关于变压器接地后备保护完善化的意见

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、 　

关 于 变压 器 接地 后 备 保 护完 善 化 的 意 见　

山 西 省 电力 局 中 心 调 度 所 卢 志 立　

一

、

概述　

行 的 。但 经 与 变压 器 厂 梭 实 ， 老 厂 中多 数 主 变　

电是 分 级 绝 缘 的 ， 显 然若 不 变 更 保 护方 案 将 是　

大 接地 电流 系 统 中 ， 由 于 按 地 故 障 机 率很　

危险 的。 　 由接 地 运 行 的 主 变 零 序 过 流 启 动 后 ， 先 切　

不 接 地变 压 器 ，然 后 断 开 接 地 变 压 器 本 身 的 保　

高， 约 占总 故 障 次 数 的９ Ｏ ％， 所 以 接 地 保 护具 有　

特 别 重 要 的地 比。主 变压 器 中 性点 接地 保 护 做　

为 系 统 接 地 保 护 的最 后 一 级， 除 在 切除 故 障 的　

意 义 上 具 有 后 备 作 用 之 外 ， 还具 有 其 特 殊 性 。 　

护 方 案被 广 泛 用 于 发 电厂 及 降 压 站 中 。这 一 方　 案 虽能 保证 不 发 生 过 电压 ， 但 有许 多 不 足 之　

处 ，讨 论如 下 。 　 （ １ ） 对 于 两 台及 以上 主 变 并 列 运 行 于 单 母　

众 所 周 知 ， 火 接 地 电 流 系统 的主 变压 器亦　 非全部接地运 行 ， 除 部 分 主 变 其结 构 决 定 的 、 或　 从 安 全 考 虑 必 须 直 接 接 地 之 外 ，为 把接 地 短 路　 电 流控 制 在 一 定 范 围 内 并 保持 其合 理 分布 ， 总　 是 仅选 择 一 部 分 主 变 中性 点 接 地 运 行 。如 果 某　

缝 情 况 ， 应 该 说 ， 这 一 方 案 是基 本 满 足 要 求　

的， 但 这 种 情 况 除 过 渡 方 式 外 是 很 少见 的 。 　

对 手 两 条 及 以上 母 缝 联 络运 行 ， 每 条 母 缝　 上 有 两 台豆 以上 主 变 压 器 且 系 统 允许 每 条 母 缝　 上 有 一 台主 变 接地 运 行 的 情况 ， 我 们 可 以 让 接　 地过 藏 先 以量 短 时 限 断 开 母 联 开 关 加 以 区分 ， 　 然 后 以 第 二 时 碾 断开 本 母 缝 上 所 有 不 接 地 变压　 器 ， 再 以 第 三 时 限量 后 断 开 接 地 变 压 署本 身 开　 关 ， 这 样 旺 保 证 ７所 有 变 压 翟 中 性 点 均 不 发 生　 过 电 蕊 ， 同 时 也 保 证 ７选 择 性， 即 只 切 除 ７与　 接 地 故 障 点 相 连 的 母 缝 上 的所 有 主 变 ， 其 它 母　 缦 豆 其 主 变将 保 持 正 常 运 行 。 所 以这 一 保 护 方　 案 用 于 上 述 两种 情 况 均 能 基 本 满 足 要 求 ， 而 美　 中不 足 者 该 保 护 巳不 是 每 一 台变 压 器 独 立 配 置　

的保 护 ，而 是 同一 母 线 上所 有 变 压 器 接 地 保 护　

变电站２ ２ ０ ｋ ｖ 母 线 上数 台变压器中仅有部 分按　

地 运 行 ， 当 发 生 母 线 接 地 故障 母差 保 护 拒 动 战　 线 路 接 地 故 障 相 应 的 开 关 拒动 时

均 导 致接 地 主　 变 的 接 地 后 备 保 护 动 作 ， 假 设 该 保 护 仅作 用于　

断开本 变压 器，将出现中性点来接地 的变 压器　 带 接 地故 障 点 运 行 的 危 险 情 况 ， 中 性 点 过 电压　

将造 成 绝 缘 损 坏 ， 对于 目 前 普 遍 采 用 分 级绝 缘　 的大 型 变压 器 来 说 是 绝 对 不 允 许 的 。 因此 ， 大　 接 地 电 流 系 统 的 主 交 接地 后 备 保 护 必 须 身 兼 两　 职， 除 做 系 统 接 地 的 后 备 保 护 之外 ， 还 应 保 证 任　

