关于220kV变电站主变压器110kV侧零序保护装置的配置及整定原则

２０１２年８月　内蒙古科技与经济　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ａｕｇｕｓｔ　２０１２　第１５期总第２６５期　Ｎｏ．１５　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２６５　关于２２０ｋＶ变电站主变压器ｌ　ｌＯｋＶ侧零序保护装置的配置及整定原则　孙少红　（包头市供电局，内蒙古包头０１４０３０）　摘要：设备实际运行中发生单相接地故障的几率很高，主要依靠零序保护来保证切除故障，使系　统正常运行。文章主要对零序保护装置的配置、装置的整定原则、装置的动作行为进行分析。　关键词：主变零序保护；配置；整定　中图分类号：ＴＭ７７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７－－６９２１（２０１２）１５一ＯＯ９９一Ｏ２　在电力网中，单相接地故障发生率很高，其故障　造成的影响也很大，对电力设备损坏程度也很高。变　压器是电力系统中的主要设备，随着变压器容量的　增加，接地点的变化，对系统零序网络有着直接的影　响，其设备零序保护装置的配置、装置的整定原则、　装置的动作行为，是电网安全运行的基础部分。下面　针对主变零序保护装置的配置、整定原则、动作行为　以２２０ｋＶ麻池变为例作简单分析说明。　大接地电流系统中，为了防御母线和引出线的　接地短路，在两侧都有电源或三侧都有电源，且中性　点直接接地运行的变压器上，必须装设零序保护装　置，其作用就是切除母线故障，并可在相邻线路上发　生接地故障和在变压器内部发生故障时起后备保护　的作用。　１主变零序保护的配置原则　１．１　根据ＤＬ　４ＯＯ——９《继电保护和安全自动装置　技２－规程》　主电网间联络变压器，视具体应用情况，正方向也可　指向变压器。动作后，第一时间跳指定侧母联断路　器，第二时间跳指定侧断路器。　１．３　根据《电力系统继电保护与安全自动装置整定　计算》一书（水利电力出版社）　①当两台变压器并列运行，其中一台主变压器　中性点不接地运行时，还应增加首先跳开中性点不　接地变压器的跳闸回路。②并列运行的变压器中，为　了防止－Ｉ－频过电压对不接地变压器的损坏，保证中　性点不接地变压器的安全运行，中性点接地运行变　压器的零序过电流保护经过零序过电压元件后，以　比较短的时间ｔｌ先切除中性点不接地运行的变压　器；若此时零序电流仍没有消失，则以较长时限ｔ２一　ｔ１＋Ａｔ切除中性点接地运行的变压器。　２主变零序保护的整定原则　２．１动作电流、电压的整定原则　①１１０ｋＶ及以上中性点直接接地运行的电力　网中，如变压器中性点直接接地运行，对外部单相接　地引起过电流，应装设零序保护。②１１ＯｋＶ、２２ＯｋＶ　中性点直接接地的电力网中，低压侧有电源的变压　器中性点不接地运行的若中性点不装设放电间隙　时，应装设两段零序电流保护和一套零序电流电压　保护。零序电流保护以较小时限动作于缩小故障影　响范围。零序电流电压保护用于变压器中性点不接　地运行时保护变压器，其动作时限与零序电流保护　第二段时限相配合，用以先切除中性点不接地运行　的变压器，后切除中性点接地运行的变压器。当某一　组母线上的变压器中性点都不接地运行时，则不应　该动作断开母线联络断路器，而应当首先断开中性　点不接地的变压器，此时零序电流保护可采用一段，　并带一个时限。　１．２　根据ＤＬ／Ｔ５８４——９５《３ｋＶ～１１０ｋＶ电网继电　保护装置运行整定规程》　２．１．１带有方向的零序电流保护（方向指向变压　器）。考虑与本母线上线路零序电流Ｉ段或最后一段　的动作电流配合。　