淺析小電流接地系統(tǒng)中35kV電力變壓器保護(hù)配置

蘇晉宜

(晉煤集團(tuán)供電分公司，山西 晉城 048006)

1 引言

所謂小電流接地系統(tǒng)是指中性點(diǎn)不接地或經(jīng)過消弧線圈或高阻抗接地的三相系統(tǒng)，當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，由于不能構(gòu)成短路回路，接地故障電流往往比負(fù)荷電流小得多，所以這種系統(tǒng)被稱為“小電流接地系統(tǒng)”我國(guó)劃分標(biāo)準(zhǔn):X0/X1＞4～5的系統(tǒng)屬于小接地電流系統(tǒng)。其中X0為零序阻抗，X1為正序阻抗。由于我國(guó)35kV系統(tǒng)均為小電流不接地系統(tǒng)。因此，熟悉35kV電力變壓器的保護(hù)配置及其與線路三段式電流保護(hù)的配合就顯得尤為重要。

2 變壓器的工作原理

變壓器工作原理:變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交變磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。我們主要討論的為35kV系統(tǒng)中降壓變壓器。因?yàn)槠湓谥行渣c(diǎn)不接地系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。

3 變壓器保護(hù)的配置

3.1 變壓器的主保護(hù)

在35kV的變壓器中變壓器的主保護(hù)有差動(dòng)保護(hù)，瓦斯保護(hù)。根據(jù)變壓器調(diào)壓方式不不同，瓦斯保護(hù)又分為有載調(diào)壓重瓦斯和本體重瓦斯保護(hù)。

(1)變壓器的差動(dòng)保護(hù)，其保護(hù)范圍為變壓器兩側(cè)開關(guān)差動(dòng)CT之間的變壓器引線，隔離刀閘之間的一次電氣部分。它的動(dòng)作原理是根據(jù)基爾霍夫電流定律:電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。所以當(dāng)區(qū)外短路故障時(shí)，有較大的穿越性電流流過變壓器時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。又根據(jù)變壓器兩側(cè)的線圈接線方式不同，進(jìn)行正確的相位補(bǔ)償。差動(dòng)CT的Y形側(cè)△接，△形側(cè)Y接。根據(jù)短路電流的大小，及動(dòng)作的原理又分為差動(dòng)速保護(hù)，(其整定值一般為8倍的變壓器額定電流)及比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)。

(2)瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，屬于非電量保護(hù)中的一種。其保護(hù)范圍相對(duì)于差動(dòng)要保護(hù)范圍較小。主要保護(hù)變壓器內(nèi)部故障，包括:變壓器相間短路、匝間短路、鐵芯故障、短線故障、變壓器油面降低。同時(shí)瓦斯保護(hù)是變壓器鐵芯故障，油面降低的唯一保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)對(duì)此無反應(yīng)。所以說不能用差動(dòng)保護(hù)代替瓦斯保護(hù)，瓦斯保護(hù)也無法完全代替差動(dòng)保護(hù)。其原理是當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，在故障點(diǎn)產(chǎn)生有電弧的短路電流，造成油箱內(nèi)局部過熱，并造成變壓器油分解，產(chǎn)生氣體進(jìn)而造成噴油沖擊繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。瓦斯保護(hù)分輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘。

3.2 變壓器的低后備保護(hù)

變壓器的低壓出線線路故障，但是低壓出線保護(hù)或者斷路器拒動(dòng)時(shí)。此時(shí)通過變壓器低后備保護(hù)充當(dāng)?shù)蛪撼鼍€線路的遠(yuǎn)后備。變壓器低后備保護(hù)動(dòng)作，變壓器低壓斷路器跳閘，切除故障點(diǎn)，但是也擴(kuò)大了停電范圍。當(dāng)?shù)蛪耗妇€故障，母線差動(dòng)保護(hù)沒有投入，或母線差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的情況下，變壓器低后備保護(hù)動(dòng)作，變壓器開關(guān)跳閘切除故障點(diǎn)。此時(shí)，變壓器低后備保護(hù)充當(dāng)了母線故障的近后備。

3.3 變壓器的高后備和其他保護(hù)的配合

當(dāng)變壓器的主保護(hù)(瓦斯，差動(dòng)保護(hù))拒動(dòng)時(shí)，由變壓器的高后備動(dòng)作切除故障點(diǎn)，此時(shí)變壓器的高后備保護(hù)充當(dāng)變壓器差動(dòng)和瓦斯保護(hù)的近后備。但是如果變壓器低壓側(cè)出線或者母線故障線路或母線保護(hù)沒有動(dòng)作或者開關(guān)拒動(dòng)通過變壓器的高后備保護(hù)動(dòng)作，切除遠(yuǎn)方故障，此時(shí)變壓器高后備保護(hù)就是母線故障和出線故障的遠(yuǎn)后備保護(hù)。

4 變壓器保護(hù)和35kV進(jìn)線的保護(hù)配合

在晉煤集團(tuán)單電源的35kV線路中，一般配置有三段式電流保護(hù)。電流I段又稱為電流速斷保護(hù)。保護(hù)范圍為本線路全長(zhǎng)的80%～85%。動(dòng)作時(shí)限一般整定為0s，是根據(jù)線路末端發(fā)生三相金屬性短路時(shí)的短路電流來整定，不能夠保護(hù)線路全長(zhǎng)。但是其保護(hù)范圍也不可超過變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍。電流Ⅱ段保護(hù)又稱為限時(shí)速斷保護(hù)。其保護(hù)范圍為線路的全長(zhǎng)，整定時(shí)間為0.5s。35kV進(jìn)線的電流Ⅱ段保護(hù)和變壓器的限時(shí)速斷保護(hù)相配合。當(dāng)變壓器的低后備限時(shí)速斷保護(hù)拒動(dòng)或斷路器拒動(dòng)時(shí)依靠35kV進(jìn)線的電流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作切除故障點(diǎn)。一般變壓器低后備限時(shí)速斷整定時(shí)間為0.4s，通過時(shí)間來實(shí)現(xiàn)其選擇性。電流Ⅱ段保護(hù)和電流I段都是線路的主保護(hù)。電流ⅡI段保護(hù)又稱為過電流保護(hù)，根據(jù)躲過最大負(fù)荷電流來整定，可以保護(hù)本線路全長(zhǎng)及下級(jí)線路全長(zhǎng)，整定時(shí)間較長(zhǎng)，為1.8s，作為電流I段和電流Ⅱ段保護(hù)的近后備保護(hù)。

5 晉煤鳳凰山35kV變電站保護(hù)配置實(shí)例圖(見圖2)

圖1 變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖

圖2

6 結(jié)束語

隨著繼電保護(hù)的發(fā)展，通過繼電保護(hù)動(dòng)作情況判斷故障范圍成為發(fā)展趨勢(shì)?？梢詭椭娏χ蛋鄦T，運(yùn)行值班人員迅速判斷清楚故障的范圍。正確處理電力系統(tǒng)事故，起到事半功倍的作用。