变压器相间后备保护的配置与整定

变压器接地故障保护定值与其所带负荷的关系不大，因此接地故障后备保护的整定延时一般较短，能够满足 2 s 的热稳定时间要求。在此仅关心变压器相间后备保护的定值 问题 。

1 　整定规程要求

《 220 ～ 500 kV 电网继电保护装置运行整定规程》中要求［ 3 ］：

变压器各侧的过电流保护均按躲变压器额定负荷整定，但不作为短路保护的一级参与选择性配合，其动作时间应大于所有出线保护的最长时间。

变压器短路故障后备保护应主要作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。主电源侧的变压器相间短路后备保护主要作为变压器内部故障的后备保护。其它各侧的后备保护主要作为本侧引线、本侧母线和相邻线路的后备保护，并尽可能当变压器内部故障时起后备作用。以较短时限动作于缩小故障 影响 范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。

主电网间联络变压器的短路故障后备保护整定：高（中）压侧（主电源侧）相间短路后备保护动作方向可指向变压器，作为变压器高（中）压侧绕组及　　对侧母线相间短路故障的后备保护，并对中（高）压侧母线故障有足够的灵敏度，灵敏系数大于 1 ． 5 ；如采用阻抗保护作为后备保护，且不装设振荡闭锁回路，则其动作时间应躲过系统振荡周期，其反方向偏移阻抗部分作为本侧母线故障的后备保护。

供电变电所降压变压器的短路故障后备保护整定：高压侧（主电源侧）相间短路后备保护动作方向指向变压器，对中压侧母线故障有足够灵敏度。

2、 500 kV 变压器的保护

当 220kV 侧母差保护校验停运或故障拒动及开关与 TA 间故障时，变压器高压侧及本侧的阻抗保护对于金属性短路故障应能可靠动作，且保护整定延时可以在 1 ． 5 ～ 2 ． 0 s 之间。如果短路为非金属性的，经弧光短路时，阻抗保护可能灵敏度不足或整定延时长于 2 ． 0 s 。最好在本侧设一个保变压器热稳定的反时限过流保护，其整定值应由变压器的热稳定要求决定。如果只设一个电压闭锁定时限的过流保护，则其电流定值应保证在变压器本侧流过的电流接近热稳定电流时可靠动作，如整定为 0 ． 8 倍的设计允许热稳定电流值（主要考虑 TA 和保护装置本身的测量误差），且使变压器脱离故障点动作延时不长于 2 ． 0 s 。问题是当实际故障电流略小于保护定值时，保护将不能动作使变压器脱离故障点，故障电流仍有可能在较长的时间内造成变压器热稳定的破坏。所以，还需要有一个延时较长（如 3 ． 0 ～ 5 ． 0s ），动作值更小的电压闭锁过流保护。笔者认为： 220 kV 侧母差保护双重化配置，并合理设计失灵保护，由它们共同实现使变压器快速脱离故障点，也应是较好的方案。（ 220 kV 母差保护直接跳变压器各侧开关，虽也可解决开关与 TA 间故障及母线故障变压器该侧开关拒动的问题，但在多数情况下多跳了开关，在一些情况下还可能导致 500 kV 另一元件停电。）

变压器低压侧一般采用三角形接线，高、中压侧的阻抗保护很可能对低压侧短路起不到保护作用［ 4 ］。因此，变压器低压侧的电压闭锁过流保护多重化配置，才可以保证在任何情况下运行设备都由两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。单相式 500 kV 变压器的低压侧设有套管 TA ，可测量到变压器低压侧各相线圈流过的电流。在近低压侧断路器处还设有外附 TA 。这样的 TA 布局方便了低压侧保护多重化的交流电流回路接线要求，可将过流保护分别接于套管 TA 和外附 TA 。在保护装置设计和制造时，要做到过流各有自身的直流逆变电源和出口跳闸继电器。在二次回路设计时，要做到使它们的直流电源受不同的熔断器控制，其中一套保护的直流熔断器熔断时不影响其他过流保护的正常运行。在保护出口所跳断路器的设计中，应满足既有跳低压侧断路器的保护段，又有跳变压器各侧断路器的保护段。实际 计算 表明：此过流保护应能保证对低压母线的故障有足够的灵敏度且动作时间在 1 ． 0 s 以内。

3 、220 kV 联络变压器的保护

一般中压侧的电源较弱（不以中压侧的电压等级为主网架的电网），高压侧故障时流过变压器的故障电流远小于中、低压侧故障时流过的电流，应重点考虑中、低压侧相关设备短路时对变压器热稳定性的影响。

变压器低压侧：过流保护对于未装设母差的低压侧母线，应是此母线故障的主保护；装设了母差的低压侧母线，主变开关与 TA 间的故障（ TA 未在开关近母线侧时）也只能靠后备保护切除；作为出线保护的后备。基于另外两侧并列运行及故障时分段开关跳闸的因素，低压侧过流保护切除故障的时间不仅要不大于 2 ． 0 s ，而且要尽量压缩到更短的时间。实际运行中定值整定的可行性取决于低压侧是否有送出线路。低压侧为 10 kV 的变压器，其出线一般直供用户，出线保护延时应限制在 1 s ，主变低压侧过流保护的延时可控制在 2 s 内。低压侧为 35 kV 的变压器均有送出线路，此线路带下一级变电站，因此，此线路保护的延时按正常配合一般要长于 1 ． 5 s ，这就使得主变低压侧过流保护的整定延时大于 2 s 。若将主变低压侧过流保护的延时整定为 2 s ，必然与出线后备保护失配，有越级跳闸的可能。需要增加与出线保护限时电流速断配合的变压器低压侧短路过流保护，综合考虑有配合关系的保护定值，提高保护的速动性和选择性。此短路过流保护应有跳变压器各侧的功能。

变压器中压侧：使本侧相间后备保护动作时间不大于 2 s 应该说有很大的困难。在现有按躲变压器负荷电流整定的过流保护整定原则不变的情况下，增加一段短路保护过流定值。为了压缩动作时间，可考虑与出线的阻抗 II 段配合，但要求此 II 段应对本线及相邻的下一级线路故障有灵敏度，联络线的阻抗 II 段因有电源的助增很难满足此要求。因此，变压器本侧电流定值应躲过出线阻抗 II 段保护范围末端的短路。对于辐射线可考虑与出线的阻抗 II 段配合（ II 段应对本线及相邻的下一级线路故障有灵敏度），躲过出线相联变电站其他侧母线短路流过本变压器的故障电流。短路过流保护动作后先跳本侧母联再跳变压器本侧开关最后跳各侧。实际系统试算表明，在变压器并列运行、系统有检修时此保护对本侧母线两相短路的灵敏度难以达到 1 ． 5 的要求。可以考虑增加负序电流保护以提高两相短路的灵敏度，但综合考虑各种短路的需求，最好还是在本侧设一个保变压器热稳定的反时限过流保护，其整定值应由变压器的热稳定要求决定。

变压器高压侧：作为主电源的短路过流保护应作为变压器中、低压侧故障的后备保护。在中、低压侧故障但保护拒动或开关拒动时，高压侧过流保护应动作切除故障，并与中、低压的短路过流段配合，但对中、低压侧故障可能灵敏度不足，在 220 kV 变压器保护微机化并实现双重配置，且中、低压侧过流都具有满足延时要求并跳三侧的保护段后，高压侧过流可不做严格要求。高压侧母线故障时，流过变压器绕组的电流一般较中、低压侧故障时小，变压器热稳定允许的情况下，由按躲额定负荷电流整定的过流保护动作（延时在 5 s 左右）使变压器脱离故障。