變壓器保護(hù)原理與整定

1、中低壓變壓器及電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理與整定計(jì)算高 亮上 海 電 力 學(xué) 院電氣技術(shù)研究所第一部分 10/35KV線路保護(hù) 繼電保護(hù)保護(hù)功能 低周、低壓減載 重合閘和保護(hù)加速 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地檢測(cè) 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地檢測(cè) 一.繼電保護(hù)保護(hù)功能 三段式電流保護(hù)方向電流保護(hù) 低電壓閉鎖方向電流保護(hù) 低周、低壓減載重合閘和保護(hù)加速 三段式電流保護(hù)電流速斷保護(hù)(段)Iset.=Krel*Ik.max (Krel取1.21.3)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)(段)Iset.1=Krel*Iset.2(Krel取1.11.2)過(guò)電流保護(hù)(段)Iset.1=Krel*Iset. .2(Krel取1.1)I

2、set.1=Krel*Kss*Iloa.max/Kr Krel取1.2；Kr取0.90.95； Kss大于1；時(shí)間:階梯形時(shí)限靈敏度:電流保護(hù)靈敏度大于1.5(近后備)及1.2(遠(yuǎn)后備)應(yīng)用:末端饋線保護(hù)一般只需二段式。三段式電流保護(hù)動(dòng)作電流及時(shí)限特性BCDAABCD方向電流保護(hù) 方向問(wèn)題圖4-54方向元件用900接線：- 900arg(Ig/Ug*eja)K2*Id K2取取15%-20%差動(dòng)電流Id可以用基波分量Id1。制動(dòng)方式分為：諧波比Id2 /Id1最大相制動(dòng)三相；差動(dòng)電流（基波）最大相諧波比制動(dòng)三相；2次諧波最大值與基波最大值諧波比制動(dòng)三相q偶次諧波電流制動(dòng)q判別電流波形間斷角識(shí)別

3、勵(lì)磁涌流j650； wIq （IresIq+S*（Ires-Ig） (Ires Ig)最小動(dòng)作電流最小動(dòng)作電流Iq, 取取0.40.6最小制動(dòng)電流最小制動(dòng)電流Ig,取取0.51.0B三折線比率制動(dòng)特性IopIq （IresIq+S1*（Ires-Ig1）(Ig1IresIq+S1*（Ig2-Ig1）+S2*（Ires-Ig2）(IresIg2)Ig1取取0.5；Ig2取取3；S1取取0.30.75；S2取取1.0v差動(dòng)電流速斷保護(hù)差動(dòng)電流速斷保護(hù)vTATA斷線閉鎖保護(hù)斷線閉鎖保護(hù) 四數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算 1.比率制動(dòng)特性參數(shù)整定（兩折線特性）最小動(dòng)作電流IqIunb.loa=(KccKap

4、Ker+U+m)Iloa/nTAIq=Krel*Iunb.loaKrel:雙繞組變1.21.3；三繞組變1.41.5最小制動(dòng)電流Ig(裝置內(nèi)部固定取0.8In )斜率S:躲外部短路差動(dòng)回路最大不平衡電流S=(Krel*Iunb.max-Iq)/(Ires.max-Ig)Krel:取取1.31.5；Ires.max=Ik.max/nTA制動(dòng)系數(shù):Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/ Ires.max)校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)靈敏度最小運(yùn)行方式下最小運(yùn)行方式下Ik.min,Ik.min,對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)IresIres的的IopIopKsen=Ik.min/Iop應(yīng)不低于應(yīng)不低于2 22.2.差

