注:附录A关于发电机变压器组保护的整定计算仅供为参考,具体整定计算请参见相关规程和《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。
附录A RCS-985发电机变压器组成套保护装置保护整定计算
1.发电机差动保护
1.1 发电机稳态比率差动
(1)发电机一次额定电流计算
一次额定电流计算公式:If1n?Pn/cos?3Uf1n
式中:Pn为发电机额定容量, cos?为发电机功率因数, Uf1n为发电机机端额定电压。
(2)发电机二次额定电流计算
二次额定电流计算公式:If2n?If1nnfLH
式中If1n为发电机一次额定电流,nfLH为发电机TA变比。
(3)差动电流起动定值Icdqd的整定 Icdqd为差动保护最小动作电流值,应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定,即:
Icdqd?Krel?2?0.03If2n 或 Icdqd?Krel?Iunb.0
式中:If2n为发电机二次额定电流;Krel为可靠系数,取1.5;Iunb.0为发电机额定负
荷下,实测差动保护中的不平衡电流。
建议取(0.2~0.3)If2n。 (4)比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率:
Kbl1?Kcc?Ker
式中:Kcc为互感器同型系数,取0.5;Ker为互感器比误差系数,最大取0.1;Kbl1一般取0.05~0.10。
最大不平衡电流,不考虑同型系数:
1
Iunb.max?Kap?Ker?Ik.max
式中:Kap为非周期分量系数,一般不小于2.0;Ker为互感器比误差系数,最大取0.1;
F-1
Ik.max为发电机最大外部三相短路电流周期分量二次值,小于4倍额定电流时取4倍额定电
流值。 变斜率比率差动最大斜率为:
kbl2?
Iunb.max*?Icdqd*?2kbl1Ik.max*?2
式中:Iunb.max*,Icdqd*,Ik.max*均为标么值(发电机额定电流)。kbl2建议取0.50。 按上述原则整定的比率制动特性,当发电机机端两相金属性短路时,差动保护的灵敏系
数一定满足Ksen?2。
1.2 差动速断保护 差电流速断是纵差保护的一个补充部分。一般需躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流。对于大机组,一般可取3~4倍额定电流: 2.变压器差动保护 2.1 变压器稳态比率差动
(1)变压器各侧一次额定电流计算公式:Ib1n?Sn 3Ub1n 式中Sn为变压器最大额定容量,Ub1n为变压器计算侧额定电压。 (2)变压器各侧二次额定电流计算
变压器各侧二次额定电流计算公式:Ib2n?Ib1n nbLH式中Ib1n为变压器计算侧一次额定电流,nbLH为变压器计算侧TA变比。 (3)差动各侧平衡系数计算
变压器各侧平衡系数计算公式:Kph?Ib2n?b Ib2n式中Ib2n为变压器计算侧二次额定电流,Ib2n-b为变压器基准侧二次额定电流值。 对于发变组差动、主变差动,基准侧为主变低压侧(发电机侧);对于高厂变,基准侧为厂变高压侧;对于励磁变,基准侧为励磁变高压侧。 (4)差动各侧电流相位差与平衡补偿 变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。其二次电流直接接入本装置。 变压器各侧TA二次电流相位由软件自调整,装置采用Y->Δ变化调整差流平衡。例如对于Y/Δ-11的接线,其校正方法如下:
对于Y侧电流:
?I'A????????????''??IA?IB?/3;IB??IB?IC?/3;IC??IC?IA?/3 ??????????
