中低壓變壓器及電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理與整定計(jì)算

中低壓變壓器及電動(dòng)機(jī)保護(hù)

原理與整定計(jì)算高亮上海電力學(xué)院電氣技術(shù)研究所編輯ppt第一部分10/35KV線路保護(hù)

繼電保護(hù)保護(hù)功能低周、低壓減載重合閘和保護(hù)加速中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地檢測(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地檢測(cè)

編輯ppt一.繼電保護(hù)保護(hù)功能

三段式電流保護(hù)方向電流保護(hù)低電壓閉鎖方向電流保護(hù)低周、低壓減載重合閘和保護(hù)加速

編輯ppt三段式電流保護(hù)電流速斷保護(hù)(Ⅰ段)Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max (Krel取1.2—1.3)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)(Ⅱ段)Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2 (Krel取1.1—1.2)過電流保護(hù)(Ⅲ段)Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset.Ⅲ.2 (Krel取1.1)Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/KrKrel取1.2；Kr取0.9—0.95； Kss大于1；時(shí)間:階梯形時(shí)限靈敏度:電流保護(hù)靈敏度大于1.5(近后備)及1.2(遠(yuǎn)后備)應(yīng)用:末端饋線保護(hù)一般只需二段式。編輯ppt三段式電流保護(hù)動(dòng)作電流及時(shí)限特性BCDAABCD編輯ppt方向電流保護(hù)

方向問題圖4-54方向元件用900接線：-900<arg(Ig/Ug*eja)<900為正方向

編輯ppt低電壓閉鎖方向電流保護(hù)

其中一段的邏輯圖4-55

編輯ppt低周、低壓減載低周減載邏輯見圖4-56編輯ppt低周、低壓減載低壓減載邏輯見圖4-57編輯ppt重合閘和保護(hù)加速邏輯框圖4|58

編輯ppt二.中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地檢測(cè)基波零序電流大小選線基波零序電流與零序電壓的相位關(guān)系選線基波零序群體比幅比相選線基波零序電流補(bǔ)償選線零序電壓移相后的零序功率選線零序無功功率選線編輯ppt三.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

電網(wǎng)中單相接地檢測(cè)5次諧波分量選線5次諧波群體比幅比相選線零序有功功率選線編輯ppt第二部分電力變壓器的繼電保護(hù)

變壓器的故障和保護(hù)配置變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線數(shù)字式變壓器縱差動(dòng)保護(hù)數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算變壓器相間短路的后備保護(hù)

編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置1.變壓器的故障和不正常運(yùn)行變壓器的故障 油箱內(nèi)部故障 油箱外部故障不正常運(yùn)行工況 過負(fù)荷（對(duì)稱） 過勵(lì)磁（大容量變壓器） 溫度壓力編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置2.變壓器保護(hù)配置瓦斯保護(hù)（主保護(hù)）縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)（主保護(hù)）外部相間短路的后備保護(hù)接地保護(hù)不正常運(yùn)行的保護(hù)編輯ppt二．變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線

1.縱差動(dòng)保護(hù)的基本工作原理相位校正、幅值校正、接地故障時(shí)零序電流問題原理接線如圖3-12編輯ppt2.

常規(guī)縱差動(dòng)保護(hù)接線

編輯ppt電流的相位校正星形側(cè)差動(dòng)回路電流：IbY-IaY=(IB1-IA1)/nTA1IcY-IbY=(IC1-IB1)/nTA1IaY-IcY=(IA1-IC1)/nTA1三角形側(cè)差動(dòng)回路電流：-Ia/nTA2=(Iad-Ibd)/nTA2=(IA1-IB1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ib/nTA2=(Ibd-Icd)/nTA2=(IB1-IC1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ic/nTA2=(Icd-Iad)/nTA2=(IC1-IA1)/nTA2*(Ny/Nd)對(duì)穿越性正序,負(fù)序電流兩側(cè)差動(dòng)回路的電流反相。編輯ppt3.

