[能源化工]发电厂主变压器复合电压方向过流保护原理与整定.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流能源化工发电厂主变压器复合电压方向过流保护原理与整定.精品文档.发电厂主变压器复合电压（方向）过流保护原理与整定 作者：周玉彩一、主变压器复合电压（方向）过流保护的原理 复合电压过流保护复合电压启动部分由负序过电压与低电压元件组成。在微机保护中，接入微机保护装置的三个相电压或三个线电压，负序过电压与低电压功能由算法实现。过电流元件的实现通过接入三线电流由算法实现，二者相与构成复合电压启动过电流保护。在微机保护装置中，加设相间短路保护并在保护上设置相间功率方向，使此保护形成了复合电压（方向）过流保护。该保护动作可靠、准确为此在工程中现广泛使用。

2、1、过流保护过流保护作为变压器或相邻元件的后备保护，复合电压闭锁和方向元件闭锁均可投退。 过流元件接入三相电流，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动作。，其中为动作电流整定值。2、复合电压元件对某侧过流保护可通过整定相关定值控制字选择是否经复合电压启动或仅由本侧复合电压启动还是可由多侧复合电压启动。例如对于高压侧后备保护，定值“过流一段复压控制字” 整定为“0”时 ，表示高压侧过流保护一段退出其复合电压元件，不经复合电压闭锁；整定为“1”时 ，表示高压侧过流保护一段仅由本侧复合电压启动；整定为“2”时 ，表示高压侧过流保护一段由多侧复合电压启动，任一侧复合电压动作均可启动高压侧过流保护一段。

3、3、 相间功率方向元件3.1方向元件TA与TV的极性接线图相间功率方向元件采用90接线方式，接入保护装置的TA和TV极性如图1所示，TA正极性端在母线侧。对各段过流保护可通过整定相关定值（控制字）选择是否带方向或方向指向变压器还是方向指向母线。当相间方向元件TA、TV接线极性符合图1所示接线原则时，例如对于高压侧后备保护，定值“过流一段方向控制字” 整定为“0”时 ，表示高压侧过流保护一段退出其方向元件，不带方向性；整定为“1”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件指向变压器；整定为“2”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件指向母线。对三卷变高、中压侧相间功率方向元件的方向电压可通过整定相关定值

4、选择取本侧电压或对侧电压，近处三相短路时方向元件无死区。例如对于高压侧后备保护，定值“过流一段方向电压” 整定为“0”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件的方向电压取本侧电压；整定为“1”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件的方向电压取中压侧电压。以方向指向变压器时来说，相间方向的灵敏角可通过整定相关定值选择为-30或-45（当方向指向母线，则灵敏角则对应为150或135）。例如对于高压侧后备保护，定值“过流一段方向灵敏角” 整定为“0”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件的灵敏角当方向指向变压器时为-30（当方向指向母线时则对应为150）；整定为“1”时 ，表示高压侧过流保护一段方向元件的灵

5、敏角当方向指向变压器时为-45（当方向指向母线时则对应为135）。 高压侧 低压侧相间方向元件TA与TV的极性接线图3.2方向元件判据方程相间方向元件的动作判据方程为(以，为例)：表示取向量的实部，其中为灵敏角。3.3方向元件动作特性当相间方向元件TA、TV接线极性符合图1所示接线原则，且相应“方向灵敏角”定值为“1”时，“方向指向”定值为“1”时，方向指向变压器，灵敏角为-45；“方向指向”定值为“0”时，方向指向母线，灵敏角为135，相间功率方向元件的动作特性如图2所示。（a） 方向指向变压器时的动作区(阴影侧) （b） 方向指向母线时的动作区(阴影侧)图2 相间功率方向指向不同时各自的动