何情 况下每 一 台主变 中性 电均不遭 受过 电压 。 　

二 ，过 去接 地 后 备保 护 方案 的弊 端　

我 省 若 干 老 电 厂早 期 设 计 的 主变 接 地 保 护　 多 由 接 地 过 流 保 护 与 零 序 过 电压 保 护组 成 。 中　 性点 接 地 运 行 的 主 变 将 由 其接 地过 流 断 开 本　

连 接 在 一起 组 成 的 “ 公 用 保护 ” ， 正 如 母 线 保　 护 、失 灵保 护 一 样 ， 一旦 因设 备不 良或 人 员 误　 碰 发 生 误 动 作 ， 其 后 果 将不 局 限 于 一 台 变 压 器　

而是殃及 同母线 上所有 变压器 。实际 运行中这　

种情况亦不乏其例，所 以这种 “ 公 用保 护　 的　

身， 中性点 未接地变压器将发生过 电压， 由零　

序 过 电压 保 护经 短 延 时 切除 ，一 般 零 序 电压 整　 定１ ８ ０ 侠 （ 一 相金属性接地时 Ｐ Ｔｘ 次 ３ ｕ。 僮 为　 ３ ０ ０ 伏 ） ， 此 方 案用 于 保 护 全 绝 缘 变 压 器 是 可　

方 式 是 继 电保 护 维护 人 员 所不 希 望 的， 也是 应　 该 力图避免的方案 。 　 （ ２ ） 对 于 双母 缝 两 台 主 变 而运 行 中 只 允许　

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一

台主 变 中 性 点 接 地 的 情 况 ， 接 地 变压 器 的 零　

压 由 避 雷 器 先 放 电 ，加 以保 护 ｜ 而 工 频 过 电 压　

序 过 流 保 护 当 然 应 以 较 短 时 限 先 断 开 另 一 台不　

接地 变 压 器 ， 再 以 较 长 时 限 断 开 接 地 变压 器 本　 身 。 如 果 先 断 开母 联 开 关 加 以 区 分 ，将 有 ５ ０ 　 机 年是 接 地故 障 点 被 划到 不 接 地 变 压 器 的 一　 侧 ， 出现 不 接 地 的 变 压 器 带 接 地故 障 运 行 的危　

则 由 捧 问 隙先 放 电 ，持 续 的放 电 电 流 经 变 流 器　 送 入过 流 保 护 元 件 ， 作 用 于 变压 器 的 切 除 ， 于　

是 避 免 了 避 雷 器爆 炸事 故 。这 一 方 案 在 东 北 得　 以 广 泛 应 用 ， 我 省 高压 工 作 者 也 进 行 了 大 量 的　 试 验 研 究 工 作 ， 我 省 及 东 北 、华 东 等 地 的运 行　 经 验 表 明， 采用２ ５ ０ ｍｍ￣ ３ ４ ０ ｍｍ捧 间 隙 与 普 阀　 型 避 雷 器 并联 保 护 绝 缘 水 平

为 ｌ １ Ｏ ｋ ｖ 的２ ２ ０ ｋ ｖ 　

险 局 面 ， 显 然不 妥 。 于 是 ，变 压 器接 地 后 备 保　 护 一 旦 动 作 ， 其 后 果 将 是 全 站 停 电 ！这 对 于 本　 来完 全 可 以做 到 切 除 一 半 、保 留一 半 的 双 母　

