摘 要：变压器是重要的电力设备，在发、输、配电环节中将电压进行升降处理，为保证电能可以实现远距离输送发挥着重要作用，这就需要保证变压器稳定、可靠地运行。应该从变压器容量、负载特点等因素选择最为合理的后备保护，通过计算整定来确定保护电流和动作时间，本文结合变压器故案例对后备保护与整定进行分析，并对保护配置和整定进行调研。
关键词：变压器；后备保护；整定计算；灵敏度
随着社会用电总量不断增长，电网的运行安全性、稳定性就显得更为重要，如何有效地对继电保护进行配置，开展准确地整定计算，决定着能否为用户提供安全、稳定的电能。由于电网的结构变得越来越复杂，不同类型和容量的主变保护在电网中得到了广泛应用，主变中低压后备保护与整定计算变得更为难度，在保护的灵敏性与选择性方面很难进行准确地取舍。
1变电站主变压器故障案例分析
A变电站110kV主变压器由于电网故障引起重瓦斯保护动作，高压侧断路器电压闭锁并发生过流保护动作。主变压器跳闸保护以后，运行维护管理人员检查发现1#主变压器10kV侧断路器保护柜存在烟雾，母线保护的断路器控制柜同样存在放电痕迹。对故障进行检测发现，是由于10kV侧电压波动幅度过大使得系统保护薄弱部位出现高能放电现象，使隔离开关绝缘性能降低，演变为两相间的短路故障，并伴随着弧光短路使得变压器内部绝缘受损，变压绕组线圈间产生短路，电流值提高到13kA，故障范围持续变大后导致主变压器两侧断路器跳闸，需要将故障变压器返回制造厂进行修理。
高压侧Ⅰ段过流整定时限为1秒，故障后触发低压侧母线断路器动作；Ⅱ段过流保护动作时间设置为2秒，故障发生后高压侧断路器动作。低压差动保护电压互感器设置在断路器附近，电气故障点在电压互感器测量区间外，使得差动保护没能有效动作。1#主变高压过流保护虽然起到保护作用，设置时间过长使得电弧产生的670毫秒后引起变压器重瓦斯保护，从而使两侧断路器开。该变电站110kV主变压器采用微机保护方式，高压侧闭锁过流保护的Ⅰ段、Ⅱ段整定时间设置过大，没有使低压保护两段保护动作，这导致故障后主变保护不能及时动作的主要原因。
B变电站110kV的2#变压器投入运行，1#变压器为备用状态。存在着35kV线路C相接地故障，导致A、B相对地电位变高，断路器柜内绝缘薄弱部位存在击穿现象，出现A、B相间故障，后来演变为三相故障，使得断路器跳闸保护后，35kV侧停止供电。故障存在于低压断路器触点与电压互感器间，这就使得断路器不能及时动作，35kV断路器具备的过流保护也没及时动作，过流I段后备保护出现跳闸动作，故障出现后的0.8秒后方使得断路器断开。该变电站的主变压器低压侧过流I段动作时间应该重新整定，将动作时间合理缩短，可以降低电气故障对主变压器的破坏。
2中低压侧后备保护的配置和整定
随着微机主变保护装置的普及和应用，主变压器中低压侧过流保护可以采取I段、II段两段式的保护模式，低侧的整定保护应该遵从于高压侧，保证为用户提供安全、可靠的电能，使电力设备可正常运行。中低压侧不管是否采取了母差保护，过流保护I段需要为低压母线故障提供有效地保护。如果设置有母差保护，过流保护II段和灵敏度都应该为母线侧提供后备保护。
2.1 I段保护的整定计算
过流保护需要参考变压器铭牌中的最大负载电流，需要根据不同的情况进行选择。针对并列运行方式的变压器，需要充分考虑到切除变压器后备用变压器形成的过负荷电流，如果并列运行变压器容量不同，需要考虑大容量变压器保护动作后产生的过负荷。低压输出侧如果有较多的绕组式电动机，还应虑电动机启动电流的影响。两台分列运行的变压器，在输出侧断路器设置有备用电源自动投入装置，还应该根据备用电流投入以后形成的负荷电流变化进行设定。
与下级供电线路电流保护合理配合，设置的动作电流需要避开供电线路电流保护最大值。
在灵敏系数校验方面，需要考虑中低压侧母线两相短路故障时的最小短路电流。I段保护动作时间需要与出线速断保护时间保持0.3秒的配合。与零秒速动保护进行配合时，动作时间也可以设置为0.3秒。与非零秒的速断保护进行匹配，可将动作时间设定为不超过0.6秒。
2.2 II段保护的整定计算
如果低压则没有设置母差保护，高压侧过流保护不对低压提出灵敏度要求，过流II段保护可当作低压母线的后备保护。电流定值应根据按照躲开主变压器运行最大负荷电流进行整定，将保护动作定值进行结合，保护时间与下级线路过流动作时间进行合理设置。电力系统在最小运行模式下，主变中低压侧两相金属短路经过保护装置的最小短路电流，应该具有输出侧末端故障检测的灵敏度，通过保护灵敏系统的检验，使其达到有效动作的灵敏度要求。
3调研与分析
3.1计算问题
110kV主变压器后备保护多采用I段过电流保护方式，但一些变压器还采用原来的电磁保护方式，不能与中低压侧出线保护动作时间进行很好地匹配，主变保护导致的变压器后备保护不能与出线保护产生有效配合的比较多。按照相关部门颁布的继电保护要求，低压输出侧没有进行母差保护或者存在保护失灵的条件下，为了保证切除变压器低压侧母线故障的可靠性，需要在低压侧采取不同回路的两套电流保护。如果短路电流超过变压器热稳定电流，动作时间需要小于2秒。从实际应用效果来看，部分主变压器输出侧虽然设置两段保护，如果设定时间太长，I段过流保护设置没有与出线速断保护进行良好的匹配，是引起保护动作时间变长主因，由于整定计算引起的后备保护无法与出线保护进行良好配合的同样有点较高的比例。
3.2母差保护与出线保护
35kV侧没有安装母差保护的变压器数量也比较多，由于无母差保护导致的后备保护和出线保护无法有效配合的比例也较大，约占后备保护无法动作故障的10%。低压侧输出电压多为35kV、10kV，以为电磁保护方式为主，受到制造误差因素的影响，不能在保护动作时间上以0.3秒差进行有效配合，应该采用性能更为先进的微机保护装置，采用高精度的时间继电器。
4结语
主变压器中低侧后备保护需要设置为两段过流保护方式，才可以保证所有保护都可以投入运行，地区电网应该按着主电网要求进行保护配置与整定，对存在的问题采取有效的处理措施，保证为用电提供安全、可靠的供电，低压侧的保护应该服从高压侧。可以选择切除部分用户使供电网主电力设备的安全运行。主变压器后备保护进行整改时发现，存在着较多的后备保护与供电线路不良配置的问题，出现故障会引发变压器越级保护。随着经济建设对电网需求量的变大，电网的结构变得更为复杂，供电网络中的主要电力设备会存在满载运行的情况，还需要承受供电区域外短路形成的短路电流和过高的工频，主电力设备存在着烧毁的风险，无法保证电力系统的供电可靠性，因此，需要正确地进行后备保护配置和整定，这样才能保证电网主电力设备安全、稳定地运行。
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