变压器加装变阻抗装置对继电保护定值的影响

变压器加装变阻抗装置对继电保护定值的影响

王晓梅&sup1,罗美玲&sup2,

（1、国网石嘴山供电公司宁夏石嘴山753000；2、国网宁夏电力有限公司调度控制中心宁夏银川750001）

摘要：本文针对加装变阻抗前后变压器原理及运行特点，探讨变压器前后对上级供电线路距离保护、变压器差动保护、复压闭锁过流保护及中、低压侧出线电流保护定值的影响。高压侧限流电抗器接入对母线故障短路电流虽起到相应的限制作用，但对相应的保护定值均降低了灵敏度，通过采取调整保护策略的措施均圆满解决。

关键词：变阻抗变压器；继电保护定值；影响；措施

引言

近年来，随着国民经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，城镇电力负荷水平持续上升，电网规模越来越大，造成短路容量与短路电流不断增大，严重影响电力变压器的安全运行。

1存在问题和原因分析

为解决变压器抗短路能力不足的难题，最初在2013年开始采取了一些保护优化原则：根据DL∕T584—2007《3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程》中规定“变压器外部短路故障，如短路电流大于任一侧绕组热稳定电流时，变压器过流保护动作时间不超过2秒”。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）15.2.8条中叙述“当变电站短路电流大于变压器热稳定电流时，变压器保护切除故障的时间按要求不宜大于2秒”。依据变压器抗短路能力校核结果，对变压器具备A、B类抗短路能力的，按目前的保护配置和定值运行，二次保护不再采取特殊措施；对只有C、D、E类抗短路能力水平的变压器及相邻设备，要求配置变压器差动、母线差动、线路光差保护，未配置差动保护前采取保护定值优化方案。保护定值优化原则是：一线一变的终端线采取全线无延时保护；一线多变的终端线采取全线150毫秒延时保护；一线多变的串供线路尽量实现距变压器5公里内300毫秒延时保护，如串供线路级数多，保护配合困难者须实现变压器近区5公里内不超过2秒延时的保护。但还是存在与用户进线开关时间级差不满足规程要求，存有越级动作抗短路能力不足的问题。

2解决措施

为更好的解决变压器抗短路能力不足的难题，在2017年由国网公司牵头，试点在变压器高压侧安装变压器变阻抗装置项目由我公司实施挂网试运行。

2.1加装变阻抗的原理

变压器正常工作时，高压侧限流电抗器被快速开关断路器短接，变压器损耗未增加，短路故障发生时，快速开关断路器开断后电抗器接入系统，提高变压器阻抗，限制短路电流，实现阻抗的自主调节，降低短路电流对变压器及在运设备的冲击。

电流保护主要反映于因发生短路故障，电流幅值增大而动作的保护。通常这种保护的保护范围不能够到达本线路长的100%。而由于变阻抗变压器在发生故障时，会投入串联电抗器，阻抗增大，电流减小。这种情况下会使电流保护的范围减小。

当变阻抗变压器正常运行时，当系统发生故障，变压器的串联电抗器被投入，系统侧阻抗增大。然而增大的阻抗并不会对电流保护的保护范围产生较大影响。而在线路发生故障时，若变阻抗变压器因某种故障，无法正常投入串联电抗器。因电抗器不投入，整定值不变，短路电流增大。然而增大的短路电流不会引起本段的电流保护发生误动作。

2.2主变高压侧限流电抗器接入前后短路电流的情况

表1

该站主变中低压侧分列运行，表1中所列为结合该站实际运行方式及变阻抗变压器挂网运行要求，仅按3号主变分列运行方式考虑，分别计算了中、低压侧母线发生三相短路，大、小方式下限流电抗器接入前与接入后流过3号主变高压侧和故障侧开关的短路电流。

由表中短路电流比对可得知：限流电抗器接入后，35kV侧母线三相短路时，大方式下短路电流水平降低37%左右，小方式下短路电流水平降低29.6%左右，10kV侧母线三相短路时，大方式下短路电流水平降低25.6%左右，小方式下短路电流水平降低21.9%左右，高压侧限流电抗器接入对母线故障短路电流有起到相应的限制作用。

2.3对该站电源线的定值的影响

影响：依据电源线保护整定原则，零序保护远后备考虑高阻接地时的灵敏度整定，故对其定值计算无影响，对距离III段保护做远后备计算定值有影响。距离III段按躲最大负荷电流下的最小负荷阻抗整定，按电抗器不接入时的变压器参数校验距离III段做远后备保护灵敏度，至3号主变低压侧故障的灵敏度为1.2，以同样的整定原则，按电抗器接入时的变压器参数，校验至3号主变低压侧故障的灵敏度为1.17＜1.2，略低于规程要求。存在问题为：当柳园变3号主变发生故障而主变开关或保护装置不能正常动作时，主变高压侧限流电抗器接入使上级电源线保护不能可靠启动而使变压器存在烧损的风险。

