自耦变压器过励磁保护定值整定计算案例

以某220kV变电站240MVA自耦变压器过励磁保护定值整定案例为例，该变额定参数为：高压侧额定电压220kV、中压侧110kV、低压侧10kV，额定频率50Hz，铁芯饱和拐点对应过励磁倍数约1.14（即V/Hz=5.0kV/Hz，额定V/Hz=220/50=4.4kV/Hz）。整定依据《电力变压器过励磁保护整定导则》及变压器厂家提供的热特性曲线，分两段设置过励磁保护：

段为定时限告警保护，动作值需躲过系统正常运行的过励磁及频率偏差影响。系统正常允许频率偏差±0.2Hz，当频率降至49.8Hz时，高压侧电压升至上限230kV，此时V/Hz=230/49.8≈4.62kV/Hz，对应过励磁倍数n=4.62/4.4≈1.05。考虑电压互感器0.5级测量误差（约0.5%）及10%裕度，定时限动作定值取n=1.10，换算为V/Hz=4.4×1.10=4.84kV/Hz，动作延时设为10s，动作于信号告警，提醒运行人员检查系统电压频率。

第二段为反时限跳闸保护，依据变压器铁芯热积累特性整定。变压器厂家提供的饱和损耗曲线显示：n=1.2时，铁芯损耗为额定的2.5倍；n=1.3时，损耗为4.2倍；n=1.5时，损耗达8.0倍。根据电力设备热积累等效原理，反时限特性采用“平方反比”模型，即允许时间t=K/(n²-1)，其中K为热常数，经计算该变K取7.2（由厂家提供的过载热容量试验数据推导）。代入得：n=1.2时，允许时间t=7.2/(1.44-1)=15s；n=1.3时，t=7.2/(1.69-1)=10.6s；n=1.5时，t=7.2/(2.25-1)=5.76s。结合现场空载试验验证：当n=1.15时，励磁电流升至额定的8%，接近饱和临界点，因此反时限动作下限取n=1.15，对应t=32s。最终反时限特性设定为：n=1.2时动作时间≤15s，n=1.3时≤10s，n=1.5时≤5s，动作于跳开变压器各侧断路器，避免铁芯过热损坏。

整定过程中需注意：自耦变压器的公共绕组与串联绕组磁通存在差异，因此过励磁保护需同时采集高压、中压侧电压计算V/Hz，取平均值作为测量值，消除绕组间磁通不平衡导致的测量误差。本次整定结果已通过故障模拟试验验证：当系统电压升至242kV、频率降至48Hz时，过励磁倍数n=242/(50×4.4)=1.1，反时限特性在10s时动作，符合整定要求，未出现误动或拒动情况，保障了变压器过负荷工况下的安全运行。