5、動(dòng)電流速斷定值差動(dòng)電流速斷定值躲初始勵(lì)磁涌流和外部短路故障的最大不平衡電流躲初始勵(lì)磁涌流和外部短路故障的最大不平衡電流IopK*InIopKrel*Iunb.maxKrel取取1.31.5K:K:對(duì)對(duì)6.331.56.331.5MVAMVA取取4.5-74.5-7； 對(duì)對(duì)4012040120MVAMVA取取3636；容量大取低值。；容量大取低值。靈敏度應(yīng)不低于靈敏度應(yīng)不低于1.21.2五變壓器相間短路的后備保護(hù)1. 1.復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)流保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)流保護(hù)低電壓定值低電壓定值用低壓側(cè)電壓時(shí)用低壓側(cè)電壓時(shí)Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV）(0.80.9)/（1.2*1.05）用高

6、壓側(cè)電壓時(shí)用高壓側(cè)電壓時(shí): Uset=0.7*Un/nTV靈敏度靈敏度Ksen=Uset/Uc.max,大于大于2.0(近后備近后備)及及1.5(遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備)復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)流保護(hù)邏輯圖復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)流保護(hù)邏輯圖3-513-51負(fù)序電壓定值負(fù)序電壓定值U2.set=(0.060.08)UN/nTV靈敏度靈敏度Ksen=U2.min/U2.set大于大于2.0(2.0(近后備近后備) )及及1.5(1.5(遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備) )電流元件定值電流元件定值對(duì)雙繞組變壓器對(duì)雙繞組變壓器: :Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA)(1.2/0.95)對(duì)三繞組變壓器對(duì)三繞組變壓器Iset.1=Kp*Is

7、et.2/nTA(Kp取取1.2)靈敏度靈敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA)大于大于1.3-1.5(近后備近后備)及及1.2(遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備) 2.低電壓起動(dòng)過(guò)流當(dāng)IA或IB或IC超過(guò)定值與UAB或UBC或UCA低于定值時(shí)起動(dòng)。3負(fù)序電流和單相低電壓起動(dòng)過(guò)流提高變壓器不對(duì)稱短路和內(nèi)部較輕故障時(shí)的靈敏度。負(fù)序定值取0.1-0.2。4.阻抗保護(hù)當(dāng)電流保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)采用. 5.變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)(信號(hào))裝于電源側(cè),閉鎖有載調(diào)壓.一般:Iset=(Krel/Kr)*IN(1.05/0.85-0.95)動(dòng)作時(shí)間一般取910秒.6.后備電流保護(hù)的配置q單側(cè)雙繞組降壓變壓器電源側(cè)保護(hù)1（

8、和3配合）短時(shí)限跳低壓分段，長(zhǎng)時(shí)限跳變壓器開(kāi)關(guān)。q單側(cè)電源三繞組降壓變壓器低壓側(cè)保護(hù)2（和3配合）短時(shí)限跳分段，長(zhǎng)時(shí)限跳本側(cè)開(kāi)關(guān) 電源側(cè)保護(hù)1（和2、5配合）短時(shí)限跳中壓側(cè)，長(zhǎng)時(shí)限段跳三側(cè)開(kāi)關(guān)q兩側(cè)電源三繞組降壓變壓器（高壓為主）無(wú)源側(cè)4（和5配合）:跳中壓側(cè)主電源側(cè)帶方向保護(hù)1 （由變壓器到母線） （和6配合），不帶方向保護(hù)1（和4、7配合）三繞組降壓變壓器 后備電流保護(hù)的配置 745 3 216六低壓變壓器的綜合保護(hù) 1過(guò)流保護(hù)q段電流速段:高壓繞組保護(hù)v定值躲過(guò)低壓母線最大短路電流整定躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流v靈敏度:保護(hù)安裝處短路時(shí)大于2q段過(guò)電流，變壓器及相鄰后備v定值: 躲自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟

9、動(dòng)電流之和 與分支過(guò)流保護(hù)配合v靈敏度: 低壓母線短路時(shí)大于1.5v時(shí)間1.52.5s,也可用反時(shí)限特性.2過(guò)負(fù)荷保護(hù)躲額定電流, 時(shí)間1015s, 也可用反時(shí)限特性. 3負(fù)序電流保護(hù)不平衡和不對(duì)稱短路保護(hù).啟動(dòng)值I2.set(可取0.4)4高壓側(cè)接地保護(hù)帶最大相電流制動(dòng)的零序電流保護(hù)5低壓側(cè)零序電流保護(hù)啟動(dòng)值: 躲正常運(yùn)行時(shí)中線不平衡電流1.2*25%=0.3與相鄰元件(有分支)零序保護(hù)配合(系數(shù)取1.1)靈敏度: 低壓母線接地短路時(shí),大于1.5負(fù)序電流保護(hù)和高壓側(cè)接地保護(hù)特性 第三部分 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)q電流縱差動(dòng)保護(hù)電流縱差動(dòng)保護(hù)q電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù) q負(fù)序電流保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)( (

10、不平衡保護(hù)不平衡保護(hù)) ) q接地保護(hù)接地保護(hù) q過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù) q過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)q啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù) q低電壓保護(hù)低電壓保護(hù) 一一電流縱差動(dòng)保護(hù)電流縱差動(dòng)保護(hù)用于定子繞組及引出線相間短路的保護(hù)。用于定子繞組及引出線相間短路的保護(hù)。1. 1.動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作量：動(dòng)作量： IOP=|Ia+Ia|；A A相和相和C C相相制動(dòng)量：制動(dòng)量： Ires=1/2*|Ia-Ia|；A A相和相和C C相相用比率制動(dòng)特性，如用比率制動(dòng)特性，如圖圖5-95-9、10102.2.定值整定定值整定q最小動(dòng)作電流最小動(dòng)作電流IqIq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA （

11、 0.20.40.20.4） 系數(shù)系數(shù)(1.5*1*0.5or1.0*0.1)兩相式縱差動(dòng)保護(hù)及比率制動(dòng)特性q制動(dòng)系數(shù)制動(dòng)系數(shù)躲最大啟動(dòng)電流時(shí)的不平衡躲最大啟動(dòng)電流時(shí)的不平衡Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取取1.5)S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取取1.3-1.5；一般；一般S為為 0.30.4)3 3靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min由由Ires求對(duì)應(yīng)求對(duì)應(yīng)IopKsen=Id/Iop=2差動(dòng)電流速斷保護(hù)取差動(dòng)電流速斷保護(hù)取3838倍額定電流倍

12、額定電流 二二電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)1 1動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作判據(jù) ImaxIset.H高定值高定值, 啟動(dòng)中啟動(dòng)中 ImaxIset.L 低定值低定值, 啟動(dòng)后投入啟動(dòng)后投入 t tset 保護(hù)延時(shí)保護(hù)延時(shí) Imax: A相相C相取大者相取大者(或正序電流或正序電流)2 2保護(hù)定值保護(hù)定值v 高定值高定值躲過(guò)最大啟動(dòng)電流整定躲過(guò)最大啟動(dòng)電流整定 Iset.H= Krel Krel* *KstKst* *I IN N/n/nTATA（系數(shù)系數(shù)1.51.5* *實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)oror取取7 7）v低定值低定值躲過(guò)自啟動(dòng)電流整定躲過(guò)自啟動(dòng)電流整定 Iset.L=KrelKrel* *KstKst* *I IN

13、 N/n/nTATA（系數(shù)系數(shù)1.31.3* *5)5)v時(shí)限時(shí)限當(dāng)電動(dòng)機(jī)用斷路器出口時(shí)，動(dòng)作時(shí)間取當(dāng)電動(dòng)機(jī)用斷路器出口時(shí)，動(dòng)作時(shí)間取0 0s s當(dāng)電動(dòng)機(jī)用當(dāng)電動(dòng)機(jī)用F-C做出口時(shí)做出口時(shí),取取0.3秒秒, 額定電流額定電流較大時(shí)取較大時(shí)取0.4s。此時(shí)此時(shí)KrelKrel可取可取1.11.1。3.3.電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間用實(shí)測(cè)啟動(dòng)時(shí)間乘用實(shí)測(cè)啟動(dòng)時(shí)間乘1.2倍倍,一般電機(jī)可取一般電機(jī)可取10s。用其判斷何時(shí)啟動(dòng)結(jié)束。用其判斷何時(shí)啟動(dòng)結(jié)束。三.負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù)) 負(fù)序保護(hù)用于作為匝間短路,斷相,相序反,電源不平衡及不對(duì)稱短路的后備保護(hù)， 轉(zhuǎn)子開(kāi)焊以及不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷等。1.動(dòng)作判據(jù)