6、作区注意：以上所示的相间功率方向动作特性均是基于相间方向元件TA、TV接线极性符合图1所示接线原则情况下的。否则以上说明将与实际情况不符。3.4 TV检修对复压元件、方向元件的影响当某侧TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证该侧后备保护的正确动作，需退出该侧“电压硬压板”。装置设有定值“电压退出后方向与零压”来控制该侧保护的方向元件所用电压的“电压硬压板”退出时该侧方向元件的动作行为。例如对于高压侧后备保护，定值“电压退出后方向与零压”， 整定为“0”时 ，当高压侧过流保护的方向元件所用的“电压硬压板”退出后，高压侧过流保护的方向元件不满足条件，闭锁高压侧过流保护；整定为“1”时 ，当高压侧过

7、流保护的方向元件所用的“电压硬压板”退出后，高压侧过流保护的方向元件条件满足，开放高压侧过流保护。装置对各侧的过流保护设有定值“电压退出后复压元件”来控制该侧过流保护的复压元件所用电压在某侧电压压板退出时该侧过流保护复压元件的动作行为。例如对于高压侧后备保护，如2所述，当定值“电压退出后复压元件”整定为“0”时，当高压侧过流保护的复压元件所取电压侧中的某侧电压退出时，该侧复合电压判别不动作，若高压侧过流保护仅由该侧复合电压启动，则此时复压元件不满足条件，闭锁高压侧过流保护，若高压侧过流保护由多侧复合电压启动，则此时高压侧过流保护需由其它侧复合电压启动；整定为“1”时，当高压侧过流保护的复压元件

8、所取电压侧中的某侧电压退出时，该侧复合电压判别动作，高压侧过流保护的复压元件条件满足，开放高压侧过流保护。 3.5 TV异常对复压元件、方向元件的影响装置对各侧的保护设有定值“TV异常后方向与零压”来控制该侧的保护的方向元件所用电压出现TV异常时该侧方向元件的动作行为。例如对于高压侧后备保护，定值“TV异常后方向与零压” 整定为“0”时，当高压侧过流保护的方向元件所用的电压出现TV异常时，高压侧过流保护的方向元件不满足条件，闭锁高压侧过流保护；整定为“1”时，当高压侧过流保护的方向元件所用的电压出现TV异常时，高压侧过流保护的方向元件满足条件，开放高压侧过流保护。装置对各侧的过流保护设有定值“

9、TV断线后复压元件”来控制该侧过流保护的复压元件所用电压在某侧TV断线时该侧过流保护复压元件的动作行为。例如对于高压侧后备保护，如2所述，当定值“TV断线后复压元件”整定为“0”时，当高压侧过流保护的复压元件所取电压侧中的某侧TV断线时，该侧复合电压判别不动作，若高压侧过流保护仅由该侧复合电压启动，则此时复压元件不满足条件，闭锁高压侧过流保护，若高压侧过流保护由多侧复合电压启动，则此时高压侧过流保护需由其它侧复合电压启动；整定为“1”时，当高压侧过流保护的复压元件所取电压侧中的某侧TV断线时，该侧复合电压判别动作，高压侧过流保护的复压元件条件满足，开放高压侧过流保护。二、WFB-800A微机变

10、压器复合电压（方向）过流保护逻辑框图复合电压方向过流保护启动条件：当复压元件、方向元件、过流元件均满足启动定值时，启动元件动作。图3 复压方向过流保护逻辑图三、复合电压（方向）过流保护的整定方法1、过流元件整定计算电流元件按躲过变压器的额定电流整定，电流元件的动作电流按下式整定：式中：为可靠系数，取1.21.3；为返回系数，取0.850.95；为变压器一次额定电流；为电流互感器变比。灵敏系数按下式校验式中： 为后备保护末端两相金属性短路时，流过保护安装点的最小短路一次电流。要求 (近后备)或1.2(远后备)。2、低电压元件整定低电压元件为最小线电压，按躲过电动机自启动时的电压整定。1）当低电压

