微机变压器保护双重化配置的典型设计

　　1.引言

　　根据国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中“对于220kV主变压器的微机保护必须采用双重化”的精神，结合反措的实施、设计规范化以及现场运行安全性等问题，组织召开了由生产、设计、运行各部门参加的研讨会，就如何在安全可靠的基础上使保护配置和整定运行有一个较为统一、合理、实用的方案进行了充分的讨论，制定出适合安徽省220kV系统降压变压器的《微机变压器保护双重配置典型设计》，现将其基本原则简要介绍如下。

　　2.保护组屏方式

　　组屏方式的基本原则是：相互独立、安全可靠，并兼顾投停、检修的灵活便利。主要考虑在一套保护异常停役的情况下，另一套保护仍能担当起保护变压器的重任;其次考虑两块屏之间的连线尽量少，以减少因二次回路接线复杂造成的差错或隐患而引发的保护误动。从全国近两年主变保护动作统计分析看，二次回路的复杂性是造成主变保护不正确动作的主要原因之一。因此，典设采用双主双后配置，即按两块屏设计，每块屏上配置一套主保护和一组完全相同的后备保护。其中，一块屏上除设有主、后保护外，还设有非电量、失灵与非全相保护、110kV侧操作箱(电压切换箱)及35kV(或6kV)侧操作箱;另一块屏上除设有主、后保护外，还设有220kV侧操作箱(电压切换箱)。

　　3.主保护配置

　　典设选用二次谐波制动的差动保护及波形对称原理的变压器差动保护作主保护，其原因是利用各自的优势，进行互补。现在较成熟的变压器差动保护都是利用二次谐波制动原理躲励磁涌流的方式，但使用二次谐波制动原理，当变压器空载合闸时发生单相或两相内部故障，差动保护因涌流制动而不动作。

　　大型变压器时间常数都很长，一般涌流过程超过5s，在发生上述故障时，主保护要等到涌流消失才能出口，延误动作时间。而波形对称原理的变压器差动保护是利用一种波形对称算法，将变压器在空载合闸时产生的励磁涌流和故障电流区分开来，具体的方法是：先将流入继电器的差流进行微分，再将微分后差流的前半波和后半波作对称比较。当变压器合闸时发生故障，利用波形对称原理计算，保护不受健全相的影响，能快速出口，可靠动作。曾在华东、华北进行的动模试验结果也说明了这个问题，在变压器空载合闸合于5%的匝间故障的试验中，二次谐波制动原理的差动保护，出口时间一般都在100ms，而波形对称原理的变压器差动保护出口时间在25ms左右。此外，零差保护对变压器的故障，尤其是对自耦变压器的内部故障有很高的灵敏度，且不受励磁涌流的影响，但因为在现场做极性试验非常困难，加之安徽省以往零差保护误动情况很多，因此，对于零差保护的设置原则是：如果装置中有自动检验零差保护极性功能的可以使用，如不具备上述功能的，建议不使用。

　　4.后备保护的配置

　　后备保护的配置考虑原则是保证在变压器中、低压侧母线故障，而保护或断路器拒动时，无法切除故障的情况，以及在某些原因(如一套保护异常或旁路带路)造成一套保护停役，只有一套保护运行的情况时都能安全可靠运行的前提下，尽量简化，以减少误动的机率。为此，我们要求主变后备保护的配置应确保在主变高压侧独立TA到中、低压母线的各个电气部位发生故障时，都有后备切除手段能满足各种运行方式和检修方式下的电网稳定要求，并具备相邻电气设备的远后备功能。具体配置如下

　　4.1220kV侧保护配置

　　4.1.1复压闭锁过流和零序过流保护：为I段两时限，第一时限保护动作跳开本侧断路器，第二时限动作跳开三侧断路器，保护定值应对中、低压母线有足够灵敏度，这样确保了主电源侧有一套对三侧都有足够灵敏度的保护段。为防止在低电压侧发生故障高压母线电压低不下来的问题，闭锁功能的实现采用三侧电压并列的方式，各侧电压可以随运行方式的变化通过压板而灵活投、退各侧电压。该保护的主要作用是在中、低压侧保护拒动或开关拒动时，起后备作用。

　　4.1.2复压闭锁方向过流和零序方向过流保护：分别为Ⅰ段两时限，第一时限保护动作跳开本侧断路器，第二时限保护动作跳开三侧断路器。对于纯负荷变或中压侧有电源的变压器，其方向都指向变压器，整定可以只与中压侧复压闭锁方向过流和零序方向过流保护Ⅰ段保护配合，因此，对于变压器开关独立TA至变压器之间的引线及变压器高压绕组一部分发生的较恶劣的故障时，切除时间可以较短。

　　4.1.3旁路代路时：只切换一套主、后保护到旁路断路器。主要考虑以下几个原因：其一：旁路代路几率不大，时间不长;其二：切换压板过多运行不安全。据安徽省多年来差动保护误动分析，因运行人员操作不当造成差动保护误动的情况占全部差动保护不正确动作的四分之一;其三：以往运行的变压器都只配置一套保护，且以运行经验比较成熟的线路保护为例，在本线运行时保护双套配置，旁路代路时也只切换一套保护，根据以往运行经验，也没有发生过由于一套配置而造成旁代时保护误动的情况。

　　4.1.4中性点间隙零序过流及零序过压保护(三卷变)：一段一时限，保护动作延时跳开三侧断路器。