变压器保护的整定计算原则及注意事项

变压器保护的整定计算原则及注意事项

(青岛华丰伟业电力科技工程有限公司山东省青岛市266061)

摘要:发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是,在工程\设计阶段保护装置选型时,通过整定计算,确定保护装置的技术规范,对现场实际应用的保护装置,通过整定计算确定其运行参数(给出定值),从而使继电保护装置正确的发挥作用,防止事故扩大,维持电力系统的稳定运行。

目前国内对大型发电机变压器保护的整定计算的内容基本是正确的,但也存在一些不足。本文重点阐述变压器保护的整定计算的依据原则、整定计算的方法以及注意的问题。

关键词:变压器;整定计算;差动保护

继电保护装置必须满足可靠性、选择性、速动性、灵敏性的基本要求,正确而合理的整定计算是实现上述要求的关键。

不同厂家、不同型号的保护装置,其保护定值存在差异化,部分定值的整定计算方法、控制字、压板的说明等。因此文中对常见保护定值进行说明,差异化较大不具有代表性的定值项未作说明。从规范化的角度对变压器保护定值项目进行定值整定原则的分析,能够确保定值的正确性,防止整定计算过程中因素导致的错误,如整定计算原则性的选择错误等。

一、差动保护

1、差动速断定值

差动速断保护是纵差保护的一个辅助保护,当变压器内部故障电流很大时,防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延迟动作。差动速断保护的整定值应按躲过变压器可能产生的最大励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定。

2、差动电流启动值:即纵差保护动作值,变压器纵差保护作为变压器绕组故障时的主保护,保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分,用于快速切除故障,定值应大于变压器正常运行时的差动不平衡电流。要求灵敏系数KLM≥1.5。IOP.min=(0.3~0.6)Ie(2)式中:Ie为变压器基准侧二次额定电流。根据实际情况(现场实测不平衡电流)确有必要时,最小动作定值也可大于0.6Ie。当变压器各侧流入差动保护装置的电流值相差不大时,动作值可取0.4Ie,相差较大时动作值可取0.5Ie。3、二次谐波制动系数:110kV变压器纵差保护多采用二次谐波进行制动,防止纵差保护因励磁涌流发生误动。二次谐波制动系数应考虑变压器的容量,变压器容量较大时宜取较小值,变压器容量较小时宜取较大值。二次谐波制动系数越大,则保护的谐波制动作用越弱[6],涌流闭锁方式可采用二次谐波比最大相(或门)闭锁方式,一般可整定为15%~20%。4、CT断线告警定值:按躲过正常运行时最大不平衡电流整定。IDX=KKIe(3)式中:Ie为变压器基准侧二次额定电流;KK为可靠系数,取为0.2。

二、高后备保护定值

1、复压闭锁元件定值

复压闭锁过流保护宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器,对于降压变压器,多用于变压器运行不满足N-1时的情况。高压侧复压闭锁元件由各侧复压元件经“或门”构成,现场无法实施时取低压侧复压闭锁元件。低电压闭锁定值整定为(0.7~0.8)UN,UN为低电压元件所接电压额定值;负序电压闭锁定值整定为(0.04~0.08)U2,U2为负序电压元件所接电压额定值。

2、过流方向元件

复压闭锁过流(方向)保护中方向元件取自本侧电压。多侧电源变压器方向过电流保护的方向指向应有利于加速跳开小电源或无电源的断路器,避免小系统影响主系统或两个较强系统相互影响。主电源侧方向过电流保护方向宜指向变压器;小电源侧过电流保护在变压器其他侧母线故障有灵敏度时方向指向变压器,无灵敏度时方向指向本侧母线;方向过电流保护的动作时间应按照逐级配合的关系整定。

3、复压闭锁过流定值

动作值按躲过变压器的额定电流整定,要求近后备灵敏度KLM≥1.3,远后备灵敏度KLM≥1.2。电源侧的过电流保护一般要求对无电源侧母线故障的灵敏度KLM≥1.5,同时要求应与中、低压侧的过流保护定值配合,配合系数一般取为1.05~1.1。IOP=KKIFHmax/Kf(4)式中:IFhmax为最大负荷电流,按变压器高压侧额定电流Ie整定;KK为可靠系数,取1.2~1.3;Kf为返回系数,取0.95。复压闭锁过流定值推荐为1.4Ie,动作时间与变压器中、低压侧过流保护动作时间配合整定,并考虑变压器的热稳定要求。

4、零序过流I段定值

动作值与110kV线路零序电流I段或II段配合整定,要求在母线接地故障时灵敏系数KLM≥1.5。动作时间按照配合关系整定。IOP≥Kk×Kfz×I'dz(5)IOP≤3I0min/KLM(6)式中:Kk为可靠系数,取1.1;Kfz为零序分支系数,取最大值;KLM为灵敏系数,取1.5;I'dz为被配合线路的零序电流I段或II段定值;I0min为本侧母线接地故障时流过保护的最小零序电流。

5、零序过流II段定值

动作值与110kV线路零序电流保护末段配合整定,动作时间按照配合关系整定。

IOP≥Kk×Kfz×I'dz(7)IOP≤3I0min/KLM(8)式中:Kk为可靠系数,取1.1;Kfz为零序分支系数,取最大值;KLM为灵敏系数,取1.5;I'dz为被配合线路的零序电流III段或IV段定值;I0min为本侧母线接地故障时流过保护的最小零序电流。

6、间隙电流定值

对于中性点不接地的半绝缘变压器,应装设间隙保护作为接地故障的后备保护。放电间隙击穿接地后将流过零序电流,构成间隙电流保护。间隙零序电流和在接地故障时故障母线TV的开口三角形绕组两端产生的零序电压构成“或”逻辑,组成间隙保护,保护的原理接线图如图2所示。间隙电流定值一次值一般可整定为40~100A,动作时间可整定为0.5s;当配置间隙零序电压和间隙零序电流相互保持时,动作时间应与110kV线路全线有灵敏度段接地保护最长动作时间配合整定。

结语

当前,电力已作为现代社会的主要能源,与国民经济建设和人民生活有着密切的关系,供电不稳定,变压器保护整定计算的准确性还要加强,继电保护装置的不完善,不仅不能保证设备安全运行,还对设备造成损坏,发生大面积的停电事故造成的经济损失和社会影响是十分严重的。因此,对电力系统的运行提出了更高的要求,为保证安全、可靠,必须加强发电机变压器保护,加强整定计算的精确性,使之适应电网发展的需求。

参考文献

[1]刘传彝.电力变压器设计计算方法与实践[D].辽宁科学技术出版社,2002.

[2]戴庆华,漆铭钧,雷红才.变压器类设备[J].中国电力出版社,2016

[3]高有权,高华,魏燕,高艳.发电机变压器继电保护设计及整定计算[J].2011.

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