摘 要：在110 kV變電站的10 kV母線上一般都不裝設(shè)母線保護(hù)，這樣當(dāng)發(fā)生10 kV母線上的短路故障后，切除故障就要靠該站變壓器10 kV側(cè)的后備保護(hù)。后備保護(hù)的時(shí)限按與出線過(guò)流保護(hù)時(shí)限配合整定，延時(shí)都在2．0 s以上，因而切除故障的時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備損壞嚴(yán)重。本文結(jié)合云南滇東電網(wǎng)的實(shí)際情況，對(duì)這樣的變電站主變保護(hù)的配置及設(shè)計(jì)作出探討，提出了一個(gè)新的運(yùn)行方式及完整的保護(hù)配置方案。?
1 引言
在目前的電網(wǎng)中，用電磁型或靜態(tài)型繼電器組屏成的110 kV變壓器保護(hù)，除一套主保護(hù)外，各側(cè)都只配一套后備電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限與線路過(guò)流保護(hù)按階梯原則配合整定。變電站的10 kV出線過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限考慮與線路上的避雷器及跌落式熔斷器配合，其時(shí)限一般都不會(huì)小于1．0 s?？紤]兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，其中一臺(tái)變壓器過(guò)流不影響另外一臺(tái)變壓器的正常運(yùn)行，其過(guò)流保護(hù)還須設(shè)二段時(shí)限，以第一時(shí)限跳分段斷路器，第二時(shí)限跳本變壓器斷路器。這樣一來(lái)，變壓器10 kV后備保護(hù)時(shí)限都在2．0 s以上。因此當(dāng)發(fā)生10 kV線路出口近區(qū)故障而線路保護(hù)或斷路器拒動(dòng)及10 kV母線故障時(shí)（包括母線電壓互感器一次側(cè)，所用變一次側(cè)及各出線斷路器與主變電流互感器之間的一次回路），反應(yīng)在短路電流值上都相當(dāng)于變壓器故障，其值可達(dá)變壓器額定電流的數(shù)十倍，這樣大的短路電流對(duì)一次電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定都將構(gòu)成嚴(yán)重威脅，切除故障的時(shí)間愈長(zhǎng)后果愈嚴(yán)重。在各電網(wǎng)中均發(fā)生過(guò)因主變后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而造成主變電流互感器燒毀甚至主變燒毀的事故。有的地方，雖然上述事故未燒毀主變，但巨大的短路電流較長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)變壓器，嚴(yán)重地影響了主變的使用壽命，縮短檢修周期甚至給變壓器留下事故隱患，因此有必要給主變的低壓側(cè)增加一套快速切除母線故障及出線近區(qū)故障的后備保護(hù)。
2 快速后備保護(hù)實(shí)施方案
筆者所在的云南滇東電網(wǎng)，主變低壓側(cè)只有一套電流保護(hù)，要滿足出線保護(hù)的近后備作用，又要滿足快速切除母線故障是無(wú)法做到的，只有在現(xiàn)有的過(guò)流保護(hù)之外另增設(shè)一套限時(shí)電流速斷保護(hù)，其動(dòng)作電流按該側(cè)母線相間故障有1．3左右的靈敏度整定，動(dòng)作時(shí)限僅須比相鄰級(jí)的電流速斷保護(hù)（0 s）大一個(gè)Δt時(shí)間即可（以躲過(guò)出線近端故障），這樣就大大縮短了動(dòng)作時(shí)間，起到了母線故障的主保護(hù)作用。根據(jù)上述實(shí)施方案，并結(jié)合電網(wǎng)中現(xiàn)有設(shè)備情況，新增限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)滿足以下要求：
?。?）整套保護(hù)組合在一起，避免現(xiàn)場(chǎng)連接多只繼電器接線的麻煩，體積小方便安裝。
?。?）采用數(shù)字式靜態(tài)繼電器，滿足現(xiàn)場(chǎng)整定及維護(hù)簡(jiǎn)單可靠的要求。
?。?）采用新型原理的靜態(tài)電流繼電器，在CT飽和時(shí)能可靠動(dòng)作。
3 裝置原理接線
