礦用變壓器關于KS9/KS11礦用變壓器的保護方案 |
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KS9/KS11礦用變壓器是電力系統中十分重要的元件,一旦其發生故障，將嚴重影響系統的穩定運行和
供電的可靠性，因此必須對KS9/KS11礦用變壓器配備有效、可靠的繼電保護裝置。
KS9/KS11礦用變壓器后備保護作為KS9/KS11礦用變壓器內部故障的近后備和各側母線及母線所帶出線故障的遠后30
備,其重要性顯而易見。目前KS9/KS11礦用變壓器的相間后備保護一般采取分側獨立安裝的形式,采用的保
護類型包括一般的延時過電流保護、低電壓啟動過電流保護和復合電壓啟動過電流保護等
[1]。
對于三繞組KS9/KS11礦用變壓器和自耦KS9/KS11礦用變壓器，其低壓側漏抗相對較大，尤其自耦變可達2.3~2.7。
這樣在低壓側母線或出口處發生三相短路時，高壓側的電壓相當高，能達到90% n U 甚至35
95% n U [2]，而低電壓整定值為不大于70%的額定電壓，造成了高壓側復壓過流保護電壓靈
敏度不足。
三繞組KS9/KS11礦用變壓器的高壓側后備保護除了為KS9/KS11礦用變壓器內部故障提供后備保護外，還要為中壓側
和低壓側故障提供后備保護，必然會出現各側后備保護之間配合復雜、動作時間過長等問題。
此外，由于過流保護的靈敏度受運行方式、故障位置和故障類型的影響較大，難免會出現電40
流靈敏度不夠的問題。由于上述問題造成的事故每年都有發生，會導致大范圍停電甚至燒毀
KS9/KS11礦用變壓器和其它設備，嚴重威脅電氣設備和人身安全，造成巨大的經濟損失[2]。
為了解決傳統后備保護存在的問題，相關學者進行了深入研究，提出了基于本地多信息
的后備保護方案[3]，快速后備保護方案[4]，集中式后備保護方案[5]。以上這些方案均利用了
方向元件，大大縮短了后備保護的動作時間，提高了靈敏度。 45
本文提出一種KS9/KS11礦用變壓器綜合保護方案，包括主保護和后備保護，其中主保護采用分區差動
原理，能夠識別母線故障；后備保護利用方向元件快速識別故障位置，具有較強的容錯性。
1 KS9/KS11礦用變壓器綜合保護方案
1.1 主保護方案
電流差動保護原理從提出到現在已有近百年的時間，相關技術已相當成熟，由于其原理50
簡單可靠而被廣泛地用于發電機、KS9/KS11礦用變壓器等電力系統主設備的主保護[6]。本文采用基于分區
差動原理的保護方案，作為KS9/KS11礦用變壓器和母線的主保護。
以圖1 所示某變電站主接線為一次系統模型，2 條110kV 進線R1、R2，2 條35kV 進線
R3、R4，兩臺主變T1、T2 可以獨立運行也可并列，高中低壓母線均采用單母線分段方式，
所有10kV 線路為負荷出線無電源聯絡線路。 55
圖1 典型變電站主接線圖
Fig.1 Typical wiring diagram of a substation
以圖2 中KS9/KS11礦用變壓器T1 為例，現引入三個差動電流元件，分別為C1、C2、C3。其中C1 60
負責比較CT2、CT3 和CT5 的電流，C2 負責比較CT1、CT4 和CT5 的電流，C3 負責比較
CT1、CT3、CT6 和CT7 的電流。在正常運行情況下，流入差動電流元件的差動電流均為0，
元件均不動作。當高壓側母線發生故障時，流過CT1、CT3、CT6 和CT7 的短路電流方向
相同，同樣，流過CT1、CT4 和CT5 的短路電流方向也相同，而只有流過CT2、CT3 和CT5
的短路電流方向不同，于是，只有元件C1 動作，同理，當中壓側母線發生故障時，只有65
C2 動作，當低壓側母線故障時，只有C3 動作。而在KS9/KS11礦用變壓器高、中、低壓側發生故障時，
C1、C2、C3 均動作。參照圖3 的邏輯，可以設計出KS9/KS11礦用變壓器綜合保護的主保護方案。當發生
故障時，首先斷開所有母聯斷路器，每臺KS9/KS11礦用變壓器安裝獨立的分區差動主保護。
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