变压器保护定值整定原则

变压器保护定值整定原则

一.变压器保护装置类型

目前承德电网110KV变电站变压器微机保护装置类型大致有：南瑞继保、上海南瑞、南瑞城乡、南瑞科技、北京四方、许继、南自厂、北京电科院、东方电子、南京恒星。常规电磁型保护为BCH-1型（基本上要淘汰）。

110KV变压器微机保护均含有比率制动式差动保护。另外还配有差流越限处理、复合电压元件、复合电压启动(方向)过流保护、零序（方向）过流保护、零序过压保护、间隙零序电流及零序电压保护、过流（过负荷、有载调压闭锁、通风启动）保护、PT断线等保护。

二.整定计算准备工作

（一）了解系统运行方式（包括变压器的运行方式）；了解变电站的接线方式；了解重要负荷的负荷性质

（二）变压器保护整定计算基础资料收集

（1）变压器铭牌：型号、容量、接线方式、容量比、电压比、调压方式、冷却方式、短路电压等。

（2）变压器各侧开关CT的变比

（3）保护装置技术说明书

（4）保护二次图纸（看交流电流电压回路图可看出差动保护及各侧过保护用的是哪的CT，是外附的、套管的还是开关本体的）

（三）变压器保护整定计算的步骤

1、根据变压器铭牌计算变压器各侧的阻抗电压

2、绘制阻抗图（考虑上下级线路及变压器之间的配合）

3、计算变压器各侧二次额定电流

4、根据二次电流计算差动启动电流、制动电流、制动系数、电流速断定值等等。

5、计算变压器各侧后备保护定值（复压闭锁过流、过负荷、闭锁调压、启动通风、间隙保护、充电保护等）

（四）上下级时限配合

三、标么值计算

基准容量SB=1000MVA，基准电压UB=UP（电网线电压的平均值）

其中IB=SB/√3/ UB ZB= UB²/SB

（一）计算阻抗电压

1、两圈变

X*（电抗）=XD〞*SB/SN

XD〞是变压器的阻抗电压；SB是基准容量（咱们电网取1000MVA）；SN是变压器额定容量

2、三圈变

变压器铭牌UK12、UK13、UK23

UK1=1/2（UK12+UK13-UK23） XK1=UK1/100*（SB/SN）

UK2=1/2（UK12+UK23-UK13） XK2=UK2/100*（SB/SN）

UK3=1/2（UK13+UK23-UK12） XK3=UK3/100*（SB/SN）

四、计算变压器各侧二次额定电流

（一）装置引入的交流电流CT接线各侧均采用“Y”型接线，软件平衡各侧电流，整定计算不考虑√3的系数，下述In指CT二次额定电流，Ie指变压器高压侧二次额定电流。

（二）装置引入的交流电流CT接线各侧均采用“Y”型接线，软件不能自动平衡各侧电流，整定计算要考虑√3的系数

备注：

6、 Sn为计算平衡系数的基准容量。对于两圈变压器Sn为变压器的容量；对于三圈变压器Sn一般取变压器高压侧的容量。

7、 Uh、Um、Ul分别为变压器高压侧、中压侧、低压侧的实际运行的电压。

8、 nha、nma、nla分别为高压侧、中压侧、低压侧的CT变比。

9、 CT的二次侧均接成“Y”型

10、 Ib为计算平衡系数的基准电流，对于两圈变压器，Ib取高压侧的二次电流；对于三圈变压器Ib一般取高压侧的二次电流。如果按上述的基准电流计算的平衡系数大于4，那么要更换基准电流Ib，直到平衡系数满足0.1；如果无论怎么选取基准电流都不能满足0.1的要求，建议使用中间变流器。(怎么算平衡系数？)

