1、.關于變壓器和線路的繼電器保護整定計算摘要電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備，安全運行關系到整個電力系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作。 作為電力系統(tǒng)重要設備之一的變壓器，主要保護差動保護和氣體保護。 差動保護作為變壓器的電量主保護，其性能決定了變壓器保護的性能，介紹了變壓器差動保護的基本原理，同時簡要介紹了主變備用保護即復壓過電流保護，以實際興榮變主變保護的整定為例，詳細介紹了主變差動保護和備用保護的計算過程。不僅介紹了變壓器保護整定計算，對于工廠內(nèi)因線路保護整定弊端引起的過級跳閘事件頻發(fā)的現(xiàn)狀，結合工廠內(nèi)常見的線路供電方式，簡單分析了線路保護的整定合作問題，有利于線路保護的整定合作，避免了過級跳閘引起的事故范圍

2、的擴大。關鍵詞：變壓器保護線路保護整定配合一、變壓器的差動保護1 .配置要求一般來說，電壓電平10KV以上、電容10MVA以上的變壓器需要差動保護。2、用途變壓器差動保護可以反映變壓器內(nèi)部繞組的相間短路和接地以及外部引出線和變壓器之間的相間短路，在一定程度上可以反映變壓器內(nèi)部繞組匝間短路。差動保護反映了匝間短路故障的不期望的原因：匝間短路，特別是小匝數(shù)的匝間短路，在由匝間短路形成的環(huán)路中有大的短路電流，但在外部反映的差流不大，進而，有負載調(diào)壓引起的差流(都是由于匝數(shù)的變化因此，匝間短路主要由氣體繼電器保護，利用匝間短路內(nèi)部的大環(huán)流產(chǎn)生的熱使變壓器油發(fā)熱膨脹，使氣體繼電器工作。3、原理1 )以往

3、的電磁繼電器式的差動保護差動繼電器的整定值固定為6A，一邊考慮充分的靈敏度，一邊大于5A，主要防止一側的CT斷線引起的差電流等于負載電流，CT為一次側為負載電流時，二次側電流不大于5A，因此調(diào)整為6A，確保CT斷線時的最大負載電流引起的差電流通過比較上述兩張圖，差動保護可以很好地判別區(qū)域內(nèi)故障和區(qū)域外故障。2 )微機保護原理的差動保護(數(shù)字保護)規(guī)定正方向：變壓器兩側母線指向變壓器正方向。三段式比率制動特性曲線圖如下(橫軸是制動電流，縱軸是差動動作電流)。其動作方程式如下式中： S1是第2級折線的斜率S2是第3級折線的斜率Icdqd是差動起動電流，Icdsd是差動速斷電流。從上圖可知，隨著制動

4、電流變大，動作電流首先不變化(Ires拐點電流IreS1)，之后，根據(jù)起動電流以斜率s1增加，當制動電流較大地流過拐點電流2時，差動動作電流進一步變大，即使用固定閾值工作電流增大的原因是外部短路時的電流大，兩側的CT飽和度有可能不同，有可能流過差動電流，誤動作，因此利用差動工作電流隨著制動電流的增大而增大，防止了區(qū)域外故障的誤動作。由此，決定三段式差動保護比率制動特性的參數(shù)是差動起動電流、拐點電流1、拐點電流2、比率制動系數(shù)1、比率制動系數(shù)2 .(1)參數(shù)的調(diào)整差動起動電流Icdqd :一般為0.40.8Ie；拐點電流Ires1:一般為0.51Ie；拐點電流Ires2:一般為34Ie；比率制動

5、系數(shù)S1 :基本上為0.5比率制動系數(shù)S2 :優(yōu)選為0.60.8；差流警報值：一般取閾值(差動啟動電流)的一半左右(推薦接通，不能超過啟動值)。二次諧波制動系數(shù)： 0.150.20；所謂二次諧波制動系數(shù)，是指在流入保護裝置的差流中，二次諧波成分相對于基本波成分的比大于某個值的情況下，將該差流判定為勵磁沖擊電流，關閉保護裝置。二次高次諧波制動系數(shù)的調(diào)整并不過大，通過大會時保護會誤動作，過小時沖擊電流閉鎖元件會變得敏感，被拒絕保護。 因為正常的短路電流中還含有二次諧波成分。 因此，在對變壓器進行空充電的情況下，如果即使發(fā)生保護動作，變壓器本身也沒有故障，則二次諧波制動系數(shù)的調(diào)整變得過大的可能性很高

