电网变压器的保护设计(2)

2019-03-22 19:48

武汉理工大学《电力系统继电保护及自动化技术》课程设计说明书

(3)变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流,变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流,可以通过提高保护动作电流来消除

(4)变压器接线组别的影响产生的不平衡电流,变压器接线组别的影响产生的不平衡电流,可以通过相位补偿方法实现,即将变压器星形接线一侧电流互感器的二次绕组接成三角形,而将变压器的三角侧电流互感器的二次绕组接成星形。

(5)变压器励磁涌流产生的不平衡电流,变压器励磁涌流产生的不平衡电流,可以通过装设速饱和变流器或者差动保护装置消除。

对于有些情况差动保护是无法代替瓦斯保护的。比如,瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障,如铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此无反应。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上却并不大,因此差动保护没有反应,但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。

2.2后备保护配置

变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线 、线路的远后备,地位也十分重要。双绕组变压器,后备保护应装在主电源侧,根据主接线情况,保护可带一段或两段时限,以较短的时限缩小故障影响范围,跳母联或分段断路器;较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器,后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限,以较短的时限断开未装保护侧的断路器,主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时,可在各侧装设后备保护。各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。

2.3纵联差动保护或电流速断保护

为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障。对于6.3 MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器,以及10 MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器,当后备保护时限大于0.5 s 时,应装设电流速断保护。对于6.3 MVA及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器,10 MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器,以及2 MVA及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器,应装设纵联差动保护( 以下称差动保护) 。

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对高压侧电压为330kV及以上的变压器,可装设双重差动保护。对于发电机变压器组,当发电机与变压器之间有断路器时,发电机装设单独的差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时,100MW及以下发电机与变压器组共用差动保护;100MW以上发电机,除发电机变压器组共用差动保护外,发电机还应单独装设差动保护:对200 ~300 MW的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的差动保护,即采用双重快速保护。

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3.保护的配合以及整定计算

3.1主保护整定计算公式

3.1.1纵差保护的整定计算原则

在变压器的各侧中,二次电流最大的一侧称为基本侧。各侧二次额定电流的计算方法如下: (1)躲过外部短路故障时的最大不平衡电流,整定式为 式中

KrelIset?KrelIunb.max

(3-1)

——可靠系数,取1.3

Iunb.max外部短路故障时的最大不平衡电流。

Iunb.max包括电流互感器和变压器变比不完全匹配产生的最大不平衡电流和互感器传

变误差引起的最大不平衡电流。 式中 式?fzaIunb.max?(?fza??U?0.1KnpKst)Ik.max

(3-2)

Ik.max——外部短路故障时的最大短路电流 ?fza——由电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差,单相变压器按

nTA1nTnTA2?1?计算,Y,d11接线三相变压器的计算公式为?fza?1?nTA1nT3nTA2,当采用

中间变流器进行补偿时,取补偿后剩余的相对误差

?U——由变压器分接头改变引起的相对误差,一般可取调整范围的一半

0.1——电流互感器容许的最大稳态误差

Kst——电流互感器同型系数,取为1

——非周期分量系数,取1.5~2,当采用速饱和变流器时,由于非周期分量能引

Knp起其饱和,抑制不平衡输出,可取为1

(2)躲过变压器的最大励磁涌流,整定式为 式中

KrINelIset?KreKIl?N (3-3)

——可靠系数,取1.3~1.5

——变压器额定电流

——励磁涌流最大倍数,对于加强型速饱和变流器的差动保护时,K??1

K?(3)躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流

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式中

KrelIset?KreIll.max

(3-4)

——可靠系数,取1.3

Il.max——变压器最大负荷电流

按照上面三个条件计算差动保护的动作电流,并选取大者。所有电流互感器都是这算到电流互感器二次侧的数值。对于Y,d11接线的三相变压器,在计算故障电流和负荷电流时,要注意在Y侧电流互感器的接线方式,通常在d侧计算比较方便。

3.1.2基本侧线圈的匝数

基本侧工作线圈的匝数

W?.bs?AWI2opI1opn20

I2op?K??????? (3-5)

式中

N?.bsAN0——基本侧工作线圈整定匝数 ——继电器动作安匝

I2op——继电器动作电流

n2——基本侧电流互感器变比

按继电器实际抽头,选用差动线圈的整定匝数N?.pr出继电器实际的动作电流

I2op.pr?AW0?N?.bs。根据实际的匝数可以计算

W?.pr (3-6)

I1op.pr?I2op.prn2K (3-7)

工作线圈匝数等于差动线圈和平衡线圈匝数之和。

W?.pr?W?.ban?W?.unb (3-8)

3.1.3确定非基本侧平衡线圈匝数

对于三绕组变压器

Wnb.bs?IN2.b?IN2.nbIN2.nb7

W?.unb (3-9)

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式中

Wnb.bs——非基本侧平衡线圈匝数

——基本侧、非基本侧流入继电器的电流

IN2.b、IN2.nbW?.unb——差动线圈整定匝数

对于双绕组变压器:

Wnb.bs?IN2.bIN2.nbW?.unb?W?.ban (3-10)

3.1.4确定相对误差

Wnb.bs?W?.unbWnb.bs?W?.unb ?fer? (3-11)

若?fer<0.05,则计算有效,若?fer>0.05,则应根据?fer的实际值代入重新计算动作电流

3.1.5校验灵敏度

KconIk Ksen??minIop.b(3-12) ?2

式中

Ik?min——变压器内部故障时,归算至基本侧总的最小短路电流,若为单电源变压

器,应为归算至电源K侧的最小短路电流。

KcoIop.bn——接线系数

——基本侧保护一次动作电流;若为单侧电源变压器,应为电源侧保护一次动

作电流。

如果灵敏度约为2,且算出的小于初算时采用的0.05,而动作电流又是按躲过外部短路时的不平衡电流决定,则可按灵敏度条件选择动作电流,检查此电流是否满足励磁涌流、电流互感器二次回路断线的要求。然后确定各线圈的计算匝数和整定匝数。

3.2后备保护整定计算公式

3.2.1变压器过电流保护

(1)按躲开变压器可能的最大负荷电流整定:

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