五、差动保护中其他定值的计算

1、最小动作电流Iop.0

Iop.0为差动保护的最小动作电流，应按躲过变压器额定负载运行时的最大不平衡电流整定，即：

Iop.0=Krel*(Fi+△U+△M)Ib

式中：Ib为基准电流，一般为变压器高压侧二次电流IN（还要看装置说明书的要求）

Krel为可靠系数，Krel=1.3～1.5；

fi(n)为电流互感器在额定电流下的比值误差。fi(n)=±0.03（10P），fi(n)=±0.01（5P）

ΔU 为变压器分接头调节引起的误差（相对额定电压）；

Δm为CT变比未完全匹配产生的误差，Δm一般取0.05。

一般情况下可取：

Iop.0=。有的厂家装置还要求Iop.0 二次值不能小于1A

（3） 最小制动电流的整定

Ires.0 =。

（4）、比率制动系数S的整定(其实求的是斜率)

先进行最大不平衡电流的计算Iunb.max

a、三圈变压器

Iunb.max =KstKaperfi K3Is.max +ΔUH K1Is.H.max +ΔUM K2Is.M.max+Δm1 K1Is.1.max+Δm2 K2Is.2.max

式中：

Kst为CT的同型系数，Kst=1.0

Kaper 为CT的非周期系数，Kaper=1.5～2.0（5P或10P型CT）或Kaper=1.0（TP型CT）

fi 为CT的比值误差， fi=0.1；

Is.max为流过靠近故障侧的CT的最大外部短路周期分量电流；

Is.H.max、Is.M.max分别为在所计算的外部短路时，流过调压侧（H、M）CT的最大周期分量电流；

Is.1.max、Is.2.max分别为在所计算的外部短路时，流过非靠近故障点的另两侧的最大周期分量电流；

Δm1、Δm2为由于1侧和2侧的CT（包括CCT）变比不完全匹配而产生的误差，初选可取Δm1=Δm2=0.05；

对单电源情况下的三圈变压器，以低压侧短路为例，高压侧为电源侧，中压侧的故障电流为0，相当于两圈变压器的整定

b、 两圈变压器

Iunb.max =（KstKaperfi +ΔU +Δm）Is.max

式中的符号与三圈变压器一样。

比率制动系数：

S= I0P.max-I0P0 / IRES.max- IRES0

一般取0.5左右。

其中KB1、KB3都是装置内部固定的，KID是需要整定的。

（5）、灵敏度的计算

在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流Is.min,同时计算相应的制动电流Ires；在动作特性曲线上查出相应的动作电流Iop；则灵敏系数Ksen为：

Ksen=

要求Ksen≥2.0。

微机保护灵敏度一般都够，所以不用校验

（6）、谐波制动的整定

利用二次谐波来防止励磁涌流误动的差动保护，二次谐波制动系数表示差流中的二次谐波分量与基波分量的比值。一般二次谐波制动系数可整定为15%～30%。

（7）差流速断

它是纵差保护的一个辅助保护，当内部故障电流很大时防止由于CT饱和引起纵差保护延迟动作，常常增设差流速断保护，其动作电流按照避越励磁涌流来整定，即：

差动速断电流定值ISD

按躲过变压器投入或切除故障时产生的励磁涌流整定。一般取（6-8）倍的Ie。（Ie指变压器差动保护计算基准侧额定电流）

注：①变压器的额定容量越大，所取的电流倍数越小。

②差流速断保护的灵敏度系数按正常运行方式下保护安装处两相金属性短路计算，要求Ksen≥1.2

0.866*5020/ISD/X max≥1.2

8、 比率制动特性拐点电流定值IB

按IB=Ie整定。

举例：Se=31500kvA U:110±4*2.5%/38.5/10.5kv

接线方式：Y/Y/△-12-11 CT二次为Y接线

高压侧CT变比：200/5（10P）

中压侧CT变比：500/5（10P）

低压侧CT变比：2000/5（10P）

一、平衡系数的计算

一次电流

Ih=Sn/1.732/Un=31500/1.732/110=165.34A

Im= Sn/1.732/Un=31500/1.732/38.5=472.39A

Il= Sn/1.732/Un=31500/1.732/10.5=1732.10A

二次电流

Ih2= Ih/CT=165.34/40=4.13A

IM2= IM/CT=472.39/100=4.72A

Il2=Il/ct=1732.1/400=4.33A

取高压侧二次电流为基准电流Ib=4.13A(大部分厂家装置取高压侧的二次电流做为基准电流，但个别厂家也有取低压侧的二次电流为基准电流的，尤其是一些35KV变电站的保护装置)