6、。由此，二次諧波制動系數(shù)的選擇應該根據(jù)試驗時的閾值來決定。 因此，為了避免損害，不要把二次諧波的值做得過小，稍大一點比小一點好，在把變壓器充電到空中時，即使保護錯誤，也不要反抗。注意：變壓器為空充電時，如果差動保護工作，就不能單獨判定勵磁沖擊電流的原因。 此時，需要結合其他輔助要素進行綜合判定a )比率差動保護動作時，伴隨壓力釋放動作、壓力急變動作、輕氣體等信號時，變壓器內(nèi)部可能有故障。b )一般來說，當兩個不同的沖擊電流閉合原理的保護同時工作時，兩個不同的閉合原理的保護同時制動失敗的可能性幾乎為零，從而可以排除不是勵磁沖擊電流的原因。c )差動速斷也動作的話，幾乎可以排除勵磁沖擊電流的原因。

7、 差動速斷是通過勵磁沖擊電流來調(diào)整的，因此其動作說明差動流非常大，有可能是內(nèi)部短路故障(當然，也不排除差動速斷值太小，無法逃避最大勵磁沖擊電流的可能性)。由此，對變壓器進行空充電時的差動保護動作，與勵磁沖擊電流的原因無關，要求試驗者檢查差動保護范圍內(nèi)的設備，確認是否有故障。(2)縱差保護的靈敏度檢查以小方式保證保護區(qū)內(nèi)變壓器的低壓側兩相間故障靈敏度大于2。(3)差動速級保護1 )采用差動速斷保護的理由差動速斷保護作為比率差動保護的輔助保護，主要在空投變壓器和外部短路切除時產(chǎn)生大的勵磁沖擊電流，為了使該勵磁沖擊電流成為差流而使縱差保護誤動作，在變壓器的縱差保護中設置了沖擊電流封閉元件，利用波形失

8、真和高次諧波成分來區(qū)分勵磁沖擊電流和故障電流，判別為勵磁沖擊電流后，關閉縱差保護。但是，如果在變壓器內(nèi)部嚴重故障時CT暫時飽和，CT的二次電流波形就會大幅度失真，含有大的高次諧波成分，沖擊電流閉合元件誤判定為勵磁沖擊電流保護了閉合，差動保護被拒絕，變壓器嚴重損壞。為了克服縱差保護的缺點，設置了差動速斷，其工作電流大，比最大勵磁沖擊電流大，只在差流達到其整定值時瞬間工作，由于沖擊電流就不會關閉。2 )差動速斷保護值的整定防空充電變壓器時的最大勵磁涌流整定中，一般為810Ie。二、變壓器保護示例(興榮變主變保護整定)參數(shù)：電容SN=63MVA、短路電壓百分率11.9%、額定電流高壓側330A、低壓

9、側3464A興榮變110KV母線順短路阻抗標準值(忽略東榮線線路阻抗):興榮變10KV母線正序短路阻抗標準值：1 .差動保護差動起動電流icdqd:0.6ie，即，200A/1a。拐點電流ires1:0.5ie； 是166A0.83a。拐點電流ires2:4ie； 是1320A/6.6a。比率制動系數(shù)S1: 0.5；比率制動系數(shù)S2: 0.8；差流警報：取值70A/0.35a、時限5s。TA斷線閉合差動控制字集“0”(TA斷線不關閉差動保護，僅接通母差保護，不接通其他差動保護)。2 .差動速度判定值通過避開空投變壓器時的勵磁沖擊電流進行整定。 變壓器空投時產(chǎn)生的勵磁沖擊電流一般為68倍的變壓器

10、額定電流，3308=2640A，差動速斷保護值為2640A/13.2a。說明：在調(diào)整差動速斷保護值時，以往，我們考慮的是用避免方式在變壓器低壓側(三繞組變壓器為中壓側)三相短路時流過高壓側的短路電流，主要是在低壓側(中壓側)故障時，單側CT完全飽和，引起差動速斷動作。 現(xiàn)在，之所以沒有考慮該條件，主要是因為在低壓側(中壓側)短路的情況下，CT并不是完全飽和，如果不完全飽和電流就會被中和，所以差動速斷不能在該條件下進行調(diào)整，能夠比值低。3 .靈敏度檢查小方式下變壓器低壓側二相短路時的電流此時的制動電流對應的工作電流如下靈敏度滿足靈敏度的要求。3 .主變備份保護1 .主要是較高的備份保護(1)復壓

11、過電流保護的概要：復壓過電流保護一般用于升壓變壓器、發(fā)電機以及不要求過電流保護靈敏度系數(shù)的降壓變壓器的備用保護，由一個反相電壓繼電器(相或線)和連接在一個相間電壓上的低電壓繼電器構成的復合電壓元件，兩個繼電器有一個動作它主要是系統(tǒng)在線路終端的二相短路(反相元件工作)和三相短路(低電壓元件工作)的情況下，故障電流不能達到速斷值，或者保護靈敏度不足，過電流保護的延遲時間過長，所以導入復合電壓電路，降低過電流的工作值。 另一方面，也可以通過采用復壓過電流來區(qū)分故障電流和過載電流(主要是由于自我接通的作用，一個主要發(fā)生故障，負載全部轉(zhuǎn)移到另一個主要，另一個主要發(fā)生過載)，即故障時(三相故障電壓降低，低