14、 I2I2.set (I2*2 K22)*tA tt2.min及及 tt2.max A：負(fù)序熱值；K2=I2.set/IN 2負(fù)序保護(hù)定值 啟動(dòng)值I2.set按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的負(fù)序電流整定取I2.set=(0.30.4)IN負(fù)序最長(zhǎng)延時(shí) t2.max按電機(jī)能夠承受的最長(zhǎng)時(shí)限整定，一般取20秒負(fù)序最短延時(shí) t2.min 無(wú)外部短路閉鎖時(shí)取(0.7-1.1)+0.4=1.11.5s 一般用反時(shí)限特性，如圖5-193負(fù)序熱值 K2t*(Iq/I2.set) K2t=0.0060.01；K2t的選取應(yīng)使0.2秒四. 接地保護(hù)1.動(dòng)作判據(jù) IoIo.set 當(dāng)Imax1.05I2N 或Io1+(Im

15、ax/I2N-1.05)/4Io.set 當(dāng)Imax1.05I2N toto.set特性圖5-17采用最大相電流Imax作制動(dòng)量2 2定值計(jì)算定值計(jì)算q定值定值電流定值按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)外部發(fā)生接地故障時(shí)的最大電容電流二次值，應(yīng)實(shí)測(cè)或按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得Io.set=Ko*3Ioc (ko=23)q時(shí)間定值時(shí)間定值零序保護(hù)延時(shí),一般取to.set=0秒，對(duì)熔斷器加接觸器控制的電機(jī)，建議to.set不小于0.3秒q采用零序電流互感器獲取電動(dòng)機(jī)的零序電流五五. .過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)1. 1.動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作判據(jù) (Ieq*2-1.052)t等效電流等效電流 Ieq*2=(k1*I12+k2*I22)/I2N2 其中

16、 k1=1；k2=310 (可取6)； :過(guò)熱時(shí)間常數(shù) 熱積累達(dá)到70%時(shí)發(fā)過(guò)熱告警信號(hào) 熱積累達(dá)到100%時(shí)發(fā)過(guò)熱跳閘命令2. 2.過(guò)熱熱值過(guò)熱熱值發(fā)熱時(shí)間常數(shù)發(fā)熱時(shí)間常數(shù)應(yīng)由電動(dòng)機(jī)制造廠提供也可由應(yīng)由電動(dòng)機(jī)制造廠提供也可由制造廠提供的電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)進(jìn)行估算制造廠提供的電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)進(jìn)行估算 如在如在X倍過(guò)負(fù)荷時(shí)允許運(yùn)行倍過(guò)負(fù)荷時(shí)允許運(yùn)行t秒，則可得秒，則可得 =(X2-1.052)t 若有若干組過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)，則取算出的值中若有若干組過(guò)負(fù)荷能力數(shù)據(jù)，則取算出的值中最小者最小者 。六六 過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù) 啟動(dòng)值躲正常運(yùn)行負(fù)荷啟動(dòng)值躲正常運(yùn)行負(fù)荷 Il.set=Krel*Iloa.max (Krel=1.151.2) 或或 Il.set= (1.31.5)I2N 在啟動(dòng)結(jié)束后投入在啟動(dòng)結(jié)束后投入,動(dòng)作時(shí)間取動(dòng)