电力变压器继电保护实例浅析

摘 要：本文结合工程设计中遇到的实例，具体分析电力变压器继电保护中的计算、整定，并论述了小容量变压器保护的配置。

关键词：电力变压器、继电保护、电流速断

一、引言

继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。继电保护的作用：1）自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不需要保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

电力变压器的继电保护装置有过电流保护、电流速断保护、纵联差动保护、低压侧单相接地保护、过负荷保护、瓦斯保护、温度保护等。应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。其中，灵敏性是指被保护范围内发生故障时，保护装置应具有必要的灵敏系数。保护装置的灵敏系数，应根据不利的正常运行方式和不利的故障类型进行计算。本文结合工程实例，具体分析如下。

二、工程概况

1、某35/10KV变配电所，主变1600KVA，设有过流、速断、 过负荷、瓦斯等保护，35KV电源引自地方110/35KV变电站，35KV电源线采用LGJ-95架空线和YJV22-35KV-3x95电缆，其中架空线路4.59km，电缆线路1.22km。

2、某35/10KV变配电所主变容量从1600KVA增至 4000KVA。

3、供电局要求校核是否需装设纵联差动保护。

三、提出问题

3.1GB 50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》4.0.3条：对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设下列保护作为主保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器，并应符合下列规定：

1）电压为10kV以上、容量为10MV•A及以上单独运行的变压器，以及容量为6.3MV•A及以上并列运行的变压器，应采用纵联差动保护。

2）容量为10MV•A以下单独运行的重要变压器，可装设纵联差动保护。

3）电压为10kV的重要变压器或容量为2MV•A及以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜采用纵联差动保护。

3.2由《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》相关条文可知，铁路35/10KV变配电所主变容量从1600KVA增至4000KVA后，需校核主变电流速断保护的灵敏系数，决定是否增设纵联差动保护。

四、相关计算

1、系统模式：

2、地方供电部门提供系统阻抗试验数据为：大方式0.98Ω

小方式2.04Ω

3、系统阻抗标么值计算

大方式= =0.98x100/（37x37）=0.07

小方式= =2.04x100/（37x37）=0.15

其中 为基准容量（MVA）100

为基准电压（KV）37

为基准电流（KA）1.56

4、35KV架空线路阻抗标么值计算

查相关资料，LGJ-95架空线每千米电阻值R为0.36Ω/km， 每千米电抗值X为0.4Ω/km

R=0.36x4.59=1.65Ω

X=0.4x4.59=1.836Ω

Z= =2.47Ω

= =2.47x100/（37x37）=0.18

5、35KV电缆线路阻抗标么值计算

查相关资料，YJV22-35KV-3X95电缆每千米电阻值为0.236Ω/km ，每千米电抗值为0.119Ω/km

R=0.236x1.22=0.29Ω

X=0.119x1.22=0.145Ω

Z= =0.324Ω

= =0.324x100/（37x37）=0.024

6、35/10KV主变阻抗标么值

查相关资料，35/10KVA，4000KVA变压器阻抗电压百分值为7％

= = =1.75

其中：变压器阻抗电压百分值（％）

：变压器额定容量（MVA）

7、主变电流速断灵敏度校验

=

=

=0.866

= /=（0.866 ）/（）

其中：可靠系数，取1.3

：系统最小运行方式下保护装置安装处两相短路超瞬变电流（A）

：系统最小运行方式下保护装置安装处三相短路超瞬变电流（A）

：系统最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧（保护安装处）的超瞬变电流（A）

：保护装置一次动作电流（A）

：保护装置动作电流（A）

：接线系数

：电流互感器变比

7.1最小运行方式下，主变35KV侧三相短路电流（即图中A点短路电流 ）

= =1/（ + + ）

=1/（0.15+0.18+0.024）=2.82

= *

=1.56KAx2.82=4.4KA

7.2最大运行方式下,主变10KV侧三相短路电流(即图中B点短路时) 归算于35KV侧短路电流

= =1/（ + + + ）

=1/（0.07+0.18+0.024+1.75）=0.56

= *

=1.56KAx0.56=0.87KA

7.3主变电流速断保护灵敏度校验

=（0.866 ）/（）

=（0.866x4.4）/（1.3x0.87）=3.4＞2

8、主变电流速断保护的动作电流

增容后，主变高压侧电流互感器变比为150/5

= =1.3x1x =37.7A

五、结论

1、经计算，主变增容后，电流速断保护灵敏度为3.4，大于标准值2，根据相关规范规定，可不增设纵联差动保护，主变保护方式不改变，仅电流速断保护动作电流的整定值作改变。

2、电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，在电力系统运行中,变压器的保护是必不可少的一个部分,它能够预防事故和缩小事故范围,提高系统运行的可靠性,最大限度地保证向用户安全连续供电。工程设计时，设计者应首先向有关部门收集所需的准确资料，并视本工程容量大小、电压高低、重要程度等，依据有关规范，结合工程实际具体分析，正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，从而保证系统的正常运行。

参考资料：1、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062-2008

2、《工业与民用配电设计手册》第三版

3、《三相交流系统短路电流计算》GB-T 15544-1995

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。