摘要：区外短路引起的巨大的短路电流可能对变压器留下隐患甚至造成严重损害，直接影响到电网的安全运行。我们要积极采取有效防范措施如减少该类型故障的发生几率、限制通过变压器绕组的短路电流等；本文主要从继电保护整定方向讨论应对变压器区外短路的措施。
关键字：变压器；区外故障；整定计算；措施
1 变压器区外短路概念
变压器区外短路是变压器可能遇到的一种事故运行状态。区外短路时，变压器绕组中将流过数倍或数十倍额定电流的大电流，产生强大的电动力，并在极短时间内发出大量的热量。变压器抗区外短路能力就是针对区外发生短路故障时，变压器对内部所产生的电动力和热量的承受能力，即变压器的动稳定性能和热稳定性能。
区外发生短路故障时，变压器线圈承受的短路电动力是由端部漏磁通，即磁力线弯曲引起的。在绕组中通过的短路电流与漏磁通的相互作用下，有巨大的电动力施加在变压器绕组的导线上。
2 区外短路对变压器的影响
2.1短路电动力引起绕组变形。变压器受短路电流冲击时，若短路电流很小，继电保护动作正确，绕组变形应是轻微的；但如果短路电流很大，继电保护动作延时甚至拒动，变压器绕组变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。
2.2短路应力的累积效应。变压器多次承受出口短路电流的冲击，造成绕组塑性变形，但还未达到形成事故的程度。由于绕组多次累积变形，使得绕组的机械强度和绝缘强度下降，当再次短路时，绕组在原有的变形基础上会进一步加剧，直至引发故障。
2.3短路故障持续时间越长，引起的损害越严重。统计结果表明，变压器在经受区外短路故障，因保护失灵，不能及时跳闸而发生损坏的，约占变压器损坏故障的30%。事实证明短路持续时间长短，也是引起变压器损坏的一个重要因素。
3 应对220kV变压器区外短路的措施
为有效降低低压故障对220千伏变压器冲击的影响，防止220千伏变压器设备损坏，根据相关规定的要求，从继电保护管理来探讨可以采取的措施：
3.1运行方式上采取的措施
（1）220kV变压器中性点接地的原则是：220kV电网变压器中性点接地运行方式安排应满足变压器中性点绝缘承受要求，并尽量保持变电站的零序阻抗基本不变，同时应保证系统中任何点故障时零序综合阻抗不大于正序综合阻抗的3倍。除了遵循220kV变压器中性点接地的原则安排中性点方式外，还应考虑220kV变压器运行年限、设备状况，合理调整220kV变压器的高、中压侧的中性点接地方式。对抗短路能力不足的变压器，原则上高、中压侧中性点不接地运行。
（2）220kV变压器低压侧加装快开装置或限流电抗器，限制通过变压器绕组的短路电流，使线路发生短路时降低其后设备的短路电流，免其受损，并可提高母线残压。
（3）为保证保护动作的选择性，合理安排低压配网结构和运行方式，尽量减少220千伏变压器低压侧出线供电或串供其它线路。
（4）为了缩小事故影响范围和减少系统短路电流，220千伏变电站的35千伏母线均分列运行。在正常运行时，变压器低压侧保护取消跳分段时限，直接跳本侧开关及三侧开关。
（5）220千伏变电站的35千伏备用电源自动投切装置退出。
（6）220千伏变电站的35千伏断路器的遮断容量小于母线短路容量，故220千伏变电站的35千伏出线重合闸功能均退出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2继电保护整定方面采取的措施：
（1）220千伏变压器低压侧出线均投入0秒电流速断保护。线路长度在5km及以下应配置光纤差动保护和电流三段式保护。有光纤差动保护同时增加配置0.1s的限时速断段保护定值。
（2）220千伏变压器低压侧35kV出线中，没有配置光纤差动保护的出线定值整定，考虑牺牲部分选择性，线路电流速断保护按躲下级变压器并列运行时低压侧母线故障原则整定，伸入下级变压器及下级35kV线路，与下级变电站的35千伏变压器及出线保护不配合。如果整定值过大，无法与220kV变压器低压侧后备保护定值配合的，则需要调整下级变压器运行方式，将35kV变电站35千伏变压器分列运行。
（4）220千伏变电站的35千伏电容器和站变均投入0秒电流速断保护。
（5）220千伏变压器35千伏侧后备保护增加0s电流速断保护，整定原则考虑如下：
A、已经安装快开装置或限流电抗器的，35kV母线故障电流在10kA以下的、且经校验主变抗短路能力满足要求的220千伏变电站，不考虑增加220kV变压器35kV后备保护速断段。
B、需要增加220kV变压器35kV后备保护速断保护的：
220kV主变为双套保护配置，将其中一套保护设定为两段式后备保护：一段为电流速断保护，保证35kV母线故障时0s跳闸；另一段为复压闭锁电流保护，与出线过流保护配合。另一套保护设定为两段式后备保婚：一段为限时电流速断保护，与出线速断或限时速断保护配合，0.3s跳闸；另一段为复压闭锁电流保护，与出线过流保护配合。
C、电流速断保护定值的取值原则：
35千伏为正常方式带35kV线路负荷的220千伏变电站，采用不经复压闭锁电流速断保护，按躲下级变电站35kV侧母线三相故障短路电流整定Idmax，取值原则为Max（Idmax，10kA）。即Idmax大于10kA（一次值），则取Idmax；如Idmax小于10kA（一次值），则取10kA（一次值）。其中10kA（一次值）取值原则：躲电容器空载短路电流（运检部提供数据）。
35千伏仅有电容器、站变出线、正常方式不接带35kV负荷的线路、或虽然接带35kV线路但不涉及重要或高危用户的220千伏变电站，采用不经复压闭锁的电流速断保护，其电流速断按10kA（一次值）考虑。其中10kA（一次值）取值原则：躲电容器空载短路电流（运检部提供数据）。
特殊变压器的整定：对于抗短路能力弱的220千伏变压器根据其主变承载能力可适当降低定值。
D、220kV主变低压侧增加0s电流速断保护的利弊分析：
优点：220kV主变低压母线及出线近距离故障能快速切除，防止对220kV主变承受长时间大电流冲击。
缺点：当220千伏变电站的35千伏线路故障，220千伏主变压器35kV单套保护（0秒速断保护）与35kV出线保护会同时动作，将造成220kV变电站35千伏某段母线停电，该母线所接35kV负荷均失电。
4 结论
本文从继电保护方向探讨如何应对220kV变压器区外短路的方案来说明，继电保护定值整定是否合理，直接决定了继电保护动作是否到位，因此为了保障电力系统的安全稳定运行，使继电保护装置在电网出现问题时做出及时准确的判断，我们应该将继电保护定值与运行方式充分结合，将继电保护装置的能力体现发挥到极致，从而应对各种电网故障。
参考文献：
（1）张立人.大型火电机组电气运行技术问答.中国电力出版社.2009.05
（2）李谦.肖磊.过电压保护与接地装置运行维护.中国电力出社，2014.10
（3）吴佩雄.区外短路故障对变压器损害的原因分析与预防.科学时代。2011.10
论文作者:郭传志,杨鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：变压器论文; 电流论文; 区外论文; 绕组论文; 变电站论文; 故障论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第23期论文;