线 、 双 变 压 器 接 线 方 式 却 牺 牲 其 应 有 的 选 择　

变 压 器 中 性 点 是 完 全可 靠 的 。 　

性 ， 不 加 区 分 地 全 部 切 除 ， 岂不 是 非 常 叮 惜　

吗？ 　

五 、 主变 压 器接 地 后备　 保 护 完 善化 方 案　

“ 放 电 间 隙” 保 护 的虚 用 使 主 变 接 地 后 备 　

我省２ ２ ０ ｋ ｖ 变 电站 上述 接 线 方 式 居 多 数 ， 　 所 以 改 善 其 接 地 后 备 保 护 方 案 ，实 现 在 任何 情　 况 下 保 一 台 变 压 器 、一 条母 线 正 常 运 行 ，无 疑　 对 提 高供 电 呵靠 性 具 有 重 大 的 意 义 。 　

保 护 面 貌 为 之 一 新 ，使 同 时 椭 足 前 叔 四 项 基 本　

要求 变得 简 单 易行 。 其 完 善 化 意 见 简 要 叙 述 如　

下　

三 、对接 地 后 备保 护 的基本 要 求　

总 结原 有 保 护 的 利 与 弊 ， 我 们 对 变压 器接　 地 后 备 保 护 可 以提 出如 下 几 点 基 本 要 求 ｚ 　 （ １） 与 线 路 保 护 配 合 ， 在 切 除 接 地故 障 过　 程 中做 系统 接 地 保护 的 可 靠 后 备 。 　 （ ２） 保 证 任 何 一 台 变 压 器 中性 点 不 遭 受过　

电压 。 　

（ 一 ）对 于 ２ ２ ０ ｋ ｖ 系 统 ， 推 荐 每 一 台 町 能　 接 地 运 行 的主 变 分 别 设 置 三 套 独立 保 护 的 方 案　

，

如图 １ 所示 。 　

（ ３） 尽 可自 Ｂ 有 选 择 地 切 除 故 障 ， 避 免 全 站　 停 电 。例 如 双母 线 、双 变 压 器 情 况下 对 任 何 单　

一

的接 地 故 障 均 应 只 切 除 一 台 变压 器 ， 保 证 另　

台变压器及其母线 的正常运行。 　 （ ４） 尽 可 能 采 用独 立 保 护方 式 ， 不 要 “ 公　

一

用 保 护 ” 方 式 ，避 免 因 “ 三 误 ” 造 成 多 台 变 压　

器 同 时掉 闸 。 　

图 １ 　 变 压器 接 地后 备保 护 推荐 方 案示 意 图　

四 、关 于放 电间隙 保 护　

早 在 七 十 年 代初 ， 因 ｌ １ 　 Ｏ ｋ ｖ ￣ Ｎ ２ ２ Ｏ ｋ ｖ分 级　 绝缘 变 压 器 中 性 点 并 接 的 阀 式 避 雷 器 常 因工 频　 过 电压 持 续 放 电导 致 爆 炸 。针 对这 一 情 况 ， 人　 们开 始 探 讨 中性 点 并 接放 电间 隙 的保 护 方 案 ， 　 即 普 阀 式 避 雷 器 与棒 形 放 电间 隙并 接 于 中 性　 点 ，只 要 避 雷 器 与 放 电 间 隙这 两种 不 同 的放 电　 特 性 配 合 得 当， 即 可做 到 分工 合作 ：大 气 过 电　

・５ ０・ 　

其中： 　

（１） 零 序 过 流 保护 ｔ

根 据 需 要 可 以 带 方　 向 ，应 设 置 两 段 式 。第 １段 与 出 线 零 序 Ｉ （ 或　

Ⅱ）段 配合，对母 线故 障有足够 灵敏度，具有　 两 个 时 限 ， 先 跳 母 联 、再 跳 本 侧 开关 ， 第 Ⅱ段　

与线路零序最后一段 配合，应 对各条出线末端　 故 障 有 足 够 灵敏 度 ，一 般 应 具 有 三 个 时 限 ， 可　 先 跳 母 联 ，再 跳 本 侧 、 最 后 珧 本 变 压 器 各侧 开　 关 。 零 序 过 流 保护 仅 当 变 压 器接 地 运 行 时起 作　