２．１．２不带有方向的零序电流保护。①考虑与本母　线上线路零序电流Ｉ段或最后一段动作电流配合。　②考虑与变压器其他侧的零序电流保护配合。　２．１．３零序过电压保护。①躲开正常运行时的最大　不平衡电压，一般正常运行时的不平衡电压大约为　３Ｖ～５Ｖ（最好以实测值为准）。②与变压器零序电　流保护的保护范围相配合，使零序过电压保护的保　护范围比零序电流保护的保护范围略大一些。　２．２动作时间的整定　①比配合的保护段动作时间大一个时间级差　△ｔ。②变压器零序电流保护若有互跳回路时，第一　①中性点直接接地变压器的零序电流保护主要　作为指定侧母线、变压器内部和指定侧线路接地故　障的后备保护，一般由两段零序电流保护组成。②两　侧中性点直接接地的３个电压等级的变压器，零序　电流Ｉ段定值一般与指定侧线路零序电流Ｉ段或ＩＩ　段配合，必要时带方向，方向一般指向本母线；对于　时间应先跳开中性点不接地的变压器；第二时间比　第一时问大一个时间级差Ａｔ，跳开中性点接地的变　压器，第三时间比第二时间大一个时间级差Ａｔ，跳　开中性点接地变压器的三侧开关。　３变压器零序保护的工作原理，动作分析　以麻池变电站主变零序保护为例。１　、２　两台　变压器并列运行，且只有一台变压器中性点接地运　行，见图１。　当１　变压器中性点不接地，而２　变压器中性点　接地运行时，若发生接地故障，由于变电站内与１　收稿日期：２Ｏ１２一Ｏ４—２８　作者简介：孙少红（１９７３一），女，内蒙古包头人．工程师，从事电网继电保护整定计算工作，主要研究方向为电网安全稳　定运行。　・９９・　总第２６５期　表１　１　、２　主变ｌｌ０ｋＶ侧零序保护装置的配置　内蒙古科技与经济　变压器并列运行的２　变压器中性点接地运行，其２　变压器的零序电流保护动作，将“＋”电源加到小母　线Ｍ上，从而使中性点不接地变压器的零序电压保　护回路中的“＋”电源接通，若１　变压器零序电压保　护中的电压继电器ＹＪＯ已经动作，其接点闭合，“＋”　电源便从小母线Ｍ经ＹＪＯ已闭合的常开接点和ＬＪｏ　的常闭接点（因中性点不接地变压器的隔离开关是　断开的，ＬＪＯ中无零序电流，故该继电器的常闭接点　是闭合的）加到２ＳＪ的线圈上，２ＳＪ动作，经过其整定　的时限后，２ＳＪ延时接点闭合，将中性点不接地的１　变压器切除。此时：①若零序电流消失，则２　变压器　零序电流保护中的ＬＪＯ将返回，２　变压器可以正常　运行；②若零序电流仍没有消失，因此中性点接地运　行的２　变压器零序过流保护中的ＬＪＯ仍在动作状　态，１ＳＪ动作，经过较２ｓＪ长Ａｔ级差的整定时限后　（保护装置中１ＳＪ的动作时限比２ｓＪ的动作时限大一　个△ｔ），ＩＳＪ延时接点闭合，将中性点接地的２　变压　器切除。这样就可以保证在发生单相接地故障时，先　断开中性点不接地的变压器，再断开中性点接地的　变压器，避免了变压器中性点不接地运行时而遭受　损害的危险。　其接点闭合，经２　变压器的ＬＪ０的常闭接点（因中性　点不接地变压器的隔离开关是断开的，ＬＪ０中无零　序电流，故该继电器的常闭接点是闭合的）加到２ＳＪ　的线圈上，ｚＳＪ动作，经过其整定的时限后，２ＳＪ延时　接点闭合，先将中性点不接地的２　变压器切除。此　时：①若故障仍未消除，则１　变压器的１ＳＪ的延时接　点经整定时限后闭合，再将中性点接地运行的１　变　压器切除，以保证系统的稳定；②若故障消失，则１　变压器的ＬＪＯ将返回，１　变压器可正常运行。　４麻池主变压器ｌ１ＯｋＶ侧零序保护的配置情况　麻池主变压器１１０ｋＶ侧零序保护的配置情况　（见表１）。　５　麻池变１１０ｋＶ侧发生接地故障情况下，１ｌＯｋＶ　侧零序保护动作分析　５．１正常运行方式　①２２０ｋＶ系统通过１　变压器、２　变压器与　１１０ｋＶ系统环网运行，２１２开关合环运行。