變壓器保護(hù)的整定計(jì)算

1、整定計(jì)算) W5 e: S$ Y. e8 ?1 s/ 6 P3 R; l   9 . s$ t% H1 T+ B目前，國內(nèi)對大型發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的整定計(jì)算，大多數(shù)參考或按照DL/T6841999大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則。  H& x% a' H) m$ y0 L通過實(shí)踐表明：大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則的內(nèi)容，基本上是正確的。但也存在一些不足，主要的不足之處是：可操作性差、說理性不強(qiáng)及靈活性差。; u$ A, y9 b% |/   M0 m7 Z本章，將重點(diǎn)闡述某些發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的整定計(jì)算依據(jù)、整

2、定計(jì)算方法以及如何靈活取值。, D: 8 g/ y# - j2 ( z6 & l; c% E1 N# F( h8 X第一節(jié)      發(fā)電機(jī)及變壓器差動保護(hù)的整定計(jì)算$ Q& l8 ) a$ y2 & U% M 5 H( Y' u2 2 * y7 $ c& 一  發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)$ p9 q: D/ J6 U( l" u2 r目前，國內(nèi)生產(chǎn)的微機(jī)型發(fā)電機(jī)差動保護(hù)，按照接入電流來分類有：完全縱差保護(hù)、不完全縱差保護(hù)；若按動作特性分類，則有比率制動式縱差保護(hù)、標(biāo)積制動式縱差保護(hù)及故障分量比率

3、制動式縱差保護(hù)。而應(yīng)用最多的是比率制動式縱差保護(hù)，其次是標(biāo)積制動式縱差保護(hù)。. m  e- Y% _2 h7 % F4 b6 ! G8 完全縱差和不完全縱差的區(qū)別，是接入發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電流不同。完全縱差保護(hù)接入發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的全部電流，而不完全縱差保護(hù)則引入中性點(diǎn)的 （n每相定子繞組支路數(shù)）電流。因此，完全縱差和不完全縱差的實(shí)質(zhì)不同處是：當(dāng)不通過軟件修正差動兩側(cè)的平衡系數(shù)時(shí)，前者兩側(cè)差動TA的型號、變比可完全相同，而后者兩側(cè)差動TA的型號、變比不可能完全相同。- w6 b$ k7 m- g2 % b完全縱差和不完全縱差的構(gòu)成框圖完全相同，均可采用具有比率制動特性的保護(hù)裝置或具

4、有標(biāo)積制動特性的保護(hù)裝置，還可以采用反應(yīng)故障分量的比率制動式保護(hù)裝置。: 3 d5 * B  f2 B" W6 U2 I1         比率制動式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù): g7 A9 A4 p$ C' : o具有比率制動特性的差動保護(hù)，其動作特性如圖71所示。6 R6 S) A( i) G% 圖71  差動保護(hù)的比率制動特性8 j2 z0 f, U: U9 e由圖71可以看出：具有比率制動特性的差動保護(hù)的動作特性，可由A、B、C三點(diǎn)決定。A點(diǎn)或B點(diǎn)的縱坐標(biāo)電流Idzo為差動保護(hù)的初

5、始動作電流。B點(diǎn)的橫坐標(biāo)電流Izdo稱之為拐點(diǎn)電流，它等于差動保護(hù)開始出現(xiàn)制動作用的最小電流。直線BC與橫坐標(biāo)夾角的正切（即tg）稱之為動作特性曲線的斜率，近似稱之為比率制動系數(shù)Kz。" i/ i' K+ n- UIdzo、Izdo及Kz為具有比率制動特性差動保護(hù)的三要素。對該型差動保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對Idzo、Izdo及Kz的整定計(jì)算。, B7 H, S- O% J  初始動作電流Idzo的整定5 r/ 0 9   r; |7 Q  K初始動作電流Idzo的整定原則，是躲過發(fā)電機(jī)額定工況下差動保護(hù)差動回路中