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用。 　

的推 荐方 案 ， 即 Ｆ Ｚ — ｄ ０ 型避 雷 器 并 联 １ ０ ０ ～　

（ ２） 放 电 间 隙过 流保 护， 其 一 次启 动 电 流　 可 整定为１ ０ ０ 安 左 右 ， 保 护 动 作 后 可 立 即 断 开　

１ 　 ２ ０ ａｍ捧 间隙，间 隙过 流原 则亦 同上。 ｒ 　 但 捧 间 隙保 护 用 于 １ １ ０ ｋ 系 统 中 运 行 经 验 尚　 属 欠缺，对 有条 件实现每条母 线有一台变压器　 中 性 点 直 接 接地 的厂 （ 站 ），延用 “ 零 序 过 流　

首 先 瑰 母 联 加 以 区 分 ，然 后 在 故 障母 绫 上 先 眺　 不 接 地 变压 器 ， 后 瑰 接 地 变压 器 ” 的 方 案 也 是　 妥 善的。 　 （ 三 ）实 施 中应 注 意 的 问题 。 　 上述 “ 三 套 独立 保 护　 的方 案 在 实 施 中须　 特 别 强 调 的几 个 问题 分 述如 下 ｔ 　

（１＞ 零 序 过 流 保 护 必须 为 两 段 式 —— 限 时　

本身 ２ ２ ０ ｋ ｖ 侧开关 ，然后经 ０ 。 ２ ～０ 。 ５ 秒延 时断　

开 本 变 压 器 各侧 开 关 ， 或 者 经 短 延 时 一 次 断 开　

各侧开关 。该保护仅 当变压 器不 接地运行 时起　

作 用。 　

（ ３） 、零序过 电压 保护；电压取 自所在母　

线Ｐ Ｔ开 口三 角 绕 组 ， 定 值 可 取 １ ８ ０ 伏０ ． ５ 秒。 该　

保护仅做为放 电间隙过 流保护之后 备。 　

图 １所 示 系 统 中设 １号 变 接地 运 行 （ ２号　 变不 接地） ，当２ ２ ０ ｋ ｖ 　 Ｉ母 系统 发 生 单 相 接 地　

故障时，保护动 作过程为 １ 号 变零序过 流以最　

短 时限 跳 母 联 加 以 区 分 ，母 联 眺开 后 ２号 变 及　

速断 和过 电流 。每 一段具有若 干 个 时 限 。这　

样 ， 与 线 路 零 序 速 断 配 合 的 限 时速 断 保 护 才 有　

可 能用较短 时间 （ 如０ ． ５ 秒 ）断 开母 联 开 关 ， 从　

Ⅱ母 系 统 正 常 运 行 ， １号 变零 序 过 流 再 以 第　 二 、第 三 时限 分 别跳 开 ２ ２ ０ ｋ ｖ 侧及 各侧 开 关 ， 　 使 故 障 切 除 。 当 单 相接 地 故 障 发 生 在 ２ ２ ０ ｋ ｖⅡ 　 母 系统 时 ， 首 先 仍 由 １号 变 接 地 过 流 跳母 联 加　

以 区分 ，此 后 ， １

号 变 及 ２ ２ ０ ｋ ｖＩ母 系 统 进 入 　

而 使 非 故 障 侧 母 线真 正 恢 复 正 常 运 行 。反 之 ， 　 设 零 序 过 流 只 有 一 段 ， 则 只 能 与 线 路 零 序 保护　 末 段配合 ， 如 果仍 以Ｏ ． ５ 秒 眺 母 联 开关 则 因 灵 敏　 度 太 高 ， 使 母 联 开 关 频 频 越 级掉 闸 ｝ 如 果 跳母 　 联 时 限亦 与 线 路零 序 柬 段 配 合 ， 则 在 母 联跳 闸　 之前 ， 非 故 障 母 线 上 的 所 有 联 络 线 对侧 保护 已　