數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)接線編輯ppt電流的相位校正Y側(cè)用軟件進(jìn)行相位校正(和d側(cè)相位一致) Iα=(IaY-IBy)/√3 Iβ=(IbY-IcY)/√3 Iγ=3(IcY-IAy)/√3電流平衡調(diào)整 一次電流I1N=SN/√3*UＮφφ

二次電流I2N=I1N/nTA

以高壓側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)（I2N.B）計(jì)算其他各側(cè)平衡系數(shù)Kbal=I2N.B/I2N其他各側(cè)電流：I2N’=Kbal*I2N編輯ppt2.

常規(guī)縱差動(dòng)保護(hù)接線

編輯ppt一.變壓器的故障和保護(hù)配置2.變壓器保護(hù)配置瓦斯保護(hù)（主保護(hù)）縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)（主保護(hù)）外部相間短路的后備保護(hù)接地保護(hù)不正常運(yùn)行的保護(hù)編輯ppt例1：常規(guī)保護(hù)中互感器變比選擇計(jì)算。變壓器20MVAUn=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%Yn,d11接線.試選擇TA變比并計(jì)算不平衡電流.

110KV側(cè) 11KV側(cè)一次額定電流(KA) 20/(√3*110) 20/(√3*11) =0.105 =1.05TA的接線方式 d11 Y12TA的一次計(jì)算電流(A)√3*105=182 1050TA的標(biāo)準(zhǔn)變比 200/5=40 1200/5=240TA的一次額定電流(A) 182/40=4.55 1050/240 =4.375差動(dòng)回路不平衡電流(A) Ibp=4.55-4.375=0.175編輯ppt例2：微機(jī)保護(hù)中互感器變比選擇計(jì)算變壓器31.5MVAUn=(110+-2*2.5%)/38.5/11KVY，Y，d-12-11，試選擇TA變比并計(jì)算平衡系數(shù) 110KV側(cè) 38.5KV側(cè) 11KV側(cè)額定電流(A)31.5/(√3*110) 473 1650 =165TA的接線方式 Y Y YTA的計(jì)算變比 165/5 473/5 1650/5選用TA的變比 200/5=40 500/5 2000/5各側(cè)二次電流 165/40=4.125 4.73 4.125平衡系數(shù) 1 0.872I1/I3=1編輯ppt三．?dāng)?shù)字式變壓器縱差動(dòng)保護(hù)1.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)遇到的問題正確識(shí)別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部短路電流區(qū)外短路時(shí)的不平衡電流和保護(hù)的靈敏度外部短路切除電壓突然恢復(fù)的暫態(tài)過程中不誤動(dòng)作電流互感器飽和不影響縱差動(dòng)保護(hù)的正確動(dòng)作

編輯ppt2.變壓器勵(lì)磁涌流及其判別勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)勵(lì)磁涌流幅值大、衰減、含非周期分量波形呈間斷特性圖3-14含有明顯2次諧波（15%以上）和偶次諧波

編輯ppt2次諧波電流制動(dòng)

三相差動(dòng)電流中的2次諧波 判別式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取15%--20% 差動(dòng)電流Idφ可以用基波分量Idφ1。制動(dòng)方式分為： 諧波比Id2/Id1最大相制動(dòng)三相； 差動(dòng)電流（基波）最大相諧波比制動(dòng)三相； 2次諧波最大值與基波最大值諧波比制動(dòng)三相偶次諧波電流制動(dòng)判別電流波形間斷角識(shí)別勵(lì)磁涌流θj>650；

θw<1400

編輯ppt3.區(qū)外短路時(shí)的不平衡電流和

保護(hù)的靈敏度

區(qū)外短路最大不平衡電流

Iunb.max=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm) ＊Ik.max/nTA比率制動(dòng)特性

Iop.max=Krel＊Iunb.max

動(dòng)作電流隨外部短路電流增大而增大稱為比率制動(dòng)特性。編輯ppt最大不平衡電流和比率制動(dòng)特性編輯pptA．兩折線比率制動(dòng)特性動(dòng)作量：IOP=|I1/n1+I2/n2|制動(dòng)量: Ires=1/2*|I1/n1-I2/n2| 或max(I1,I2,I3)動(dòng)作條件：Iop>Iq （Ires<=Ig） Iop>Iq+S*（Ires-Ig）(Ires>Ig) 最小動(dòng)作電流Iq,取0.4—0.6 最小制動(dòng)電流Ig,取0.5—1.0編輯pptB．三折線比率制動(dòng)特性