K1=Ib/ Ih=4.13/4.13=1

K2= Ib/ Im=4.13/4.72=0.88

K3= Ib/ Il=4.13/4.33=0.95

二、最小动作电流计算

Iop.0=Krel*(Fi+△U+△M)Ib

=(1.3-1.5)×(0.03*2+0.1+0.05) Ib

=(0.273-0.315) Ib

取最小动作电流0.3 Ib=0.3*4.13=1.24A

三、最小制动电流计算

Ires.0 =

取In

Ires0=4.13A

四、比率系数S的计算

以低压侧短路为例，高压侧为电源侧，中压侧故障电流为0，相当于两圈变的整定，假设低压侧最大短路电流为10Ib

最大不平衡电流

Iunb.max =KstKaperfi K3Is.max +ΔUH K1Is.H.max +ΔUM K2Is.M.max+Δm1 K1Is.1.max+Δm2 K2Is.2.max

=（1×2×0.1×0.95+0.1×1+0.05×1）Is.max

=3.4Ib

对应差动动作电流为I0P.max 1.3 Iunb.max =4.42Ib

IRES.max =k3 IS.max =0.95×10Ib

比率制动系数S= (I0P.max-I0P0 ) / (Ires.max- Ires0 )

=（4.42-0.3）/（9.5-1）=0.48

取0.5

变压器后备保护计算

（一）复合电压闭锁过流保护

作为差动保护的后备，承德电网用的一般是复合电压闭锁过流保护，复合电压就是指低电压和负序电压。

1、电流元件的整定

（1）应躲过变压器额定电流

IDZ=Kk/kf*Ie /ct变比 其中Kk为为可靠系数；、kf为返回系数；

Ie为变压器额定电流

Ie=Sn/√3Un

Sn是变压器容量；UN为额定电压

（2）对于三绕组变压器，除按躲变压器额定电流外，还需要考虑变压器各侧保护之间的配合

Idz1=Kp Idz2 （Idz2*37/115）*1.15

Idz1=Kp Idz3 （Idz3*10.5/115）*1.15

Kp是配合系数，一般取1.15-1.25

Idz2是折算到高压侧的中压侧电流值

Idz3是折算到高压侧的低压侧电流值

灵敏度的计算,按变压器另一侧相间短路时流过保护装置的最小短路电流计算

Klm=Idmin/Idz≥1.25 咱们一般取1.5.

动作时间的配合

T3=T1+△T

T4=T2+△T

T5=T3+△T

T5=T4+△T

复合电压元件的计算

低电压主要反应三相短路时的母线残压,负序电压是在后备范围内发生不对称短路时能够测量到各侧残压的正确值.

1、低电压元件：(取线电压时)

躲过正常运行时可能出现的最低电压

Udz=Uemin/KkKf

一般Udz=（0.5-0.6）Ue 一般取60V左右

2、负序电压元件：

躲过过正常运行时的最大不平衡电压

Udz2=（0.06-0.07）Ue 一般取60V左右

说一下方向问题

对110KV变电站如果低压侧有电源的情况下,一般复压闭锁过流考虑带方向。

例如35KV侧有电源情况，110KV侧复压方向过流的方向由110KV母线指向变压器，这样做是为了作为变压器的后备;变压器35KV侧复压方向过流的方向由变压器指向35KV母线。作为35KV出线的后备。

由于110KV变电站变压器中性点不直接接地，故不考虑变压器零序过流保护。

说一下复压闭锁过流复压的取法(结合中调的保护配置原则)

（1）110KV侧复压过流，复合电压一般取中低压两侧。有时装置实现不了，也可以取高中低三侧

（2）35KV、10KV（6KV）侧复合电压一般取本侧电压。

如果是复压闭锁方向过流，复压的取法同上，方向元件的电压均取本侧的。

备注：(1)每个厂家装置不一样，很多功能及整定也存在一些差异，需看保护技术说明书。

(2) 零序（方向）过流保护、零序过压保护：由于承德地区110KV主变中性点不接地运行，故不必投入。

（3）间隙零序电流及零序电压保护：目前承德电网110KV主变的间隙保护均没有投入。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/80eab31ec5da50e2524d7fb8.html