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　　西北電網(wǎng)330kV自耦變壓器零序過流保護配置及整定計算研究陜西電力調(diào)度中心（西安710004）趙海鳴劉健[摘要]通過對西北電網(wǎng)330 kV自耦變壓器零序過電流保護的配置和整定計算的研究，針對其大多數(shù)配置和整定計算不滿足規(guī)程要求及西北電網(wǎng)變壓器后備保護第Ⅰ段后一級（跳三側(cè)）動作時限不大于2 s的規(guī)定，提出了適合西北電網(wǎng)特點，既能以較短時限動作切除故障又不失去選擇性的330 kV自耦變壓器零序過電流保護的配置、整定計算原則。

　　0引言西北330 kV超高壓系統(tǒng)中除發(fā)電廠升壓變壓器外，幾乎全部采用自耦變壓器。截止1999年底，僅陜西電網(wǎng)330 kV自耦變壓器近40臺，隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，330 kV電網(wǎng)自耦變壓器的數(shù)量還將迅速增加。

　　自耦變壓器由于結(jié)構(gòu)的特殊性，在運行中有其自身的特點和要求。為了避免自耦變壓器連接的超高壓電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，在中壓繞組上出現(xiàn)過電壓，要求自耦變壓器中性點必須直接接地或經(jīng)過小電抗接地。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，零序電流可在高、中壓電網(wǎng)間流動，而流經(jīng)接地中性點的零序電流數(shù)值及相位、隨系統(tǒng)的運行方式不同，其大小、方向會有較大變化。由于系統(tǒng)中大容量自耦變壓器的不斷增加，中性點必須接地，使得系統(tǒng)的短路容量很大。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，對一次設(shè)備的影響非常大。西北330 kV電網(wǎng)中，變壓器中壓側(cè)大多為 kV ，而 kV線路又往往不配置快速保護及開關(guān)失靈保護，在變壓器差動范圍外（中、低壓母線開線出口）發(fā)生短路時，一旦故障不能較快切除，對變壓器的危害尤為突出。

　　kV出線開關(guān)爆炸，故障未能及時切除，與其連接的330 kV1號自耦變壓器（容量240 MVA）的后備保護動作時間為3 .5s ，切除故障時間較長（大于變壓器制造規(guī)程中要求的熱穩(wěn)定允許時限2 s的規(guī)定），造成變壓器燒壞報廢的特大事故。經(jīng)與變壓器制造廠有關(guān)專家多次研究，認為大型自耦變壓器在其出口處發(fā)生故障，當故障切除時間超過2 s ，可能造成變壓器燒毀。

　　為此，原西北電業(yè)管理局在西北電網(wǎng)中提出反事故措施：保主網(wǎng)和主設(shè)備，犧牲局部、保全整體為原則，要求變壓器相間后備保護及零序過流保護的段后一級（跳三側(cè)）切除故障的時限，不得大于變壓器的熱穩(wěn)定允許時限2 s.對這一特殊的規(guī)定，相間后備保護通過采用阻抗保護的方法可以較方便地滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求，但對西北電網(wǎng)內(nèi)自耦變壓器零序過流保護整定計算則更加特殊和復雜。近期陜西省電力公司進行的保護四查中發(fā)現(xiàn)：陜西電網(wǎng)中330 kV自耦變壓器的零序過流保護在配置、整定計算中仍然存在著相當多的問題，不能滿足上述要求。整定計算人員普遍反映不能很好地理解和掌握變壓器保護，特別是零序過流保護的配置和整定方法。筆者對上述問題重點進行分析研究。

　　1自耦變壓器零序過電流保護的配置結(jié)合西北電網(wǎng)的實際情況，330 kV自耦變壓器零序過電流保護的配置應(yīng)遵循以下原則：試驗研究西北電力技術(shù)6/2000自耦變壓器的零序過電流保護應(yīng)分別在高壓及中壓側(cè)配置，并接在由本側(cè)電流互感器組成的零序電流過濾器上。在高壓或中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，零序電流可在自耦變壓器的高、中壓電網(wǎng)間流動，為滿足選擇性要求，高壓和中壓側(cè)的零序過電流保護應(yīng)裝設(shè)方向元件作為變壓器的接地后備保護還應(yīng)在高、中壓裝設(shè)不帶方向的零序過電流保護在變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地故障，當高壓側(cè)或中壓側(cè)斷開，而未斷開側(cè)零序過流保護的靈敏度不夠時，在自耦變壓器中性點回路還應(yīng)裝設(shè)一段式零序過電流保護。