解决措施：电源线配置RCS-943A型装置，该装置具备距离III段四边形功能，投入该功能，扩展距离III段保护范围，并能可靠躲过最大负荷电流。保护定值计算综合考虑限流电抗器接入与不接入状态，距离III段按躲最大负荷电流下的最小负荷阻抗整定，距离III段四边形定值按至3号主变低压侧故障有1.2的灵敏度整定，既能满足距离III段躲负荷的能力，又能满足电源线路至下级变压器远后备保护的功能。

2.4对该站变压器的定值的影响

2.4.1变压器空投时产生励磁涌流，串联电抗器的投入会对二次谐波产生一定影响，但是判据仍然成立，变压器空投时差动继电器被正常闭锁。变压器纵差保护主要是基于基尔霍夫电流定律，变阻抗变压器的串联电抗器投入与否不会对纵差保护产生影响。

2.4.2对主变高压侧过流保护的影响

校核该站3号主变110千伏过流保护定值，高压侧限流电抗器接入前至中压侧母线短路灵敏度为3.36，接入后灵敏度为2.53，高压侧限流电抗器接入前至低压侧母线短路灵敏度为2.39，接入后灵敏度为1.85，均能大于1.2，满足规程要求。

2.4.3对主变中压侧出线过流保护的影响

高压侧电抗器接入系统时，35千伏过流保护至母线的灵敏度为3.12，不接入系统时至35千伏母线的灵敏度为4.43；35千伏侧负序电压闭锁二次定值为4.0V，高压侧电抗器接入与否，至35千伏出线末段故障灵敏度均不小于1.2，满足规程要求；35千伏侧低电压闭锁二次定值为70V，高压侧电抗器接入与否，至35千伏出线末段故障灵敏度均不小于1.2，满足规程要求。

2.4.4对主变低压侧出线过流保护的影响

高压侧电抗器接入系统时，10千伏过流保护至10千伏母线的灵敏度为4.46；不接入系统时至10千伏母线的灵敏度为5.70。3号主变原中、低压侧过电流保护定值按躲主变额定电流原则整定，校核高压侧限流电抗器接入与否两种状态下，灵敏度均能满足规程要求。10千伏侧负序电压闭锁二次定值为4.0V，高压侧电抗器接入与否，至10千伏出线末段故障灵敏度均不小于1.2，满足规程要求；10千伏侧低电压闭锁二次定值为70V，高压侧电抗器接入前，至10千伏出线末段故障灵敏度均小于0.85，高压侧电抗器接入后，灵敏度仅能提升0.1-0.15，但仍不能达到1.2，不能满足规程要求。该情况属各地调电网主变后备保护定值普遍存在的问题，因10千伏线路阻抗参数较大，客观上无法解决，仅能强化下级线路主线及其分支的保护功能，从而确保线路故障能被可靠切除。

2.4.5对主变中、低压侧后备限速保护的影响

校核该站3号主变中、低压侧原限时电流速断保护定值至母线故障的灵敏度：高压侧电抗器接入

系统时，35千伏限速保护至母线的灵敏度为0.89＜1.2，不接入系统时35千伏限速保护至母线的灵敏度为1.2；高压侧电抗器接入系统时，10千伏限速保护至母线的灵敏度为1.177＜1.2，不接入系统时10千伏限速保护至母线的灵敏度为1.5。该站3号主变高压侧接入限流电抗器之后，原主变中、低压侧限时电流速断保护定值至母线故障的灵敏度均小于规程规定，不能满足规程要求。

解决措施：按主变高压侧接入限流电抗器后等值参数，将中压侧限时电流速断保护定值按至母线故

障灵敏度提升为1.2进行调整，则不接入系统时35千伏限速保护至母线的灵敏度高达1.704，同时，须配合调整下级35千伏出线限时电流速断保护定值；将低压侧限时电流速断保护定值按至母线故障灵敏度提升为1.366进行调整，则不接入系统时35千伏限速保护至母线的灵敏度高达1.747，原主变10千伏限速对下级出线定值限额可保持不变。

3结束语

本文通过理论计算变压器高压侧在加装变阻抗前后的保护定值的变化，针对造成的影响提出了解决措施。目前试运行一段时间，实际运行情况良好，效果显著，提高了电网供电的可靠性。

参考文献：

[1]《快速开关型变阻抗变压器及变压器变阻抗装置挂网运行申请报告》2017.4。

[2]《变阻抗变压器继电保护方法》2016.12。

作者简介：

王晓梅（1979.11）女，本科，高级工程师，主要从事继电保护整定计算工作。

罗美玲（1982，11）女，工学硕士，高级工程师，主要从事继电保护整定计算工作。