正 常 运 行 ｝ 而 ２号 变 中 性 点开 始过 电压 ， 在 升　 达 最 大 允 许 值 之 前 棒 间隙 即可 靠 击 穿 ， 保 护 丁　 中 性 点 绝 缘 ． 同 时 由放 电 间 隙过 流 保护 迅速 切　 除 ２号 交 各侧 开 关 ， 使故 障 切 除 ， 间 隙 保 护 得　 以恢 复 。 仅 当放 电 间 隙保 护 失 灵时 ， 零 序 过 电　 压 保 护 才 有 机 会 达 到动 作值 ， 以Ｏ ． ５ 秒 迅 速 切　 除 不 接 地 变 压 器 各侧 开关 。 　

（ 二 ）、对１ １ Ｏ ｋ ｖ 系统 主 变 压 器 接 地 后 备　

动作 跳 闸，母 联断开 后，非故障母 线只 有变压　

器 和直 配 线 尚保 持 运 行而 失去 丁 联 络 线 ， 显 然　

是很不理 想的。 　

（ ２） 变压器零 序过 流保护和放 电间隙过 流　

保 护 不 得 公 用 一 个 电流 互 感 器 。 　

公 用 电 流 互 感 器 的 交直 流 回 路 示 意 图见 图　

保 护 原 则 同２ ２ ０ ｋ ｖ 系统 。 中 性 点 放 电 间 隙 保 护　 可 采 用 原 水 电部 １ ９ ７ ９ 年 长沙 过 电压 会 议 纪 要 中　

２。 这 种 接 线 有 两 个 缺 点是 显 而 易 见 的 ， 其 一　 是 变 压 器 接 地 方 式 改 变 时 ， 直 流 回 路 必 须 进 行　

｛ ｌ ＝ ｉ 毋　

扑２ ２ ０ 倒　

ｌ ＿ 备删　

圈 ２ 　 公用 电谎互 蒜器 接线 示 意 圈　

・５ ｌ・ 　

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切换 ，例 如变压器由不接地改为 直接接 地运 行　 时，如 果稍有疏忽 ，忘 记将 压板ＬＰ断 开，则　

远方 接 地 故 障 亦 可 能 经 定 值 很 低 的 间 隙 过 流 保　

但其特往 如何 与棒 间隙配合尚须进 行探讨 ，尚　

无 成 熟 经 验 ， 故 建 议 用 于 变压 器 中 性 点 与 棒 间　 毫 一 　 隙 配 合 使 用 时仍 采 用 普 阀 型 避 雷 器 ， 以期 得 到　

较好的配合 。 　

护使 主 变 越 级 掉 闸 ， 造 成 不 应 有 的 损 失　 这 种 情　 况在 东北 电 网 已发 生 过 ， 不能不予考 虑 。 其 二 是　 当 变压 器 接 地 运 行 时 ， 间 隙 过 流 保 护 的 小 定 值　 电流 元 件 经 常 遭 受 系 统 接 地 短 路 电 流 的 冲击 ， 　 使 该 元 件 的可 靠性 大 为 降 低 。所 以 零 序 过 流 与　 放 电 间 隙 过 流独 立 设 置

电 流互 感 器 是 合 理 的 。 　 上述 （１） （２） 两 项 ，东 北 电网 巳在 ８ ３ 年 反　 事 故 措 施 中 做 出 明确 的规 定 。 　 （３） 目前 所 建 工程 多 选 用 氧 化 锌 避 雷 器 ， 　

