中低壓變壓器及電動機(jī)保護(hù)原理與整定計(jì)算

中低壓變壓器及電動機(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)研究所編輯ppt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)單相接地檢測中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地檢測

編輯ppt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

編輯ppt三段式電流保護(hù)電流速斷保護(hù)(Ⅰ段)Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max (Krel取1.2—1.3)帶時限電流速斷保護(hù)(Ⅱ段)Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2 (Krel取1.1—1.2)過電流保護(hù)(Ⅲ段)Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset.Ⅲ.2 (Krel取1.1)Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/KrKrel取1.2；Kr取0.9—0.95； Kss大于1；時間:階梯形時限靈敏度: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。編輯ppt三段式電流保護(hù)動作電流及時限特性BCDAABCD編輯ppt方向電流保護(hù)

方向問題圖4-54方向元件用900接線：-900<arg(Ig/Ug*eja)<900為正方向

編輯ppt低電壓閉鎖方向電流保護(hù)

其中一段的邏輯圖4-55

編輯ppt低周、低壓減載低周減載邏輯見圖4-56編輯ppt低周、低壓減載低壓減載邏輯見圖4-57編輯ppt重合閘和保護(hù)加速邏輯框圖4|58

編輯ppt二.中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地檢測基波零序電流大小選線基波零序電流與零序電壓的相位關(guān)系選線基波零序群體比幅比相選線基波零序電流補(bǔ)償選線零序電壓移相后的零序功率選線零序無功功率選線編輯ppt三.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

電網(wǎng)中單相接地檢測5次諧波分量選線5次諧波群體比幅比相選線零序有功功率選線編輯ppt第二部分電力變壓器的繼電保護(hù)

變壓器的故障和保護(hù)配置變壓器縱差動保護(hù)接線數(shù)字式變壓器縱差動保護(hù)數(shù)字式縱差動保護(hù)整定計(jì)算變壓器相間短路的后備保護(hù)

編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置1.變壓器的故障和不正常運(yùn)行變壓器的故障 油箱內(nèi)部故障 油箱外部故障不正常運(yùn)行工況 過負(fù)荷（對稱） 過勵磁（大容量變壓器） 溫度壓力編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置2.變壓器保護(hù)配置瓦斯保護(hù)（主保護(hù)）縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)（主保護(hù)）外部相間短路的后備保護(hù)接地保護(hù)不正常運(yùn)行的保護(hù)編輯ppt二．變壓器縱差動保護(hù)接線

1.縱差動保護(hù)的基本工作原理相位校正、幅值校正、接地故障時零序電流問題原理接線如圖3-12編輯ppt2.

常規(guī)縱差動保護(hù)接線

編輯ppt電流的相位校正星形側(cè)差動回路電流：IbY-IaY=(IB1-IA1)/nTA1IcY-IbY=(IC1-IB1)/nTA1IaY-IcY=(IA1-IC1)/nTA1三角形側(cè)差動回路電流：-Ia/nTA2=(Iad-Ibd)/nTA2=(IA1-IB1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ib/nTA2=(Ibd-Icd)/nTA2=(IB1-IC1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ic/nTA2=(Icd-Iad)/nTA2=(IC1-IA1)/nTA2*(Ny/Nd)對穿越性正序,負(fù)序電流兩側(cè)差動回路的電流反相。編輯ppt3.

數(shù)字式縱差動保護(hù)接線編輯ppt電流的相位校正Y側(cè)用軟件進(jìn)行相位校正(和d側(cè)相位一致) Iα=(IaY-IBy)/√3 Iβ=(IbY-IcY)/√3 Iγ=3(IcY-IAy)/√3電流平衡調(diào)整 一次電流I1N=SN/√3*UＮφφ

二次電流I2N=I1N/nTA

以高壓側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)（I2N.B）計(jì)算其他各側(cè)平衡系數(shù)Kbal=I2N.B/I2N其他各側(cè)電流：I2N’=Kbal*I2N編輯ppt2.

常規(guī)縱差動保護(hù)接線

編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置2.變壓器保護(hù)配置瓦斯保護(hù)（主保護(hù)）縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)（主保護(hù)）外部相間短路的后備保護(hù)接地保護(hù)不正常運(yùn)行的保護(hù)編輯ppt例1：常規(guī)保護(hù)中互感器變比選擇計(jì)算。變壓器20MVAUn=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%Yn,d11接線.試選擇TA變比并計(jì)算不平衡電流.

