摘　要：通過分析變壓器熱穩(wěn)定要求及其在運行中可能承受的故障考驗，提出了變壓器保護定值整定應(yīng)考慮的相關(guān)問題，對其相間故障后備保護應(yīng)具備的能力提出了看法。并對變壓器設(shè)計、運行及其保護配置與整定提出了建議。

　　關(guān)鍵詞：變壓器；熱穩(wěn)定；保護配置；整定
　　
　　1　引言
　　電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設(shè)備是否損壞主要取決于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設(shè)備故障時，若故障設(shè)備未配保護（如低壓側(cè)母線保護）或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系。
　　
　　2　變壓器設(shè)計熱穩(wěn)定指標
　　文獻［1］中要求“對稱短路電流I的持續(xù)時間：當使用部門未提出其它要求時，用于計算承受短路耐熱能力的電流I的持續(xù)時間為2s。注：對于自耦變壓器和短路電流超過25倍額定電流的變壓器，經(jīng)制造廠與使用部門協(xié)商后，采用的短路電流持續(xù)時間可以小于2s。”

　　當以平均電壓作為基準電壓，以1000MVA為基準容量時，可以計算出對應(yīng)的系統(tǒng)等值電抗標幺值。

　　按以上設(shè)計考慮，一臺220kV/120MVA普通三卷變壓器，取變壓器典型參數(shù)（高低壓阻抗比為22．4）計算可知：低壓側(cè)能夠承受的熱穩(wěn)定電流標幺值約為0．51。當兩臺這樣的變壓器并列運行，低壓側(cè)母線故障本側(cè)分段開關(guān)跳開時，變壓器低壓繞組中可能的短路電流可達到0．75倍標幺值，比設(shè)計值增大了近50％。若三臺這樣的變壓器并列運行，變耦變壓器，按技術(shù)規(guī)程［2］要求，裝設(shè)瓦斯保護、過激磁保護、雙重差動保護，同時在其高、中壓側(cè)均裝設(shè)了阻抗保護及零序方向電流保護，低壓側(cè)裝設(shè)過流保護。這些保護均作用于跳閘。高、中壓側(cè)的阻抗保護和低壓側(cè)過流保護屬變壓器的相間后備保護。由于500kV變壓器多為單相式變壓器，所以變壓器本體不會發(fā)生相間故障。在變壓器所連接的高、中壓系統(tǒng)中，線路保護一般配置了雙重縱聯(lián)保護，并有完整的后備保護，這樣線路的故障一般會較快地切除，對變壓器影響較小。因此，變壓器的相間后備保護應(yīng)主要在其各側(cè)母線故障時起作用，特別是中、低壓側(cè)母線的故障（500kV側(cè)母線設(shè)有雙套母差保護）。中、低壓母線故障流過變壓器的短路電流大，不僅引起變壓器繞組過熱，還可能造成繞組的動穩(wěn)定破壞，誘發(fā)嚴重的內(nèi)部故障。零序方向電流保護屬變壓器的接地故障后備保護，可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部、高中壓側(cè)母線及與高中壓母線鄰近的電氣設(shè)備的接地故障。

　　3．2　220kV及以下變壓器
　　220kV變壓器多為三相式三卷變壓器，按技術(shù)規(guī)程要求，一般裝設(shè)瓦斯保護、差動保護，同時在其高、中壓側(cè)均裝設(shè)了復(fù)合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側(cè)裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護。各側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護綜合，可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部、各側(cè)母線及母線鄰近的電氣設(shè)備的接地與相間故障，作為變壓器自身主保護及各側(cè)母線及母線鄰近的電氣設(shè)備的后備保護。110kV及以下變壓器一般裝設(shè)瓦斯保護（對油浸式變壓器）、差動保護，110kV側(cè)零序過電流保護、間隙保護及各側(cè)過流保護或復(fù)合電壓閉鎖過流保護，這些保護的作用與220kV變壓器的作用相似。
　　
　　4　可能考驗變壓器熱穩(wěn)定性的故障

