变压器保护原理与整定.ppt
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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 Ø继电保护保护功能 Ø低周、低压减载 Ø重合闸和保护加速 Ø中性点不接地电网单相接地检测 Ø中性点经消弧线圈接地电网中单相接地检测 Ø三段式电流保护Ø方向电流保护 Ø低电压闭锁方向电流保护 Ø低周、低压减载Ø重合闸和保护加速 三段式电流保护电流速断保护(Ⅰ段)Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max (Krel取1.2—1.3)带时限电流速断保护(Ⅱ段)Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2(Krel取1.1—1.2)过电流保护(Ⅲ段)Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset. Ⅲ.2(Krel取1.1)Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/Kr Krel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BCDAABCD 方向电流保护 方向问题图4-54方向元件用900接线：- 900 3.数字式纵差动保护接线 电流的相位校正qY侧用软件进行相位校正(和d侧相位一致)Iα= (IaY-IBy) /√3Iβ=(IbY-IcY) /√3Iγ=3(IcY-IAy) /√3q电流平衡调整一次电流I1N=SN/√3*UＮＮφφ二次电流I2N=I1N/nTA以高压侧为基准侧（）计算其他各侧平衡系数Kbal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 Ø瓦斯保护（主保护）Ø纵差动保护或电流速断保护（主保护）Ø外部相间短路的后备保护Ø接地保护Ø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20MVA Un=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%Yn,d11TA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)TA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差动回路不平衡电流(A)Ibp 例2：微机保护中互感器变比选择计算Y，Y，d-12-11，试选择TA变比并计算平衡系数 110KVKV侧11KV侧额定电流(A)31.5/(√3*110) 473 1650=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平衡系数10.872 I1/I3=1 三．数字式变压器纵差动保护 ü正确识别励磁涌流和内部短路电流ü区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度ü外部短路切除电压突然恢复的暂态过程中不误动作ü电流互感器饱和不影响纵差动保护的正确动作 q励磁涌流的特点Ø励磁涌流幅值大、衰减、含非周期分量Ø波形呈间断特性图3-14Ø含有明显2次谐波（15%以上）和偶次谐波 q2次谐波电流制动 三相差动电流中的2次谐波判别式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取取15%--20%差动电流Idφ可以用基波分量Idφ1。 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q偶次谐波电流制动q判别电流波形间断角识别励磁涌流θj>650；； θw<1400 3.区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度 v区外短路最大不平衡电流IunbIunb.max=(.max=(KccKcc＊＊KapKap＊＊KerKer+ΔU+Δm)+ΔU+Δm)＊＊IkIk.max/.max/n nTATAv比率制动特性IopIop.max=.max=KrelKrel＊＊IunbIunb.max.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：动作量：IOP=|I1/n1+I2/n2|制动量制动量:Ires=1/2*|I1/n1-I2/n2|或或max(I1,I2,I3)动作条件：动作条件：Iop>Iq （（Ires<=Ig））Iop>Iq+S*（（Ires-Ig）） (Ires >Ig)最小动作电流最小动作电流Iq, 最小制动电流最小制动电流Ig, B．三折线比率制动特性Iop>Iq （（Ires<=Ig1））Iop>Iq+S1*（（Ires-Ig1））(Ig1 容量大取低值 五．变压器相间短路的后备保护Ø低电压定值低电压定值用低压侧电压时用低压侧电压时Uset=Umin/（（Krel*Kr*nTV））(0.8—0.9)/（（1.2*1.05））用高压侧电压时用高压侧电压时: Uset=0.7*Un/nTV灵敏度灵敏度Ksen=Uset/Uc.max,大于大于2.0(近后备近后备)及及1.5(远后备远后备) 复合电压起动过流保护逻辑图复合电压起动过流保护逻辑图3-513-51 Ø负序电压定值负序电压定值U2.set=(0.06—0.08)UφN/nTV灵敏度灵敏度Ksen大于大于2.0(2.0(近后备近后备) )及及1.5(1.5(远后备远后备) )Ø电流元件定值电流元件定值对双绕组变压器对双绕组变压器: :Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA)(1.2/0.95)对三绕组变压器对三绕组变压器Iset.1=Kp*Iset.2/nTA(Kp取取1.2)灵敏度灵敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA)大于大于1.3-1.5(近后备近后备)及及1.2(远后备远后备) 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. q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q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q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 745 3 216 六．