裝置集三只電流（LJa、LJb、LJc），兩只時(shí)間（1SJ、2SJ），兩只信號(hào)（1XJ、2XJ）繼電器于一體，采用集成電路構(gòu)成，電流繼電器原理是采用天津大學(xué)宋從矩教授抗CT飽和的專利產(chǎn)品，整體裝在一個(gè)繼電器外殼內(nèi)，具有精度高、功耗小、動(dòng)作速度快、返回系數(shù)高、整定范圍寬、體積小等特點(diǎn)。裝置中電流和時(shí)間的整定采用面板數(shù)字式撥輪開(kāi)關(guān)進(jìn)行，直觀方便，改變定值無(wú)需再進(jìn)行校驗(yàn)，電流繼電器不需要改變一次繞組的串、并聯(lián)接線方式，不會(huì)造成CT開(kāi)路。
電流回路一般采用三相三繼電器式接線，若采用兩相兩繼電器式接線此時(shí)只需將圖1中的LJa、LJc接入電流回路中，而LJb不接，同時(shí)把裝置端子7與端子15予以短接，以避免干擾電壓侵入裝置。采用該接線方式是為了提高Y／Δ接線的變壓器發(fā)生短路時(shí)保護(hù)的靈敏度，應(yīng)將LJb接在電流回路N相中。
裝置帶有兩段延時(shí)，可用于分段斷路器跳閘及本側(cè)斷路器跳閘，動(dòng)作信號(hào)觸點(diǎn)1XJ和2XJ并列通過(guò)端子3和11輸出，但是通過(guò)裝置面板上的信號(hào)燈1XD和2XD可明顯區(qū)別開(kāi)1XJ和2XJ的動(dòng)作情況，動(dòng)作信號(hào)可通過(guò)面板上的復(fù)歸按鈕FA實(shí)現(xiàn)就地復(fù)歸，也可以通過(guò)外接復(fù)歸接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方復(fù)歸，信號(hào)元件采用磁鋼自保持繼電器，在直流斷電時(shí)，動(dòng)作信號(hào)可予以保持。
4 裝置在云南滇東電網(wǎng)的使用情況
云南滇東電網(wǎng)110 kV變壓器保護(hù)10 kV側(cè)只配備一套后備過(guò)流保護(hù)，當(dāng)發(fā)生10 kV母線故障時(shí)只能由其后備過(guò)流保護(hù)來(lái)切除。就2002年的系統(tǒng)運(yùn)行水平，10 kV母線三相短路電流最大的變電站已達(dá)14．82 kA（兩臺(tái)變并列），最小的也達(dá)到了8．95 kA。在2001年4月份某站發(fā)生的一次10 kV母線短路，雖然經(jīng)主變10 kV側(cè)后備保護(hù)切除了故障，但事后檢查發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備損壞相當(dāng)嚴(yán)重，個(gè)別開(kāi)關(guān)及部分（段）母線被燒毀，嚴(yán)重地影響了安全供電。
根據(jù)上述情況，采用10 kV母線分段運(yùn)行，從運(yùn)行方式上大大地減小了母線短路時(shí)的故障電流，并且在短路電流超過(guò)5．0 kA以上的變電站在變壓器的低壓側(cè)（10 kV側(cè)）加裝一套數(shù)字式快速后備保護(hù)，動(dòng)作電流按當(dāng)母線發(fā)生兩相短路時(shí)有靈敏度1．3整定，動(dòng)作時(shí)限按與出線速斷保護(hù)配合整定，取t＝0．3 s跳變壓器10 kV側(cè)斷路器。
云南滇東電網(wǎng)在2002年初安裝了變壓器低壓側(cè)數(shù)字式快速后備保護(hù)后，經(jīng)半年的運(yùn)行證明，該裝置運(yùn)行可靠，線路上的故障不會(huì)引起該保護(hù)誤動(dòng)，在2002年6月24日發(fā)生的某變電站10 kV母線故障中，該裝置 正確動(dòng)作跳開(kāi)變壓器10 kV側(cè)開(kāi)關(guān)，事后檢查設(shè)備，只有引起該故障的這個(gè)10 kV出線開(kāi)關(guān)的一只CT被燒毀，其余設(shè)備完好無(wú)損。
5 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)110 kV變壓器10 kV側(cè)只有一套后備保護(hù)的這種配置情況，可以增配一套數(shù)字式快速后備保護(hù)以保護(hù)10 kV母線。建議10 kV母線分段運(yùn)行，這樣可以把快速后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限縮短一個(gè)Δt（不須跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)），既提高了保護(hù)的動(dòng)作速度，也減小了故障時(shí)的短路電流。