6、的最大不平衡電流。- y% V6 ! _/ _# W在發(fā)電機(jī)額定工況下，在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流的原因，主要有差動保護(hù)兩側(cè)TA的變比誤差、兩側(cè)通道回路的調(diào)整誤差。% j! # l1 j5 p" o發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)通常采用10P級電流互感器，在一次額定電流和額定二次負(fù)載的條件下，變比誤差為±3。因此，在額定工況下，由于兩側(cè)差動TA的差異，在差動回路形成的最大不平衡電流為0.06Ie（Ie發(fā)電機(jī)額定工況時(shí)差動TA的二次電流）。/ ?7 z# k4 W% t差動保護(hù)兩側(cè)TA二次電流分別通過裝置的輔助小TA等回路進(jìn)入差動回路。由于兩側(cè)輔助TA、通道回路的差異及調(diào)整誤差，也會在差動回

7、路中產(chǎn)生差流。該誤差通常稱為通道變換及調(diào)整誤差。9 Z( K! s: L3 s$ z4 z; a, v8 g按照有關(guān)規(guī)程規(guī)定，通道變換及調(diào)整的綜合誤差不應(yīng)大于5Ie。由于差動保護(hù)兩側(cè)均有通道，因此，在額定工況下，由于通道變換及調(diào)整誤差在差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流最大為10Ie。3 J# Y" I) K  f  B" 綜上所述，初始動作電流可按下式計(jì)算：* r4 k3 i9 k5 V0 t5 % S$ D  V8 （71）; Z- N. k" F& L& |! F式（71）中：6 J1 .

8、_4 Y( U" Q3 c% yKH可靠系數(shù)，取1.52；/ g+ F3 K1 g: I3 O# C5 dI He1兩側(cè)TA變比不同產(chǎn)生的差流，取0.06Ie；8 a: ) b/ o- A0 d2 1 $ hI He2由于通道變換及調(diào)整誤差產(chǎn)生的差流，取0.1Ie。) h( n1 i5 X& I! Z2 ; " p6 c4 P; P8 H代入上式得：Idzo（0.240.32）Ie    通常取0.3Ie。3 d* ' J, B6 B5 * L5 & c對于不完全縱差保護(hù)，尚需考慮發(fā)電機(jī)每相各分支電流的差異，應(yīng)適當(dāng)提高Idzo的整

9、定值。4 G7 P) . D1 Y( Y" f) s7 |  拐點(diǎn)電流Izdo/ t  x9 J( " z! x. o/ R' c拐點(diǎn)電流Izdo的大小，決定保護(hù)開始產(chǎn)生制動作用的電流的大小。由圖71可以看出：在初始動作電流Idzo及動作特性曲線的斜率Kz相同的情況下，Izdo越小，差動保護(hù)的動作區(qū)越小，而制動區(qū)增大；反之亦反。因此，拐點(diǎn)電流的大小，直接影響差動保護(hù)的動作靈敏度。3 r  _2 W  o. _& W% l9 g在大型發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則中，建議Izdo?。?/p>

10、0.81.0）Ie，其理由是：當(dāng)發(fā)電機(jī)的電流小于或等于額定電流時(shí)，差動保護(hù)不必具有制動特性。   " x1 K, h2 C% W. E: , I6 l運(yùn)行實(shí)踐表明：當(dāng)故障點(diǎn)距離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)提供的短路電流可能小于或等于額定電流。但在遠(yuǎn)處故障或故障切除后的暫態(tài)過程中，由于差動保護(hù)兩側(cè)TA及回路的暫態(tài)特性差異，可能在差動保護(hù)中短時(shí)出現(xiàn)較大的差流，致使差動保護(hù)誤動。對于不完全差動保護(hù)，由于兩側(cè)TA變比、型號的不同，由上述原因產(chǎn)生的不平衡電流將更大。$ 6 _7 e/ k4 y0 F, _8 o1 ?基于上述原因，建議減小拐點(diǎn)電流，整定為：Izdo（0.50.7）I