11、继电器由变压器低压侧电压互感器供电时，动作电压可按下式整定： 2）当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时，动作电压可按下式整定： 式中为额定线电压；为电压互感器变比。低电压继电器的灵敏系数按下式校验式中：为计算运行方式下，灵敏系数校验点发生金属性相间短路时，保护安装处的最高残压。要求 (近后备)或1.2(远后备)。在校验电流继电器和低电压继电器的灵敏系数时，应分别采用各自的不利正常系统运行方式和不利的短路类型。当低电压继电器灵敏系数不够时，可在变压器各侧装设低电压继电器。3）对发电厂中的升压变压器，当低电压继电器由发电机侧电压互感器供电时，还应考虑躲过发电机失磁运行时出现的低电压，动作电

12、压可按下式整定： 式中为额定线电压；为电压互感器变比。3、负序电压元件整定负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压通过实测确定，当无实测值时，根据现行规程的规定可取：式中：为额定线电压；为电压互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验式中：为后备保护末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值。要求 (近后备)或1.5(远后备)。4、方向元件的整定1）三侧有电源的三绕组升压变压器，保护为了满足选择性要求，在高压侧或中压侧要加功率方向元件，其方向通常指向该侧母线。2） 高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组降压变压器和联络变压器，保护为了满足选择性要求

13、，在高压或中压侧要加功率方向元件，其方向通常指向变压器，也可指向本侧母线。 5、保护动作时间的整定1）单侧电源的双绕组降压变压器，保护通常设一段时限，其值大于与之配合的保护动作时间一个时间阶段()断开变压器两侧断路器。当负荷侧无专用母线保护，且分段断路器装有备用电源自动投入装置时，保护可设两段时限。以第一段时限断开分段断路器；以断开变压器两侧断路器。2）单侧电源的三绕组降压变压器，保护一般在低压侧和电源侧。低压侧保护可设两段时限，以断开低压母线分段断路器(为与之配合的馈线保护动作时间)；以断开变压器低压侧断路器。电源侧保护应设两段时限，以第一段时限断开中压侧断路器(为与之配合的中压侧保护的动作

14、时间)；以第二段时限断开变压器各侧断路器。3）高压及中压侧均有电源的三绕组降压变压器，若只有一台变压器且高压侧为主电源侧，当保护设在高压及低压侧时，低压侧保护只带一个时限，断开本侧断路器。高压侧保护设带方向和不带方向两部分，带方向的指向变压器并以断开中压侧断路器；不带方向的以断开变压器各侧断路器。当两台高压及中压侧均有电源的三绕组降压变压器并联运行且低压母线分段断路器断开时， 可在三侧装设相间故障后备保护。低压侧保护带两段时限，以断开低压侧断路器；以断开三侧断路器。方向指向变压器的中压侧方向保护以断开高压侧断路器(为与之配合的高压侧馈线相间故障保护动作时间)；以断开各侧断路器；高压侧带方向的保

15、护(方向指向变压器)以断开中压侧分段断路器；以断开变压器中压侧断路器。高压和中压侧不带方向保护的动作时间应大于各侧带方向保护的动作时间，按选择性要求断开变压器各侧断路器。4）双绕组升压变压器，相间故障后备保护装在变压器的低压侧。设一段时限 (为与之配合的保护动作时间)断开变压器的两侧断路器。5）中压侧无电源的三绕组升压变压器，保护装于低压侧和中压侧。中压侧保护只作为该侧母线及线路的相间故障后备保护，以 (为与之配合的线路保护的动作时间)断开本侧断路器。低压侧保护作为变压器内部和高压侧外部相间故障后备保护。设两段时限，以断开高压侧断路器(为与之配合的高压侧保护动作时间)；以断开变压器各侧断路器。

