浅谈变压器间隙保护措施

路 红 伟

（国网河南安阳县电业公司调控中心 河南 安阳 ４５５０００）

摘 要：针对电业公司变电站发生的两起变压器跳闸事故，探讨了常规变压器中性点非直接接地间隙电流保护定值的整定与配合问题。当输电线路因短路或者事故发生接地故障并导致跳闸时，变压器的间隙保护有可能会出现间隙保护与线路接地距离保护失配误动的情况，造成大面积的停电，影响部分工农业的连续生产。文章从一例事故分析探讨１１０ＫＶ变压器间隙零序保护与上级输电线路的接地距离保护的配合问题，并对１１０ＫＶ变电站的主变压器间隙保护和线路的接地距离保护整定配合提出改进措施。

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关键词 ：继电保护；间隙零序电流；接地距离；整定计算

中图分类号：TM403.5 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．03．０40

收稿日期：２０14－11-28

1 问题的提出

河南安阳县电业公司于２００９年接收代管了市公司的一座１１０ＫＶ变电站（见图1）。该变电站地处安阳县西北部的工业重镇地带，肩负着该地四大焦化的供电和几十个化工焦化企业以及当地居民的生活供电，供电可靠性要求比较高，焦化及化工企业需要不间断的连续供电，每多一分钟的停电都会给企业造成几十万甚至上百万的巨大经济损失。该１１０ＫＶ变电站的电源点从市局一座枢纽２２０ＫＶ变电站供电，两台主变来自２２０ｋＶ变电站不同的电源点。有两台３１５００ＫＶＡ三圈主变，中压侧接有小电源上网线路。正常运行方式为两台主变分列运行，２０１３年３月１７日１４时２４分１１０ＫＶ输电线路Ａ发生Ａ相瞬时接地故障１次，４月２６日１０时１６分１１０ＫＶ输电线路Ａ再次发生Ｃ相瞬时接地故障１次，造成１＃主变间隙保护动作，跳开主变三侧，部分企业断电时间超过２０min的停电事故。

2 原因分析

按照电力规程规定，对变电站的两台不接地的分级绝缘变压器中性点，因防止接地时对变压器绝缘的要求，变压器的中性点上通常接有相应的避雷器及保护间隙，对于１１０ｋＶ、２２０ｋＶ有效接地系统中可能形成的局部不接地（如中性点接地变压器误跳闸）或低压侧有电源的不接地变压器的中性点应装设放电间隙和间隙零序保护，在间隙放电时，应由主变压器高压侧中性点间隙接地零序保护动作切除短路点。下表为本变电站主变间隙保护和输电线路需要配合的保护时限配置：

按照国网《３～１１０ｋＶ电网继电保护装置运行整定规程》规定的１１０ｋＶ变压器中性点放电间隙零序电流保护的整定原则，间隙电流保护一次电流动作定值一般可整定为４０～１００Ａ，并带０．３～０．５Ｓ延时切断变压器各侧断路器。变压器的３Ｕ０保护定值一般整定为1５０～１８０Ｖ（额定值为３００Ｖ），动作后带０．３～０．５Ｓ延时切变压器各侧断路器。上表间隙电流保护０．３Ｓ切上网小电源，０．６Ｓ切主变三侧亦符合整定原则。从表1看上级输电线路零序电流ＩＩ段整定时间与间隙保护动作切主变三侧时限几乎相同，接地距离ＩＩ段０．５Ｓ，间隙电流０．６Ｓ，因此发生单相接地短路时，变压器间隙电流保护动作时间几乎与上一级线路后备保护以相同动作时间动作，当线路的接地保护０．５Ｓ切断线路后，主变的间隙保护也切断了主变的三侧，这时候切开主变三侧断路器已经没有多大的意义了，因为线路已断开，上网小电源线路已经经０．３Ｓ时限切断，主变已没有过电压的可能，断开主变三侧断路器延长了停送电的时间。从保护的选择性讲，线路故障后设备所在的近电源端保护装置已经切除故障点，主变间隙第一时间已切除上网小电源线路，防止其返送到主变高压侧，而不应该再次切除主变三侧，导致延长停电时间，并增加了操作时间，主变的间隙保护与线路ＩＩ段保护应属于失配误动。从时限上看，属于时限不匹配。０．５Ｓ和０．６Ｓ的时限没有时限级差是间隙动作的主要原因。从整定计算角度分析，普遍会采用延长时限的方法，延长时限一般整定为１．０Ｓ跳小电源，１．５Ｓ跳主变三侧的方式，但延长时限会带来另外一个问题，１．５Ｓ的断开对主变的绝缘来说有点长，变压器的绝缘会遭到损坏，严重的甚至会烧坏主变，考虑到变压器绝缘的安全性，变压器间隙保护的动作时间不宜太长，所以不应该把时限整定超过１Ｓ。

