第２４卷 华中电力 ２０１１年第３期 关于１１０ ｋＶ主变后备保护动作分析和整定计算的探索 宋汉蓉，宋其，尹秦 ｆ德阳电业局，四川德阳６１８０００） 摘要：在装有两台并列运行三圈变压器的变电站，如主变１０ｋＶ（或３５ ｋＶ）侧保护ＣＴ至本侧母线处发生 短路故障，故障变压器低压侧开关（或中压侧开关）跳闸后不能切除故障，或故障变压器低压侧开关（或 中压侧开关）拒动不能隔离故障，将会造成全站失压。为此提出在主变１０ｋＶ（或３５ｋＶ）侧后备保护中设 置一段方向由本侧母线指向变压器的复压闭锁方向过流保护，及此过流保护的整定计算原则，这样保证了 停电范围最小的切除故障。 关键词：主变保护；动作分析；整定计算 中图分类号：ＴＭ７７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６．６５１９（２０１１）０３—００７３．０３ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ａｎｄ Ｓｅｔｔｉｎｇ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ １１０ｋＶ Ｍａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｂａｃｋｕｐ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ＳＯＮＧ Ｈａｎ—ｒｏｎｇ．ＳＯＮＧ Ｑｉ，ＹＩＮ ｑｉｎ （ＤｅｙａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＢｕｒｅａｕ，Ｄｅｙａｎｇ ６１８０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｐａｒａｌｌｅｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｒｅｅ—ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，ｉｆ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ １０ｋＶ（ｏｒ ３５ｋＶ）ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ＣＴ ｏｆｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｉｄｅ ｂｕｓ ｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｏｎ １０ｋＶ（ｏｒ ３５ｋＶ）ｔｒｉｐｓ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｓｔｉｌｌ ｋｅｅｐｓ，ｏｒ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｒｅｆｕｓｅｓ ｔｏ ｔｉｒｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ Ｃａｌｌ ｎｏｔ ｂｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｔｏ ｌｏｓｓ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ａｄｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｏｃｋｏｕｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｃｋｕｐ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆｍａｉｎ ｒｔａｎｓｆｏｒｍｅｒ １０ｋＶ（ｏｒ ３５ｋＶ）ｓｉｄｅ ａｎｄ ｈｔｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｉｄｅ ｂｕｓ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｔａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｌｏｓｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｃｏｐｅ ｉｓ ｈｔｅ ｓｍａｌｌｅｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｉｎ ｒｔａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ０ 引 言 ＩＩＩ、Ⅳ段动作。ＩＩ号主变高后备Ｉ、ＩＩ段动作， 在电力系统中，继电保护装置是保护电气设 动作电流ｌ３．５９Ａ（３００／５），ＩＩ号主变低后备Ｉ段 备、保证电网安全稳定运行的主要装置，而在实 动作，动作电流１５．８６Ａ（３１５０／５），出口跳Ｉ号、 际电网中，配置合理的保护装置，制定合理的继 ＩＩ号主变三侧开关，１０ｋＶ母联９３０号开关。 电保护整定运行方案，是充分发挥保护装置性能 （１）电网主接线及保护配置 的重要措施，这是保证电网安全、稳定、经济运 （２）现场屏柜布置如图１ 行的先决条件。 （３）Ｉ号、ＩＩ号主变后备保护定值配合图如图２ １事故情况 某１１０ ｋＶ变电站１０ ｋＶ Ｉ段母线上所接电容 ＃Ｉ主变 ＃Ｉ站变柜 ＃工电容柜 路高压熔断器短路，１０ ｋＶ Ｉ号站用变柜着火， ９ ３ ｌ柜 引起与之紧邻的两面柜，Ｉ号电容柜和Ｉ号主变９３１ 柜着火，１０ｋＶ母联过流Ｉ、ＩＩ段动作，动作电流 １５．８７Ａ（３１５０／５），Ｉ号主变高后备Ｉ、ＩＩ段动作， Ｉ号主变四侧过流动作，Ｉ号主变低后备Ｉ、ＩＩ、 图Ｉ现场屏柜布置 收稿日期：２０１１－０１—０７ 作者简介：宋汉蓉（１９６２一）女，高级工程师，现从事电网调度运行管理、继电保护整定计算和运行管理工作 一７３— ２０１１年第３期 华中电力 第２４卷 ＃ｌ０１ 小 图２ Ｉ号、ＩＩ号主变后备保护定值配合图 （备注：１、２号主变保护配置与１号主变相同） ２故障分析和存在的缺陷 ２．１故障分析 闭锁方向过流、差动三侧过流均启动，故障后１．７ 秒Ｉ号主变低压侧复压闭锁过流ＩＩ段动作，跳开 Ｉ号主变９３１号开关；因Ｉ号主变９３１号开关本 １０ｋＶ Ｉ站用变柜着火，因１ＯｋＶ Ｉ号站用变 柜与Ｉ号电容柜和Ｉ号主变９３１柜相临，所以这 三面柜均起火，造成１０ ｋＶ Ｉ段母线短路，Ｉ号主 变９３１开关与１０ ｋＶ Ｉ段母线引流排短路，Ｉ号主 身着火，故障并未隔离，故障后２．６秒，由Ｉ号主 变差动四侧过流、Ｉ号、ＩＩ号主变高后备Ｉ、ＩＩ 段、Ｉ号主变低后备ＩＩＩ、Ⅳ段动作跳Ｉ号、ＩＩ号 主变三侧开关，隔离故障，但是造成全站失压。 ２．２存在的缺陷 以上故障，保护动作逻辑正确，保护整定方 案正确，但是不能最小范围隔离故障，保证非故 障设备正常运行，故障时将正常设备ＩＩ号主变、 变９３１号开关着火，Ｉ号、ＩＩ号主变高压侧和低 压侧均流过短路电流，此时两台主变高压侧复压 闭锁过流、低压侧复压闭锁过流、差动四侧过流 均启动，由两台主变低压侧复压闭锁过流Ｉ段和 １０ｋＶ母联过流保护动作，故障后１．４秒跳开ｌＯｋＶ 母联９３０开关；在跳开ｌＯｋＶ母联９３０号开关后， 故障并未隔离，但短路电流流过的通路发生了变 化，短路电流一方面流过Ｉ号主变高压侧１０１号 开关、低压１＇Ｎ＃９３１开关，另一方面经ＩＩ号主变高 压侧１０２号开关、中压侧５号０２开关、３５ ｋＶ母 联５３０号开关、Ｉ号主变中压侧５０１号开关流至 ３５ ｋＶ母线、ｌ０ｋＶ ＩＩ段母线无选择性的切除，这是 目前保护设置和整定原则存在的缺陷。 ３解决措施 提出在接有两台三圈变压器并列运行变电站 的主变中压侧和低压侧后备保护中增设一段带方 向过流段，方向由系统指向变压器的改造方案， Ｉ号主变９３１号开关，此时ＩＩ号主变中压侧复压 一并提出此保护改造方案的整定计算原则如下： ７４一 第２４卷 ３．