2
式中:IA、IB、IC为Y侧TA二次电流,I??'?A、I'?B、I'C为Y侧校正后的各相电流,
F-2
Ia、Ib、Ic为Δ侧TA二次电流。装置中对变压器常见的几种接线方式进行了相位校正,
可通过变压器接线方式整定控制字(参见装置系统参数定值)进行选择。 补偿时分别将各侧相电流与其对应的平衡系数相乘。 (5)差动电流起动定值Icdqd的整定 Icdqd为差动保护最小动作电流值,应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定,即:
???Icdqd?Krel(Ker??U??m)Ib2n
式中:Ib2n为变压器二次额定电流;Krel为可靠系数,一般取1.3?1.5;Ker为电流互感器的比误差(10P型取0.03?2,5P型和TP型取0.01?2);?U为变压器调压引起的误差;?m为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差,可取为0.05。 在工程实用整定计算中可选取Icdqd=(0.2?0.5)Ie,并应实测最大负载时差回路中的不平衡电流。
对应于励磁变变压器,由于工作时,强励持续时间较长,两侧TA特性差异大,差流不平衡值较大。因此,差动启动定值建议大于0.5Ie。 (6)比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率:
Kbl1?Ker
式中:Ker为互感器比误差系数,最大取0.1;Kbl1一般取0.10~0.20。
不平衡电流(二次值)计算: i) 两绕组变压器
Iunb.max?(KapKccKer??U??m)Ik.max
式中:Ker、?U、?m的含义同上;Kcc为电流互感器的同型系数(取1.0);Ik.xma为外部短路时最大穿越短路电流周期分量(二次值);Kap为非周期分量系数,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;
ii) 三绕组变压器(以低压侧外部短路为例)
Iunb.max?KapKccKerIk.max??UhIk.h.max??Um.Ik.m.max??mIIk.I.max??mIIIk.II.max
式中:Ker、Kcc、Kap的含义同上;?Uh、?Um分别为变压器高、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(百分值);Ik.max为低压侧外部短路时,流过靠近故障侧电流互感器的最大短路电流周期分量(二次值);Ik.h.max、流过调压侧电流互感器电流的周期分量(二次值);Ik.m.max分别为在计算低压侧外部短路时,
3
F-3
Ik.I.max、Ik.II.max分别为在计算低压侧外部短路时,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(二次值);?mI、?mII分别为由于电流互感器(包括中间变流器)的变比未完全匹配而产生的误差.
变斜率比率差动最大斜率为:
kbl2?
Iunb.max*?Icdqd*?3kbl1Ik.max*?3
式中,Iunb.max*,Icdqd*,Ik.max*均为标么值。kbl2建议取0.70。
(7)比率差动保护灵敏系数的计算 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。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
Iop,则灵敏系数为:Ksen?Ik.min/Iop;要求Ksen?2。
(8)谐波制动比的整定 在利用二次谐波来防止励磁涌流误动的差动保护中,二次谐波制动比表示差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值。一般二次谐波制动比可整定为15% ? 20%。 2.2 差动速断保护 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时动作。其整定值应按躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定,一般可取:
Icdsd?K?Ib2n
式中:K为倍数,视变压器容量和系统电抗大小,K的推荐值:4~6倍额定电流; 差动速断保护灵敏系数应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。
3.发电机匝间保护
3.1 单元件横差保护 本保护反应匝间短路、分支开焊及发电机内部相间短路, (1)高定值段横差保护
相当于传统单元件横差保护,动作电流按躲过外部短路最大不平衡电流整定,一般可取:
Iop?(0.20~0.30)If1n/na
式中:If1n为发电机一次额定电流,na为发电机横差零序电流TA变比,
(2)高灵敏横差保护 动作电流按躲过发电机正常运行时最大不平衡电流整定,可靠系数大于2,一般可取:
Iop?0.05If1n/na
式中:If1n为发电机一次额定电流,na为发电机横差零序电流TA变比;
4
F-4
相电流比率制动系数定值推荐取1.5。
(3)在发电机励磁回路一点接地动作后,为防止励磁回路发生瞬时性两点接地时横差保护误动,保护切换为0.5~1.0S延时动作。
3.2 纵向零序电压匝间保护 纵向零序电压取自专用电压互感器(互感器一次中性点与发电机中性点相连,不接地)的开口三角绕组。
(1)纵向零序电压匝间保护高定值段
动作电压按躲过外部短路最大不平衡电压整定,一般可取:
Uop?8~12( V)(2)纵向零序电压匝间保护灵敏段
动作电压按躲过发电机正常运行时最大不平衡电压整定,一般可取:
Uop?0.5~3( V)一般初选1~2V,在经过区外故障波形分析后,适当降低定值,以提高灵敏度。
相电流比率制动系数定值推荐取1.5。
(3)建议经较短延时(0.10S~0.20S)动作与出口。
4.发电机相间短路保护
4.1 复合电压过流保护
(1)电流继电器的整定计算
电流继电器的动作电流应按躲过发电机额定电流整定,计算公式如下:
Iop?KrelIgn Kr式中:Krel为可靠系数,取1.3~1.5;Kr为返回系数,可取0.85~0.95;Ign为发电机额定电流二次值。
电流继电器的灵敏系数应按下式校验:Ksen)Ik(2.min ?Iop(2)式中:Ik(二次值),要求.min为主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路电流
Ksen?1.2。
(2)低电压元件取线电压,动作电压Uop可按下式整定。
对于汽轮发电机: Uop?0.6Ugn 式中:Ugn为发电机额定线电压(二次值)。
对于水轮发电机: Uop?0.7Ugn
5
F-5