[能源化工]發(fā)電廠主變壓器復合電壓方向過流保護原理與整定_圖文

1、發(fā)電廠主變壓器復合電壓(方向過流保護原理與整定作者:周玉彩一、主變壓器復合電壓(方向過流保護的原理復合電壓過流保護復合電壓啟動部分由負序過電壓與低電壓元件組成。在微機保護中,接入微機保護裝置的三個相電壓或三個線電壓,負序過電壓與低電壓功能由算法實現(xiàn)。過電流元件的實現(xiàn)通過接入三線電流由算法實現(xiàn),二者相與構成復合電壓啟動過電流保護。在微機保護裝置中,加設相間短路保護并在保護上設置相間功率方向,使此保護形成了復合電壓(方向過流保護。該保護動作可靠、準確為此在工程中現(xiàn)廣泛使用。 1、過流保護過流保護作為變壓器或相鄰元件的后備保護,復合電壓閉鎖和方向元件閉鎖均可投退。 過流元件接入三相電流,當任一相電流

2、滿足下列條件時,過流元件動作。op I I ,其中op I 為動作電流整定值。2、復合電壓元件對某側過流保護可通過整定相關定值控制字選擇是否經復合電壓啟動或僅由本側復合電壓啟動還是可由多側復合電壓啟動。例如對于高壓側后備保護,定值“過流一段復壓控制字” 整定為“0”時 ,表示高壓側過流保護一段退出其復合電壓元件,不經復合電壓閉鎖;整定為“1”時 ,表示高壓側過流保護一段僅由本側復合電壓啟動;整定為“2”時 ,表示高壓側過流保護一段由多側復合電壓啟動,任一側復合電壓動作均可啟動高壓側過流保護一段。 3、 相間功率方向元件3.1方向元件TA 與TV 的極性接線圖 相間功率方向元件采用90°

3、;接線方式,接入保護裝置的TA 和TV 極性如圖1所示,TA 正極性端在母線側。對各段過流保護可通過整定相關定值(控制字選擇是否帶方向或方向指向變壓器還是方向指向母線。當相間方向元件TA 、TV 接線極性符合圖1所示接線原則時,例如對于高壓側后備保護,定值“過流一段方向控制字” 整定為“0”時 ,表示高壓側過流保護一段退出其方向元件,不帶方向性;整定為“1”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件指向變壓器;整定為“2”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件指向母線。對三卷變高、中壓側相間功率方向元件的方向電壓可通過整定相關定值選擇取本側電壓或對側電壓,近處三相短路時方向元件無死區(qū)。例如對于高壓側后

4、備保護,定值“過流一段方向電壓” 整定為“0”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件的方向電壓取本側電壓;整定為“1”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件的方向電壓取中壓側電壓。以方向指向變壓器時來說,相間方向的靈敏角可通過整定相關定值選擇為-30º或-45º(當方向指向母線,則靈敏角則對應為150º或135º。例如對于高壓側后備保護,定值“過流一段方向靈敏角” 整定為“0”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件的靈敏角當方向指向變壓器時為-30º(當方向指向母線時則對應為150º整定為“1”時 ,表示高壓側過流保護一段方向元件的靈敏角當

5、方向指向變壓器時為-45º(當方向指向母線時則對應為135º。高壓側 低壓側 相間方向元件TA 與TV 的極性接線圖相間方向元件的動作判據(jù)方程為(以A I,BC U 為例: 0>-sen j A BC e e R IU e R 表示取向量的實部,其中sen 為靈敏角。當相間方向元件TA 、TV 接線極性符合圖1所示接線原則,且相應“方向靈敏角”定值為“1”時,“方向指向”定值為“1”時,方向指向變壓器,靈敏角為-45°“方向指向”定值為“0”時,方向指向母線,靈敏角為135°,相間功率方向元件的動作特性如圖2所示。 (a 方向指向變壓器時的動作區(qū)(