110KV側(cè) 11KV側(cè)一次額定電流(KA) 20/(√3*110) 20/(√3*11) =0.105 =1.05TA的接線方式 d11 Y12TA的一次計(jì)算電流(A)√3*105=182 1050TA的標(biāo)準(zhǔn)變比 200/5=40 1200/5=240TA的一次額定電流(A) 182/40=4.55 1050/240 =4.375差動回路不平衡電流(A) Ibp=4.55-4.375=0.175編輯ppt例2：微機(jī)保護(hù)中互感器變比選擇計(jì)算變壓器31.5MVAUn=(110+-2*2.5%)/38.5/11KVY，Y，d-12-11，試選擇TA變比并計(jì)算平衡系數(shù) 110KV側(cè) 38.5KV側(cè) 11KV側(cè)額定電流(A)31.5/(√3*110) 473 1650 =165TA的接線方式 Y Y YTA的計(jì)算變比 165/5 473/5 1650/5選用TA的變比 200/5=40 500/5 2000/5各側(cè)二次電流 165/40=4.125 4.73 4.125平衡系數(shù) 1 0.872I1/I3=1編輯ppt三．?dāng)?shù)字式變壓器縱差動保護(hù)1.變壓器縱差動保護(hù)遇到的問題正確識別勵磁涌流和內(nèi)部短路電流區(qū)外短路時的不平衡電流和保護(hù)的靈敏度外部短路切除電壓突然恢復(fù)的暫態(tài)過程中不誤動作電流互感器飽和不影響縱差動保護(hù)的正確動作

編輯ppt2.變壓器勵磁涌流及其判別勵磁涌流的特點(diǎn)勵磁涌流幅值大、衰減、含非周期分量波形呈間斷特性圖3-14含有明顯2次諧波（15%以上）和偶次諧波

編輯ppt2次諧波電流制動

三相差動電流中的2次諧波 判別式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取15%--20% 差動電流Idφ可以用基波分量Idφ1。制動方式分為： 諧波比Id2/Id1最大相制動三相； 差動電流（基波）最大相諧波比制動三相； 2次諧波最大值與基波最大值諧波比制動三相偶次諧波電流制動判別電流波形間斷角識別勵磁涌流θj>650；

θw<1400

編輯ppt3.區(qū)外短路時的不平衡電流和

保護(hù)的靈敏度

區(qū)外短路最大不平衡電流

Iunb.max=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm) ＊Ik.max/nTA比率制動特性

Iop.max=Krel＊Iunb.max

動作電流隨外部短路電流增大而增大稱為比率制動特性。編輯ppt最大不平衡電流和比率制動特性編輯pptA．兩折線比率制動特性動作量：IOP=|I1/n1+I2/n2|制動量: Ires=1/2*|I1/n1-I2/n2| 或max(I1,I2,I3)動作條件：Iop>Iq （Ires<=Ig） Iop>Iq+S*（Ires-Ig）(Ires>Ig) 最小動作電流Iq,取0.4—0.6 最小制動電流Ig,取0.5—1.0編輯pptB．三折線比率制動特性

Iop>Iq （Ires<=Ig1） Iop>Iq+S1*（Ires-Ig1） (Ig1<Ires<=Ig2) Iop>Iq+S1*（Ig2-Ig1）+S2*（Ires-Ig2） (Ires>Ig2)Ig1取0.5；Ig2取3；S1取0.3—0.75；S2取1.0差動電流速斷保護(hù)TA斷線閉鎖保護(hù)

編輯ppt四．?dāng)?shù)字式縱差動保護(hù)整定計(jì)算1.比率制動特性參數(shù)整定（兩折線特性）最小動作電流Iq Iunb.loa=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm)＊Iloa/nTA Iq=Krel*Iunb.loa Krel:雙繞組變1.2—1.3；三繞組變1.4—1.5最小制動電流Ig(裝置內(nèi)部固定取0.8In)斜率S:躲外部短路差動回路最大不平衡電流 S=(Krel*Iunb.max-Iq)/(Ires.max-Ig)

Krel:取1.3—1.5；Ires.max=Ik.max/nTA制動系數(shù):

Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/Ires.max)編輯ppt校驗(yàn)靈敏度 最小運(yùn)行方式下Ik.min,對應(yīng)Ires的Iop

Ksen=Ik.min/Iop

應(yīng)不低于22.差動電流速斷定值躲初始勵磁涌流和外部短路故障的最大不平衡電流

Iop>K*In

Iop>Krel*Iunb.max

Krel取1.3—1.5 K:對6.3—31.5MVA取4.5--7； 對40—120MVA取3—6；容量大取低值。 靈敏度應(yīng)不低于1.2編輯ppt五．變壓器相間短路的后備保護(hù)1.復(fù)合電壓起動過流保護(hù)低電壓定值 用低壓側(cè)電壓時

Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV） (0.8—0.9)/（1.2*1.05）

用高壓側(cè)電壓時:Uset=0.7*Un/nTV

靈敏度Ksen=Uset/Uc.max, 大于2.0(近后備)及1.5(遠(yuǎn)后備)編輯ppt復(fù)合電壓起動過流保護(hù)邏輯圖3-51編輯ppt負(fù)序電壓定值

U2.set=(0.06—0.08)UφN/nTV

靈敏度Ksen=U2.min/U2.set

大于2.0(近后備)及1.5(遠(yuǎn)后備)電流元件定值 對雙繞組變壓器:

Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA) (1.2/0.95)

對三繞組變壓器

Iset.1=Kp*Iset.2/nTA (Kp取1.2) 靈敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA)

