变压器保护整定计算幻灯片.ppt

中低压变压器及电动机保护原理与整定计算 高亮上海电力学院电气技术研究所 第一部分10 35KV线路保护 继电保护保护功能低周 低压减载重合闸和保护加速中性点不接地电网单相接地检测中性点经消弧线圈接地电网中单相接地检测 一 继电保护保护功能 三段式电流保护方向电流保护低电压闭锁方向电流保护低周 低压减载重合闸和保护加速 三段式电流保护 电流速断保护 段 Iset Krel Ik max Krel取1 2 1 3 带时限电流速断保护 段 Iset 1 Krel Iset 2 Krel取1 1 1 2 过电流保护 段 Iset 1 Krel Iset 2 Krel取1 1 Iset 1 Krel Kss Iloa max KrKrel取1 2 Kr取0 9 0 95 Kss大于1 时间 阶梯形时限灵敏度 电流保护灵敏度大于1 5 近后备 及1 2 远后备 应用 末端馈线保护一般只需二段式 三段式电流保护动作电流及时限特性 方向电流保护 方向问题图4 54方向元件用900接线 900 arg Ig Ug eja 900为正方向 低电压闭锁方向电流保护 其中一段的逻辑图4 55 低周 低压减载 低周减载逻辑见图4 56 低周 低压减载 低压减载逻辑见图4 57 重合闸和保护加速 逻辑框图4 58 二 中性点不接地电网单相接地检测 基波零序电流大小选线基波零序电流与零序电压的相位关系选线基波零序群体比幅比相选线基波零序电流补偿选线零序电压移相后的零序功率选线零序无功功率选线 三 中性点经消弧线圈接地电网中单相接地检测 5次谐波分量选线5次谐波群体比幅比相选线零序有功功率选线 第二部分电力变压器的继电保护 变压器的故障和保护配置变压器纵差动保护接线数字式变压器纵差动保护数字式纵差动保护整定计算变压器相间短路的后备保护 一 变压器的故障和保护配置 1 变压器的故障和不正常运行变压器的故障油箱内部故障油箱外部故障不正常运行工况过负荷 对称 过励磁 大容量变压器 温度压力 一 变压器的故障和保护配置 2 变压器保护配置瓦斯保护 主保护 纵差动保护或电流速断保护 主保护 外部相间短路的后备保护接地保护不正常运行的保护 二 变压器纵差动保护接线 1 纵差动保护的基本工作原理相位校正 幅值校正 接地故障时零序电流问题原理接线如图3 12 2 常规纵差动保护接线 电流的相位校正 星形侧差动回路电流 IbY IaY IB1 IA1 nTA1IcY IbY IC1 IB1 nTA1IaY IcY IA1 IC1 nTA1三角形侧差动回路电流 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 对穿越性正序 负序电流两侧差动回路的电流反相 3 数字式纵差动保护接线 电流的相位校正 Y侧用软件进行相位校正 和d侧相位一致 I IaY IBy 3I IbY IcY 3I 3 IcY IAy 3电流平衡调整一次电流I1N SN 3 U 二次电流I2N I1N nTA以高压侧为基准侧 I2N B 计算其他各侧平衡系数Kbal I2N B I2N其他各侧电流 I2N Kbal I2N 2 常规纵差动保护接线 一 变压器的故障和保护配置 2 变压器保护配置瓦斯保护 主保护 纵差动保护或电流速断保护 主保护 外部相间短路的后备保护接地保护不正常运行的保护 例1 常规保护中互感器变比选择计算 变压器20MVAUn 110 2 2 5 11KV Uk 10 5 Yn d11接线 试选择TA变比并计算不平衡电流 110KV侧11KV侧一次额定电流 KA 20 3 110 20 3 11 0 105 1 05TA的接线方式d11Y12TA的一次计算电流 A 3 105 1821050TA的标准变比200 5 401200 5 240TA的一次额定电流 A 182 40 4 551050 240 4 375差动回路不平衡电流 A Ibp 4 55 4 375 0 175 例2 微机保护中互感器变比选择计算变压器31 5MVAUn 110 2 2 5 38 5 11KVY Y d 12 11 试选择TA变比并计算平衡系数110KV侧38 5KV侧11KV侧额定电流 A 31 5 3 110 4731650 