變壓器保護原理與整定

1、中低壓變壓器及電動機保護原理與整定計算高 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 繼電保護保護功能 低周、低壓減載 重合閘和保護加速 中性點不接地電網(wǎng)單相接地檢測 中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地檢測 一.繼電保護保護功能 三段式電流保護方向電流保護 低電壓閉鎖方向電流保護 低周、低壓減載重合閘和保護加速 三段式電流保護電流速斷保護(段)Iset.=Krel*Ik.max (Krel取1.21.3)帶時限電流速斷保護(段)Iset.1=Krel*Iset.2(Krel取1.11.2)過電流保護(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；時間:階梯形時限靈敏度:電流保護靈敏度大于1.5(近后備)及1.2(遠后備)應(yīng)用:末端饋線保護一般只需二段式。三段式電流保護動作電流及時限特性BCDAABCD方向電流保護 方向問題圖4-54方向元件用900接線：- 900arg(Ig/Ug*eja)K2*Id K2取取15%-20%差動電流Id可以用基波分量Id1。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q偶次諧波電流制動q判別電流波形間斷角識別

3、勵磁涌流j650； wIq （IresIq+S*（Ires-Ig） (Ires Ig)最小動作電流最小動作電流Iq, 取取0.40.6最小制動電流最小制動電流Ig,取取0.51.0B三折線比率制動特性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差動電流速斷保護差動電流速斷保護vTATA斷線閉鎖保護斷線閉鎖保護 四數(shù)字式縱差動保護整定計算 1.比率制動特性參數(shù)整定（兩折線特性）最小動作電流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:取取1.31.5；Ires.max=Ik.max/nTA制動系數(shù):Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/ Ires.max)校驗靈敏度校驗靈敏度最小運行方式下最小運行方式下Ik.min,Ik.min,對應(yīng)對應(yīng)IresIres的的IopIopKsen=Ik.min/Iop應(yīng)不低于應(yīng)不低于2 22.2.差

5、動電流速斷定值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躲初始勵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:對對6.331.56.331.5MVAMVA取取4.5-74.5-7； 對對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1. 1.復(fù)合電壓起動過流保護復(fù)合電壓起動過流保護低電壓定值低電壓定值用低壓側(cè)電壓時用低壓側(cè)電壓時Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV）(0.80.9)/（1.2*1.05）用高

6、壓側(cè)電壓時用高壓側(cè)電壓時: 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(遠后備遠后備)復(fù)合電壓起動過流保護邏輯圖復(fù)合電壓起動過流保護邏輯圖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(遠后備遠后備) )電流元件定值電流元件定值對雙繞組變壓器對雙繞組變壓器: :Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA)(1.2/0.95)對三繞組變壓器對三繞組變壓器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(遠后備遠后備) 2.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.阻抗保護當(dāng)電流保護靈敏度不能滿足要求時采用. 5.變壓器過負(fù)荷保護(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910秒.6.后備電流保護的配置q單側(cè)雙繞組降壓變壓器電源側(cè)保護1（

8、和3配合）短時限跳低壓分段，長時限跳變壓器開關(guān)。q單側(cè)電源三繞組降壓變壓器低壓側(cè)保護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)q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1 （由變壓器到母線） （和6配合），不帶方向保護1（和4、7配合）三繞組降壓變壓器 后備電流保護的配置 745 3 216六低壓變壓器的綜合保護 1過流保護q段電流速段:高壓繞組保護v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v靈敏度:保護安裝處短路時大于2q段過電流，變壓器及相鄰后備v定值: 躲自啟動電動機啟

9、動電流之和 與分支過流保護配合v靈敏度: 低壓母線短路時大于1.5v時間1.52.5s,也可用反時限特性.2過負(fù)荷保護躲額定電流, 時間1015s, 也可用反時限特性. 3負(fù)序電流保護不平衡和不對稱短路保護.啟動值I2.set(可取0.4)4高壓側(cè)接地保護帶最大相電流制動的零序電流保護5低壓側(cè)零序電流保護啟動值: 躲正常運行時中線不平衡電流1.2*25%=0.3與相鄰元件(有分支)零序保護配合(系數(shù)取1.1)靈敏度: 低壓母線接地短路時,大于1.5負(fù)序電流保護和高壓側(cè)接地保護特性 第三部分 高壓電動機保護q電流縱差動保護電流縱差動保護q電流速斷保護電流速斷保護 q負(fù)序電流保護負(fù)序電流保護( (