11、e。6 g8 z( k# B1 j# i  K* R國外生產(chǎn)的具有比率制動特性的差動保護(hù)，其拐點(diǎn)電流通常等于零。. V% T" v; F8 F( ( y3 h4 B  比率制動系數(shù)Kz4 . o1 t* E8 g) 3 R, 發(fā)電機(jī)差動保護(hù)的比率制動系數(shù)，決定于圖71中的夾角。可以看出，當(dāng)拐點(diǎn)電流（即圖中B點(diǎn)的橫坐標(biāo)）確定后，夾角決定于C點(diǎn)。而特性曲線上的C點(diǎn)近似決定于發(fā)電機(jī)外部故障時(shí)最大短路電流Ikmax與差動回路中的最大不平衡電流Iubmax的比值。即* N: y' I, D! b6 （72）#   y; N5

12、& M; E9 b+ a& z' b差動回路中的最大不平衡電流，除與差動TA的10誤差及調(diào)整誤差有關(guān)外，尚與差動兩側(cè)TA暫態(tài)特性有關(guān)?？紤]到上述情況，外部故障時(shí)，為躲過差動回路中的最大不平衡電流，C點(diǎn)的縱坐標(biāo)電流應(yīng)為：7 C2 n' O+ r3 I/ - L! A（73）, G/ R! A1 Q. m2 b6 o1 U3 g9 E在式（73）中：# 3 O0 _+ d) ?! T7 E2 oKH 可靠系數(shù)，取1.31.5；+ s! N* 5 Y3 C5 J) n: _Kf 暫態(tài)特性系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號完全相同時(shí)，Kf0。而當(dāng)兩側(cè)TA變比、 

13、60;Y& D, m8 9 b% Z( H- y; ( 8 % x型號不相同時(shí)，Kf可取0.050.1；1 h" M) O& t9 3 O0 N" GIdzmax最大動作電流。2 H! R7 w$ e. Q8 r% n將以上數(shù)據(jù)代入式（73）得：$ W3 E0 / k) C+ F$ eIdzmax （0.260.45）Ikmax  . W' N. E/ p# |將Idzmax代入式（72），可得：% 6 w$ 7 S. S( |# Q& a4 nKz（0.260.45）1 & E" q! F4 z* m+

14、 g1 Z因此，對于發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)，Kz可取0.3；而對于不完全縱差保護(hù)，Kz可取0.30.4。$ W4 z' d" J: m4 y% _# Q; U  關(guān)于具有比率制動特性差動保護(hù)的動作靈敏度3 c5 $ v" q& j& i) $ T以往，我們有一個不正確的概念，認(rèn)為提高差動保護(hù)的動作靈敏度，可以通過降低其初始動作電流或減小其比率制動系數(shù)。實(shí)際上，拐點(diǎn)電流的大小對保護(hù)的動作靈敏度也有影響。以下舉一實(shí)例加以說明。+ W2 T1 x2 M- K8 e某一發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)整定值如下：( L' i7 % I+ J&

15、 p4 k初始動作電流Idzo0.3Ie；拐點(diǎn)電流IzdoIe；比率制動系數(shù)Kz=0.3。4 ) q; 8 U. h7 D% p. 另一發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)整定值為：( S6 c5 f. b1 Z: i/ e2 n. - v初始動作電流Idzo0.1Ie；拐點(diǎn)電流Izdo0；比率制動系數(shù)Kz=0.3。7 m$ n  V6 Y4 e5 i4 j其他條件（包括所在系統(tǒng)條件）完全相同。! t- d( R* v" t. e+ 1 u試問：哪一臺發(fā)電機(jī)差動保護(hù)的動作靈敏度高？以下，用比較它們的動作特性加以說明。) T, b& y# h4 y' q+ s2 F在同

