變壓器保護的整定計算

1、整定計算目前，國內(nèi)對大型發(fā)電機變壓器保護的整定計算， 大多數(shù)參考或按照DL/T6841999 大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則。通過實踐表明： 大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則的內(nèi)容， 基本上是正確的。但也存在一些不足， 主要的不足之處是： 可操作性差、說理性不強及靈活性差。本章，將重點闡述某些發(fā)電機變壓器保護的整定計算依據(jù)、 整定計算方法以及如何靈活取值。第一節(jié) 發(fā)電機及變壓器差動保護的整定計算一 發(fā)電機縱差保護目前，國內(nèi)生產(chǎn)的微機型發(fā)電機差動保護，按照接入電流來分類有： 完全縱差保護、不完全縱差保護；若按動作特性分類，則有比率制動 式縱差保護、標積制動式縱差保護及故障分量比率制動式

2、縱差保護。 而應用最多的是比率制動式縱差保護，其次是標積制動式縱差保護。 完全縱差和不完全縱差的區(qū)別， 是接入發(fā)電機中性點的電流不同。 完 全縱差保護接入發(fā)電機中性點的全部電流， 而不完全縱差保護則引入 中性點的（n每相定子繞組支路數(shù)）電流。因此，完全縱差和不完 全縱差的實質(zhì)不同處是：當不通過軟件修正差動兩側(cè)的平衡系數(shù)時，前者兩側(cè)差動TA的型號、變比可完全相同，而后者兩側(cè)差動TA的型號、變比不可能完全相同。完全縱差和不完全縱差的構成框圖完全相同， 均可采用具有比率制動特性的保護裝置或具有標積制動特性的保護裝置， 還可以采用反應故障分量的比率制動式保護裝置。1比率制動式發(fā)電機縱差保護具有比率制動

3、特性的差動保護，其動作特性如圖71 所示。圖 71差動保護的比率制動特性由圖 71 可以看出：具有比率制動特性的差動保護的動作特性，可由A B、C三點決定。A點或B點的縱坐標電流Idzo為差動保護的 初始動作電流。B點的橫坐標電流Izdo稱之為拐點電流，它等于差 動保護開始出現(xiàn)制動作用的最小電流。 直線BC與橫坐標夾角a的正 切（即tg a）稱之為動作特性曲線的斜率，近似稱之為比率制動系數(shù) Kz。Idzo 、 Izdo 及 Kz 為具有比率制動特性差動保護的三要素。對該型差 動保護的整定計算，實質(zhì)上就是對Idzo、Izdo及Kz的整定計算。 初始動作電流 Idzo 的整定初始動作電流 Idzo

4、 的整定原則，是躲過發(fā)電機額定工況下差動保護差動回路中的最大不平衡電流。在發(fā)電機額定工況下， 在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流的原因， 主要有 差動保護兩側(cè)TA的變比誤差、兩側(cè)通道回路的調(diào)整誤差。發(fā)電機縱差保護通常采用10P級電流互感器，在一次額定電流和額定 二次負載的條件下，變比誤差為± 3。因此，在額定工況下，由于 兩側(cè)差動TA的差異，在差動回路形成的最大不平衡電流為 0.06le(Ie 發(fā)電機額定工況時差動 TA的二次電流)。差動保護兩側(cè)TA二次電流分別通過裝置的輔助小 TA等回路進入差動 回路。由于兩側(cè)輔助TA通道回路的差異及調(diào)整誤差，也會在差動 回路中產(chǎn)生差流。該誤差通常稱為通道

5、變換及調(diào)整誤差。按照有關規(guī)程規(guī)定，通道變換及調(diào)整的綜合誤差不應大于5% le。由于差動保護兩側(cè)均有通道，因此，在額定工況下，由于通道變換及調(diào) 整誤差在差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流最大為10%le。綜上所述，初始動作電流可按下式計算：(7 1)式( 7 1 )中：KH可靠系數(shù)，取1.52;I He1 兩側(cè)TA變比不同產(chǎn)生的差流，取 0.06le ;I He2 由于通道變換及調(diào)整誤差產(chǎn)生的差流，取O.lle。代入上式得：Idzo =( 0.240.32 ) le通常取0.3le。對于不完全縱差保護， 尚需考慮發(fā)電機每相各分支電流的差異， 應適 當提高 ldzo 的整定值。 拐點電流 lzdo拐點電流

6、 lzdo 的大小，決定保護開始產(chǎn)生制動作用的電流的大小。由圖 71 可以看出：在初始動作電流 ldzo 及動作特性曲線的斜率 Kz 相同的情況下， Izdo 越小，差動保護的動作區(qū)越小，而制動區(qū)增 大；反之亦反。因此，拐點電流的大小，直接影響差動保護的動作靈 敏度。在大型發(fā)電機變壓器保護整定計算導則中，建議Izdo?。?.81.0 ）Ie ，其理由是：當發(fā)電機的電流小于或等于額定電流時，差動保護不 必具有制動特性。運行實踐表明： 當故障點距離發(fā)電機較遠時， 發(fā)電機提供的短路電流 可能小于或等于額定電流。但在遠處故障或故障切除后的暫態(tài)過程 中，由于差動保護兩側(cè)TA及回路的暫態(tài)特性差異，可能在差