165TA的接线方式YYYTA的计算变比165 5473 51650 5选用TA的变比200 5 40500 52000 5各侧二次电流165 40 4 1254 734 125平衡系数10 872I1 I3 1 三 数字式变压器纵差动保护 1 变压器纵差动保护遇到的问题正确识别励磁涌流和内部短路电流区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度外部短路切除电压突然恢复的暂态过程中不误动作电流互感器饱和不影响纵差动保护的正确动作 2 变压器励磁涌流及其判别 励磁涌流的特点励磁涌流幅值大 衰减 含非周期分量波形呈间断特性图3 14含有明显2次谐波 15 以上 和偶次谐波 2次谐波电流制动三相差动电流中的2次谐波判别式 Id2 K2 Id K2 取15 20 差动电流Id 可以用基波分量Id 1 制动方式分为 谐波比Id2 Id1最大相制动三相 差动电流 基波 最大相谐波比制动三相 2次谐波最大值与基波最大值谐波比制动三相偶次谐波电流制动判别电流波形间断角识别励磁涌流 j 650 w 1400 3 区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度 区外短路最大不平衡电流Iunb max Kcc Kap Ker U m Ik max nTA比率制动特性Iop max Krel Iunb max动作电流随外部短路电流增大而增大称为比率制动特性 最大不平衡电流和比率制动特性 A 两折线比率制动特性 动作量 IOP I1 n1 I2 n2 制动量 Ires 1 2 I1 n1 I2 n2 或max I1 I2 I3 动作条件 Iop Iq IresIq S Ires Ig Ires Ig 最小动作电流Iq 取0 4 0 6最小制动电流Ig 取0 5 1 0 B 三折线比率制动特性 Iop Iq IresIq S1 Ires Ig1 Ig1Iq 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差动电流速断保护TA断线闭锁保护 四 数字式纵差动保护整定计算 1 比率制动特性参数整定 两折线特性 最小动作电流IqIunb loa Kcc Kap Ker U m Iloa nTAIq Krel Iunb loaKrel 双绕组变1 2 1 3 三绕组变1 4 1 5最小制动电流Ig 装置内部固定取0 8In 斜率S 躲外部短路差动回路最大不平衡电流S Krel Iunb max Iq Ires max Ig Krel 取1 3 1 5 Ires max Ik max nTA制动系数 Kres set Iq Ires max S 1 Ig Ires max 校验灵敏度最小运行方式下Ik min 对应Ires的IopKsen Ik min Iop应不低于22 差动电流速断定值躲初始励磁涌流和外部短路故障的最大不平衡电流Iop K InIop Krel Iunb maxKrel取1 3 1 5K 对6 3 31 5MVA取4 5 7 对40 120MVA取3 6 容量大取低值 灵敏度应不低于1 2 五 变压器相间短路的后备保护 1 复合电压起动过流保护低电压定值用低压侧电压时Uset Umin Krel Kr nTV 0 8 0 9 1 2 1 05 用高压侧电压时 Uset 0 7 Un nTV灵敏度Ksen Uset Uc max 大于2 0 近后备 及1 5 远后备 复合电压起动过流保护逻辑图3 51 负序电压定值U2 set 0 06 0 08 U N nTV灵敏度Ksen U2 min U2 set大于2 0 近后备 及1 5 远后备 电流元件定值对双绕组变压器 Iset Krel Kr IN nTA 1 2 0 95 对三绕组变压器Iset 1 Kp Iset 2 nTA Kp取1 2 灵敏度Ksen Ik min Iset nTA 大于1 3 1 5 近后备 及1 2 远后备 2 低电压起动过流当IA或IB或IC超过定值与UAB或UBC或UCA低于定值时起动 3 负序电流和单相低电压起动过流提高变压器不对称短路和内部较轻故障时的灵敏度 负序定值取0 1 0 2 4 阻抗保护当电流保护灵敏度不能满足要求时采用 5 