16、6）三侧均有电源的三绕组升压变压器，保护装于低压侧及高压侧部分的方向指向本侧母线，以 (为与之配合的线路保护动作时间)断开本侧断路器；不带方向部分以断开中压侧(或高压侧)断路器。低压侧保护以断开变压器各侧断路器。四、复合电压（方向）过流保护的整定实例1、主变压器参数表1厂名*热电投产日期容量160MVA相数3相电压比242KV2*2.5%/13.8KV接线YN d11电流382/6694 A调压方式铜线无激磁调压型式SFP10160000/220制造厂*变压器有限责任公司阻抗电压13.8%备注SN =160MVA、Sb=100MVA、高压侧TA变比为600/5、低压侧TA变比1500/52、短

17、路电流计算2.1网络等效阻抗图升压变压器电抗:X1B =10Ud%Sj/SN=13.31103/160000=0.0832；发电机电抗:XU =(X,d%/100) (SjCOS/Pe)=17.64%1000.85/135=0.1111。图4、大方式下正序网络等效阻抗图 图5、小方式下正序网络等效阻抗图2.2.运行小方式下,d1发生三相金属性短路电流：2.2.1.发电机1G供给短路电流：X*=0.1111+0.0832=0.1943；X*js=X*SN /Sj=0.1943158.8/100=0.308由X*js=0.308在短路电流运算曲线查得I*=3.4；发电机额定电流(基准电压为230K

18、V)：I *j=SN /3Uf ,n=158.8/3230=0.399KAI (3)d1=I*jI*d=3.40.399=1.35KA2.2.2.220KV系统供给的短路电流：X*L =0.0271Ij=Sj/3Up=100/3230=0.251I3)d.min=Ij/ X*=0.251/0.0271=9.26KA2.3.运行小方式下,d2发生三相金属性短路短路电流：2.3.1.发电机1G供给短路电流：X*js= X*SN/Sj=0.1111158.8/100=0.1764由Xjs=0.1764在短路电流运算曲线查得I*=6.2I*j=Se/3Uf ,n=158.8/313.8=6.644KA

19、I(3)d1=6.26.64=41.2KA2.3.2.220KV系统供给的短路电流：X*=0.0271+0.0832=0.1103Ij=Sj/3Up=100/313.8=4.18I (3)d.min=Ij/ X*=4.18/0.1103=37.89KA2.4.运行大方式下,d1发生三相金属性短路电流：X*=(0.0165)/（0.1111+0.0832）=0.0152I (3)d.min=Ij/ X*=0.251/0.0152=16.51KA2.5.运行大方式下,d2发生三相金属性短路电流：X*=(0.0165+0.0832)/0.1111=0.05255I (3)d.min=Ij/ X*=4

20、.18/0.05255=79.5KA2.5.1.变压器各侧一次额定电流： 高压侧：I 1.N=Sn/(3UlN)=160000/(3242)=381.7A式中：U1N为变压器高压侧额定电压;Sn为变压器额定容量。低压侧：I 1.N=Sn/(3UlN)=160000/(313.8)=6694A式中:U1N为变压器低压侧额定电压；Sn为变压器额定容量。2.5.2.变压器各侧二次额定电流： 高压侧：I2. N= I 1.N/n1.N=381.7/120=3.18AN1.N为主变高压侧TA变比600/5低压侧:I2. N= I 1.N/n1.N=6694/1600=4.18A3.复合电压过流保护电流继

21、电器的动作电流应按躲过变压器额定电流整定，计算公式如下：=1.23.18/0.85=4.49A式中:Krel为可靠系数，取1.2；Kr为返回系数，可取0.85； I N 为额定电流二次值。灵敏系数校验: =(0.86613505/600)/4.49=9.7/4.49=2.161.2.(满足要求)。式中：I 2k.min为后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流。4.低电压继电器按躲过正常运行时可能出现的最低电压整定，还应考虑躲过发电机失磁运行时出现的低电压，取UOP =0.6Un =60V式中:Un为额定线电压二次值。5.负序电压继电器负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电