Iop>Iq （Ires<=Ig1） Iop>Iq+S1*（Ires-Ig1） (Ig1<Ires<=Ig2) Iop>Iq+S1*（Ig2-Ig1）+S2*（Ires-Ig2） (Ires>Ig2)Ig1取0.5；Ig2取3；S1取0.3—0.75；S2取1.0差動(dòng)電流速斷保護(hù)TA斷線閉鎖保護(hù)

編輯ppt四．?dāng)?shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算1.比率制動(dòng)特性參數(shù)整定（兩折線特性）最小動(dòng)作電流Iq Iunb.loa=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm)＊Iloa/nTA Iq=Krel*Iunb.loa Krel:雙繞組變1.2—1.3；三繞組變1.4—1.5最小制動(dòng)電流Ig(裝置內(nèi)部固定取0.8In)斜率S:躲外部短路差動(dòng)回路最大不平衡電流 S=(Krel*Iunb.max-Iq)/(Ires.max-Ig)

Krel:取1.3—1.5；Ires.max=Ik.max/nTA制動(dòng)系數(shù):

Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/Ires.max)編輯ppt校驗(yàn)靈敏度 最小運(yùn)行方式下Ik.min,對(duì)應(yīng)Ires的Iop

Ksen=Ik.min/Iop

應(yīng)不低于22.差動(dòng)電流速斷定值躲初始勵(lì)磁涌流和外部短路故障的最大不平衡電流

Iop>K*In

Iop>Krel*Iunb.max

Krel取1.3—1.5 K:對(duì)6.3—31.5MVA取4.5--7； 對(duì)40—120MVA取3—6；容量大取低值。 靈敏度應(yīng)不低于1.2編輯ppt五．變壓器相間短路的后備保護(hù)1.復(fù)合電壓起動(dòng)過流保護(hù)低電壓定值 用低壓側(cè)電壓時(shí)

Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV） (0.8—0.9)/（1.2*1.05）

用高壓側(cè)電壓時(shí):Uset=0.7*Un/nTV

靈敏度Ksen=Uset/Uc.max, 大于2.0(近后備)及1.5(遠(yuǎn)后備)編輯ppt復(fù)合電壓起動(dòng)過流保護(hù)邏輯圖3-51編輯ppt負(fù)序電壓定值

U2.set=(0.06—0.08)UφN/nTV

靈敏度Ksen=U2.min/U2.set

大于2.0(近后備)及1.5(遠(yuǎn)后備)電流元件定值 對(duì)雙繞組變壓器:

Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA) (1.2/0.95)

對(duì)三繞組變壓器

Iset.1=Kp*Iset.2/nTA (Kp取1.2) 靈敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA)

大于1.3-1.5(近后備)及1.2(遠(yuǎn)后備)編輯ppt2.低電壓起動(dòng)過流 當(dāng)IA或IB或IC超過定值與UAB或UBC或UCA低于定值時(shí)起動(dòng)。3．負(fù)序電流和單相低電壓起動(dòng)過流 提高變壓器不對(duì)稱短路和內(nèi)部較輕故障時(shí)的靈敏度。負(fù)序定值取0.1-0.2。4.阻抗保護(hù) 當(dāng)電流保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)采用.5.變壓器過負(fù)荷保護(hù)(信號(hào)) 裝于電源側(cè),閉鎖有載調(diào)壓.一般:

Iset=(Krel/Kr)*IN (1.05/0.85-0.95) 動(dòng)作時(shí)間一般取9—10秒.編輯ppt6.后備電流保護(hù)的配置單側(cè)雙繞組降壓變壓器

電源側(cè)保護(hù)1（和3配合）短時(shí)限跳低壓分段，長(zhǎng)時(shí)限跳變壓器開關(guān)。單側(cè)電源三繞組降壓變壓器

低壓側(cè)保護(hù)2（和3配合） 短時(shí)限跳分段，長(zhǎng)時(shí)限跳本側(cè)開關(guān) 電源側(cè)保護(hù)1（和2’、5配合） 短時(shí)限跳中壓側(cè)，長(zhǎng)時(shí)限段跳三側(cè)開關(guān)兩側(cè)電源三繞組降壓變壓器（高壓為主）