　　根據(jù)變壓器中壓側(cè)連接系統(tǒng)情況的不同，自耦變壓器的高、中壓零序過電流保護配置、整定計算一般可分為中壓側(cè)無零序電源和中壓側(cè)有零序電源兩種情況。

　　1.1中壓側(cè)無零序電源時自耦變壓器零序過電流保護的配置1 .1.1中壓側(cè)通常設(shè)置兩段零序方向過電流保護，其方向指向本側(cè)母線，第Ⅰ段作本側(cè)母線的后備，第Ⅱ段作本側(cè)母線出線后備。其中第Ⅰ段設(shè)三級時限，跳閘方式分別為：級時限t跳本側(cè)母聯(lián)（或分段）開關(guān)，第二級時限t跳主變本側(cè)開關(guān)，第三級時限t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。第Ⅱ段設(shè)一級時限t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

　　1 .1.2高壓側(cè)應(yīng)設(shè)置兩段零序過電流保護，第Ⅰ段帶方向，其方向指向變壓器做該變壓器的后備，并設(shè)置三級時限，跳閘方式分別為：級時限t跳中壓側(cè)母聯(lián)（或分段）開關(guān)，第二級時限t跳主變中壓側(cè)開關(guān)，第三級時限t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。第Ⅱ段不帶方向，同時作該主變和本側(cè)母線出線后備，設(shè)置一級時限t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

　　1.2中壓側(cè)有零序電源時自耦變壓器零序過電流保護的配置1 .2.1中壓側(cè)中壓側(cè)零序過電流保護應(yīng)設(shè)兩段，第Ⅰ段配置與1 .1.1中第Ⅰ段完全相同。第Ⅱ段不帶方向，既作主變也作本側(cè)母線出線后備，動作時限設(shè)置一級t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

　　1 .2.2高壓側(cè)高壓側(cè)零序過電流保護應(yīng)設(shè)兩段，第Ⅰ段帶方向，其方向指向本側(cè)母線，作本側(cè)母線的后備，動作時限設(shè)置兩級，跳閘方式分別為：級時限t跳主變高壓側(cè)開關(guān)，第二級時限t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。第Ⅱ段不帶方向，既作主變也作本側(cè)出線后備，動作時限設(shè)置一級t跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

　　2自耦變壓器零序過電流保護的整定計算2.1中壓側(cè)無零序電源時自耦變壓器零序過電流保護的整定計算2 .1.1中壓側(cè)2 .1.1.1第Ⅰ段動作電流整定（1）按與本側(cè)出線的零序方向過電流保護的第Ⅰ（Ⅱ）段或快速主保護配合整定（2）按本側(cè)母線接地故障靈敏度不小于1 .5整定。

　　取同時滿足上述2個條件的值為整定值。當以上兩個條件不能同時滿足時應(yīng)按條件（2）進行整定。因靈敏度若不滿足要求，保護范圍也就不夠，設(shè)置本段保護就失去意義。

　　2 .1.1.2第Ⅰ段動作時限整定按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護相應(yīng)段或快速主保護時限配合整定t按t加一級時差整定t按t加一級時差整定，且不應(yīng)大于2 s.