6、陰影側 (b 方向指向母線時的動作區(qū)(陰影側圖2 相間功率方向指向不同時各自的動作區(qū)注意:以上所示的相間功率方向動作特性均是基于相間方向元件TA 、TV 接線極性符合圖1所示接線原則情況下的。否則以上說明將與實際情況不符。3.4 TV檢修對復壓元件、方向元件的影響當某側TV檢修或旁路代路未切換TV時,為保證該側后備保護的正確動作,需退出該側“電壓硬壓板”。裝置設有定值“電壓退出后方向與零壓”來控制該側保護的方向元件所用電壓的“電壓硬壓板”退出時該側方向元件的動作行為。例如對于高壓側后備保護,定值“電壓退出后方向與零壓”,整定為“0”時,當高壓側過流保護的方向元件所用的“電壓硬壓板”退出后,高壓

7、側過流保護的方向元件不滿足條件,閉鎖高壓側過流保護;整定為“1”時,當高壓側過流保護的方向元件所用的“電壓硬壓板”退出后,高壓側過流保護的方向元件條件滿足,開放高壓側過流保護。裝置對各側的過流保護設有定值“電壓退出后復壓元件”來控制該側過流保護的復壓元件所用電壓在某側電壓壓板退出時該側過流保護復壓元件的動作行為。例如對于高壓側后備保護,如2所述,當定值“電壓退出后復壓元件”整定為“0”時,當高壓側過流保護的復壓元件所取電壓側中的某側電壓退出時,該側復合電壓判別不動作,若高壓側過流保護僅由該側復合電壓啟動,則此時復壓元件不滿足條件,閉鎖高壓側過流保護,若高壓側過流保護由多側復合電壓啟動,則此時高

8、壓側過流保護需由其它側復合電壓啟動;整定為“1”時,當高壓側過流保護的復壓元件所取電壓側中的某側電壓退出時,該側復合電壓判別動作,高壓側過流保護的復壓元件條件滿足,開放高壓側過流保護。3.5 TV異常對復壓元件、方向元件的影響裝置對各側的保護設有定值“TV異常后方向與零壓”來控制該側的保護的方向元件所用電壓出現(xiàn)TV異常時該側方向元件的動作行為。例如對于高壓側后備保護,定值“TV異常后方向與零壓”整定為“0”時,當高壓側過流保護的方向元件所用的電壓出現(xiàn)TV異常時,高壓側過流保護的方向元件不滿足條件,閉鎖高壓側過流保護;整定為“1”時,當高壓側過流保護的方向元件所用的電壓出現(xiàn)TV異常時,高壓側過流

9、保護的方向元件滿足條件,開放高壓側過流保護。裝置對各側的過流保護設有定值“TV斷線后復壓元件”來控制該側過流保護的復壓元件所用電壓在某側TV斷線時該側過流保護復壓元件的動作行為。例如對于高壓側后備保護,如2所述,當定值“TV斷線后復壓元件”整定為“0”時,當高壓側過流保護的復壓元件所取電壓側中的某側TV斷線時,該側復合電壓判別不動作,若高壓側過流保護僅由該側復合電壓啟動,則此時復壓元件不滿足條件,閉鎖高壓側過流保護,若高壓側過流保護由多側復合電壓啟動,則此時高壓側過流保護需由其它側復合電壓啟動;整定為“1”時,當高壓側過流保護的復壓元件所取電壓側中的某側TV斷線時,該側復合電壓判別動作,高壓側

10、過流保護的復壓元件條件滿足,開放高壓側過流保護。二、WFB-800A微機變壓器復合電壓(方向過流保護邏輯框圖復合電壓方向過流保護啟動條件:當復壓元件、方向元件、過流元件均滿足啟動定值時,啟動元件動作。 圖3 復壓方向過流保護邏輯圖三、復合電壓(方向過流保護的整定方法1、過流元件整定計算電流元件按躲過變壓器的額定電流整定,電流元件的動作電流按下式整定:TAr N rel op n K I K =I式中:rel K 為可靠系數(shù),取1.21.3;r K 為返回系數(shù),取0.850.95;N I 為變壓器一次額定電流;TA n 為電流互感器變比。靈敏系數(shù)按下式校驗 TAop Ksenn I I K 2(