10、不平衡保護不平衡保護) ) q接地保護接地保護 q過熱保護過熱保護 q過負(fù)荷保護過負(fù)荷保護q啟動時間過長保護啟動時間過長保護 q低電壓保護低電壓保護 一一電流縱差動保護電流縱差動保護用于定子繞組及引出線相間短路的保護。用于定子繞組及引出線相間短路的保護。1. 1.動作判據(jù)動作判據(jù)動作量：動作量： IOP=|Ia+Ia|；A A相和相和C C相相制動量：制動量： Ires=1/2*|Ia-Ia|；A A相和相和C C相相用比率制動特性，如用比率制動特性，如圖圖5-95-9、10102.2.定值整定定值整定q最小動作電流最小動作電流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)兩相式縱差動保護及比率制動特性q制動系數(shù)制動系數(shù)躲最大啟動電流時的不平衡躲最大啟動電流時的不平衡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靈敏度校驗靈敏度校驗Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min由由Ires求對應(yīng)求對應(yīng)IopKsen=Id/Iop=2差動電流速斷保護取差動電流速斷保護取3838倍額定電流倍

12、額定電流 二二電流速斷保護電流速斷保護1 1動作判據(jù)動作判據(jù) ImaxIset.H高定值高定值, 啟動中啟動中 ImaxIset.L 低定值低定值, 啟動后投入啟動后投入 t tset 保護延時保護延時 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保護定值保護定值v 高定值高定值躲過最大啟動電流整定躲過最大啟動電流整定 Iset.H= Krel Krel* *KstKst* *I IN N/n/nTATA（系數(shù)系數(shù)1.51.5* *實測實測oror取取7 7）v低定值低定值躲過自啟動電流整定躲過自啟動電流整定 Iset.L=KrelKrel* *KstKst* *I IN

13、 N/n/nTATA（系數(shù)系數(shù)1.31.3* *5)5)v時限時限當(dāng)電動機用斷路器出口時，動作時間取當(dāng)電動機用斷路器出口時，動作時間取0 0s s當(dāng)電動機用當(dāng)電動機用F-C做出口時做出口時,取取0.3秒秒, 額定電流額定電流較大時取較大時取0.4s。此時此時KrelKrel可取可取1.11.1。3.3.電動機啟動時間電動機啟動時間用實測啟動時間乘用實測啟動時間乘1.2倍倍,一般電機可取一般電機可取10s。用其判斷何時啟動結(jié)束。用其判斷何時啟動結(jié)束。三.負(fù)序電流保護(不平衡保護) 負(fù)序保護用于作為匝間短路,斷相,相序反,電源不平衡及不對稱短路的后備保護， 轉(zhuǎn)子開焊以及不對稱過負(fù)荷等。1.動作判據(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)序保護定值 啟動值I2.set按躲過正常運行時允許的負(fù)序電流整定取I2.set=(0.30.4)IN負(fù)序最長延時 t2.max按電機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=1.11.5s 一般用反時限特性，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1.動作判據(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作制動量2 2定值計算定值計算q定值定值電流定值按躲過電動機外部發(fā)生接地故障時的最大電容電流二次值，應(yīng)實測或按經(jīng)驗數(shù)據(jù)取得Io.set=Ko*3Ioc (ko=23)q時間定值時間定值零序保護延時,一般取to.set=0秒，對熔斷器加接觸器控制的電機，建議to.set不小于0.3秒q采用零序電流互感器獲取電動機的零序電流五五. .過熱保護過熱保護1. 1.動作判據(jù)動作判據(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)； :過熱時間常數(shù) 熱積累達到70%時發(fā)過熱告警信號 熱積累達到100%時發(fā)過熱跳閘命令2. 2.過熱熱值過熱熱值發(fā)熱時間常數(shù)發(fā)熱時間常數(shù)應(yīng)由電動機制造廠提供也可由應(yīng)由電動機制造廠提供也可由制造廠提供的電動機過負(fù)荷能力數(shù)據(jù)進行估算制造廠提供的電動機過負(fù)荷能力數(shù)據(jù)進行估算 如在如在X倍過負(fù)荷時允許運行倍過負(fù)荷時允許運行t秒，則可得秒，則可得 =(X2-1.052)t 若有若干組過負(fù)荷能力數(shù)據(jù)，則取算出的值中若有若干組過負(fù)荷能力數(shù)據(jù)，則取算出的值中最小者最小者 。六六 過負(fù)荷保護過負(fù)荷保護 啟動值躲正常運行負(fù)荷啟動值躲正常運行負(fù)荷 Il.set=Krel*Iloa.max (Krel=1.151.2) 或或 Il.set= (1.31.5)I2N 在啟動結(jié)束后投入在啟動結(jié)束后投入,動作時間取動