變電所主變保護的配置及計算

變電所主變保護的配置及計算

第一節(jié)、主變保護的配置一、電力變壓器保護配置原則1、對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)該按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。a、 繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；b、 繞組的匝間短路；c、 外部相間短路引起的過電流；d、 中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；e、 過負荷；f、 過勵磁；g、 油面降低；h、 變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。2、0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護；當殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)斷開變壓器各側(cè)斷路器；帶負荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。2、對變壓器的引出線、套管及內(nèi)部的短路故障，應(yīng)按下列規(guī)定，裝設(shè)相應(yīng)的保護作為主保護。保護瞬時動作于斷開變壓器的的各側(cè)斷路器。3.1、 對6.3MVA以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于0.5S時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。3.2、 對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器。10MVA以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護及靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。3.3、 對高壓側(cè)電壓為330KV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護。3.4、 縱聯(lián)差動保護應(yīng)符合下列要求：a、 應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流。b、 應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動。c、 差動保護范圍應(yīng)包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引出線時，應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。但在某些情況下，縱聯(lián)差動保護可以利用變壓器套管內(nèi)的電流互感器，而對引出線可不再采取快速切除故障的輔助措施。3.5、 對由外部相間短路引起的變壓器過電流應(yīng)按下列規(guī)定，裝設(shè)相應(yīng)的保護作為后備保護。保護動作后，應(yīng)帶時限動作于跳閘。3.5.1、 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。3.5.2、 復(fù)合電壓啟動的過電流保護，宜用于升壓變壓器，系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。3.5.3、 負序電流和單相式低電壓啟動的過電流保護，可用于63MVA及以上的升壓變壓器。3.5.4、 當按3.5.2和3.5.3條裝設(shè)保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時可采用阻抗保護。3.6、 外部相間短路保護應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各項保護的接線，宜考慮能反應(yīng)電流互感器和斷路器之間的故障。3.6.1雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，較短的時限用于縮小故障范圍；較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3.6.2、三繞組變壓器和自耦變壓器，宜裝于主電源側(cè)和主負荷側(cè)，主電源側(cè)的保護應(yīng)帶兩段時限，以較短的時限斷開未裝保護側(cè)的斷路器。當上述方式不符合靈敏性要求時，可在所有各側(cè)均裝設(shè)保護，各側(cè)保護應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。