16、一坐標(biāo)系中，畫出上述兩套差動保護(hù)的動作特性如圖72所示。' f4 W  c* m0 v7 Y8 C( B圖72  兩套差動保護(hù)的動作特性7 z7 g, b# X8 w4 V2 V5 f& b0 P在圖72中：- I% n$ S# O1 8 V曲線（1）的初始動作電流等于0.1Ie，拐點(diǎn)電流等于零；: e4 z1 a( Z9 s  K" c0 K1 I' m# M曲線（2）的初始動作電流等于0.3Ie，而拐點(diǎn)電流等于Ie。$ c1 _0 L) e% d* C. 8 " i比較二者可知，當(dāng)Izd

17、0.7Ie之后，Idzo0.1Ie的保護(hù)的動作靈敏度反而低于Idzo0.3Ie的保護(hù)的動作靈敏度。& , d: t7 y; 4 N; h總之，對具有比率制動特性的差動保護(hù)，僅用其初始動作電流來說明其動作靈敏度是不完全的。) T; P$ ( S- J" I% a3 D2         標(biāo)積制動式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)9 i, O: ; . c2 j5 c   標(biāo)積制動式縱差保護(hù)的動作方程為：4 Q/ n$ L7 L! r( Z: a) O. " |  f) x（74）* J3

18、 l- t* g6 1 z5 v- q式（74）中：; P0 d5 H" u' B6 YIS機(jī)端差動TA二次電流；3 l. i* t7 y" h# I) ; R% g# IN中性點(diǎn)差動TA二次電流；! + p! $ - x$ |1 n$ x" S$ o. K  ?IS與IN之間的夾角。! Z1 x8 5 Z8 v0 b- g實(shí)質(zhì)上，標(biāo)積制動原理差動保護(hù)的動作量與比率制動差動保護(hù)一樣。在區(qū)外故障時(shí)，標(biāo)積制動與比率制動的動作特性完全相同。兩者不同的是區(qū)內(nèi)故障。在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，標(biāo)積制動式差動保護(hù)的制動量反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流與機(jī)端電流之間相角差的

19、余弦。當(dāng)兩者之間的相位大于90度時(shí)，制動量變成負(fù)值。因此，在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，標(biāo)積制動式差動保護(hù)的動作靈敏度高。在正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)，為使保護(hù)不誤動，標(biāo)積制動式差動保護(hù)的動作特性與圖71應(yīng)完全相同。6 e  e. M8 % X$ M- H+ N因此，對標(biāo)積制動式差動保護(hù)的整定，也是確定初始動作電流Idzo、拐點(diǎn)電流Izdo及比率制動系數(shù)Kz。上述各量的整定原則及取值與比率制動式差動保護(hù)相同。但Kz可適當(dāng)取大一些。* , n( b3 O' p& e, o' Z& E綜上所述，對于完全縱差保護(hù)，建議：Idzo取0.3Ie；Izdo?。?.50.7）I

20、e；Kz取0.30.4。- p; c1 W0 Z$ S6 R5 二  發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)* U/ * $ 6 B5 S% 目前，應(yīng)用較多的發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)，有單元件橫差保護(hù)和裂相橫差保護(hù)。# m& Y) j! u+ m4 b5 1         單元件橫差保護(hù)) ?6 T) I; x# b4 j. E' J- J該類保護(hù)適用于具有多分支的定子繞組及有兩個以上中性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)。該保護(hù)能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機(jī)內(nèi)繞組相間短路。4 l, b* Y3 P7 8 S1 R+ ?6 I對單元件橫差保護(hù)的整定原則是：能可靠躲過外部故障或不正常運(yùn)行工況（例如發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行）時(shí)，流過發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的最大不平衡電流。8 o. t$ C4 4 P  發(fā)電機(jī)不同中性點(diǎn)之間產(chǎn)生電流的原因# v: U# X! i4 S! " Q" K0