　　4．1　500kV變壓器
　　由于變壓器自身主保護裝置及其交、直流回路的完全雙重化配置，應(yīng)可以不再考慮變壓器差動保護范圍內(nèi)故障對變壓器熱穩(wěn)定性的考驗。500kV系統(tǒng)母線、線路保護的完全雙重化配置，快速保護在保護范圍上的交叉布置，及完善的失靈保護，筆者認為可以不考慮500kV系統(tǒng)側(cè)故障對變壓器熱穩(wěn)定性的考驗。
　　220kV系統(tǒng)側(cè)線路保護雙重化配置，母線保護目前多為單配置。因此，當母差保護校驗停運或故障拒動時，變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。變壓器開關(guān)（或轉(zhuǎn)帶時旁路開關(guān)）與TA間的故障很可能靠變壓器后備保護脫離故障點。
　　變壓器低壓側(cè)一般經(jīng)由母線帶站用變、電抗器及電容器，有的變電站可能帶較少的站外負荷。很多站低壓母線未配母差保護，因此母線故障變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點；再者，當站用變或電抗器及電容器故障而其開關(guān)或保護拒動時，變壓器也要靠其后備保護動作使其脫離故障點。

　　4．2　220kV及以下變壓器
　　對于兩側(cè)系統(tǒng)都有電源的聯(lián)絡(luò)變壓器：任何一側(cè)母差保護校驗停運或故障拒動時；變壓器開關(guān)與TA間故障時；旁路轉(zhuǎn)帶方式在主變套管TA至旁母引線、旁路母線、旁路開關(guān)與TA間故障時；母線（220kV母線除外）上其他開關(guān)所帶電氣設(shè)備故障而其開關(guān)或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。
　　對于僅高壓側(cè)系統(tǒng)有電源的降壓變壓器：中、低側(cè)母差保護校驗停運或故障拒動時；中、低壓側(cè)變壓器開關(guān)與TA間故障時；中、低壓側(cè)母線上其他開關(guān)所帶電氣設(shè)備故障而其開關(guān)或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。
　　
　　5　變壓器相間后備保護的配置與整定
　　變壓器接地故障保護定值與其所帶負荷的關(guān)系不大，因此接地故障后備保護的整定延時一般較短，能夠滿足2s的熱穩(wěn)定時間要求。在此僅關(guān)心變壓器相間后備保護的定值問題。

　　5．1　整定規(guī)程要求
　　《220～500kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》中要求［3］：
　　變壓器各側(cè)的過電流保護均按躲變壓器額定負荷整定，但不作為短路保護的一級參與選擇性配合，其動作時間應(yīng)大于所有出線保護的最長時間。
　　變壓器短路故障后備保護應(yīng)主要作為相鄰元件及變壓器內(nèi)部故障的后備保護。主電源側(cè)的變壓器相間短路后備保護主要作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。其它各側(cè)的后備保護主要作為本側(cè)引線、本側(cè)母線和相鄰線路的后備保護，并盡可能當變壓器內(nèi)部故障時起后備作用。以較短時限動作于縮小故障影響范圍，以較長時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。
　　主電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)變壓器的短路故障后備保護整定：高（中）壓側(cè)（主電源側(cè)）相間短路后備保護動作方向可指向變壓器，作為變壓器高（中）壓側(cè)繞組及對側(cè)母線相間短路故障的后備保護，并對中（高）壓側(cè)母線故障有足夠的靈敏度，靈敏系數(shù)大于1．5；如采用阻抗保護作為后備保護，且不裝設(shè)振蕩閉鎖回路，則其動作時間應(yīng)躲過系統(tǒng)振蕩周期，其反方向偏移阻抗部分作為本側(cè)母線故障的后備保護。
　　供電變電所降壓變壓器的短路故障后備保護整定：高壓側(cè)（主電源側(cè)）相間短路后備保護動作方向指向變壓器，對中壓側(cè)母線故障有足夠靈敏度。