3.6.3、低壓側(cè)有分支，并接至分開運行母線段的降壓變壓器。除在電源側(cè)裝設(shè)保護外，還應(yīng)在每個支路裝設(shè)保護。3.6.4、對發(fā)電機變壓器組。在變壓器低壓側(cè)，不應(yīng)另設(shè)保護，而利用發(fā)電機反應(yīng)外部短路的后備保護。在廠用分支線上，應(yīng)裝設(shè)單獨的保護，并使發(fā)電機的后備保護帶兩段時限，以便在外部短路時，仍能保證廠用負荷的供電。3.6.5、500KV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)阻抗保護。保護可帶兩段時限，以較短的時限用于縮小故障影響范圍；較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3.7、多繞組變壓器的外部相間短路保護，根據(jù)型式及接線的不同，可按下述原則進行簡化。3.7.1、220KV及以下三相多繞組變壓器，除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護可僅作本側(cè)相鄰電力設(shè)備和線路的后備保護。3.7.2、保護對母線的各類故障應(yīng)符合靈敏性要求。保護作為相鄰線路的遠后備時，可適當降低對保護靈敏系數(shù)的要求。3.8、110KV及以上中性點直接接地的電力網(wǎng)中，如變壓器的中性點直接接地運行，對外部單相接地引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護。零序電流保護可由兩段組成。3.8.1、110KV、220KV中性點直接接地的變壓器，每段可各帶兩個時限，并均以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，應(yīng)動作于本側(cè)斷路器；以較長的時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3.8.2、330KV、500KV變壓器，高壓側(cè)零序一段帶時限動作于變壓器本側(cè)斷路器，二段設(shè)一個時限。動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3.8.3、對自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應(yīng)增設(shè)方向元件。3.8.4、雙繞組及三繞組變壓器的零序電流保護，應(yīng)接到中性點引出線上的電流互感器上，零序電流方向保護也可接入高、中壓側(cè)電流互感器的零序回路。當自耦變壓器斷開一側(cè)以后，內(nèi)部又發(fā)生單相接地時，若零序電流保護的靈敏性不符合要求，則可在重型點側(cè)增設(shè)零序電流保護。3.9、110KV，220KV中性點直接接地的電力網(wǎng)中，如低壓側(cè)有電源的變壓器中性點可能接地運行或不接地運行時，則對外部單相接地引起的過電流，以及對因失去接地中性點引起的電壓升高，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護。3.9.1、全絕緣變壓器應(yīng)按第2.3.8中規(guī)定裝設(shè)零序電流保護，并增設(shè)零序過電壓保護。當電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點時，零序過電壓保護經(jīng)0.3—0.5S時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3.9.2、分級絕緣變壓器a、 中性點裝設(shè)放電間隙時，應(yīng)按2.3.8中規(guī)定裝設(shè)零序電流保護，并增設(shè)反應(yīng)零序電壓和間隙放電電流的零序電流電壓保護。當電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點時，零序電流電壓保護約經(jīng)0.3—0.5S時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。b、 中性點不裝設(shè)放電間隙時，應(yīng)裝設(shè)兩段零序電流保護和一套零序電流電壓保護。零序電流保護第一段設(shè)置一個時限，第二段設(shè)置兩個時限，當每組母線上至少有一臺中性點中性點接地變壓器時，第一段和第二段的較小時限動作于縮小故障影響范圍。零序電流電壓保護用于變壓器中性點不接地運行時保護變壓器，其動作時限與零序保護電流保護第二段時限相配合，用以先切除中性點不接地變壓器，后切除中性點接地變壓器。當某一組母線上變壓器中性點都不接地時，則不應(yīng)動作于斷開母線聯(lián)絡(luò)變壓器，而應(yīng)當首先斷開中性點不接地變壓器；此時零序電流可采用一段，并帶一個時限。