淺談變壓器保護的若干問題

變壓器是電力系統最主要的供電設備，如發生故障將對供電可靠性和系統的正常運行帶來嚴重影響，因此，裝設性能良好、安全可靠的保護裝置非常必要。近年來全國發生多起的220kV降壓變低壓側故障，均由于后備保護等存在問題而引起。一些典型事故再次提醒我們，變壓器保護確實存在一些問題影響系統的安全穩定運行。下面對相關問題進行分析。

　　一、相間故障的后備保護存在的問題及解決方法

　　近年來，變壓器由于中、低壓側，特別是低壓側母線故障時斷路器未能斷弧或拒動，而高壓側保護對此又沒有足夠的靈敏度，遂導致變壓器損壞的事故在國內屢見不鮮。因此，除加強變壓器的主保護外，還應對相間后備保護存在的問題進行分析，并采取措施加以改善。

　　1.電壓閉鎖元件靈敏度不足

　　當過電流保護不符合靈敏度要求時，常采用復合電壓閉鎖過電流保護方式，而在低壓側母線或出口三相故障時，高、中壓側電壓很高，不足以啟動低電壓元件。解決高、中壓側電壓元件靈敏度不足的方法一般采用三側電壓閉鎖并聯的方式，低壓側可只采用本側電壓。這種方式要注意電流靈敏度提高后，在低壓側故障切除時可能會因自啟動電流過大而造成誤動。

　　2.電流元件的靈敏度不足

　?。?）一些110kV雙繞組主變的低壓側未裝設過流保護，要靠高壓側過流保護作為低壓側母線、線路故障的后備保護，而電源側線路保護對主變低壓側故障又無足夠的靈敏度。這樣，當高壓側后備保護拒動或斷路器拒動時，低壓側的故障就沒有第二重保護。所以，110kV雙繞組主變的低壓側也應裝設過流保護作為本側母線和相鄰線路保護的后備。為防止低壓側斷路器拒動，過流保護應做成兩個時間段，時限跳低壓側（或母聯），第二時限跳各側，以彌補高壓側后備保護電流靈敏度不足的問題。

　　（2）對于220kV大容量主變而言，由于低壓側加裝了限流電抗器，使低壓母線的短路電流大幅度下降，遂造成高壓側過流保護的電流元件對低壓母線的短路故障靈敏度不足。如果兩臺變壓器中壓側并聯運行，則靈敏度就更差。所以，運行方式的合理安排、保護的合理配置對系統安全穩定運行，防止大面積停電均有非常重要的意義。

　　二、主變保護的直流配置

　　當10kV母線故障發生在10kV斷路器柜內時，弧光竄入直流系統造成整個直流操作電源消失，引起變壓器損壞的事故在全國已發生多起，前述的某變電站即是一例。為保證2套雙重化保護的完全獨立，以防弧光竄入直流系統引起全站直流停電，變電站要有兩段直流母線，兩套保護分別由一段母線供電。

　　220kV降壓三繞組變壓器的保護電源作如下配置：段母線：主變差動保護，中壓側后備保護，低壓側套后備保護；第二段母線：非電量（含失靈、不一致）保護，高壓側后備保護，低壓側第二套后備保護。在兩組母線上，差動、各后備保護應使用不同的分支直流熔斷器（自動空氣開關），并注意熔斷器（自動空氣開關）上、下級之間的配合。

　　三、主變差動保護用電流互感器的位置

　　設備正常運行時，差動保護用高、中壓側電流互感器通常采用斷路器側電流互感器，不用變壓器套管電流互感器。這樣，從套管至斷路器間的故障也能通過差動保護快速切除，從而減小了保護死區。

　　當旁路斷路器帶主變斷路器運行時，有的做法是將差動保護用電流互感器切換至套管電流互感器，這使得差動的保護范圍縮小，當套管至旁路斷路器間發生短路故障時差動保護不會動作。由于旁路斷路器電流互感器與主變套管電流互感器間在電氣一次布置上還有一段較長的距離，不排除在這段距離內發生故障的可能性，所以旁代時應將差動保護用電流互感器切換至旁路電流互感器。

　　差動保護低壓側電流互感器應盡量靠近低壓側斷路器，并將低壓側開關也納入差動保護的范圍內。

　　四、旁路斷路器帶主變運行時斷路器失靈保護啟動回路接線

　　按近后備的保護配置原則，在220kV及以上電壓等級中，均配置了失靈保護。由于斷路器失靈保護所涉及的一次設備多、范圍廣，一旦跳閘將切除同一母線上的所有元件，若拒動，則可能造成更大危害。因此，要特別強調失靈保護的安全性，在斷路器失靈保護的啟動回路和出口回路上應盡可能減少因運行方式的改變而引起操作切換。

　　由于220kV雙母線帶旁母的接線方式在旁路斷路器帶主變運行時必然會引起保護切換，其中包含失靈保護啟動回路的切換，改變主變保護跳旁路斷路器跳閘出口回路的接線，就可以使失靈啟動回路不要進行壓板切換等二次回路操作，從而簡化操作，減少運行工作量，并減少了可能的誤操作。

　　技術規程規定，不允許主變非電量保護啟動斷路器失靈保護。目前，有些站的主變保護跳旁路斷路器的跳閘出口是將電氣量保護、非電氣量保護（包含瓦斯、壓力釋放等）接點并聯在一起去啟動操作箱的永跳繼電器TJR，，電氣量保護另外的接點去啟動失靈保護。在旁路斷路器失靈保護啟動回路中，TJR接點啟動斷路器失靈保護回路，在旁代線路斷路器時使用，與主變電氣量保護接點通過壓板進行切換，以保證非電量保護不啟動斷路器失靈保護。實際上，不通過壓板切換同樣也可以達到目的，而且接線更簡單。電氣量與非電氣量保護接點分開后，前者去啟動旁路斷路器失靈保護，后者保護不參與啟動，直接去跳閘，也就是電氣量保護接點并接去啟動操作箱中的永跳繼電器TJR，繼而TJR接點一副出口跳閘，一副啟動斷路器失靈保護；非電氣量保護接點并接啟動手動跳閘繼電器STJ出口跳閘。這種接線不但節省了非電氣量的接點，接線簡單，而且旁路斷路器帶線路和主變運行時也不要進行壓板切換，從而消除了可能引起的誤操作。

　　以上僅對運行中變壓器保護存在的若干問題進行分析并提出了補救措施。對于新建、擴建、改造的變壓器，應選用新型的微機保護，以滿足所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入和輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護這一基本要求，以保證電網的安全穩定運行。