变压器和线路的继电保护整定心得.

浅谈变压器和线路的继电保护整定计算

摘要

电力变压器是电力系统中的重要设备，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定地工作。作为电力系统重要设备之一的变压器，其主保护主要差动保护和瓦斯保护。差动保护作为变压器的电气量主保护，其性能决定着变压器保护的性能，本文对变压器的差动保护基本原理做了介绍，同时对作为主变后备保护的复压过流保护进行了简单介绍，并结合应用实际以兴荣变主变保护的整定为例详细介绍了主变差动保护和后备保护的计算过程。

除了对变压器保护整定计算的介绍，本文还针对厂内存在线路保护整定的一些弊端所导致的越级跳闸事件频发的现状，结合厂内几种常见的线路供电方式，对线路保护的整定配合问题做了简要的分析，以利于线路保护的整定配合，避免因越级跳闸导致的事故范围扩大。关键词：变压器保护；线路保护；整定配合

一、变压器的差动保护

1、配置要求

一般要求电压等级10KV以上、容量为10MV A以上的变压器要装设差动保护。

2、用途

变压器差动保护反映变压器内部绕组相间短路和接地故障以及外部引出线到电流互感器之间的相间短路，且在一定程度上可以反映变压器内部的绕组匝间短路。

差动保护反映匝间短路故障不理想的原因：匝间短路特别是小匝数的匝间短路，虽然在匝间短路形成的环路中有很大的短路电流，但是反映在外部的差流却不大，甚至引起的差流都不大于因有载调压而产生的差流（都是由于匝数的变化引起的差流）。因此匝间短路主要是通过瓦斯继电器保护，即利用匝间短路内部很大的环流产生的热量，使变压器油发热膨胀，推动气体继电器动作。

3、原理

1）传统电磁继电器式的差动保护

差动继电器整定值固定为6A ，一方面考虑有足够灵敏度，一方面要大于5A ，主要是防止因一侧CT 断线，差流等于负荷电流，而CT 在一次侧为负荷电流时，二次侧电流不会大于5A ，因此整定为6A ，可以可靠躲过因CT 断线时最大负荷电流引起的差流。 比较上面两图可知，差动保护能够很好地判别区内故障和区外故障。

2）微机保护原理的差动保护（数字式保护）

规定正方向：变压器两侧均以母线指向变压器为正方向。

三段式比率制动特性曲线图如下（横坐标为制动电流，纵坐标为差动动作电流）：

其动作方程为： ()()()22112cd 11cd cd S I I S I I I I S I I I I I I res res res res cdqd res res cdqd cdqd

⨯-+⨯-+≥⨯-+≥≥ 2211r e s

r e s r e s r e s r e s r e s r e s I I I I I I I ≥≤≤≤

)(21)(1

res 1

cd 各侧电流标量和的一半各侧电流相量和∑∑====

m i i m i i I I I I

式中：S1为第二段折线的斜率；S2为第三段折线的斜率；Icdqd 为差动启动电流；Icdsd 为差动速断电流。

由上图可知随着制动电流的增大，动作电流先是不变（Ires<拐点电流Ires1），然后在启动电流的基础上以斜率S1增加，当制动电流大流拐点电流2时，差动动作电流会变得更大，即采用固定门槛值加浮动门槛值。动作电流不断增大的原因是为了防止外部短路时电流很大，可能造成两侧CT 饱和程度不同，会有差流，可能误动，因此利用差动动作电流随制动电流的增大而增大，来防止区外故障误动。

由以上可知，决定三段式差动保护比率制动特性的参数有：差动启动电流、拐点电流1、拐点电流2、比率制动系数1、比率制动系数2。

（1）参数的整定

差动启动电流Icdqd ：一般为0.4~0.8Ie ；

拐点电流Ires1：一般为0.5~1Ie ；

拐点电流Ires2：一般为3~4Ie ；

比率制动系数S1：基本都取为0.5；

比率制动系数S2：可取0.6~0.8；

差流告警定值：一般取门槛值（差动启动电流）的一半左右（建议投入，且不能大于启动定值）；

二次谐波制动系数：0.15~0.20；

二次谐波制动系数是指在流入保护装置的差流中，当二次谐波分量与基波分量的比值大于某一值时，将此差流判定为励磁涌流，将保护装置闭锁。

对于二次谐波制动系数的整定既不能过大，过大会造成保护误动，过小则会导致涌流闭锁元件太过灵敏，造成保护拒动，因为正常的短路电流中也含有部分的二次谐波分量。因此在空充变压器时，如果出现保护动作，而变压器本身无故障，很有可能使二次谐波制动系数整定过大。

综上所述：二次谐波制动系数的选择应该根据试验时的临界值来确定。因此，趋利避害，二次谐波定值不宜取过小，稍大点比小点好，因为在空充变压器时，宁可保护误动，也不能让其拒动。

注意问题：当空充变压器时，如果差动保护动作，绝不可以单一的判定为励磁涌流的原因，此时要结合其他的一些辅助因素进行综合判定：

A)若比率差动保护动作时伴随有压力释放动作、压力突变动作、轻瓦斯等信号时，可能是变压器内部存在故障。

B)一般情况下两套不同涌流闭锁原理的保护同时动作的情况下，就可以排除不是励磁涌流的原因，因为两套不同闭锁原理的保护同时制动失败的可能性基本为零。

C) 如果差动速断也动作，也可以基本排除励磁涌流的原因，因为差动速断就是靠躲励磁涌流整定的，它动作，说明差流非常大，可能是内部短路故障（当然，也不排除是因为差动速断定值过小，无法躲过最大励磁涌流的可能）。

因此综上所述：如果空充变压器时差动保护动作，不管是不是励磁涌流的原因，都要求试验人员对差动保护范围内的设备进行检查，确定是否存在故障。

（2）纵差保护的灵敏度校验

保证小方式下保护区内变压器低压侧两相相间故障灵敏度大于2。

（3）差动速段保护

1）采用差动速断保护的原因

差动速断保护作为比率差动保护的辅助保护，主要是由于在空投变压器和外部短路切除时会产生很大的励磁涌流，该励磁涌流会成为差流从而使纵差保护误动，为此变压器纵差保