毛代坤

(贵州电力建设第二工程公司,贵州贵阳 550002)

试论电力系统中变压器保护装置校验

毛代坤

(贵州电力建设第二工程公司,贵州贵阳 550002)

本文主要对变压器保护装置校验进行论述,并从变压器继电保护的设置、比率制动式变压器差动保护的动作行为、励磁涌流等方面进行分析,且对变压器保护装置校验进行以下探讨,希望能给予相关专业读者借鉴。

变压器保护设置 保护装置校验

随着社会的进步和科学的快速发展，我国变压器的容量，制作工艺都有了显著的提高，并且在电力系统中得到了更加广泛的应用。继电保护装置是确保电力系统安全运行的重要设备，电力系统中各主要的电气设备，如发电机、变压器和输电线路等，都分别装设有专门的继电保护装置，而变压器是电力系统中必不可缺的设备之一。无论是升压变、降压变，都起到了转换电压等级的作用。

1 继电保护装置的作用

在变压器发生故障时，继电保护装置应能自动地、迅速地、有选择地动作，并借助变压器两侧断路器跳闸回路，把故障的变压从电力系统中切除，使非故障部分继续运行，并使故障的变压器不被继续破坏，减少与消除故障给电力系统造成严重的后果。当变压器出现不正常运行状态时，继电保护装置经过一定时限后发生告警信号，使运行人员注意，且采取措施消除不安全隐患。

2 变压器继电保护的设置

根据变压器瓮中捉鳖雷击和项装设原则，中型容量变压器一般常规设置的保护有：(1)瓦斯保护；(2)防止内部及引出线端上发生相单帮短路的纵联差动保护，其中包括比率差动、差动速断、差流起动；(3)防御外部短路引起过电流的危害，可装设复合电压起动过流保护；(4)零序电流保护，包括中性点零序和间隙零序保护；(5)过负荷保护；(6)反馈变压器温度及压力等保护。

3 比率制动式变压器差动保护的动作行为分析

差动保护工作原理是比较被保护变压器的始端与末端电流差异为依据而构成的，故此在变压器两侧装设的电流互感器，它们的极性相反，相角相差180°。由于变压器结构是Y/△结构，因此运行时所测角差为150°。这个30度角差可以由变压器继电保护装置内部通过折算方法消除。由于电流与感器的变流比不同，容易产生不平衡电流。不平衡电流可以使保护装置误运动作，因此变压器保护装置在校验前，须根据电流比算出两侧的平衡系数：

KL=S/3×∪×IN

KL—差动侧的平衡系数；

S—变压器的全容量；

U—变压器相应侧的线电压；

IN—相应侧的电流互感器一次侧额定电流。

重点分析励磁电流对比率制动式差动保护的作用。外部故障，在比率制动的作用下，差动保护有选择地不动作。 变压器正常运行时，不平衡电流Iunb 小于最小动作电流Iact.min，差动保护可靠地不动作。出现励磁涌流时，由二次谐波制动部分作用，保护不动作。在大型变压器上装有过励磁保护。过励磁保护现行的整定原则是：过励磁倍数整定为1.18～1.20倍额定磁密时，过励磁保护的动作时间整定为2～6s；过励磁倍数整定为1.10倍额定磁密时，过励磁保护的动作时间整定为45～60s，在现行的整定原则下，过励保护能动作时，比率制动式差动保护也会动作，而后者是不带时限的。

4 励磁涌流

(1)在变压器空载投入以及外部故障切除后，电压突然恢复的暂态过程中可能产生很大的冲击励磁电流，这就是所谓的励磁涌流。由于励磁涌流幅值很大可达额定电流的6至8倍，差动保护在此冲击下有可能误动作。因此所有差动保护模块中都设有躲过励磁涌流的条件设定。而励磁涌流中含有很大的非周期分量与高次谐波分量，主要是二、三次谐波。

1)复合电压过流保护。对于变压器过流保护，当过流保护的灵敏度不够时，可采用低电压起动或复合电压起动的过流保护来提高灵敏度，这是由于过电流的整定值可以降低，保护装置的灵敏度就提高。此保护作为差动、瓦斯 保护及外部相间短路的后备保护。此保护须分四个部分分别校验。2)过电流保护校验。退出复合电压起动条件，并设定动作整定时间为零。在相应的采样CT回路中输入电流，电流值由低至高自动调节，变化步长可根据需要设定。使输入电流值能够使保护装置可靠动作时，记录此时的动作值与整定值比较，计算是否满足要求。3)低电压起动值校验。输入能使过流保护可靠动作电流观时，输入三相正序电压，并同时改变三相电压值，由高至低，变化步长根据需要设定。输入的电压值能够保护装置由不动到可靠动作时，记录此时电压值与整定值比较，计算误差是否满足要求。4)负序电压起动值校验。当发生两相短路时，三相电压与线电压之间的对称性遭到破坏，这就是所谓的不对称短路。此时电压量可划分为正序分量和负序分量，做此试验可模拟不对称短路，在输入可使过流保护可靠动作的动作电流，同时加三相电压超过低电压起动定值，改变任意一相电压，使其不平衡。此单相电压由低至高，逐步使保护装置由不动到可靠动作。记录下此时动作电压值，折算与另两相电压值之差，此电压差除以三，就是负序电压动作值。折算整定值与动作值之间的误差划否符合要求。

(2)测量负荷。电压过流保护动作下所有的跳闸出口与信号，投退相应压板，出口变化应无误。

1)中性点零序保护。地刀合位保护装置判断为直接接地运行方式。在中性点零序采样CT回路中，输入电流由低至高，变化步长根据需要适宜设定大小，逐步使保护装置由不动作到可靠动作，记录下动作值，与定值比较折算误差是否满足精度要求。2)间隙零序保护。地刀分位保护装置判断为间接接地运行方式。在间隙零序采样 CT回路中，输入电流由低至高，变化步长根据需要适宜设定大小，逐步使保护 装置由不动作到可靠动作，记录下动作值，与定值比较折算误差是否满足精度要求。3)过负荷保护。装设过负荷保护的目的是在变压器运行中，实际工作电流超过规定数值时，能发出负荷信号，及时通知运行人员，以便采取措施消除过负荷。为了防止系统在短路时过负荷保护误动作，因此过负荷保护比变压器过流保护动作时限大一个时限。所以过负荷保护校验需分两个步骤：其一，电流定值校验；其二，动作时限校验。检验方法如过流保护校验。4)保护装置与断路器的整组试验。检查断路操作控制回路，无问题下合上断路器。由保护装置模拟各种故障态下，保护出口远方分闸断路器。断路器动作应正确无误。

5 结语

上述保护装置校验方法所需的校验装置必须具备自动化程度高、输出精度高、稳定性好、反应时限低等特性。以往调试保护装置所用的调压器、移相器等设备已经不能满足保护装置的精度要求。现今使用的自动化程度高的继电保护测试仪，品种繁多，但良莠不齐，因此测试仪的选择尤其重要，还关系到保护装置校验的结果，所以了解保护测试仪的性能，根据不同保护所选用的校验方法也很重要。