12、電壓元件動作； 兩相短路時出現(xiàn)反相電壓，反相電壓繼電器工作)電壓有變化，而過載時只有電流增大，電壓變化不大的特征區(qū)分故障電流和嚴重的過載電流。(2)整定原則a )高備用保護范圍保證變壓器低壓側故障靈敏度1.41.5，一般設定為2Ie，即660A/3.3a，驗證靈敏度。 消除2Ie的原因：因為不采用復壓。 采用復壓是因為過電流保護的靈敏度不滿足要求，當過電流保護的靈敏度滿足要求時，不需要復壓，若使用，拒絕的可能性變高。 (先計算的低壓側二相短路的電流為1540A，考慮到1.5倍的靈敏度，取1020A，即1020A以下的值時，滿足靈敏度要求。 (請參見。)b )時限：東榮線從iii段起的保護范圍也

13、復蓋到興榮變低壓側母線，因此，高備用保護時間比從iii段起的時間差小，為1.7s。c )說明：在單線頻帶單變壓器中，由于上位下段的開關跳閘的性質(zhì)相同，因此高備用保護不與距離iii段聯(lián)動。 但是，在興榮變中，采用雙母線，剩下的單線上有雙變壓器的可能性，所以上下開關的跳閘性質(zhì)和斷開范圍不同，需要合作。 另外，無論是帶單變壓器還是帶雙變壓器，有利于駕駛員從跳閘位置判斷故障的哪個階段，都可以縮小查找故障的范圍。(3)過載警報按1.24Ie調(diào)整，值為400A/2 a、時限5s2 .低備份保護(1)低備份保護的整定1 )過電流元件的值必須滿足以下兩點a )作為低壓側母線的近備份(靈敏度為1.5以上)b )

14、作為所有引線的備份(即，保證下層引線中最長的末端以最小的方式發(fā)生對障礙有靈敏度。工廠內(nèi)采用全線電纜，長度短，線路阻抗可以忽略，只要第一點能滿足，第二點就能滿足。 為了與高備用保護合作，一般采用1.51.8Ie (配合系數(shù)為1.11.2，考慮負載調(diào)壓的影響)。 因此，取1.8 Ie，即取6235，取6240A/7.8a，取1.4s (因為時間差比高備用小，這里低備用時間也不到1.4s，所以主要是為了給下位線路設置充分的時間差)。2 )靈敏度檢查：低壓側二相短路時的電流3 )電壓元件復壓封閉相間低電壓：取60V (線間電壓)復壓閉合反相電壓：取值3.46V (相電壓)說明：復壓元件一般在靈敏度達到

15、1.8以上時，可以不接通。 在此，不接通高備用復壓而接通低備用復壓(也可以不接通)是考慮到應用復壓的優(yōu)點和缺點(有可能被拒絕使用，沒有誤動作)。4 )低備份增加保護理由：上述的低備用時間為1.4s，母線發(fā)生故障時，以1.4s的延遲切斷故障，時間過長，會導致嚴重發(fā)熱，事故范圍有可能增大(有可能導致開關盤的燒損)，因此將更短的保護降低為低備用保護的I級、1.4s的保護根據(jù)上述計算能夠得到低壓側二相短路電流是因為因此，可以使值為10000A/12.5a，時間為0.6s (數(shù)值與下段出現(xiàn)的中速斷的最大值相匹配，時限比下段線的速斷保護的時間差大，113制鋼絲的速斷保護值最大，7500A/25a，時間0.

16、2s )。 (請參見。)靈敏度檢查：說明：涉及電流保護值之間的大小配合時，上下的配合系數(shù)大于保護值之間的配合系數(shù)(1.1 )，一般大于1.25。 理由：電流保護對運行方式的影響很大(即需要考慮負載電流的疊加問題)。 例如，興榮變化10kV線中，113制鋼絲的速斷保護值最大，在7500A/25a、時間0.2s下，113線的負載電流有可能為1000A以上(電流重疊后，在9000左右，10000A以下)，因此，如果低備用I級值的選定小四、10kV線保護整定以興榮變10kV線保護為例，10kV線保護通常配置兩段式過流保護(速斷和過流)。1 .整定原則：過電流I段：避免附屬的最大配電低壓側母線故障時的最大短路電流。過電流級：避免最大負載電流進行調(diào)整，配合時間上興榮主要降低的備份，不可超過1.4s。2.3種一般供電線路的整定介紹如圖(1)所示，線為“一條一條”時圖(1)假設10kV線下只有一臺布線，電容為2MVA，短路阻抗比率為5.6%值為200A，過電流I段整定為如果考慮信賴系數(shù)Krel=1.5，因為只有一臺配變時間就為零s，所以工廠的開關跳躍和興榮變線開關跳躍的效果相同。過流II段整定時間整定為0.50.9s，0.3s時，考慮到現(xiàn)場下是否