11、min .= 式中: 2(min .K I 為后備保護末端兩相金屬性短路時,流過保護安裝點的最小短路一次電流。要求3.1sen K (近后備或1.2(遠后備。2、低電壓元件整定低電壓元件為最小線電壓,按躲過電動機自啟動時的電壓整定。1當?shù)碗妷豪^電器由變壓器低壓側電壓互感器供電時,動作電壓可按下式整定:TVNop n U U 6.05.0(=2當?shù)碗妷豪^電器由變壓器高壓側電壓互感器供電時,動作電壓可按下式整定:TVN op n U U 7.0=式中NU 為額定線電壓;TVn 為電壓互感器變比。低電壓繼電器的靈敏系數(shù)按下式校驗TVr opsen n U U K max =式中:max r U 為計

12、算運行方式下,靈敏系數(shù)校驗點發(fā)生金屬性相間短路時,保護安裝處的最高殘壓。要求3.1sen K (近后備或1.2(遠后備。在校驗電流繼電器和低電壓繼電器的靈敏系數(shù)時,應分別采用各自的不利正常系統(tǒng)運行方式和不利的短路類型。當?shù)碗妷豪^電器靈敏系數(shù)不夠時,可在變壓器各側裝設低電壓繼電器。3對發(fā)電廠中的升壓變壓器,當?shù)碗妷豪^電器由發(fā)電機側電壓互感器供電時,還應考慮躲過發(fā)電機失磁運行時出現(xiàn)的低電壓,動作電壓可按下式整定:TVNop n U U 6.05.0(=式中N U 為額定線電壓;TVn 為電壓互感器變比。3、負序電壓元件整定負序電壓元件應按躲過正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定,不平衡電壓通過實測確定,

13、當無實測值時,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程的規(guī)定可取:TVNop n U U 08.006.0(2=式中:N U 為額定線電壓;TVn 為電壓互感器變比。靈敏系數(shù)按主變壓器高壓側母線兩相短路的條件校驗 TVop sen n U U K 2min.2=式中:min .2U 為后備保護末端兩相金屬性短路時,保護安裝處的最小負序電壓值。要求0.2sen K (近后備或1.5(遠后備。4、方向元件的整定1三側有電源的三繞組升壓變壓器,保護為了滿足選擇性要求,在高壓側或中壓側要加功率方向元件,其方向通常指向該側母線。2 高壓及中壓側有電源或三側均有電源的三繞組降壓變壓器和聯(lián)絡變壓器,保護為了滿足選擇性要求,在高壓或中壓

14、側要加功率方向元件,其方向通常指向變壓器,也可指向本側母線。 5、保護動作時間的整定1單側電源的雙繞組降壓變壓器,保護通常設一段時限,其值大于與之配合的保護動作時間一個時間階段(t 斷開變壓器兩側斷路器。當負荷側無專用母線保護,且分段斷路器裝有備用電源自動投入裝置時,保護可設兩段時限。以第一段時限1t 斷開分段斷路器;以t t t +=12斷開變壓器兩側斷路器。2單側電源的三繞組降壓變壓器,保護一般在低壓側和電源側。低壓側保護可設兩段時限,以t t t +=01斷開低壓母線分段斷路器(0t 為與之配合的饋線保護動作時間;以t t t +=12斷開變壓器低壓側斷路器。電源側保護應設兩段時限,以第