②１１ＯｋＶ　Ｉ段、ＩＩ段母线并列运行（１１０开关合环运行）。③正　常运行时，任意一台变压器的２２０ｋＶ侧、１１ＯｋＶ侧　中性点接地运行。　９１Ｏ　图ｌ麻池变电站主变零序保护　图２麻池一次系统　５．２　麻池１１ＯｋＶ母线发生接地故障时，保护装置　的动作行为　当１　变压器中性点接地，而２　变压器中性点不　接地运行时，若发生接地故障，１　变压器零序电流　保护中的ＬＪ０和并列运行中的２　变压器的零序电压　保护ＹＪ０均动作。１　变压器的ＬＪＯ动作后，其常闭接　点断开，将中性点接地运行的１　变压器的零序电压　保护解除工作。与此同时，１　变压器的ＬＪ０将其常开　接点闭合，将时间继电器１ＳＪ启动，１ＳＪ的瞬动接点　闭合后，小母线Ｍ立即带有“＋”电源，此时，２　变压　器的零序电压保护中的电压继电器ＹＪＯ已经动作，　・１Ｏ０・　ｌｌ０ｋＶ母线发生接地故障时，应由ｌｌ０ｋＶ母线　差动保护装置动作，有选择的切除故障母线，跳开所　有连接在故障母线上的开关（包括１１０ｋＶ母联开　关），使故障点与系统隔离，非故障设备正常运行；若　１１０ｋＶ母线差动保护装置拒动或者所连接在故障　母线上的某开关拒动时，１１０ｋＶ母线上的故障点　（Ｄ１）仍然存在，此时将由主变压器的１１０ｋＶ侧零序　保护动作，第一时间先将中性点不（下转第１Ｏ２页）　总第２６５期　防盐雾设计中防盐雾化学腐蚀的原则是：采用　内蒙古科技与经济　艺防护的主要手段有：镀、涂、密封。其中，镀是基础，　涂与密封起增强作用。　５．１　Ｉ型（暴露）表面的防护　Ｉ型（暴露）表面是指当设备处于工作或行进状　密封结构、选用耐盐雾材料，所使用元器件要有一定　对策的防护措施，比如在元器件表面涂耐腐蚀涂层，　在金属件间增加高性能阻隔层。盐雾颗粒绝大部分　直径在１　ｍ～５　ｍ范围内，且颗粒大小随着距离海　岸的增加而减小。例如在离海５ｍ处，直径为１　ｍ～　５ｐ－ｍ的颗粒占９２．１　，直径５ｔ－ｔｍ以上的占７．９　；离　海５Ｏｍ处，１ｐ．ｍ～５ｐｔｍ的占９８．３　Ａ；离海２５０ｍ处，ｏ　１　ｍ～５　ｍ的占９９．６　。经研究表明，盐雾对电子设　备的影响主要是海上和近海处，内陆只有距海４００ｍ　和高度在１５０ｍ以内的区域内有影响，在距离更远　更高处，盐雾的影响更小。置于室内的设备受盐雾的　影响很小，对于那些密封容器，盐雾是不会侵入的。　３．２　防腐蚀的内容　防腐蚀的内容主要包括以下几个方面。　３．２．１选择耐蚀材料。按设备的２Ｆ＿作环境要求，根　据设备的接触介质选取耐蚀材料，如在海洋盐雾环　境中工作的设备选用钛合金、纯铜或青铜；在大气中　二氧化硫含量较多的环境条件下工作的设备宜用不　锈钢做构件；在大气中含氨较浓的环境中工作的设　备，则宜选用含镍的材料。另外，在选用耐蚀材料时　宜选用非金属材料，尤其是工程塑料。对于相互接触　态时暴露于自然环境的表面，或是虽然未暴露于自　然环境，但能够受到各种气候因素诸如温度、雨、冰　雹、雪、雨雪、含盐大气、工业大气、阳光直接照射、尘　埃、风沙等直接作用的表面。上述工作环境比较恶　劣，因此，必须选择好的涂覆系统，①钢铁件一般可　以采用热浸镀锌或采用喷砂一热浸镀锌一磷化底漆　一锶黄底漆一聚氨酯面漆的工艺过程；②铝合金件　可以采用阳极氧化一聚氨酯清漆、导电氧化处理一　锶黄底漆一面漆的工艺过程；③铸件（铸铁或铸铝）　采用喷砂一磷化底漆一铁红底漆（锌黄底漆）一面　漆的工艺过程。　５．２　Ⅱ型（遮蔽）表面的防护　的金属构件，应注意它们之间的电位差（通常应低于　０．５Ｖ），按低于金属材料在介质中的腐蚀电位进行　设计。　３．２．２采用耐蚀覆盖层　常用的金属表面覆盖层分　Ⅱ型（遮蔽）表面是指设备工作时不暴露于自然　环境下且不会受到各种气候因素，诸如温度、雨、冰　雹、雪、雨雪及阳光直接照射、风沙等直接作用的表　面。