枕头坝一级水电站发电机变压器组差动保护TPY级电流互感器的选型及应用.pdf

西北水电·2013年·第6期 67 2选择TPY级电流互感器的合理性 (1)TPY级电流互感器铁芯中带有气隙，不仅 能够很好地解决铁芯饱和问题，还能够有效地限制 剩磁如果要求P级电流互感器考虑剩磁及暂态 问题，不仅需增大准确限制系数与二次负载容量，使 得互感器体积增大，造成安装困难与造价高的问题， 而且其剩磁最高可达到80％，如果不采取限制剩磁 的措施，保护两侧的电流互感器的不同剩磁量会产 生较大的差动电流，引起保护误动 (2)《继电保护和安全自动装置技术规程 (GB／T 14285—2006)》提出，330 kV及以上系统保 护、高压侧为330 kV及以上的变压器差动保护用电 流互感器宜采用TPY级电流互感器若发电机电 压侧(主变压器低压侧)选用5P(10P)级电流互感 器，将使得主变两侧的电流互感器曲线传变特性不 同此时当发生区外故障时，一旦发电机电压侧电 流互感器饱和，保护的不平衡电流增大而引起保护 误动的可能性也增大 (3)随着对发电机内部故障进行深人的分析探 讨，许多新型灵敏的发电机保护也相继投入工程应 用这些微机保护装置采用了电流互感器饱和鉴别 元件，能在很短的时间内完成鉴别程序，当电流互感 器饱和时，能提高制动曲线，闭锁保护。

但这都是建 立在互感器能够准确传变故障电流的基础上，不能 保证暂态特性要求的5P或lOP级电流互感器很难 适应这些要求 (4)电子式电流互感器利用了磁一光或电一光 效应的原理，这一技术从根本上解决目前电流互感 器存在的过饱和和剩磁的问题，无疑是发展方向 但是，目前电子式电流互感器在水电站还没有应用 先例，要解决当前大量的工程所需是很不现实的 因此，本工程在充分考虑机组实际运行情况的 基础上，结合《电流互感器和电压互感器选择和计 算导则》，对变压器保护用电流互感器选用TPY级 电流互感器，以满足短路工况下，断路器操作循环对 电流互感器暂态特性的要求 3 TPY级互感器的参数选择 3．1相关参数 (1)发电机 额定功率P ：180 MW 额定容量Sc：200 MVA 功率因数COS ：0．9 额定电压 ：15．75 kV 额定电流，矗～：7．331 kA 定子直流电阻尺(在75℃时)：3．85×10 n 直轴超瞬变电抗 (饱和值)：0．206 8 (2)主变压器 额定容量S ：200 MVA 短路电抗百分数 ，：0．14 额定电压 H，v：550 kV 额定电流， Ⅳ：0．209 95 kA 负载损耗P ：450 kW (3)系统短路容量 根据《大渡河枕头坝一级水电站接人系统设计 (一次部分)》，枕头坝一级水电站500 kV母线三相 短路电流为37．7 kA，则短路容量标幺值及短路阻 抗标幺值(基准容量100 MVA)分别为：s =√3× 525 x 37．7／100：342．8 x sI=1／S K o (4)短路状况下断路器的工作循环选择 断路器的一般工作循环按三相短路考虑，故障 清除时间取为100 ms，即工作循环为C一100 ms一0； 作为特殊校验条件，按断路器失灵与单相重合闸2 种情况考虑，工作循环分别为：C一280 ms一0，C一100 ms一0—800 mS—C一100 ms—O。

断路器失灵保护动作 (动作电流循环按C一280 ms一0考虑)的暂态面积 系数较正常故障切除可能增加1倍以上，会大大增 加互感器的体积和费用，另外，TPY级电流互感器 考虑短路电流100％偏移(发生于电压过零时故障， 通常故障发生在电压达到分值前40以内)，电流偏 移可能降低到COS(90)=0．65以内，所以，电 流互感器的故障工作循环仅考虑C一100 ms一0及c -100 ms-O一800 ms-C一100 ms-O 3．2计算方法 (1)一次时间常数 1)发电机一次时间常数 LG X d G X d G ．c = 2 ms m·R ·Sf …… 2)主变压器一次时间常数 = Lr= Xttd．TR R= P 1000 S 8 ms · r一 r 一( r)／( ·r) “ 68 严雄，陈盛君，杨党锋，李建清．枕头坝一级水电站发电机变压器组差动保护TPY级电流互感器的选型及应用 3)发电机变压器组一次时间常数 Tp．G．T-- =杀R 等 R 6 ms G． 一 ( G +Kc／ · )～ uu儿 式中：K 为发电机容量与变压器容量之比 (2)稳态短路计算 短路点的选择是稳态短路计算的前提，本工程 短路点的选择(仅示意单套保护)如图1所示，其中 F ，F ， 表示发电机差动保护的区外故障点，F ， ， 表示变压器差动保护的区外故障点，图1中 各电流互感器均以区外故障点(区外故障，保护不 误动)进行校验。

图1 主回路电流互感器及保护的配置图 F 点短路时，通过主变高压侧电流互感器的稳 态短路电流由机组提供，稳态短路电流标幺值(基 准容量100 MVA)为： 一————————————— ———————————一 1SC1(p．“)一X d G·IO0／SG+X”d r·IO0／S F 点短路时，通过机端电流互感器的稳态短路 电流由机组提供，稳态短路电流标幺值(基准容量 100 MVA)为： ， 一——一— 一一一 IsC2(p． 一(X ·IO0／SG) 点短路时，通过机端电流互感器的稳态短路 电流由电力系统及本电站3台机组提供，稳态短路 电流标幺值(基准容量1O0 MVA)为： ， 一——— ————一 tSC3(p．“’一X”s+(IO0／Sr) d r 式中： =1／[s” _1／(150 0X”“+ ” ] F4点短路时，通过机端电流互感器的稳态短路电 流由电力系统及本电站4台机组提供，稳态短路电 流标幺值(基准容量100 MVA)为：，s ( ．)= 1／{ s+ ” ” ”s+一1 00x 们+ 丁100 ．”“)} (3)暂态特性计算 对于C—t一0工作循环，暂态面积系数计算公式 为： 1 对于C-t 一0一 —C—t”一0工作循环，暂态面积 系数计算公式为： =[瓮 in( )]×e TS+ )+1 (4)暂态误差计算 对于TPY级电流互感器，其暂态误差计算公式 为： l()0 ％ 对于C一100 ms一0工作循环，应校验互感器的 误差 ≤5％，对于C一280 ms一0和C一100 ms一0— 800 ms—C一100 ms一0工作循环，应校验互感器的误 差 ≤10％。

3．3计算结果 按照上述计算方法，计算结果见表1～5 3．4 电流互感器建议参数 根据上述计算结果，发电机及变压器差动保护 用TPY级电流互感器的建议参数如表5所示 表1 TA1电流互感器参数选择计算结果表 。