15、一段時限t t t +=m 013斷開中壓側斷路器(m 01t 為與之配合的中壓側保護的動作時間;以第二段時限t t t +=34斷開變壓器各側斷路器。3高壓及中壓側均有電源的三繞組降壓變壓器,若只有一臺變壓器且高壓側為主電源側,當保護設在高壓及低壓側時,低壓側保護只帶一個時限t t t +=01,斷開本側斷路器。高壓側保護設帶方向和不帶方向兩部分,帶方向的指向變壓器并以t t t +=m 012斷開中壓側斷路器;不帶方向的以t t t +=23斷開變壓器各側斷路器。當兩臺高壓及中壓側均有電源的三繞組降壓變壓器并聯(lián)運行且低壓母線分段斷路器斷開時, 可在三側裝設相間故障后備保護。低壓側保護帶兩段

16、時限,以t t t +=01斷開低壓側斷路器;以t t t +=12斷開三側斷路器。方向指向變壓器的中壓側方向保護以t t t +=h m 011斷開高壓側斷路器(h 01t 為與之配合的高壓側饋線相間故障保護動作時間;以t t t +=m m 12斷開各側斷路器;高壓側帶方向的保護(方向指向變壓器以t t t +=m h 011斷開中壓側分段斷路器;以t t t +=h h 12斷開變壓器中壓側斷路器。高壓和中壓側不帶方向保護的動作時間應大于各側帶方向保護的動作時間,按選擇性要求斷開變壓器各側斷路器。4雙繞組升壓變壓器,相間故障后備保護裝在變壓器的低壓側。設一段時限t t t +=01 (0

17、t 為與之配合的保護動作時間斷開變壓器的兩側斷路器。5中壓側無電源的三繞組升壓變壓器,保護裝于低壓側和中壓側。中壓側保護只作為該側母線及線路的相間故障后備保護,以t t t +=01 (0t 為與之配合的線路保護的動作時間斷開本側斷路器。低壓側保護作為變壓器內部和高壓側外部相間故障后備保護。設兩段時限,以t t t +=h 012斷開高壓側斷路器(h 01t 為與之配合的高壓側保護動作時間;以t t t +=23斷開變壓器各側斷路器。6三側均有電源的三繞組升壓變壓器,保護裝于低壓側及高壓側部分的方向指向本側母線,以t t t +=01 (0t 為與之配合的線路保護動作時間斷開本側斷路器;不帶方

18、向部分以t t t +=12斷開中壓側(或高壓側斷路器。低壓側保護以t t t +=23斷開變壓器各側斷路器。四、復合電壓(方向過流保護的整定實例 升壓變壓器電抗:X ×1B =10Ud%×Sj/S N =13.31×103/160000 =0.0832;發(fā)電機電抗:X ×U =(X ,d%/100 ×(Sj ×COSø/Pe=17.64%×100×0.85/135=0.1111。系統(tǒng) 圖4、大方式下正序網絡等效阻抗圖系統(tǒng) 圖5、小方式下正序網絡等效阻抗圖 2.2.運行小方式下,d1發(fā)生三相金屬性短路電流

19、:2.2.1.發(fā)電機1G供給短路電流:X*=0.1111+0.0832=0.1943;X*js=X*×SN/Sj=0.1943×158.8/100=0.308 由X*js=0.308在短路電流運算曲線查得I*=3.4;發(fā)電機額定電流(基準電壓為230KV:I *j=SN2.2.2.220KV系統(tǒng)供給的短路電流:2.3.運行小方式下,d2發(fā)生三相金屬性短路短路電流:2.3.1.發(fā)電機1G供給短路電流:X*js= X*×SN2.3.2.220KV系統(tǒng)供給的短路電流:2.4.運行大方式下,d1發(fā)生三相金屬性短路電流:2.5.運行大方式下,d2發(fā)生三相金屬性短路電流:2.5.1.變壓器各側一次額定電流:高壓側:I1.N =Sn/(3×UlN式中:U1N為變壓器高壓側額定電壓;Sn為變壓器額定容量。低壓側:I1.N =Sn/(3×UlN=160000/(3×13.8=6694A式中:U1N為變壓器低壓側額定電壓;Sn為變壓器額定容量。2.5.2.變壓器各側二次額定電流:高壓側:IN為主變高壓側TA變比600/5低壓側:I電流