浅谈大容量变压器继电保护的整定及配合

刘小惠

摘要：35kV大容量变压器短路阻抗相对较小，造成35kV线路过流保护与35kV主变压器10kV侧后备保护无法配合，通过对实例变电站保护定值进行计算，对存在的问题进行分析，提出了采用35kV变压器10kV侧增加一段与10kV出线有灵敏度段进行配合的后备保护的方法，可解决保护不配合问题，提高供电可靠性。

关键词：大容量变压器；继电保护；后备保护；整定；配合

中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0063-01

0引言

针对35kV大容量变压器的相关继电保护整定计算进行分析，并提出在35kV变压器10kV侧增加一段后备保护的方法，可实现10kV母线或10kV线路故障时动作的选择性，提高了用户变电站的供电可靠性。

1保护的整定计算

计算以一条110kV变电站的35kV线路所连接变电站的20MVA变压器为例。已知35kV线路长度为4km，35kV变压器型号为SFZ11-20MVA，阻抗电压为8%，变35kV系统母线阻抗为0.28/0.36。按照DL/T584-2007《110kV电网继电保护装置运行整定规程》（以下简称《整定规程》），延时电流速断定值应对本线路末端故障有足够的灵敏度，DZ≤10min/KLM；KLM为灵敏系数，KLM≥1.5；IDmin为本线路末端两相短路最小电流。

为保证选择性，35kV线路延时电流速断保护应躲过35kV变电站10kV母线短路，即应满足，IDmax为35kV变电站10kV母线短路时流过35kV线路三相短路最大电流；对于35kV中、小容量变压器其35kV供电线路延时电流速断保护定值一般能同时满足要求，这样的定值既可对全线路故障有足够灵敏度，又能可靠躲过对侧10kV母线故障。变35kV母线两相短路最小电流为：IDmin=23（0.3165+600.12）=2702A；变10kV母线短路流过35kV线路的三相短路最大电流为：IDmax=（0.28+10.51620+0.375）=2012A；很显然，同时满足以上两式的定值是不存在的。从以上计算不难看出，正是由于大容量变压器的投入，使变压器的阻抗值变小，35kV变电站10kV母线短路时流过35kV线路短路电流较大，是造成保护不配合的重要原因。因此，35kV主变后备保护按照GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》第4.3.5.1条及《整定规程》第6.2.9条的规定，供电区35kV主变压器后备保护整定计算的一般原则为：①高、低压侧均采用过电流保护：②过流保护定值按躲过最大负荷电流整定；③对用户变电站一台主变运行一台备用（或单台主变）的运行方式，高、低压侧过流保护均采用以较短时限跳低压侧分段，以较长时限跳变压器两侧开关，跳两侧开关时间与35kV线路过流保护动作时间采用相同。根据以上原则，对35kV变主变高、低压侧后备保护整定如下：高压侧后备保护KKI=0.95×330=451A；低压侧后备保护：DZkPH.maxPHf中：kPH为配合系数，低压侧后备保护动作时限及跳闸开关与高压侧相同。

2保护整定计算中存在的问题

保护整定计算中存在的问题。根据《整定规程》规定，35kV线路延时电流速断保护必须保证灵敏度要求，即定值必须进行计算取值，这样35kV线路延时电流速断保护的保护范围延伸至10kV母线。为保证电网故障时有选择性地保护动作，根据《整定规程》4.3.4条规定，35kV线路延时电流速断保护可按与10kV出线灵敏度段的电流保护进行配合，按10kV线路灵敏度段的保护时限为0.3s考虑，35kV线路限时电流速断保护可按延长一个时限级差即0.6s考虑。此时，在35kV变电站10kV母线发生短路故障时，如发生短路，此时在变压器后备保护动作前（1.1s跳10kV分段后恢复10kV另一段母线正常供电），35kV线路延时电流速断保护（0.6s）可能已经先动作跳开35kV线路，在经过不少于1.0s延时重合闸动作后将再次重合于永久性故障而跳闸。同样，所在母线10kV线路故障，10kV开关拒动时，同样会发生上述越级跳闸现象。这种在35kV大容量变压器系统中按常规的整定配合方法在故障时扩大了停电范围（多停了一段10kV母线），而且可能使变压器后备保护因时限较长在母线故障时没有动作机会。

3解决不配合问题的措施

为解决所出现的不配合问题，可以考虑在现有接线方式的情况下，探索新的整定配合方案，以满足保护配合关系，提高供电的可靠性。（1）35kV线路限时电流速断保护按保证线路末端故障灵敏度整定，并考虑和10kV线路有灵敏度段电流保护（0.3s）配合，保护时限按比10kV线路电流有灵敏度段保护长一个时限段（0.6s）整定，10kV线路有灵敏度段电流定值；IDZ.10≤103.55IDZ.35/KPH中：IDZ.10为10kV线路有灵敏度段保护电流定值；IDZ.35为35kV线路延时电流速断保护电流定值；kPH为配合系数，kPH≥1.1。（2）考虑在35kV变压器10kV侧后备保护中增加一段过流保护，保护电流定值按10kV母线故障又不低于1.5倍的灵敏度整定，动作时限按与10kV线路有灵敏度段保护的一个时限整定。10kV母线短路流过主变低压侧开关的两相短路最小电流为：ID.min=23（0.36+05.51020+0.375）=5570A，DZ（2）D.minLM5570I≤IK=1.5=3713A动作时限：与10kV线路有灵敏度段保护配合，0.6s跳10kV母线分段开关，0.9s跳主变10kV侧开关。主变10kV侧增加一段后备保护，当所在母线及其所连设备发生故障时或本段母线上10kV线路故障开关拒动时，后备保护0.6s跳开10kV母线分段开关切除故障点，同时35kV线路延时电流速断保护动作后重合成功，恢复对10kV另一段母线供电。这样可以很好地解决10kV母线及其连接设备故障及10kV线路故障开关拒动时的保护配合问题，保留原后备保护（电流定值较小），可对10kV线路末端故障起后备作用。

4结语

对于35kV大容量变压器由于阻抗较小造成的保护不能相互配合问题，本文通过分析计算，提出了采用35kV主变压器10kV侧增加一段后备保护的方法，可有效解决10kV母线及其连接设备故障和10kV线路故障开关拒动时的保护配合问题，防止出现越级跳闸扩大事故停电范围，保留原后备保护，可对10kV线路末端故障起到很好的后备作用，保护方案做到了较好配合，提高了供电可靠性。

参考文献：

[1]GB14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[2]DL/T584-2007，3~110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].