22、压整定，不平衡电压值可实测确定。 本工程取：U2.op=0.07UN=0.07100=7V式中：UN为额定相电压二次值100V。灵敏系数校验: =0.5/0.07=7.142(满足要求)。式中：U2.min取0.5。6.对称过负荷保护的动作电流按避越额定电流整定:IOP=KkIN/Kf=1.053.18/0.85=3.93A式中Kk为可靠系数取1.05,Kf为返回系数取回0.85, IN为保护安装处的额定电流。过负荷保护延时整定:t=12S 发信号。7.起动风冷电流I=0.73.18=2.3A延时整定:t=5S 。8.方向过电流 按躲过主变压器最大负荷电流整定额定电流整定:IOP=KkIN/K

23、f=1.33.18/0.85=4.86A式中Kk为可靠系数取1.3,Kf为返回系数取回0.85, IN为保护安装处的主变压器最大负荷电流。9.方向元件的整定高压及中压侧有电源，保护为了满足选择性要求，在高压或中压侧要加功率方向元件，其方向通常指向变压器。五、WFB-800A微机变压器复合电压（方向）过流保护的整定值表保护定值1电压退出后方向与零压0，11： 方向元件所取电压压板退出后方向元件满足，零序闭锁元件所取电压压板退出后零压元件满足。开放相应保护.2TV异常后方向与零压0，11:方向元件所取TV异常后方向元件满足，零序闭锁元件所取TV异常后零压元件满足。开放相应保护.3复压负序相电压1.

24、00V50.00V 7V4复压相间低电压0.00V100.00V 60V5电压退出后复压元件0，11：若仅取本侧复压时则本侧电压压板退出后则变为纯过流。若取各侧复压或时，某侧电压压板退出后变为纯过流.6TV异常后复压元件0，11：若仅取本侧复压时则本侧TV异常后则变为纯过流。若取各侧复压或时，某侧 TV异常后变为纯过流.7偏移因子0.001.008最大灵敏角0.00360.009启动电流0.10A50.00A10阻抗一段定值0.10100.0011阻抗一段延时t10.10s100.00s12阻抗一段延时t20.10s100.00s13阻抗二段定值0.10100.0014阻抗二段延时t10.10

25、s100.00s15阻抗二段延时t20.10s100.00s16过流一段动作电流0.10A50.00A 4.5A17过流一段复压控制字0，1，21：本侧18过流一段方向控制字0，1，21：指向变压器；19过流一段方向灵敏角0，10: -3020过流一段方向电压0，1 0：本侧21过流一段延时t10.10s100.00s 12s22过流一段延时t20.10s100.00s12s23过流二段动作电流0.10A50.00A 4.5A24过流二段复压控制字0，1，21：本侧25过流二段方向控制字0，1，21：指向变压器26过流二段方向灵敏角0，10: -3027过流二段方向电压0，1 0：本侧28过流

26、二段延时t10.10s100.00s 4.5s29过流二段延时t20.10s100.00s 4.5s30方向过流动作电流0.10A50.00A 4.9A31方向过流方向控制字0，1，21：指向变压器；32方向过流方向灵敏角0，10: -3033方向过流方向电压0，10：本侧34方向过流延时t10.10s100.00s 4S35方向过流延时t20.10s100.00s 4S36零流一段动作电流0.10A50.00A方向电压固定取自产37零流一段电压闭锁0，10：退出；1：投入电压取自产且为5V。38零流一段方向控制字0，1，20:退出；1：指向变压器；2：指向母线39零流一段谐波控制0，10：退

27、出；1：投入；（k=0.2）40零流一段动作电流选择0，11：自产；0：中性点41零流一段延时t10.10100.00s42零流一段延时t20.10100.00s43零流一段延时t30.10100.00s44零流二段动作电流0.10A50.00A方向电压固定取自产45零流二段电压闭锁0，10：退出； 1：投入；电压取自产且为5V46零流二段方向控制字0，1，20:退出；1：指向变压器；2：指向母线47零流二段谐波控制0，10：退出； 1：投入； （k=0.2）48零流二段动作电流选择0，11：自产；0：中性点49零流二段延时t10.10s100.00s50零流二段延时t20.10s100.00