3.10、一次電壓為10KV及以下，繞組為性星星連接，低壓側(cè)中性點接地的變壓器，對低壓側(cè)單相接地短路應(yīng)裝設(shè)下列保護之一。3.10.1、接在低壓側(cè)中性線上的零序電流保護；3.10.2、利用高壓側(cè)的過電流保護，保護宜采用三相式，以提高靈敏性。保護帶時限動作于跳閘。當?shù)蛪簜?cè)有分支線時，宜用分支過電流保護，有選擇的切除各分支回路的故障。3.11、0.4MVA及以上變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負荷的情況。過負荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。3.12、高壓側(cè)電壓為500KV的變壓器，對頻率降低和電壓升高引起的變壓器工作磁密過高，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護。保護由兩段組成，低定值段動作于信號，高定值段動作于跳閘。3.13對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標準要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。二、目前現(xiàn)場110KV變壓器保護的一般配置：1、差動速斷保護；2、二次諧波原理閉鎖的比率差動保護；3、 主變本體及有載瓦斯保護；4、 高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護；5、 間隙零序電流保護；6、 零序電壓保護；7、 過負荷保護；8、35KV，10KV復(fù)合電壓閉鎖過電流保護。第二節(jié)主變保護的整定設(shè)Sb設(shè)Sb=100MVA，UB(110)=115KV,U=37KVB(35)對于R段，主變電源側(cè)“100TOC\o"1-5"\h\zX=0.125* =0.4d 250.8100X=0.125* =0.33TR 31.5線路X線路X=33*0.4QR100*=0.11152對于Q段：X=X=0.105TQ100* =0.525線路X線路X=0.4*24QP110*=0.081152對于P段：X=0.105TP

100* =0.3331.5線路X=35*0.4*^-=0.116TOC\o"1-5"\h\zPN 1152?對于N段：100X=0.105* =0.33TN 31.5線路X35*0.4*空-=0.116NT 1152X=X=0.116NMNT對于T段：100X=0.105* =0.66TT16對于M段：100X=0.105* =0.168TM 500.8100*—100*—50 —0.80.22X=0.1347d110線路X—20*0.4* —0.067ms 1152?對于S段：100X—0.105*—0.33TS31.5線路X—16*0.4*110—0.053SH1152線路X—40*0.4*110—0.133SR1152?對于H段：100X—0.105* —0.525TH20二、正序網(wǎng)圖簡化得：求轉(zhuǎn)移阻抗，并星－三角變換得：零序網(wǎng)圖三、短路電流計算Uj=115KV,Sj=100MVA,Ij=Sj/v'3*Uj=100M'3*115=0.502KA1、110KV母線故障系統(tǒng)最大運行方式下，最大短路電流：I=502/0.2=2510d系統(tǒng)最小運行方式下，最小短路電流：I=502/0.38*0.866=1144d2、35KV母線故障系統(tǒng)最大運行方式下，最大短路電流：I=502/0.725=692.4d系統(tǒng)最小運行方式下，最小短路電流：I=502/1.285*0.866=338.3d主變側(cè)短路電流一覽表110KV母線大運方2510A小運方1144A35KV母線大運方692.4A小運方338.3A說明：1、主變35KV按分列運行計算2、 大方式按三相金屬接地短路計算，小方式按兩相短路故障計算3、 短路電流均已折算至110KV側(cè)四、保護得整定主變20000/110 110土4X2.5%/38.5土2X2.5%/10.5KV110KV38.5KVIe1=Se/』3Ue20000/晶X110=105A20000/VIX38.5=300ACT變比600/5Y接線1000/5Y接線Ie2=Ie/nX105/120=1.52Av'3X300/200=2.6A(一)主變保護1、 差動速斷保護I整定值，按躲過變壓器低側(cè)最大短路電流整定SD692.4X1.5=1038.6 1038.6/120=8.66A8.66/0.875=9.89Ie取10Ie靈敏度校驗10Ie=10X0.875=8.75A 8.75X120=1050A1144/1050=1.1〈2所以采用具有制動特性的差動繼電器2、 差動電流門檻值I:躲過正常額定負載時最大不平衡電流整定CDI=K*(K*f+AU+AU)IeCD K txi h