综 上 所 述 ， 变压 器 接 地 后 备 保 护 在 运 行 中　 尽 管 动 作 机 率 较 小 ， 但 在 系 统 中 居 于 很 重 要 的　

浓　 压 器 绝 缘 损坏 或者 导 致 全厂 （ 站 ） 停 电 的严 重　

予 毫　 地 位 。 一 旦 考 虑 不 周 、 配置 不 当 即可 能 造 成 变　 度 升　

ｌ 。 　

一 一 　

后 果 。所 以 对 此 不 断进 行 探 索 ， 使 之 日趋 完 善　

是十 分必 要的 。我们相信 ，较为理想 的完善化　 方 案 的全 面 推 广 对 于 增 进 主 设 备 安 全性 、提 高　

供 电可 靠 性 将 产 生 显 著 效 益 。 　

（ 上接 第６ ９ 页） 　 已 知 锌盐 具 有 较 高 的保 护 作 用 。 我 们 在 试 　 验 中采 用 了 硫 酸 盐 。 由于 补 加 了苛 性 碱 ， 水 中　 的Ｐ Ｈ值 保 持 在 ６ ． ９ －７ ． Ｏ 水 平 上 。水 中 加 或 不　 加锌离子时的碳钢 （ 碳 锕 一 ３） 腐 蚀 速 度 见 表　 １。在 这 些 溶 液 巾铝 和 不 锈 钢 试 品 实 际 上没 有 　 质 量变 化 。 　

这 样 ， 采 用 其浓 度 较 低 的 锌 离子 可 大 大 地　

采 用由连 （ 三）氮 茚 （ ＢＴＡ） ， 锌 盐 和　 羟 基 乙 叉二 磷 酸 （ ０９皿中Ｋ）组 成 的 混 合 抑 制　

剂 ，在研究的条件下最 为有 效。在 １ ０ ０ 亮克／ 升　 Ｃｒ ＿ 和１ ０ ０ 毫 克／ 升Ｓ Ｏ： 　含 量 的 水 中， 在 混 合 抑　 制荆 各分量浓度下 ，碳 钢腐蚀 速度 见表 ２ 。 　

襄２ 　

减 少 碳 钢 的 腐 蚀 性破 坏 程 度 ， 其 中 包 括 已经 遭　 到腐 蚀 和 复 盖 着氧 化 铁 层 的碳 钢 。 　 但 是 ， 采 用 锌 盐不 会 完 全 消除 碳 钢 腐蚀 产　

物沉 积在 铝上 （ 即使在实 验室 条件 下， 该过程　 亦 容易再现）。 　

裹１ 　

水中氯离ｆ 水中硫酸ｆ 　 ｚ ｎ ¨离 ｆ 碳钢腐蚀　 建　 度 ｌ 试验 条件　 克／ 米　 叫、 时ｌ 　

２． ７５ 　 １．８７ 　

１． ｇ５ 　

除 混合抑制剂具 有很高的抑制性 能外 ，其　 中具有络合性 能 的ｏ３ 皿中Ｋ ［ 参考文 献 ４］， 　 尚 能 防 止 铝 表 面 上 沉 积 碳 钢 腐 蚀 产 物 。 同 时 还　

须 指 出 ： Ｏ３Ⅱ中 Ｋ亦 是 有 效 的 结 垢 抑 制 剂 ［ 参　 考 文 献 ５］ 。 因此 ， 在 循 环 系统 中 存 在 硬 盐 不　 会 导 致 在 凝汽 器 管 中形 成 沉 积 ， 这 样 在 沉 积 回　 路 中 可 以使 用 未 经 予 处 理 的水 。 　 综 上 所 述 ， 采 用 上述 混 合 抑 制 剂 可 以 防止　

ｌ 　 溶液循　

１环 ，温 度　

５０ 　Ｃ　

１０ 　 １ ００ 　 ｉ０ 　 １ Ｏ０ 　 １ ０ 　

１ 　 ００ 　

１ ０Ｏ 　 １ Ｏ０ 　 １ ００ 　 １ｏ ０ 　

１ｏ ０ 　 １０ ０ 　

ｉ Ｏ 　 ２０ 　

２０ 　 ４Ｏ 　 ４０ 　 ８０ 　 ８０ 　

Ｉ． ４４ 　 １． ２３ 　 １． ０６ 　 ０． ７９ 　 ０． ７３ 　 ０． ３９ 　 ０． ３５ 　

汽轮机凝汽 器冷却 回路 中结构材料的腐蚀 性破　

坏 ， 避 免 铝表 面 上 的 氧 化 铁 沉 积 以及 在 必 要 时　 使 用 未 经 处 理过 的 天 然 水 作 为 回路 补 水 。 　

张峻 译白 “ 发 电 站”１ ９ ７ ６ 年 第１ ２ 期　 郭采　 控　

１０ 　

１００ 　

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