变压器过负荷保护 信号 装于电源侧 闭锁有载调压 一般 Iset Krel Kr IN 1 05 0 85 0 95 动作时间一般取9 10秒 6 后备电流保护的配置 单侧双绕组降压变压器电源侧保护1 和3配合 短时限跳低压分段 长时限跳变压器开关 单侧电源三绕组降压变压器低压侧保护2 和3配合 短时限跳分段 长时限跳本侧开关电源侧保护1 和2 5配合 短时限跳中压侧 长时限段跳三侧开关两侧电源三绕组降压变压器 高压为主 无源侧4 和5配合 跳中压侧主电源侧带方向保护1 由变压器到母线 和6配合 不带方向保护1 和4 7配合 三绕组降压变压器后备电流保护的配置 六 低压变压器的综合保护 1 过流保护 段电流速段 高压绕组保护定值躲过低压母线最大短路电流整定躲过变压器励磁涌流灵敏度 保护安装处短路时大于2 段过电流 变压器及相邻后备定值 躲自启动电动机启动电流之和与分支过流保护配合灵敏度 低压母线短路时大于1 5时间1 5 2 5s 也可用反时限特性 2 过负荷保护躲额定电流 时间10 15s 也可用反时限特性 3 负序电流保护不平衡和不对称短路保护 启动值I2 set 可取0 4 4 高压侧接地保护带最大相电流制动的零序电流保护5 低压侧零序电流保护启动值 躲正常运行时中线不平衡电流1 2 25 0 3与相邻元件 有分支 零序保护配合 系数取1 1 灵敏度 低压母线接地短路时 大于1 5 负序电流保护和高压侧接地保护特性 第三部分高压电动机保护 电流纵差动保护电流速断保护负序电流保护 不平衡保护 接地保护过热保护过负荷保护启动时间过长保护低电压保护 一 电流纵差动保护 用于定子绕组及引出线相间短路的保护 1 动作判据动作量 IOP Ia Ia A相和C相制动量 Ires 1 2 Ia Ia A相和C相用比率制动特性 如图5 9 102 定值整定最小动作电流IqIq Krel Kap Kcc Ker IN nTA 0 2 0 4 系数 1 5 1 0 5or1 0 0 1 两相式纵差动保护及比率制动特性 制动系数躲最大启动电流时的不平衡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为0 3 0 4 3 灵敏度校验Id Ik min nTAIres 1 2 Ik min由Ires求对应IopKsen Id Iop 2差动电流速断保护取3 8倍额定电流 二 电流速断保护 1 动作判据Imax Iset H高定值 启动中Imax Iset L低定值 启动后投入t tset保护延时Imax A相C相取大者 或正序电流 2 保护定值高定值躲过最大启动电流整定Iset H Krel Kst IN nTA 系数1 5 实测or取7 低定值躲过自启动电流整定Iset L Krel Kst IN nTA 系数1 3 5 时限当电动机用断路器出口时 动作时间取0s当电动机用F C做出口时 取0 3秒 额定电流较大时取0 4s 此时Krel可取1 1 3 电动机启动时间用实测启动时间乘1 2倍 一般电机可取10s 用其判断何时启动结束 三 负序电流保护 不平衡保护 负序保护用于作为匝间短路 断相 相序反 电源不平衡及不对称短路的后备保护 转子开焊以及不对称过负荷等 1 动作判据I2 I2 set I2 2 K22 t At t2 min及t t2 maxA 负序热值 K2 I2 set IN 2 负序保护定值启动值I2 set按躲过正常运行时允许的负序电流整定取I2 set 0 3 0 4 IN负序最长延时t2 max按电机能够承受的最长时限整定 一般取20秒负序最短延时t2 min无外部短路闭锁时取 0 7 1 1 0 4 1 1 1 5s一般用反时限特性 如图5 19 3 负序热值 K2t Iq I2 set K2t 0 006 0 01 K2t的选取应使 0 2秒 四 接地保护 1 动作判据Io Io set当I max 1 05I2N或Io 1 I max I2N 1 05 4 Io set当I max 1 05I2N to to set特性图5 17采用最大相电流I max作制动量 2 定值计算 定值电流定值按躲过电动机外部发生接地故障时的最大电容电流二次值 应实测或按经验数据取得Io set Ko 3Ioc k