3 措施

经查前几年的１１０ｋＶ变电站的保护配置都存在类似的问题，线路出现故障后都是这样的跳法。从这两起事故过程分析可以看出：按常规整定计算规程，间隙电流一次动作值一般取１００Ａ，０．３Ｓ，与上级输电线路零序电流二段或接地距离二段整定时间相同，因此在有效接地方式下发生单相接地短路时，变压器间隙电流保护动作时间躲不过上一级线路的后备保护时间而造成误动。结果延长了停电时间，影响了供电可靠性。在微机保护盛行的今天，时限级差完全可以到０．３Ｓ的级别，采用以下措施：

（１）将进线电源的零序ＩＩ段和接地距离ＩＩ段的时限改为０．３Ｓ；

(２）在整定接地距离ＩＩ段和零序ＩＩ段时一般按保护灵敏度整定即可；对５０ｋｍ以上的线路灵敏度一般不小于１．３；对２０－５０ｋｍ的线路灵敏度一般不小于１．４；对２０ｋｍ 以下的线路灵敏度一般不小于１．５。对于上下级线路为长线路和短线路配合关系的就不能简单按保灵敏度整定，为防止误动， 接地距离ＩＩ段要和下一级线路的Ｉ段配合。一般都按０．３Ｓ整定。

（３）零序保护的动作时限级差也是０．３Ｓ，这样零序保护ＩＩ段的动作时限整定为０．３Ｓ。

（４）主变压器间隙保护（包括间隙过电流和间隙电压）的时限整定为０．３Ｓ跳上网电源线路，０．７Ｓ切主变三侧。这样既保证有效接地方式下单相接地时，间隙电流保护在第一时间先切掉上网小电源线路，０．７Ｓ的时限有大于线路零序ＩＩ段和接地距离ＩＩ段的０．３Ｓ时限，间隙保护会可靠返回不会误动，又不影响变压器本身的安全运行，以上整定方法也是符合国网《３～１１０ｋＶ继电保护及安全自动装置整定规程》的要求。

实施了以上改进后，线路再发生如图2所示的接地故障，首先是线路侧接地距离ＩＩ段或零序保护ＩＩ段０．３Ｓ动作跳闸，而变电站的１＃主变间隙保护启动后经过时限０．３Ｓ切除上网小电源后返回，不到切主变三侧的０．７Ｓ时限，从而解决了１１０ｋＶ线路接地而跳主变各侧开关的问题。缩小了停电的面积，相对原来的保护配置缩短了送电的时间并增加了供电的可靠性。

4 结论

本文结合１１０ｋＶ输电线路接地故障而引起线路末端１１０ｋＶ变电站主变间隙保护动作跳主变三侧开关的事件， 对变压器间隙零流保护与线路接地距离保护整定存在的配合问题进行了详尽的分析研究， 并提出了切实可行的改进措施， 极大地提高了电网供电的可靠性。

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参考文献

１ 崔家佩.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［M］．北京：中国电力出版社，１９９３

2 周文俊.电气设备实用手册［M］．北京：中国水电出版社，２００１

3 黄益庄.变电站综合自动化技［M］．北京：中国电力出版社，１９９９

4 李俊年.电力系统继电保护［M］．北京：中国电力出版社，１９９８

（责任编辑 梁 工）