500kV变压器保护配置及中后备保护动作跳闸处理浅析

500kV变压器保护配置及中后备保护动作跳闸处理浅析

李鹏杰

（云南电网有限责任公司红河供电局，云南省 蒙自市 661100）

【摘 要】500kV变压器发生故障时更是会对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响，所以配置了各种保护来确保发生故障时变压器能够不受损伤，保护的准确有效动作是保证电力变压器能够安全稳定运行的有效条件，本文从实际实际运行经验出发，对500kV变压器保护配置情况进行详细介绍，并且分析了500kV变压器中后备保护动作跳闸处理方法，为运行及保护检修人员在对500kV变压器进行运行维护中提供了理论依据。

【关键词】500kV变压器；保护配置；中后备保护

1、引言

    500kV主变压器一旦出现问题将对电力系统的安全运行产生直接的影响，有可能导致整个电力系统的瘫痪和不可修复的破坏并带来巨大的经济损失。而主变压器在外界恶劣的环境条件和高负荷的工作条件下，出现运行故障的概率在实际运行中是比较高的。这时候，就需要变压器的保护装置发挥作用，及时切除故障点，有效地保护电力设备不被损坏，保证无故障设备的继续运行。

2、500kV变压器主要保护配置情况

在500kV的变压器保护配置中，一般是配置两套电气量保护和一套非电量保护。其中电气量保护有分为主保护和后备保护，主保护一般是差动保护，后备保护分为高后备保护、中后备保护、低后备保护，而高后备保护和中后备保护一般有阻抗保护和零序保护组成，低后备保护由复合电压闭锁过流保护组成。非电量保护主要有重瓦斯保护、轻瓦斯保护、冷却器全停跳闸保护等。此外，在500kV变压器中，还配置一种其他电压等级变压器没有的保护——过励磁保护。接下来我们对以上几种保护进行介绍。

2.1变压器的差动保护

变压器的差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。在正常运行及外部故障时，500kV变压器差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流Iumb流过，此时流过继电器的电流Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡电流应尽量的小，以确保继电器不会误动。当500kV变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过继电器的电流为I1与I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使继电器可靠动作。

2.2变压器的阻抗保护

阻抗保护通常用于330-500kV大型联络变压器，其方向指向变压器，作为变压器引线、母线及相邻线路相间故障的后备保护。保护可以配置成多段多时限，每段的每个时限都独立为一个保护。低阻抗保护采用线电压及相电流之差的0°接线方式，当三相电流中任一相电流大于启动电流整定值时，开放阻抗保护。为防止TV断线时误动作，增设TV断线闭锁判据。低阻抗保护不设振荡闭锁判据，因为其动作阻抗圆很小，且为了选择性它本身已有0.5s或1s延时，足以躲开振荡。

2.3变压器的零序保护

在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。变压器零序方向过流保护是在大电流接地系统中，反映变压器相邻元件（母线）接地时的零序电流保护，其方向是指向本侧母线，作为母线接地故障的后备，保护设有两级时限，一时限跳开母联或分段开关，二时限跳开变压器本侧开关。

2.4变压器的过励磁保护

过励磁保护是用来防止变压器突然甩负荷或因为励磁系统引起过电压造成磁通密度剧增，引起铁芯及其他全金属部分过热的保护。当变压器运行电压超过额定电压的10％时，就会使变压器铁芯饱和，而因饱和产生的漏磁将使箱壳等金属构件涡流损耗增加，铁损增大，造成铁芯温度升高，同时还会使漏磁通增强，使靠近铁芯的绕组导线、油箱壁和其他金属构件产生涡流损耗，使变压器过热，绝缘老化，严重时造成局部业形和损伤周围的绝缘介质．有时甚至烧毁变压器。变压器工作磁密B与电压、频率之比U/F成正比，即电压升高或频率下降都会使工作磁密增加。当U/f增加时，工作磁密B增加，使变压器励磁电流增加，特别是在铁芯饱和之后，励磁电流要急剧增大，造成变压器过励磁，所以，500kV大型变压器必须加装过励磁保护。

2.5变压器低压侧的复压闭锁过电流保护

500kV变压器低压侧一般只用于装设站用设备及无功补偿装置，因此保护配置比较简单。复压闭锁过电流保护，它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。功能是作为馈线及变压器主保护的后备保护，其功能是解决系统在最大或最小运行方式下线路终端两相短路（负序闭锁）或三相短路（低电压闭锁）时，故障电流达不到速断整定值，过流延时时间又太长的矛盾引入复合电压回路，来降低过流的动作值。

2.6变压器的瓦斯保护

变压器的瓦斯保护用于反映变压器油箱内部各种短路故障和油面降低等异常。瓦斯保护一般分为轻瓦斯和重瓦斯两类。轻瓦斯一般作用信号，当变压器内部局部放电，使变压器油油温上升产生一定的气体，汇集于继电器内，达到了一定量后触动继电器发出信号。而重瓦斯是当变压器内部发生严重短路故障后，由于电弧作用将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动使油流冲向继电器的档板，动作于跳闸。瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。

3、500kV变压器中压侧后备保护动作跳闸及处理方法分析

在220kV及以上主变压器、线路、母线保护装置都是双重配置，并配置有断路器保护或失灵保护。因此，母线或线路发生故障，由主变压器后备保护切除故障的概率很小。只有在保护装置故障或是断路器拒动时，才有可能由主变压器后备保护动作切除故障。而500kV变压器保护中低压侧后备保护和中后备保护大同小异，所以此处不在对低后备保护进行叙述。

2.1故障范围的分析诊断

（1）事故发生之前系统和设备的运行情况。断路器在运行中，液压机构压力降低而“分闸闭锁”，SF6断路器气压降低到闭锁压力值等，发生母线失压事故时，有属于这些断路器所控制的线路发生故障。

（2）各分路中有无保护动作信号。在失压的母线上，各分路中有保护动作信号时，属于线路上发生故障、保护动作，断路器未跳闸造成的越级跳闸。据此可以判断，出现保护动作信号的线路上发生故障。失压的母线上各分路没有保护动作信号时，有两种可能：一是线路上有故障时线路保护不动作，造成越级跳闸；二是母线上发生故障，变压器后备保护动作跳闸。

2.2处理方法

（1）根据保护动作情况、信号、仪表指示等，判断故障范围和停电范围。检查各分路有无保护动作信号，同时对保护装置进行外部检查。

（2）断开失压的母线上各分路断路器，并检查是否确已断开。发现有未断开的，手动打跳或拉开其两侧隔离开关。

（3）各分路上均无保护动作信号时，首先应检查失压母线及连接设备上有无故障迹象及异常，并检查各分路断路器位置指示灯指示情况，检查有无“控制回路断线”信号。其次，检查微机保护装置液晶显示器有无“黑屏”或显示异常，各电源指示灯和位置指示灯指示情况，有无自检出错报告信息和保护被闭锁的信号。

4、结语

通过对变电站500kV变压器保护配置与运行进行介绍与分析，主要分析了500KV变压器保护的特点以及配置，对各种保护情况进行分析。同时，就500kV变压器中后备保护动作情况、故障诊断、如何处理进行了详细分析。所以本文对运行人员及保护检修人员在500kV主变压器发生跳闸时提供了详细的分析指南和可行性处理方法。

参考文献

[1]张全元.变电运行现场技术问答(第三版).北京：中国电力出版社，2009.

[2]李惠芳.浅谈变电站500kV变压器保护配置与运行分析.2018.

[3]沙鑫.电厂500kV主变压器的故障分析与诊断[D].大连理工大学，2016.