mI：變壓器額定電流eK：可靠系數(shù)，取1.3－1.5KK:電流互感器同型系數(shù)，取1.0txf：電流互感器最大相對誤差，取0.1iAUAU:分別為高中壓側(cè)調(diào)壓抽頭引起的誤差，取調(diào)壓范圍的一半hm一般計算取I=(0.25-0.5)I，根據(jù)省局要求，取0.65ICDee0.65*105=68.25A 68.25/120=0.57A Q取69/0.6A3、 制動特性拐點電流I，取I=I=105/120=0.875ABBe4、 制動系數(shù)K，一般取0.5m(二)、后備保護1、 110KV復(fù)壓閉鎖過流保護套管CT為300/5電流元件：按躲過最大負荷電流整定I=K*I=1.5*105=157.5Azd Ke取160/60=2.67A K=338.3/160=2.11Im電壓元件：低電壓，躲正常最低運行電壓整定，一般取70％Ue負序電壓，躲正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定，一般取6%Ue時間元件：由上一級時間限額決定一般取2.5S跳主變各側(cè)開關(guān)2、35KV側(cè)定時過流保護 CT變比1000、5電流元件：按躲過最大運行負荷整定,1.5*I=1.5*300=450A,取450/200=2.25Ae時間元件：與主變110KV側(cè)后備配取2.0S跳主變35KV側(cè)開關(guān)第三節(jié)RCS－9000變壓器保護測控裝置概述RCS-9000系列變壓器保護測控裝置保護是適用于110KV及以下電壓等級的變壓器成套保護裝置。成套保護由差動保護，后備保護和非電量保護組成。對于35KV和66KV變壓器，一般可用RCS－9679變壓器保護裝置，本裝置中由差動保護，高低壓側(cè)后備保護，非電量保護及三相操作回路等等功能，如要對變壓器進行測控則需另加測控裝置。對于110KV變壓器，一般配置為RCS—9671/3+RCS—9681+RCS—9682+RCS—9661構(gòu)成對變壓器的全部保護和測控功能。一、RCS-9000系列變壓器保護測控裝置的主要技術(shù)參數(shù)1、 額定數(shù)據(jù)直流電源：220V，110V交流電壓：100/茁V100V交流電流：5A,1A頻率：50HZ2、 功率消耗直流回路：＜25W交流電壓回路：＜0相交流電流回路：＜1相V0.5VA/相3、精確工作范圍：電流：0.05In—20In電壓：0.4V—100V頻率：48HZ—50HZ時間：0—10S4、定值誤差：電流及電壓定值誤差：＜土5%整定值時間定值誤差：＜土1%整定時間+35ms5、 輸出接點容量：出口繼電器接點最大導(dǎo)通電流為5A。6、 沖擊電壓：各輸入，輸出端子對地，交流回路與直流回路間，交流電流與交流電壓間能承受5KV標準雷擊沖擊波實驗。7、 抗干擾性能能承受頻率為1MHZ及200KHZ振蕩波脈沖干擾實驗。能承受IEC255—22—4標準規(guī)定的W級快速瞬變干擾實驗。8、 機械性能能承受嚴酷等級為I級的振動響應(yīng)，沖擊響應(yīng)。9、 工作環(huán)境溫度：一25°C—+60°C保證正常工作濕度，壓力符合DL47810、遙測量精度等級電壓，電流頻率：0.2級其他：0.5級遙信分辨率：小于2ms信號輸入方式：無源接地二、RCS—9671/3變壓器差動保護裝置1基本配置及規(guī)格1.1、 基本配置裝置為由多微機實現(xiàn)的變壓器差動保護，適用于110KV及以下電壓等級的雙圈，三圈變壓器，滿足四側(cè)差動要求。本裝置包括差動速斷保護，比率差動保護中低側(cè)過流保護，CT斷線判別。RCS—9671裝置中的比率差動保護采用二次諧波制動，RCS—9673裝置中的比率差動保護采用偶次諧波判別原理。1.2、 裝置的性能特點1.2.1、本裝置由獨立的CPU做為整機啟動元件，該啟動元件在電子電路上與保護CPU完全獨立，動作后開放保護裝置出口繼電器正電源。1.2.2、 裝置保護CPU負擔保護功能，完全輸入量的計算，動作邏輯判斷直至跳閘。保護CPU還沒有本身啟動元件，構(gòu)成獨立完整的保護功能。1.2.3、 差動速斷及比率差動保護性能差動速斷保護實質(zhì)上為反應(yīng)差動電流的過電流繼電器，用以保證在變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時快速動作跳閘，典型出口動作時間小于15ms比率差動保護特性能可靠躲過外部故障時的不平衡電流。1.2.4、 采用軟件調(diào)整變壓器各側(cè)電流平衡系數(shù)的方法，把各側(cè)的額定電流都調(diào)整到保護裝置的額定工作電流IN。1.2.5、 采用可靠的CT斷線報警閉鎖功能，保證裝置在CT斷線及交流回路故障時不動作。1.2.6、 采用變壓器接線方式整定的方法，使軟件使用于變壓器的任一接線方式。1.2.7、 本裝置算法的突出特點是在較高采樣率的前提下，保證了在故障全過程對所有繼電器的并行實時計算，裝置由很高的固有可靠性及動作速度。