【摘 要】本文通过分析联络变压器热稳定要求及其在运行中可能承受的故障考验,而继电保护的设计是保证保护变压器在短路等危险情况下不损坏，安全运行。掌握变压器的计算程序及其继电保护控制线路的设计和元件选择。并对联络变压器设计、运行及其保护配置与整定提出了建议。
　　【关键词】 高压变压器；继电保护；电磁方案；保护配置；整定
　　电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器；外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护无延时动作切除故障变压器，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。
　　 １．变压器设计热稳定指标
　　《电力变压器》中要求“对称短路电流I的持续时间:当使用部门未提出其它要求时,用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2s。”注:对于自耦变压器和短路电流超过25倍额定电流的变压器,经制造厂与使用部门协商后,采用的短路电流持续时间可以小于2s。
　　按以上设计考虑,一台220KV/120MVA普通三卷变压器,取变压器典型参数(高低压阻抗比为22.4)计算可知:低压侧能够承受的热稳定电流标幺值约为0.51。当两台这样的变压器并列运行,低压侧母线故障本侧分段开关跳开时,变压器低压绕组中可能的短路电流可达到0.75倍标幺值,比设计值增大了近50%。若三台这样的变压器并列运行,变耦变压器,按《继电保护和安全自动装置技术规程》要求,装设瓦斯保护、过激磁保护、双重差动保护,同时在其高、中压侧均装设了阻抗保护及零序方向电流保护,低压侧装设过流保护。这些保护均作用于跳闸。高、中压侧的阻抗保护和低压侧过流保护属变压器的相间后备保护。
　　220KV变压器多为三相式三卷变压器,按技术规程要求,一般装设瓦斯保护、差动保护,同时在其高、中压侧均装设了复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护,低压侧装设复合电压闭锁过流保护。各侧复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护综合,可以反应变压器内部、各侧母线及母线邻近的电气设备的接地与相间故障,作为变压器自身主保护及各侧母线及母线邻近的电气设备的后备保护。
　　 ２．可能考验变压器热稳定性的故障
　　２．１500kV变压器
　　由于变压器自身主保护装置及其交、直流回路的完全双重化配置，应可以不再考虑变压器差动保护范围内故障对变压器热稳定性的考验。500 kV系统母线、线路保护的完全双重化配置，快速保护在保护范围上的交叉布置，及完善的失灵保护。
　　220 kV系统侧线路保护双重化配置，母线保护目前多为单配置。因此，当母差保护校验停运或故障拒动时，变压器只能靠其后备保护动作使其脱离故障点。变压器开关与TA间的故障很可能靠变压器后备保护脱离故障点。
　　变压器低压侧一般经由母线带站用变、电抗器及电容器，有的变电站可能带较少的站外负荷。很多站低压母线未配母差保护，因此母线故障变压器只能靠其后备保护动作使其脫离故障点；再者，当站用变或电抗器及电容器故障而其开关或保护拒动时，变压器也要靠其后备保护动作使其脱离故障点。
　　２．２220 kV及以下变压器
　　对于两侧系统都有电源的联络变压器：任何一侧母差保护校验停运或故障拒动时；变压器开关与TA间故障时；旁路转带方式在主变套管TA至旁母引线、旁路母线、旁路开关与TA间故障时；母线（220kV母线除外）上其他开关所带电气设备故障而其开关或保护拒动时变压器只能靠其后备保护动作使其脱离故障点。
　　对于仅高压侧系统有电源的降压变压器：中、低侧母差保护校验停运或故障拒动时；中、低压侧变压器开关与TA间故障时；中、低压侧母线上其他开关所带电气设备故障而其开关或保护拒动时变压器只能靠其后备保护动作使其脱离故障点。
　　 ３．联络变压器相间后备保护的配置与整定
　　变压器接地故障保护定值与其所带负荷的关系不大,因此接地故障后备保护的整定延时一般较短,能够满足2s的热稳定时间要求。在此仅关心变压器相间后备保护的定值问题。
　　《220～500 KV电网继电保护装置运行整定规程》中要求:变压器各侧的过电流保护均按躲变压器额定负荷整定,但不作为短路保护的一级参与选择性配合,其动作时间应大于所有出线保护的最长时间。
　　220KV联络变压器的中压侧的电源一般较弱,高压侧故障时流过变压器的故障电流远小于中、低压侧故障时流过的电流,应重点考虑中、低压侧相关设备短路时对变压器热稳定性的影响。
　　220KV联络变压器低压侧:过流保护对于未装设母差的低压侧母线,应是此母线故障的主保护;装设了母差的低压侧母线,主变开关与TA间的故障(TA未在开关近母线侧时)也只能靠后备保护切除;作为出线保护的后备。实际运行中定值整定的可行性取决于低压侧是否有送出线路。低压侧为10KV的变压器,其出线一般直供用户,出线保护延时应限制在1s,主变低压侧过流保护的延时可控制在2s内。低压侧为35KV的变压器均有送出线路,此线路带下一级变电站,因此,此线路保护的延时按正常配合一般要长于1.5s,这就使得主变低压侧过流保护的整定延时大于2s。若将主变低压侧过流保护的延时整定为2s,必然与出线后备保护失配,有越级跳闸的可能。需要增加与出线保护限时电流速断配合的变压器低压侧短路过流保护,综合考虑有配合关系的保护定值,提高保护的速动性和选择性。此短路过流保护应有跳变压器各侧的功能。
　　220KV联络变压器高压侧:作为主电源的短路过流保护应作为变压器中、低压侧故障的后备保护。在中、低压侧故障但保护拒动或开关拒动时,高压侧过流保护应动作切除故障,并与中、低压的短路过流段配合,但对中、低压侧故障可能灵敏度不足,在220KV变压器保护微机化并实现双重配置,且中、低压侧过流都具有满足延时要求并跳三侧的保护段后,高压侧过流可不做严格要求。高压侧母线故障时,流过变压器绕组的电流一般较中、低压侧故障时小,变压器热稳定允许的情况下,由按躲额定负荷电流整定的过流保护动作(延时在5s左右)使变压器脱离故障。
　　变压器作为电力系统中的重要电气设备，设计、制造及运行各环节都应注意其安全性。其动、热稳定性的设计应充分考虑变压器是否并列运行，并列运行的台数，几侧有电源及电网中性点接地方式等要求。变压器保护应尽可能实现微机化，可以有较多的过流保护段，使各侧的过流保护能有相对较快的延时段跳变压器各侧开关，特别是中、低压侧保护跳变压器各侧开关的保护段有利于变压器尽快脱离故障点。
　　
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