7、動保護 中短時出現(xiàn)較大的差流，致使差動保護誤動。對于不完全差動保護， 由于兩側(cè)TA變比、型號的不同，由上述原因產(chǎn)生的不平衡電流將更 大?；谏鲜鲈?，建議減小拐點電流，整定為：Izdo = （0.50.7 ） Ie。 國外生產(chǎn)的具有比率制動特性的差動保護，其拐點電流通常等于零。 比率制動系數(shù) Kz發(fā)電機差動保護的比率制動系數(shù)，決定于圖71中的夾角a?？梢钥闯?，當拐點電流（即圖中B點的橫坐標）確定后，夾角 a決定于 C點。而特性曲線上的C點近似決定于發(fā)電機外部故障時最大短路電 流Ikmax與差動回路中的最大不平衡電流lubmax的比值。即 （7 2）差動回路中的最大不平衡電流，除與差動 TA的1

8、0%誤差及調(diào)整誤差 有關外，尚與差動兩側(cè)TA暫態(tài)特性有關?？紤]到上述情況，外部故 障時，為躲過差動回路中的最大不平衡電流，C點的縱坐標電流應為： (7-3)在式( 73)中：KH 可靠系數(shù)，取1.31.5 ;Kf 暫態(tài)特性系數(shù)，當兩側(cè) TA變比、型號完全相同時，Kf - 0。而當兩側(cè)TA變比、型號不相同時，Kf可取0.050.1 ;Idzmax最大動作電流。將以上數(shù)據(jù)代入式( 7- 3)得：Idzmax ( 0.26 0.45 ) Ikmax將 Idzmax 代入式( 7- 2)，可得：Kz( 0.26 0.45)因此，對于發(fā)電機完全縱差保護，Kz可取0.3 ;而對于不完全縱差保護，Kz可取0

9、.30.4。 關于具有比率制動特性差動保護的動作靈敏度以往，我們有一個不正確的概念，認為提高差動保護的動作靈敏度， 可以通過降低其初始動作電流或減小其比率制動系數(shù)。 實際上， 拐點 電流的大小對保護的動作靈敏度也有影響。以下舉一實例加以說明。某一發(fā)電機的縱差保護整定值如下：初始動作電流Idzo = 0.3le ;拐點電流Izdo = Ie ;比率制動系數(shù)Kz=0.3。另一發(fā)電機的縱差保護整定值為：初始動作電流Idzo = 0.1le ;拐點電流Izdo = 0;比率制動系數(shù)Kz=0.3。其他條件（包括所在系統(tǒng)條件）完全相同。試問：哪一臺發(fā)電機差動保護的動作靈敏度高？以下， 用比較它們的動作特性

10、加以說明。在同一坐標系中，畫出上述兩套差動保護的動作特性如圖72 所示圖 7 2兩套差動保護的動作特性在圖 72 中：曲線（1）的初始動作電流等于 0.1Ie ，拐點電流等于零;曲線（2）的初始動作電流等于 0.3Ie ，而拐點電流等于 Ie 。比較二者可知，當Izd >0.7Ie之后，Idzo = 0.1Ie的保護的動作靈敏度反而低于Idzo = 0.3Ie的保護的動作靈敏度?？傊?，對具有比率制動特性的差動保護， 僅用其初始動作電流來說明其動作靈敏度是不完全的。2標積制動式發(fā)電機縱差保護標積制動式縱差保護的動作方程為：（7-4）式（ 7 4）中：IS 機端差動TA二次電流；IN 中性點

11、差動TA二次電流；© IS與IN之間的夾角。實質(zhì)上，標積制動原理差動保護的動作量與比率制動差動保護一樣。 在區(qū)外故障時， 標積制動與比率制動的動作特性完全相同。 兩者不同 的是區(qū)內(nèi)故障。 在區(qū)內(nèi)故障時， 標積制動式差動保護的制動量反應發(fā) 電機中性點電流與機端電流之間相角差的余弦。 當兩者之間的相位大 于 90 度時，制動量變成負值。因此，在區(qū)內(nèi)故障時，標積制動式差 動保護的動作靈敏度高。 在正常運行及區(qū)外故障時， 為使保護不誤動， 標積制動式差動保護的動作特性與圖 71 應完全相同。 因此，對標積制動式差動保護的整定，也是確定初始動作電流 Idzo 、 拐點電流Izdo及比率制動系數(shù)

12、Kz。上述各量的整定原則及取值與比 率制動式差動保護相同。但 Kz可適當取大一些。綜上所述，對于完全縱差保護，建議：Idzo取0.3le ; Izdo取(0.5 0.7 ) Ie ; Kz 取 0.3 0.4。二 發(fā)電機橫差保護目前，應用較多的發(fā)電機橫差保護， 有單元件橫差保護和裂相橫差保護。1單元件橫差保護該類保護適用于具有多分支的定子繞組及有兩個以上中性點引出端 子的發(fā)電機。 該保護能反應定子繞組匝間短路、 分支線棒開焊及機內(nèi)繞組相間短路 對單元件橫差保護的整定原則是： 能可靠躲過外部故障或不正常運行工況（例如發(fā)電機失磁運行）時，流過發(fā)電機中性點的最大不平衡電 流。 發(fā)電機不同中性點之間產(chǎn)生電流的原因發(fā)電機不同中性點之間產(chǎn)生電流的原因可能有：（I ）定子繞組同相而不同分支繞組的參數(shù)不完全相同，致使兩端的 電勢及支路電流有差異； （ II ）發(fā)電機定子氣隙磁場不完全均勻例如， 轉(zhuǎn)子偏心時，在不同定子繞組中產(chǎn)生的感應電勢不同；（ III ）系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障或發(fā)電機異常運行時（例如失磁失步運行）造成轉(zhuǎn)子偏心，在不同的定子繞組中產(chǎn)