Ⅱ型表面的暴露条件与室内环境相当，①钢铁　件，可以采用镀锌彩钝化一锌黄底漆一面漆或采用　磷化处理（磷化底漆）一铁红底漆一面漆的工艺过　程；②铝合金件，可以采用导电氧化一锌黄底漆一面　漆、采用阳极氧化一ＳＯ１—３聚氨酯清漆的工艺过　程。　６结论　为金属、非金属和化学涂覆３种。①金属覆盖层包括　电镀、热喷镀、渗镀、热渗镀、包镀、真空蒸发镀、化学　镀等；②非金属覆盖层包括油漆、塑料等；⑧化学处　理层包括化学氧化、电化学氧化、磷化和钝化。　３．２．３设计合理的构件。在设计构件时应尽量避免　存在机械应力、热应力、滞留水或水汽的空间，以防　造成金属表面电化学的不均匀性，从而加快金属的　腐蚀。　４防霉菌设计　在防霉菌设计时应注意以下几点：①选用不长　霉的材料；②零部件表面涂敷防霉剂或防霉漆；⑧严　格密封，放入干燥剂，保持内部空气干燥，相对湿度　低于６５％；④元器件密封前，用强紫外线进行照射，　防止和抑杀霉菌；⑤在密封的零部件中充以高浓度　的臭氧，以期消灭霉菌。　５　目前工艺设计中工艺防护的主要手段　目前电子－ｒ业在电－７－＝设备的２１２艺设计上采用２１２　电－ｙ＝设备已经走进千家万户，涉及我们生活和　国防的众多方面。三防技术是一项“自上而下”的系　统工程，相关设计人员在电子设备设计时要尽量多　了解设备的“寿命期环境剖面”，按规范设计。要跟踪　已使用的设备“故障”情况，总结经验，不断“滚动修　订”完善设计规范　同时，建立并完善“三防体系”，逐　步克服设计上的随意性。　［参考文献］　Ｉ－１－１　丁小东．浅谈电子设备的三防设计ｒ－ｊ３．腐蚀与　防护，２００１，（６）．　ｒ－ｚ－］　王贵琴，等．电子设备的“三防”设计ｒｊ－１．北华　航天工业学院学报，２００７，（１２）．　Ｉ－３－］　鲁远曙，等．东南沿海气候条件对电子设备的　影响及环境适应性对策［Ｊ］．装备环境过程，　２００４，（３）．　Ｅ４－１程丛高．关于盐雾、霉菌、湿度对设备腐蚀的解　析ｒ－ｊ－１．环境技术，２００１，（２）．　（上接第１００页）接地的变压器跳开，第二时间再将　中性点接地的变压器跳开。　例如：麻池变１　变压器中性点不接地，而２　变　压器中性点接地运行时，１ｌＯｋＶ母线发生接地故　障，若ｌｌＯｋＶ母线差动保护装置拒动、或者所连接　在故障母线上的某开关拒动，因故障点发生在　１ｌＯｋＶ母线上，此时２　主变压器的１ｌＯｋＶ侧零序Ｉ　段保护动作，１ｓ先将１　变压器三侧（２０１、１５１、９５１开　关）跳开；若零序电流没有消除，１．５ｓ则将２　变压器　中压侧（１５２开关）跳开。　５．３　麻池１ｌＯｋＶ线路发生接地故障时，保护装置　的动作行为　母线上的故障点（Ｄ２）仍然存在，此时将由主变压器　的１１ＯｋＶ侧零序保护动作，第一时间先将中性点不　接地的变压器跳开，第二时间再将中性点接地的变　压器跳开。　例如：麻池变１　变压器中性点接地，而２　变压　器中性点不接地运行时，１１ＯｋＶ线路发生接地故　障，当１ｌＯｋＶ线路保护装置拒动或故障线路开关拒　动时，若故障点发生在主变压器的１ｌＯｋＶ侧零序ＩＩ　保护范围内，此时１　主变压器的１ｌＯｋＶ侧零序ＩＩ段　保护动作，２．５ｓ先将２　变压器三侧（２Ｏ２、１５２、９５２开　关）跳开；若零序电流没有消除，３ｓ则将１　变压器三　侧（２０１、１５１、９５１开关）跳开。　６结束语　随着电网的不断完善及微机保护的不断改进，　１１ＯｋＶ线路发生接地故障时，应由１１ＯｋＶ线路　保护装置动作，切除故障，跳开故障线路开关，使故　障点与系统隔离，非故障设备正常运行；若１１ＯｋＶ　线路保护装置拒动或故障线路开关拒动时，１ｌＯｋＶ　・系统的安全稳定程度会越来越高。　１０２・