a)第一种整定法:
折线上任一点动作电流Iop与制动电流Ires之比Iop/Ires=Kres称为纵差保护的制动系数。由图25中各参数之间的关系可导出, 制动系数Kres与折线斜率S之间的关系如下式所示
? (3-1)
Kres?S(1?Ires.0/Ires)?Iop.min/Ires ? (3-2)
??从图25可见,对动作特性具有一个折点的纵差保护,折线的斜率S是一个常
数, 而制动系数Kres则是随制动电流Ires而变化的。在实际应用中,是通过保护装置的参数调节整定折线的斜率来满足制动系数的要求。
1)纵差保护最小动作电流的整定。最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流,即
Iop.min=Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na (3-3)
式中:IN——变压器额定电流;na——电流互感器的变比;Krel——可靠系数,取1.3~1.5;Ker——电流互感器的比误差,10P型取0.03×2,5P型和TP型取0.01×2;ΔU——变压器调压引起的误差,取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值);Δm——由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差,初设时取0.05。
在工程实用整定计算中可选取Iop.min=(0.2~0.5)IN/na。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。
根据实际情况(现场实测不平衡电流)确有必要时也可大于0.5IN/na。 2)起始制动电流Ires.0的整定。起始制动电流宜取
Ires.0=(0.8~1.0)IN/na。
3)动作特性折线斜率S的整定。纵差保护的动作电流应大于外部短路时流过
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差动回路的不平衡电流。变压器种类不同,不平衡电流计算也有较大差别,下面给出普通双绕组和三绕组变压器差动保护回路最大不平衡电流Iunb.max计算公式。
双绕组变压器
Iunb.max=(KapKccKer+ΔU+Δm)Ik.max/na (3-4)
式中:Ker,ΔU,Δm,na的含意同式(3-3),但Ker=0.1;Kcc——电流互感器的同型系数,Kcc=1.0;Ik.max——外部短路时,最大穿越短路电流周期分量;Kap——非周期分量系数,两侧同为TP级电流互感器取1.0;两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0。
三绕组变压器(以低压侧外部短路为例说明之)
Iunb.max=KapKccKerIk.max/na+ΔUhIk.h.max/na.h+ΔUmIk.m.max/na.m+
Δm1Ik.Ⅰ.max/na.h+Δm1Ik.Ⅱmax/nam? (3-5)
式中:Kap,Kcc,Ker含意同式(3-4);ΔUh,ΔUm——变压器高、中压侧调压引起的相对误差(对UN而言)取调压范围中偏离额定值的最大值;Ik.max——低压侧外部短路时,流过靠近故障侧电流互感器的最大短路电流周期分量;Ik.h.max,Ik.m.max——在所计算的外部短路时,流过高、中压侧电流互感器电流的周期分量;Ik.Ⅰ.max,
Ik.Ⅱ.max——在所计算的外部短路时,相应地流过非靠近故障点两侧电流互感器电
流的周期分量;na、na.h、na.m——各侧电流互感器的变比;ΔmⅠ、ΔmⅡ——由于电流互感器(包括中间互流器)的变比未完全匹配而产生的误差。 差动保护的动作电流
Iop.max=KrelIunb.max? (3-6)
最大制动系数?
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Kres.max?Iop.maxIres.max?? (3-7)
式(3-7)中最大制动电流Ires.max的选取,因差动保护制动原理的不同以及制动线圈的接线方式不同而会有很大差别,在实际工程计算时应根据差动保护的工作原理和制动回路的接线方式而定。制动线圈的接线原则是使外部故障时制动电流最大,而内部故障时制动电流最小。当制动线圈数比变压器绕组少,不可能将每侧电流分别接入制动线圈时,可以将几个无源侧电流合并后接入制动线圈,但不应将几个有源侧电流合并接入制动线圈。
根据Iop.min、Ires.0、Ires.max、Kres.max按式(3-1)可计算出差动保护动作特性曲线中折线的斜率S,当Ires.max=Ik.max时有
? (3-8)
b)第二种整定法:
此方法不考虑负荷状态和外部短路时电流互感器误差Ker的不同,使不平衡电流完全与穿越性电流成正比变化,如图26所示,比率制动特性CD通过原点,从而制动系数Kres为常数;当Kres和Ires.0确定后,Iop.min随之确定,不必另作计算。此法计算简单,安全可靠,但偏于保守。
图26 第二种整定法纵差保护动作特性曲线图
1)按下式计算制动系数Kres,即
??Kres=Krel(KapKccKer+ΔU+Δm)=S
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式中:Krel、Kap、Kcc、Ker、ΔU、Δm的含意及取值同式(87)但Ker=0.10。
2)画一条通过坐标原点斜率为Kres的直线OD(见图26),在横坐标上取OB=(0.8~1.0)IN/na,此即起始制动电流Ires.0。
3)在直线OD上对应Ires.0的C点纵坐标值OA为最小动作电流Iop.min。 折线ACD即为差动保护的动作特性曲线。
上述两种整定方法中,如果Iop.min和折线(CD)斜率S的整定不是连续调节的,则Iop.min和S的整定值应取继电器能整定的,并略大于计算值的数值。 1.4 灵敏系数的计算
纵差保护的灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。图27为纵差保护灵敏系数计算说明图。根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流Ires,在动作特性曲线上查得对应的动作电流I’op,或通过公式I’op = Iop.min+S(Ires-Ires.0)计算出I’op。
则灵敏系数为
Ksen要求Ksen≥2。
Ik.min?Iop? (3-9)
图27 纵差保护灵敏系数计算说明图
1.5 纵差保护的其他辅助整定计算及经验数据的推荐
a)差电流速断的整定。对220~500kV变压器,差电流速断是纵差保护中的一
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个辅助保护。当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。差电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定,一般取
??Iop=KIN/na 或Iop=KrelIunb.max???
式中:Iop——差电流速断的动作电流;IN——变压器的额定电流;K——倍数,视变压器容量和系统电抗大小,K推荐值如下: 6300kVA及以下 7~12; 6300~31500kVA 4.5~7.0; 40000~120000kVA 3.0~6.0; 120000kVA及以上 2.0~5.0;
容量越大,系统电抗越大,K取值越小。
按正常运行方式保护安装处二相短路计算灵敏系数,Ksen≥1.2。
Iunb.max见式(3-4)和式(3-5)。
b)二次谐波制动比的整定。在利用二次谐波制动来防止励磁涌流误动的纵差保护中,谐波制动回路可以单独整定。整定值可用差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值表示,通常称这一比值为二次谐波制动比。根据经验,二次谐波制动比可整定为15%~20%。
c)涌流间断角的推荐值。按鉴别涌流间断角原理构成的变压器差动保护,根据运行经验,闭锁角可取为60°~70°。有时还采用涌流导数的最小间断角θ和最大波宽θw,其闭锁条件为
??θd≥65°;θw≤140°
2 变压器分侧差动保护
分侧差动保护是将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象,在各侧绕组的
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