28、s51零流二段延时t30.10s100.00s52间隙保护控制字0，1，20：零序电压； 1：间隙保护； 2：间隙电流和零序电压53零序动作电压1.00V300.00V 54零序过压延时t10.10s100.00s55零序过压延时t20.10s100.00s56间隙零序电流0.10A50.00A57间隙过流延时t10.10s100.00s58间隙过流延时t20.10s100.00s59零序电压报警定值5V100.00V60零序电压报警延时0.10s100.00s61过负荷动作电流0.10A50.00A3.9A62过负荷延时时间0.10s100.00s 12s63通风一段动作电流0.10A50.

29、00A 2.3A64通风一段返回电流0.10A50.00A 0.8A65通风一段延时时间0.10s100.00s 5s66通风二段动作电流0.10A50.00A 2.3A67通风二段返回电流0.10A50.00A 0.8A68通风二段延时时间0.10s100.00s 5s69有载调压动作电流0.10A50.00A 70有载调压延时时间0.10s100.00s 71TV断线闭锁电流0.10A50.00A72基准电压50.00150.00V73定时限启动倍数1.02.074定时限延时0.10s100.0s75高定值启动倍数1.02.076高定值延时时间0.10s1000.0s77反时限第一点倍数1

30、.02.078反时限第一点延时0.10s1000.0s79反时限第二点倍数1.02.080反时限第二点延时0.10s1000.0s81反时限第三点倍数1.02.082反时限第三点延时0.10s1000.0s83反时限第四点倍数1.02.084反时限第四点延时0.10s1000.0s85反时限第五点倍数1.02.086反时限第五点延时0.10s1000.0s87反时限第六点倍数1.02.088反时限第六点延时0.10s1000.0s89反时限第七点倍数1.02.090反时限第七点延时0.10s1000.0s91反时限第八点倍数1.02.092反时限第八点延时0.10s1000.0s93失灵启动动

31、作电流0.10A50.00A94失灵启动负序电流0.10A50.00A95失灵启动零序电流0.10A50.00A96失灵启动延时t10.10s100.00s97失灵启动延时t20.10s100.00s98非全相动作电流0.10A50.00A99非全相负序电流0.10A50.00A101非全相零序电流0.10A50.00A102非全相延时t10.10s100.00s103非全相延时t20.10s100.00s104非全相延时t30.10s100.00s105断口闪络负序电流0.10A50.00A106断口闪络延时0.10s100.00s序号定值名称整定范围备注保护投退控制定值1阻抗一段t1投退0

32、，11：投入； 0：退出2阻抗一段t2投退0，11：投入； 0：退出3阻抗二段t1投退0，11：投入； 0：退出4阻抗二段t2投退0，11：投入； 0：退出5过流一段t1投退0，11：投入； 6过流一段t2投退0，11：投入； 7过流二段t1投退0，11：投入； 8过流二段t2投退0，11：投入； 9方向过流t1投退0，11：投入； 10方向过流t2投退0，11：投入； 11零流一段t1投退0，11：投入； 0：退出12零流一段t2投退0，11：投入； 0：退出13零流一段t3投退0，11：投入； 0：退出14零流二段t1投退0，11：投入； 0：退出15零流二段t2投退0，11：投入； 0：退出16零流二段t3投退0，11：投入； 0：退出17零序过压t1投退0，11：投入； 0：退出18零序过压t2投退0，11：投入； 0：退出19间隙过流t1投退0，11：投入； 0：退出20间隙过流t2投退0，11：投入； 0：退出21低压侧零序电压报警投退0，11：投入； 0：退出22过负荷投退0，11：投入；23通风一段投退0，11：投入； 24通风二段投退0，11：投入；25有载调压投退0，11：投入； 0：退出26复合电压投退0，11：投入； 37TV异常投退0，11：投入；