大于1.3-1.5(近后備)及1.2(遠(yuǎn)后備)編輯ppt2.低電壓起動過流 當(dāng)IA或IB或IC超過定值與UAB或UBC或UCA低于定值時起動。3．負(fù)序電流和單相低電壓起動過流 提高變壓器不對稱短路和內(nèi)部較輕故障時的靈敏度。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采用.5.變壓器過負(fù)荷保護(hù)(信號) 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) 動作時間一般取9—10秒.編輯ppt6.后備電流保護(hù)的配置單側(cè)雙繞組降壓變壓器

電源側(cè)保護(hù)1（和3配合）短時限跳低壓分段，長時限跳變壓器開關(guān)。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） 短時限跳分段，長時限跳本側(cè)開關(guān) 電源側(cè)保護(hù)1（和2’、5配合） 短時限跳中壓側(cè)，長時限段跳三側(cè)開關(guān)兩側(cè)電源三繞組降壓變壓器（高壓為主）

無源側(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）編輯ppt三繞組降壓變壓器后備電流保護(hù)的配置

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3

216編輯ppt六．低壓變壓器的綜合保護(hù)

1．過流保護(hù)Ⅰ段電流速段:高壓繞組保護(hù)定值躲過低壓母線最大短路電流整定

躲過變壓器勵磁涌流靈敏度:保護(hù)安裝處短路時大于2Ⅱ段過電流，變壓器及相鄰后備定值:躲自啟動電動機(jī)啟動電流之和與分支過流保護(hù)配合靈敏度:低壓母線短路時大于1.5時間1.5—2.5s,也可用反時限特性.編輯ppt2．過負(fù)荷保護(hù)躲額定電流,時間10—15s,也可用反時限特性.

3．負(fù)序電流保護(hù)不平衡和不對稱短路保護(hù).啟動值I2.set(可取0.4)4．高壓側(cè)接地保護(hù)帶最大相電流制動的零序電流保護(hù)5．低壓側(cè)零序電流保護(hù) 啟動值: 躲正常運(yùn)行時中線不平衡電流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,大于1.5編輯ppt負(fù)序電流保護(hù)和高壓側(cè)接地保護(hù)特性

編輯ppt第三部分高壓電動機(jī)保護(hù)電流縱差動保護(hù)電流速斷保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù))接地保護(hù)過熱保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)啟動時間過長保護(hù)低電壓保護(hù)

編輯ppt一．電流縱差動保護(hù)用于定子繞組及引出線相間短路的保護(hù)。1.動作判據(jù)動作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制動量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相 用比率制動特性，如圖5-9、102.定值整定最小動作電流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系數(shù)(1.5*1*0.5or1.0*0.1)編輯ppt兩相式縱差動保護(hù)

及比率制動特性編輯ppt制動系數(shù) 躲最大啟動電流時的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取1.3--1.5；一般S為0.3—0.4)3．靈敏度校驗(yàn) Id=Ik.min/nTA

Ires=1/2*Ik.min 由Ires求對應(yīng)Iop Ksen=Id/Iop>=2

差動電流速斷保護(hù)取3—8倍額定電流

編輯ppt二．電流速斷保護(hù)1．動作判據(jù)

Imax≥Iset.H高定值,啟動中

Imax≥Iset.L低定值,啟動后投入

t≥tset保護(hù)延時

Imax:A相C相取大者(或正序電流)2．保護(hù)定值

高定值躲過最大啟動電流整定

Iset.H=

Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.5*實(shí)測or取7）低定值躲過自啟動電流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.3*5)編輯ppt時限 當(dāng)電動機(jī)用斷路器出口時，動作時間取0s當(dāng)電動機(jī)用F-C做出口時,取0.3秒,額定電流較大時取0.4s。此時Krel可取1.1。3.電動機(jī)啟動時間 用實(shí)測啟動時間乘1.2倍,一般電機(jī)可取10s。

用其判斷何時啟動結(jié)束。編輯ppt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,電源不平衡及不對稱短路的后備保護(hù)，轉(zhuǎn)子開焊以及不對稱過負(fù)荷等。1.動作判據(jù)

I2≥I2.set(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.max

A：負(fù)序熱值；K2=I2.set/IN編輯ppt2．負(fù)序保護(hù)定值

啟動值I2.set按躲過正常運(yùn)行時允許的負(fù)序電流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN負(fù)序最長延時t2.max按電機(jī)能夠承受的最長時限整定，一般取20秒負(fù)序最短延時t2.min

無外部短路閉鎖時取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.5s一般用反時限特性，如圖5-19編輯ppt3．負(fù)序熱值Ａ

Ａ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的選取應(yīng)使Ａ>0.2秒編輯ppt四.接地保護(hù)1.動作判據(jù)

Io≥Io.set當(dāng)Iφmax≤1.05I2N

或Io≥[1+(Iφmax/I2N-1.05)/4]Io.set

當(dāng)Iφmax>1.05I2N

to≥to.set 特性圖5-17采用最大相電流Iφmax作制動量編輯ppt2．定值計(jì)算定值

電流定值按躲過電動機(jī)外部發(fā)生接地故障時的最大電容電流二次值，應(yīng)實(shí)測或按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得

Io.set=Ko*3Ioc(ko=2～3)時間定值

零序保