三绕组变压器过电流保护无选择动作分析及改进
来源： 作者：佚名 发布日期：2007-12-18 1:41:00
赵蕴刚河北省衡水供电公司(053000)摘要：早期的110kV三绕组变压器，一般都配置电磁型继电器组成的高、低压两侧电流保护'>过电流保护，其中高压侧电流保护'>过电流保护既是变压器中压侧母线、线路的后备保护，也是变压器本身的后备保护。本文通过对一次事故的分析，提出了在电流保护'>过电流保护整定中应值得注重的问题。要害词：变压器 过流保护 整定计算衡水市饶阳110kV变电所正常由平安220kV变电所供电，所内装有容量为31500kVA和20000kVA的三绕组降压变压器各一台，中压35kV和低压10kV采用单母线分段的主接线方式，35kV和10kV母线未装设母差保护，图1为饶阳所一次系统接线图。两台主变除配有瓦斯保护、BCH－1型纵差保护外，还设有：由电磁型继电器构成的110kV复合电压闭锁电流保护'>过电流保护(复合电压取自35kV母线TV，电流取自变压器110kV进线断路器TA)及10kV电流保护'>过电流保护等。图1 饶阳所一次接线图其中，110kV复合电压闭锁电流保护'>过电流保护(以下简称"110kV复闭过流保护")共设三个时限(见表1、2)：第一时限先跳开中压母线分段301断路器，第二时限跳开主变中压主进断路器，第三时限跳开主变三侧；10kV过流保护设有两个时限，第一时限先跳开低压母线的分段501断路器，第二时限跳开主变低压主进断路器。这样，对于主变的外部故障，主变的两侧电流保护'>过电流保护就能有选择地动作，缩小停电范围。表1 1#(31500kVA)主变两侧过流保护定值 整定值保护名称110kV复合电压闭锁
电流保护'>过电流保护10kV电流保护'>过电流保护
复合电压TV变化35/0.1kV低电压60V
负序电压7V
电流元件TA变化300/5A2000/5A电流定值4.0A4.25A
时间元件1.5S跳301断路器0.5s跳501断路器2.0s跳311断路器1.0s跳512断路器
2.5s跳三侧断路器
表2 2#(200000kVA)主变两侧过流保护定值整定值保护名称110kV复合电压闭锁过
电流保护10kV电流保护'>过电流保护
复合电压TV变化35/0.1kV低电压60V
负序电压7V
电流元件TA变化200/5A2000/5A电流定值4.4A4.25A
时间元件1.5S跳301断路器0.5s跳501断路器2.0s跳312断路器1.0s跳512断路器
2.5s跳三侧断路器
在正常运行情况下，1、2#主变三侧并列运行带全所负荷。1 事故过程及保护动作情况某年8月7日，饶阳所两台主变并列运行带35kV和10kV负荷。16：55，35kV1#母311－1隔离开关支柱绝缘子损坏，造成35kV1#母故障，1、2#主变110kV复闭过流保护动作跳开35kV母线分段301断路器及两台主变的35kV主进311、312断路器，2#主变的10kV电流保护'>过电流保护动作跳开10kV母线分段501断路器。从本次故障可以看出：故障点在35kVI#母线，主变的110kV复闭过流保护动作跳开301、311断路器是正确的，已将311－1隔离开关的故障点隔开，而再跳开312断路器和10kV分段501断路器则应属于非选择性动作，致使35kV2#母线停电，扩大了停电范围。2 故障及保护动作分析事故发生后，对主变保护装置进行了检查，没有发现装置问题。但从事故现场发现，311－1隔离开关的三相绝缘子都存在放电的烧痕，表明故障点曾发生了严重的三相短路，并从安平220kV变电所的110kV线路167断路器的故障录波可以得到证实。通过对平安所的故障录波波形分析可知：在故障初始瞬间为A、B相间短路，约80ms后转为三相短路。经综合分析后认为：在35kV1#母311－1隔离开关故障发生后，35kV1、2#母线电压降低，使1、2#主变的110kV复闭过流保护的复合电压闭锁元件开放，且流经1、2#主变高压断路器111、112的故障电流使主变的110kV复闭过流保护电流元件同时启动，延时1.5s后同时跳开301断路器。但此时故障已发展为三相短路，全所的三侧电压降低，造成1、2#主变的复合电压元件继续开放，1#主变的高压侧111断路器继续通过故障电流，又经0.5s延时(从故障开始已持续2.0s)后动作跳开311断路器，使311－1隔离开关故障点与1#主变隔离；在301断路器跳开的同时，2#主变经并列运行的10kV母线仍向35kV1#母线故障点迂回提供短路电流，2#主变的110kV复闭过流保护的电流元件在迂回电流的作用下，也经0.5s(从故障开始已持续2.0s)延时后动作跳开312断路器，2#变的10kV电流保护'>过电流保护也在此迂回电流的作用下0.5s延时动作跳开10kV母线分段501断路器，导致35kV2#母线停电和10kV母线分列运行。3 改进方案与结论由以上分析，可以对三绕组主变的高、低压侧配置的复闭过流保护在整定时作以下改进：(1)为防止并列运行的变压器提供迂回短路电流导制类似的电流保护'>过电流保护无选择性动作，高压复闭过流保护的时间级差要大于低压侧电流保护'>过电流保护的最小动作时限。在本例中，假如2#主变的10kV过流保护动作的第一时限改为0.2～0.3s跳开501断路器，则在1、2#主变的110kV复闭过流保护1.5s跳开301断路器后，经2#主变向故障点提供的迂回短路电流使10kV电流保护'>过电流保护起动0.2～0.3s后便跳开501断路器，切断了迂回短路电流，2#主变的110kV复闭过流保护的过流继电器返回，便不再跳开312断路器，不会导制2#母线失电，扩大停电范围。(2)在主变的低压电流保护'>过电流保护回路上增加一个快速跳低压分段的保护段，该保护段定值需要考虑与相邻线路保护定值的配合。以上两种改进方案都是当主变中压侧外部故障，假如产生经低压侧的迂回短路电流时，以低压侧母线的快速分列运行来保证高压复闭过流保护的动作选择性。对于三绕组主变各侧均装设了电流保护'>过电流保护的整定也有借鉴意义。