　　如按保靈敏度整定或與母線出線的零序方向過電流保護相應(yīng)段時限配合整定，變壓器保護的動作時限不滿足不大于2 s的要求時，時限應(yīng)按不大于2 s整定。

　　這時要對相應(yīng)出線的定值按反配合的要求進行調(diào)整如果出線定值調(diào)整后與變壓器定值仍然無法滿足要求時，將失配點放在出線上，不能造成變壓器保護越級動作，應(yīng)對出線的保護采取增加配置、設(shè)置解列點、重合閘糾正等措施，盡可能減少因保護失配造成的影響。

　　2 .1.1.3第Ⅱ段動作電流整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相配合整定。

　?。?）按本側(cè)出線末端接地故障靈敏度不小于1 .2整定。

　　取同時滿足上述2個條件的值為整定值。當以上兩個條件不能同時滿足時應(yīng)按條件（2）整定。否則本段將起不到作本側(cè)母線出線的后備作用。

　　2 .1.1.4第Ⅱ段動作時限整定試驗研究西北電力技術(shù)6/ 2000按與本側(cè)母線出線零序方向過電流保護第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)動作時間配合整定，在滿足選擇性前提下盡量縮短動作時限。

　　2 .1.2高壓側(cè)2 .1.2.1第Ⅰ段（方向指向變壓器）動作電流整定按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護的第Ⅰ段配合整定。

　　2 .1.2.2第Ⅰ段動作時間整定按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護第Ⅰ段級動作時限配合整定t按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護第Ⅰ段第二級動作時限配合整定t按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護第Ⅰ段第三級動作時限配合整定，也可按主變中壓側(cè)零序方向過電流保護第Ⅰ段第三級動作時間整定。其值不應(yīng)大于2 s，若不滿足要求時，按上述2 .1.1.2中整定原則進行調(diào)整。

　　2 .1.2.3第Ⅱ段（無方向）動作電流整定（1）按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護的第Ⅱ段配合整定（2）按與本側(cè)出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相配合整定（3）按中壓母線接地故障靈敏度不小于1 .3整定（4）按本側(cè)母線接地故障靈敏度不小于1 .5整定（5）按本側(cè)出線末端接地故障靈敏度不小于1 .2整定。

　　取同時滿足上述5個條件的值為零序電流整定值。當以上5個條件不能同時滿足時應(yīng)按條件（3）、（4）、（5）同時滿足整定。否則本段將起不到作該主變及本側(cè)母線出線的后備作用。

　　2 .1.2.4第Ⅱ段（無方向）動作時限整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)的動作時限配合整定（2）按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護的第Ⅱ段動作時限配合整定（3）按與本側(cè)母線出線的接地距離保護第Ⅱ（Ⅲ）段相應(yīng)的動作時限配合整定。

　　在滿足選擇性前提下盡量縮短動作時限。

　　2.2中壓側(cè)有零序電源時自耦變壓器零序過電流保護的整定計算2 .2.1中壓側(cè)2 .2.1.1第Ⅰ段動作電流整定其整定方法與2 .1.1.1相同。

　　2 .2.1.2第Ⅰ段動作時間整定其整定方法與2 .1.1.2相同。

　　2 .2.1.3第Ⅱ段（無方向）動作電流整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段配合整定（2）按與主變高壓側(cè)出線零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段配合整定（3）按高壓母線接地故障靈敏度不小于1 .3整定（4）按本側(cè)母線接地故障靈敏度不小于1 .5整定（5）按本側(cè)母線出線末端接地故障靈敏度不小于取同時滿足上述5個條件的值為零序電流整定值。當以上5個條件不能同時滿足時應(yīng)按條件（3）、（4）、（5）同時滿足整定。否則本段將起不到作該主變及本側(cè)母線出線的后備作用。

　　2 .2.1.4第Ⅱ段動作時間整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)動作時間配合整定（2）按與主變高壓側(cè)出線零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)動作時間配合整定（3）按與本側(cè)母線出線的接地距離保護第Ⅱ（Ⅲ）段相應(yīng)的動作時限配合整定。

　　在滿足選擇性前提下盡量縮短動作時限。

　　2 .2.2高壓側(cè)2 .2.2.1第Ⅰ段動作電流整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅰ（Ⅱ）段或快速主保護配合整定（2）按保本側(cè)母線接地故障靈敏度不小于1 .5整定。

　　取同時滿足上述2個條件的值為零序電流整定值。由于高壓側(cè)出線均配置兩套快速保護，故本段整定一定會滿足要求。

　　2 .2.2.2第Ⅰ段動作時間整定按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅰ（Ⅱ）段或快速主保護動作時間相配合整定t按加一級時差整定，且不應(yīng)大于2 s.本段整定時限可以滿足不大于2 s要求。

