500kV变压器相间后备保护探讨

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1、500kV变压器相间后备保护探讨张洪，常凤然，赵春雷(河北电力调度通信屮心，河北右家庄050021)摘要：通过分析500RV变圧器高、屮圧侧相间阻抗保护对其低压侧相间故障的保护能力，阐述了变压器低压侧相间故障保护配置的必要性，并对保护的配置方式捉出了建议。关键词：5(X)kV变压器；相间阻抗；保护配置中图分类号:1M772文献标识码:A文草编号：l(X)3・4897(20(X))()7・0012・04目前我国电力系统中的500kV电力设备在系统运行屮都倍受关注，这不仅因为这些设备造价高,更因其对电网屮的潮流分布及系统的稳定运行有着非常大的影响。在500

2、kV网架还不够强大的系统屮其影响更大。因叱，介理配置5(X)kV电力变压器的保护，使其在故障发先时确保变压器的安全及系统的稳定运行是我们非常垂视的问题。1500kV变压器相间后备保护配置与作用我国运行小的500RV变压器大多为单相式口耦变压器，按技术规程要求,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灰备保护。由于500RV变压器多为单和式变压器,所以变压器本体不会发生相间故障。在变压器所连接的高、中系统中,线

3、路保护一般配置了双重纵联保护,并令完整的后备保护，这样线路的故障一般会较快地切除，对变压器影响较小。因此，变压器的相间后备保护应主要在其各侧母线故障时起作用，特别是中、低压侧母线的故障(500RV侧母线设有双套母差保护)。中、低压母线故障流过变压器的短路电流大，不仅引起变压器绕组过热，还可能造成绕组的动稳定破坏诱发严重的内部故障。2高压侧及屮压侧相间阻抗保护分析现有500RV变压器一般在高压及屮压侧配置相间阻抗保护，其相间阻抗人多采用带偏移的()。接线方向阻抗圆特性作为其测fi元件,0°接线的相间测量阻抗表达式为："arUrcUcZaB=/a-/B；

4、ZbC=/b-/C；Zc^=/c-/a若用对称分量法表示则为：U•alhZaB=/i・al2；ZbC=A・/2；U・/u?ZcA—2j(1)l-a12上式中算子a=ey,2°o这种阻抗测量元件对变压器各侧引线及母线相间故障的保护作用到底有多大，我们希望得到定量的分析结果。2.1Y侧阻抗元件对Y侧故障的测量值Y侧相间0L抗测量元件对变压器另一Y侧的相间故障能够准确测最，这是不须再论证的。当低压侧无电源时，中压侧母线或引线BC相短路时，高压侧BC相的测量阻抗Zhbc=Zh+Zm,Zhab—Zhca=8；高压侧母线或引线BC相短路时，中压侧BC相II勺

5、测量阻抗Zmbc=Zh+Zm,Zmab=Zmgx=°°oZh为变压器高压侧阻抗，Zm为中压侧阻抗，见图2o对于其它相的相间短路贞对应的相间阻抗保护测量元件的测量结果与BC相短路时BC相的测量阻图22.2Y侧阻抗元件对△侧故障的测量值对于W\接线的变压器，当△侧故障时（低压侧无电源），高压侧保护安装处感受到的电压如、电流儿,中压侧保护安装处感受到的电压U、、、电流&（见图2），与A侧故障电流*之序电流的关系如下：咼压侧：/hi=，F1心lZ別/ffi=/F2AfhLe/3°中压侧:ZM1=/FI心2-妙/M2=I?2心心妙其屮为高压侧电流分支系数,=/

6、H

7、/（/hi+All）；AinL为中压侧电流分支系数，Ky=/mi/（/hi+/M1）o假设系统中各设备正、负序阻抗值相同。高压侧及中压侧保护安装处感受到的电压序分量为："hi=（Ufi+/i-iZje/3＜）+/hiZhUh2=（Up2+/F2Zi）』30+/h2ZhUm=（Ufi+?fiZje•/3°+/miZm〃M2=（”F2+1^2Zje'"+7m2Zm上式中ZL为变压器低压侧阻抗，见图2。将高压侧相间阻抗保护感受到的电压、电流序Zhab=(Zh+^2)分量表达式代入式(1)后,可得：+冷也(巾*e-;30・alF2*e>3°)Uf*e•

8、別-g如9加・/如ZiZhca=(Zh+kJAJ-nX/fi*e'730-a2/f?*e;3°)-（2）以变压器A侧BC相金属性短路故障为例，此时故障点特殊相的电流电压序分量关系为：小=-/F2,〃F1=〃F2将其代入式（2）中可得:,ZiZt(Zh+kJ+8Zfbc二(Zh+=0+%"ZH+瓷）+石怎光）°叫4+瓷）+点“丹(/in⑶其屮Z2E=U詔・俭它的含义应是系统等值到短路点的负序阻抗。在实际系统的短路计算中Z2£可以很方便地得到。经推导同样可得中压侧相I、可阻抗测量元件的感受阻抗如下：Zmab=(Zm+Y^)+00AfirL张尸（知+孟）+点

9、“"心23当A侧三相短路时，因没有负序分量，由（1）式可知三个相间阻抗的测量元件感受的阻抗相同