低压变压器的综合保护 1．过流保护qⅠ段电流速段:高压绕组保护v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v灵敏度:保护安装处短路时大于2qⅡ段过电流，变压器及相邻后备v定值: 躲自启动电动机启动电流之和 与分支过流保护配合v灵敏度: 低压母线vs,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: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 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q电流纵差动保护电流纵差动保护q电流速断保护电流速断保护 q负序电流保护负序电流保护( (不平衡保护不平衡保护) ) q接地保护接地保护 q过热保护过热保护 q过负荷保护过负荷保护q启动时间过长保护启动时间过长保护 q低电压保护低电压保护 一．一．电流纵差动保护电流纵差动保护用于定子绕组及引出线相间短路的保护。 用于定子绕组及引出线相间短路的保护动作量：动作量： IOP=|Ia+Ia’|；；A A相和相和C C相相制动量：制动量： Ires=1/2*|Ia-Ia’|；；A A相和相和C C相相用比率制动特性，如用比率制动特性，如图图5-95-9、、1010q最小动作电流最小动作电流IqIq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA （（ 0.2—0.40.2—0.4）） or1.0*0.1) 两相式纵差动保护及比率制动特性 q制动系数制动系数躲最大启动电流时的不平衡躲最大启动电流时的不平衡Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取取1.5)S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取取1.3--1.5；一般；一般S为为 0.3—0.4)3 3．灵敏度校验．灵敏度校验Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min由由Ires求对应求对应IopKsen=Id/Iop>=2差动电流速断保护取差动电流速断保护取3—83—8倍额定电流倍额定电流 二．二．电流速断保护电流速断保护1 1．动作判据．动作判据 Imax≥Iset.H 高定值高定值, 启动中启动中 Imax≥Iset.L 低定值低定值, 启动后投入启动后投入 t ≥tset 保护延时保护延时 Imax: A相相C相取大者相取大者(或正序电流或正序电流)2 2．保护定值．保护定值v 高定值高定值躲过最大启动电流整定躲过最大启动电流整定 Iset.H= KrelKrel* *KstKst*I*IN N/ /n nTATA（（系数系数1.5*1.5*实测实测oror取取7 7））v低定值低定值躲过自启动电流整定躲过自启动电流整定 Iset.L=KrelKrel* *KstKst*I*IN N/ /n nTATA（（系数系数1.3*5)1.3*5) v时限时限当当电电动动机机用用断断路路器器出出口口时时，，动动作作时时间间取取0 0s s当电动机用当电动机用F-Cs。 此时此时KrelKrel可取可取1.11.1用用实实测测启启动动时时间间乘乘1.2倍倍,一一般般电电机机可可取取10s用其判断何时启动结束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 I2≥I2.set (I2*2 – K22)*t≥A及及 A：负序热值；N 2．负序保护定值 ü启动值按躲过正常运行时允许的负序电流整定取I2.set=(0.3～0.4)INü负序最长延时 按电机能够承受的最长时限整定，一般取20秒ü负序最短延时 —s 一般用反时限特性，如图5-19 3．负序热值 Ａ Ａ＝K2t*(Iq/I2.set) K2t=0.006～0.01；K2t 四. 接地保护1.动作判据 Io≥Io.set 当Iφ2N 或Io≥[1+(Iφmax/I2N 当Iφ2N 特性图5-17采用最大相电流Iφmax作制动量 2 2．定值计算．定值计算q定值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 (ko=2～～3)q时间定值时间定值零序保护延时,一般取to.set=0秒，对熔断器加接触器控制的电机，建议q采用零序电流互感器获取电动机的零序电流 (Ieq*22)t≥τ等效电流等效电流 Ieq*2=(k1*I12+k2*I22)/I2N2 其中 k1=1；k2=3～10 (可取6)； τ:过热时间常数 热积累达到70%时发过热告警信号 热积累达到100%时发过热跳闸命令 发发热热时时间间常常数数τ应应由由电电动动机机制制造造厂厂提提供供也也可可由由制造厂提供的电动机过负荷能力数据进行估算制造厂提供的电动机过负荷能力数据进行估算 如在如在X倍过负荷时允许运行倍过负荷时允许运行t秒，则可得秒，则可得 τ==(X22)t 若若有有若若干干组组过过负负荷荷能能力力数数据据，，则则取取算算出出的的值值中中ττ最小者最小者 。 六．六． 过负荷保护过负荷保护 启动值躲正常运行负荷启动值躲正常运行负荷 Il.set=Krel*Iloa.max (Krel=1.15—1.2) 或或 Il.set= (1.3—1.5)I2N tst.max,发信号发信号. tm≥tst.set 允许最长启动时间允许最长启动时间1.2*tst.max 三相电流从0突变判别为启动从启动电流达到10%开始到电流过峰值后下降到112%IN测得的时间为tm启动过长保护在启动完毕后自动退出 八. 低电压保护防止电机自启动,对次要电机或不要自启动的电机装设三个线电压均低于定值且要用低电流闭锁,TV断线和开关跳闸闭锁定值：Uset.L=(65－70)%UNs 谢 谢！ 。