　　試驗研究西北電力技術(shù)6/2000 2 .2.2.3第Ⅱ段（無方向）動作電流整定（1）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段配合整定（2）按與主變中壓側(cè)母線出線零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段配合整定（3）按中壓母線接地故障靈敏度不小于1 .3整定（4）按高壓母線接地故障靈敏度不小于1 .5整定（5）按本側(cè)母線出線末端接地故障靈敏度不小于取同時滿足上述5個條件的值為零序電流整定值。當以上5個條件不能同時滿足時應(yīng)按條件（3）、（4）、（5）同時滿足整定。

　　2 .2.2.4第Ⅱ段動作時間整定（1）按與主變高壓側(cè)零序方向過電流保護的第Ⅰ段第二級動作時間配合整定（2）按與主變中壓側(cè)零序方向過電流保護的第Ⅰ段第三級動作時間配合整定（3）按與本側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)動作時間配合整定（4）按與中壓側(cè)母線出線的零序方向過電流保護的第Ⅲ（Ⅳ）段相應(yīng)動作時間配合整定（5）按與本側(cè)母線出線的接地距離保護第Ⅱ（Ⅲ）段相應(yīng)的動作時限配合整定。

　　在滿足選擇性前提下盡量縮短動作時限。

　　1王維儉，孟慶和，宋繼成等。DL/T 684 1999大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則（變壓器保護的整定計算部分）[ M ] .北京：中國電力出版社2陳曾田。電力變壓器保護[ M] .北京：中國電力出版3催家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀。電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算[ M] .北京：水利電力出版社，1993趙海鳴，女， 1962年出生，工程師，長期從事330 kV電網(wǎng)繼電保護整定計算工作。

　　信息報道西門子發(fā)電集團大力開拓中國電力市場2000年11月8日，西門子發(fā)電集團在北京第八屆國際電力設(shè)備及技術(shù)展覽會的新聞發(fā)布會上披露：該集團公司以先進的技術(shù)、的設(shè)備、靈活的方式大力開拓中國電力市場。目前，西門子正履行11個大型燃煤電廠項目的合同，總裝機容量約14　M W.其中，尤以上海外高橋二期2×900 MW超臨界機組為矚目。除電站汽輪機外，還提供工業(yè)汽輪機172臺，同時大力拓展燃氣輪機市場，如海南洋浦電廠2×137 MW機組和廣東明珠電廠2×48 M W機組。西門子發(fā)電集團還積極參與中國老電廠的現(xiàn)代化改造，已對我國16個發(fā)電廠、總?cè)萘? 300 M W機組進行了改造，目前正在進行 MW前蘇聯(lián)制造和125 M W以上機組的現(xiàn)代化改造工作。

　　西門子發(fā)電集團在北京、上海、南京、杭州、濟南、無錫等地建立了14個制造電力設(shè)備的合資企業(yè)，總投資約5億多德國馬克，占在華總投資的1/4左右，主要合資生產(chǎn)大型汽輪發(fā)電機組、輸變電設(shè)備、電站自動化儀表等。

　　在西部大開發(fā)的熱潮中，西門子發(fā)電集團特別關(guān)注西北天然氣的開發(fā)，努力推廣清潔、高效的燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。2000年6月與甘肅省簽定了蘭州第二熱電廠4×300 MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組和西固熱電廠總計400 M W改造項目的意向書，對陜西、青海和新疆開發(fā)天然氣、建設(shè)燃氣電站以及老廠改造實行長期跟蹤。西門子發(fā)電集團可為中國市場提供額定功率為67 MW、159 M W、190 MW和245 M W等不同等級的燃氣輪機及各種單軸和多軸的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，單機效率高達38 .5，聯(lián)合循環(huán)效率可達58 以上。

　　西門子發(fā)電集團還主動參與中國的核電建設(shè)。西門子發(fā)電集團今后在參與中國天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，輸配電設(shè)備、核電、水電建設(shè)等方面都將推出更多的舉措。

　　西北電力試驗研究院羅輝宇供稿試驗研究西北電力技術(shù)6/ 2000