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摘 要：在110 kV變電站的10 kV母線上一般都不裝設母線保護，這樣當發(fā)生10 kV母線上的短路故障后，切除故障就要靠該站變壓器10 kV側(cè)的后備保護。后備保護的時限按與出線過流保護時限配合整定，延時都在2．0 s以上，因而切除故障的時間長，導致設備損壞嚴重。本文結(jié)合云南滇東電網(wǎng)的實際情況，對這樣的變電站主變保護的配置及設計作出探討，提出了一個新的運行方式及完整的保護配置方案。
1 引言
在目前的電網(wǎng)中，用電磁型或靜態(tài)型繼電器組屏成的110 kV變壓器保護，除一套主保護外，各側(cè)都只配一套后備電流保護，其動作時限與線路過流保護按階梯原則配合整定。變電站的10 kV出線過流保護動作時限考慮與線路上的避雷器及跌落式熔斷器配合，其時限一般都不會小于1．0 s�？紤]兩臺變壓器并列運行時，其中一臺變壓器過流不影響另外一臺變壓器的正常運行，其過流保護還須設二段時限，以第一時限跳分段斷路器，第二時限跳本變壓器斷路器。這樣一來，變壓器10 kV后備保護時限都在2．0 s以上。因此當發(fā)生10 kV線路出口近區(qū)故障而線路保護或斷路器拒動及10 kV母線故障時（包括母線電壓互感器一次側(cè)，所用變一次側(cè)及各出線斷路器與主變電流互感器之間的一次回路），反應在短路電流值上都相當于變壓器故障，其值可達變壓器額定電流的數(shù)十倍，這樣大的短路電流對一次電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定都將構(gòu)成嚴重威脅，切除故障的時間愈長后果愈嚴重。在各電網(wǎng)中均發(fā)生過因主變后備保護動作時間過長，而造成主變電流互感器燒毀甚至主變燒毀的事故。有的地方，雖然上述事故未燒毀主變，但巨大的短路電流較長時間流過變壓器，嚴重地影響了主變的使用壽命，縮短檢修周期甚至給變壓器留下事故隱患，因此有必要給主變的低壓側(cè)增加一套快速切除母線故障及出線近區(qū)故障的后備保護。
2 快速后備保護實施方案
筆者所在的云南滇東電網(wǎng)，主變低壓側(cè)只有一套電流保護，要滿足出線保護的近后備作用，又要滿足快速切除母線故障是無法做到的，只有在現(xiàn)有的過流保護之外另增設一套限時電流速斷保護，其動作電流按該側(cè)母線相間故障有1．3左右的靈敏度整定，動作時限僅須比相鄰級的電流速斷保護（0 s）大一個Δt時間即可（以躲過出線近端故障），這樣就大大縮短了動作時間，起到了母線故障的主保護作用。根據(jù)上述實施方案，并結(jié)合電網(wǎng)中現(xiàn)有設備情況，新增限時電流速斷保護應滿足以下要求：
�。�1）整套保護組合在一起，避免現(xiàn)場連接多只繼電器接線的麻煩，體積小方便安裝。
�。�2）采用數(shù)字式靜態(tài)繼電器，滿足現(xiàn)場整定及維護簡單可靠的要求。
�。�3）采用新型原理的靜態(tài)電流繼電器，在CT飽和時能可靠動作。
3 裝置原理接線
裝置集三只電流（LJa、LJb、LJc），兩只時間（1SJ、2SJ），兩只信號（1XJ、2XJ）繼電器于一體，采用集成電路構(gòu)成，電流繼電器原理是采用天津大學宋從矩教授抗CT飽和的專*產(chǎn)品，整體裝在一個繼電器外殼內(nèi)，具有精度高、功耗小、動作速度快、返回系數(shù)高、整定范圍寬、體積小等特點。裝置中電流和時間的整定采用面板數(shù)字式撥輪開關進行，直觀方便，改變定值無需再進行校驗，電流繼電器不需要改變一次繞組的串、并聯(lián)接線方式，不會造成CT開路。
電流回路一般采用三相三繼電器式接線，若采用兩相兩繼電器式接線此時只需將圖1中的LJa、LJc接入電流回路中，而LJb不接，同時把裝置端子7與端子15予以短接，以避免干擾電壓侵入裝置。采用該接線方式是為了提高Y／Δ接線的變壓器發(fā)生短路時保護的靈敏度，應將LJb接在電流回路N相中。
裝置帶有兩段延時，可用于分段斷路器跳閘及本側(cè)斷路器跳閘，動作信號觸點1XJ和2XJ并列通過端子3和11輸出，但是通過裝置面板上的信號燈1XD和2XD可明顯區(qū)別開1XJ和2XJ的動作情況，動作信號可通過面板上的復歸按鈕FA實現(xiàn)就地復歸，也可以通過外接復歸接點實現(xiàn)遠方復歸，信號元件采用磁鋼自保持繼電器，在直流斷電時，動作信號可予以保持。
4 裝置在云南滇東電網(wǎng)的使用情況
云南滇東電網(wǎng)110 kV變壓器保護10 kV側(cè)只配備一套后備過流保護，當發(fā)生10 kV母線故障時只能由其后備過流保護來切除。就2002年的系統(tǒng)運行水平，10 kV母線三相短路電流最大的變電站已達14．82 kA（兩臺變并列），最小的也達到了8．95 kA。在2001年4月份某站發(fā)生的一次10 kV母線短路，雖然經(jīng)主變10 kV側(cè)后備保護切除了故障，但事后檢查發(fā)現(xiàn)一次設備損壞相當嚴重，個別開關及部分（段）母線被燒毀，嚴重地影響了安全供電。
根據(jù)上述情況，采用10 kV母線分段運行，從運行方式上大大地減小了母線短路時的故障電流，并且在短路電流超過5．0 kA以上的變電站在變壓器的低壓側(cè)（10 kV側(cè)）加裝一套數(shù)字式快速后備保護，動作電流按當母線發(fā)生兩相短路時有靈敏度1．3整定，動作時限按與出線速斷保護配合整定，取t＝0．3 s跳變壓器10 kV側(cè)斷路器。
云南滇東電網(wǎng)在2002年初安裝了變壓器低壓側(cè)數(shù)字式快速后備保護后，經(jīng)半年的運行證明，該裝置運行可靠，線路上的故障不會引起該保護誤動，在2002年6月24日發(fā)生的某變電站10 kV母線故障中，該裝置 正確動作跳開變壓器10 kV側(cè)開關，事后檢查設備，只有引起該故障的這個10 kV出線開關的一只CT被燒毀，其余設備完好無損。
5 結(jié)束語
針對110 kV變壓器10 kV側(cè)只有一套后備保護的這種配置情況，可以增配一套數(shù)字式快速后備保護以保護10 kV母線。建議10 kV母線分段運行，這樣可以把快速后備保護的動作時限縮短一個Δt（不須跳母聯(lián)開關），既提高了保護的動作速度，也減小了故障時的短路電流。