1.3、技術(shù)參數(shù)1.3.1、 額定數(shù)據(jù)直流電源：220V，110V允許偏差+15%,—20%交流電流：5A，1A頻率：50HZ1.3.2、 功耗交流電壓：0.5VA相交流電流：＜1VA相直流：正常V15W跳閘＜25W1.3.3、 主要技術(shù)指標1.3.3.1、差動保護整組動作時間差動速斷V15ms二次諧波原理比率制動＜25ms偶次諧波原理比率差動＜23ms起動元件差流電流起動元件，整定范圍為0.31Ie—1.51Ie差動速斷整定范圍為3—14IeCT斷線可通過整定控制字選擇閉鎖比率差動保護出口或僅發(fā)報警信號。電流定值誤差＜5%比率差動制動系數(shù)0.3—0.75可調(diào)二次諧波制動系數(shù)0.1—0.35可調(diào)1.3.3.2、后備保護電流定值：0.1In—20In定值誤差：＜5%時間定值誤差：＜1%整定值+20ms110KV線路保護整定

第一節(jié)110KV線路保護的配置

、根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準DL400—91繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定1、 110?220kV中性點直接接地電力網(wǎng)中的線路保護110?220kV直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)相間短路和接地短路的保護。2、 全線速動保護應(yīng)按下列原則配置：3、 符合下列條件之一時，應(yīng)裝設(shè)一套全線速動保護。根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時：線路發(fā)生三相短路，如使發(fā)電廠長用母線電壓低于允許值(一般約為70%(額定電壓)，且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時：如電力網(wǎng)地某些主要線路采用全線速動保護后，不僅改善本線路保護性能，而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能。4、 后備保護應(yīng)按下列原則配置：110kV線路宜采用遠后備方式。220kV線路宜采用近后備方式。但有些線路，如能實現(xiàn)遠后備，則宜采用遠后備，或同時采用遠，近結(jié)合的后備方式。5、 對接地短路，應(yīng)按下列規(guī)定之一裝設(shè)保護：對220kV線路，當接地電阻不大于100Q時，保護應(yīng)能可靠的、有選擇的切除故障。宜裝設(shè)階段式或反時限零序電流保護?？刹捎媒拥鼐嚯x保護，并輔之以階段式或反時限零序電流保護。6、 對相間電路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護裝置：單側(cè)電源單回線路，可裝設(shè)三相電流電壓保護，如不能滿足要求，則裝設(shè)距離保護；雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護；正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數(shù)在1.2以上時，可裝設(shè)電流速斷保護做為輔助保護；7、 并列運行的平行線，宜裝設(shè)橫聯(lián)保護。8、 對帶分值的11—?220kV線路，可裝設(shè)與不帶分支時相同的保護，但應(yīng)考慮下述特點，并采取必要的措施。當線路有分支時，線路側(cè)保護對線路分支上的故障，應(yīng)首先滿足速動性，對分支變壓器故障，允許跳線路側(cè)斷路器。分支線路上，無論采用何種電力載波縱聯(lián)保護，均應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：.不論分支側(cè)有無電源，當縱聯(lián)博阿戶能躲開分支變壓器的抵押側(cè)故障，并對線路及其分支上故障有足夠靈敏性時，可不在分支側(cè)另設(shè)縱聯(lián)保護，但應(yīng)裝設(shè)高頻阻波器。當不符合上述要求時，在分支側(cè)可裝設(shè)低壓側(cè)故障的高頻閉鎖縱聯(lián)保護；.用于帶分支線路的縱聯(lián)保護，在外部故障時，不應(yīng)由于分支側(cè)符合電流的影響，或各側(cè)流過的故障電流不相等而誤動作。必要時，還應(yīng)采取措施防止高頻信號由于差拍而引起誤動作；.母線差動保護動作后，不應(yīng)停發(fā)高頻閉鎖信號，以免線路對側(cè)跳閘，使分支線與系統(tǒng)解列。對并列運行的平行線上的平行分支，如有兩臺變壓器，宜將變壓器分接于每一分支上。且高、低壓側(cè)都不宜并列運行。當?shù)蛪簜?cè)分開運行時，線路側(cè)橫聯(lián)差動保護的啟動元件，應(yīng)按躲開變壓器低壓側(cè)故障整定。當?shù)蛪簜?cè)并列運行時，不論分支側(cè)是否有電源，宜裝設(shè)包括變壓