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浅谈变压器运行安全与继电保护

        通过分析变压器热稳定要求及其在运行中可能承受的故障考验,提出了变压器保护定值整定应考虑的相关问题,对其相间故障后备保护应具备的能力提出了看法。并对变压器设计、运行及其保护配置与整定提出了建议。

        电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障,主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器;外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障,一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护(瓦斯和差动)无延时动作切除故障变压器,设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时,若故障设备未配保护(如低压侧母线保护)或保护拒动时,则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作,所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流,在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此,变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。

        按以上设计考虑,一台220kV/120MVA普通三卷变压器,取变压器典型参数(高低压阻抗比为22.4)计算可知:低压侧能够承受的热稳定电流标幺值约为0.51。当两台这样的变压器并列运行,低压侧母线故障本侧分段开关跳开时,变压器低压绕组中可能的短路电流可达到0.75倍标幺值,比设计值增大了近50%。若三台这样的变压器并列运行,变耦变压器,按技术规程[2]要求,装设瓦斯保护、过激磁保护、双重差动保护,同时在其高、中压侧均装设了阻抗保护及零序方向电流保护,低压侧装设过流保护。这些保护均作用于跳闸。高、中压侧的阻抗保护和低压侧过流保护属变压器的相间后备保护。由于500 kV变压器多为单相式变压器,所以变压器本体不会发生相间故障。在变压器所连接的高、中压系统中,线路保护一般配置了双重纵联保护,并有完整的后备保护,这样线路的故障一般会较快地切除,对变压器影响较小。因此,变压器的相间后备保护应主要在其各侧母线故障时起作用,特别是中、低压侧母线的故障(500 kV侧母线设有双套母差保护)。中、低压母线故障流过变压器的短路电流大,不仅引起变压器绕组过热,还可能造成绕组的动稳定破坏,诱发严重的内部故障。零序方向电流保护属变压器的接地故障后备保护,可以反应变压器内部、高中压侧母线及与高中压母线邻近的电气设备的接地故障。

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