１保护配置 华中电力 ２０１１年第３期 短路电流，此时两台主变高压侧复压闭锁过流、 低压侧复压闭锁过流、差动四侧过流均启动，由 两台主变低压侧复压闭锁过流Ｉ段和ｌＯｋＶ母联 在目前的主变后备保护配置下，要求将主变 中、低压侧后备保护的Ⅳ段设置为复压闭锁方向 过流保护。 ３．２主变中、低压侧复压闭锁方向过流保护整定计算 整定原则： 过流保护动作，故障后１．４秒跳开１０ｋＶ母联＃９３０ 开关；在跳开ｌＯｋＶ母联９３０号开关后，故障并未 隔离，但短路电流流过的通路发生了变化，短路 电流一方面流过Ｉ号主变高、低压侧开关，另一 方面经ＩＩ号主变高压侧１０２号开关、中压侧５０２ （１）负序电压：负序电压应按躲过正常运行时出 现的不平衡电压整定，不平衡电压值可通过实测 确定，无实测值时，根据现行规程的规定： Ｕｏｐ２＝（Ｏ．０６～０．０８）Ｕｎ Ｕｎ一额定相间电压（二次值） 取６Ｖ，即４Ｖ（相电压１ （２）低电压：躲过正常时可能出现的最低电压 Ｕｏｐ＝Ｕｍｉｎ／（Ｋｒｅｌ Ｋｒ） Ｕｍｉｎ…正常时可能出现的最低电压，一般取 ０．９ Ｕｎ：（Ｕｎ为二次额定相间电压） Ｋｒｅｌ…可靠系数，取１．１～１．２； Ｋｒ－一返回系数，取１．０５～１．２５； Ｕｏｐ＝０．９ １００／（１．１ １．０５）＝７７Ｖ 综上所述，取７５Ｖ （３）电流定值：躲过变压器额定电流 ｌｏｐ＝Ｋｒｅｌ Ｉｎ／Ｋｒ Ｋｒｅｌ一可靠系数，取１．２～１．３； Ｋｒ－一．返回系数，取０．８５～０．９５； ＩＩ１…变压器额定电流 １．２×Ｉｅ／０．９５＝１．２６Ｉｅ 灵敏度校验：低压侧母线故障有大于等于１．２ 的灵敏度。 （４）时限整定： Ｉ段跳分段开关 ＩＩ段跳主变本侧开关 ＩＩＩ段跳主变三侧开关 Ⅳ段要求代方向；方向指向：由本侧母线指 向变压器，动作后跳主变本侧开关。时限整定： ｔ＝Ｏ．３” ３．３在改变主变中、低压侧保护整定方案，发生以 上事故后的保护动作逻辑分析 ｌＯｋＶ＃Ｉ站用变柜着火，因１０ｋＶ＃Ｉ站用变柜 与撑Ｉ电容柜和撑Ｉ主变９３１柜相临，所以这三面 柜均起火，造成１０ｋＶ Ｉ段母线短路，ｊｆｊ｝Ｉ主变９３１ 开关与１０ ｋＶ Ｉ段母线引流排短路， Ｉ主变＃９３１ 开关着火，｛！ｊ｝Ｉ、撑ＩＩ主变高压侧和低压侧均流过 号开关、３５ ｋＶ母联５３０号开关、Ｉ号主变中压侧 ５０１号开关流至Ｉ号主变９３１号开关，此时ＩＩ号主 变中压侧复压闭锁过流、复压闭锁方向过流（即 Ｉ、ＩＩ、ＩⅡ、Ⅳ段）、差动三侧过流均启动，故障 发生１．７秒（即主变中压侧复压闭锁方向过流启动 ０．３”）后，Ｉ号主变低压侧复压闭锁过流ＩＩ段动作， 跳开Ｉ号主变９３１号开关，Ｉ号主变中压侧复压 闭锁方向过流动作，跳开Ｉ号主变５０１号开关； 因Ｉ号主变９３１号开关本身着火，故障并未隔离， 短路电流流过的通路再次发生了变化，短路电流 仅流过Ｉ号主变高、低压侧开关，在故障后２．６秒， 由Ｉ号主变差动四侧过流、Ｉ号主变高后备Ｉ、 ＩＩ段、Ｉ号主变低后备ＩⅡ段动作跳Ｉ号主变高、 低压侧开关，隔离故障。这样此站的ＩＩ号主变、 ３５ ｋＶ母线、１０ ｋＶＩＩ段母线不失电，保证大部分 负荷正常供电。 ４结束语 在接有两台三圈变压器并列运行变电站的主 变中压侧和低压侧后备保护中，设置一段带方向 过流段，方向由系统指向变压器，这样在３５ ｋＶ 母线或１０ ｋＶ母线一段发生故障时，在故障段主 变开关不能切断短路电流或故障段主变开关拒动 的情况下，由这套方向过流保护动作跳开故障主 变的中压或低压侧开关，将正常主变与故障主变 隔离，保证变电站部分负荷不失压。此方案简单 可靠，易于实现，提高了电网的供电可靠性。 参考文献： ［１】ＤＬ／Ｔ ５８４－－９５．３—１１０ｋＶ电网继电保护装置运行整 定规程［Ｓ】． ［２】崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等．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，２０００． ［３】ＧＢ／Ｔ１４２８５－２００６．继电保护和安全自动装置技术规 程［Ｓ】． 一７５—