無源側(cè)4（和5配合）:跳中壓側(cè)主電源側(cè)帶方向保護(hù)1（由變壓器到母線）（和6配合），不帶方向保護(hù)1（和4、7配合）編輯ppt三繞組降壓變壓器后備電流保護(hù)的配置

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3

216編輯ppt六．低壓變壓器的綜合保護(hù)

1．過流保護(hù)Ⅰ段電流速段:高壓繞組保護(hù)定值躲過低壓母線最大短路電流整定

躲過變壓器勵(lì)磁涌流靈敏度:保護(hù)安裝處短路時(shí)大于2Ⅱ段過電流，變壓器及相鄰后備定值:躲自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流之和與分支過流保護(hù)配合靈敏度:低壓母線短路時(shí)大于1.5時(shí)間1.5—2.5s,也可用反時(shí)限特性.編輯ppt2．過負(fù)荷保護(hù)躲額定電流,時(shí)間10—15s,也可用反時(shí)限特性.

3．負(fù)序電流保護(hù)不平衡和不對(duì)稱短路保護(hù).啟動(dòng)值I2.set(可取0.4)4．高壓側(cè)接地保護(hù)帶最大相電流制動(dòng)的零序電流保護(hù)5．低壓側(cè)零序電流保護(hù) 啟動(dòng)值: 躲正常運(yùn)行時(shí)中線不平衡電流1.2*25%=0.3

與相鄰元件(有分支)零序保護(hù)配合(系數(shù)取1.1) 靈敏度:低壓母線接地短路時(shí),大于1.5編輯ppt負(fù)序電流保護(hù)和高壓側(cè)接地保護(hù)特性

編輯ppt第三部分高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)電流縱差動(dòng)保護(hù)電流速斷保護(hù)負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù))接地保護(hù)過熱保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)保護(hù)低電壓保護(hù)

編輯ppt一．電流縱差動(dòng)保護(hù)用于定子繞組及引出線相間短路的保護(hù)。1.動(dòng)作判據(jù)動(dòng)作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制動(dòng)量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相 用比率制動(dòng)特性，如圖5-9、102.定值整定最小動(dòng)作電流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系數(shù)(1.5*1*0.5or1.0*0.1)編輯ppt兩相式縱差動(dòng)保護(hù)

及比率制動(dòng)特性編輯ppt制動(dòng)系數(shù) 躲最大啟動(dòng)電流時(shí)的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取1.3--1.5；一般S為0.3—0.4)3．靈敏度校驗(yàn) Id=Ik.min/nTA

Ires=1/2*Ik.min 由Ires求對(duì)應(yīng)Iop Ksen=Id/Iop>=2

差動(dòng)電流速斷保護(hù)取3—8倍額定電流

編輯ppt二．電流速斷保護(hù)1．動(dòng)作判據(jù)

Imax≥Iset.H高定值,啟動(dòng)中

Imax≥Iset.L低定值,啟動(dòng)后投入

t≥tset保護(hù)延時(shí)

Imax:A相C相取大者(或正序電流)2．保護(hù)定值

高定值躲過最大啟動(dòng)電流整定

Iset.H=

Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.5*實(shí)測(cè)or取7）低定值躲過自啟動(dòng)電流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.3*5)編輯ppt時(shí)限 當(dāng)電動(dòng)機(jī)用斷路器出口時(shí)，動(dòng)作時(shí)間取0s當(dāng)電動(dòng)機(jī)用F-C做出口時(shí),取0.3秒,額定電流較大時(shí)取0.4s。此時(shí)Krel可取1.1。3.電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間 用實(shí)測(cè)啟動(dòng)時(shí)間乘1.2倍,一般電機(jī)可取10s。

用其判斷何時(shí)啟動(dòng)結(jié)束。編輯ppt三.負(fù)序電流保護(hù)(不平衡保護(hù))

負(fù)序保護(hù)用于作為匝間短路,斷相,相序反,電源不平衡及不對(duì)稱短路的后備保護(hù)，轉(zhuǎn)子開焊以及不對(duì)稱過負(fù)荷等。1.動(dòng)作判據(jù)

I2≥I2.set(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.max

A：負(fù)序熱值；K2=I2.set/IN編輯ppt2．負(fù)序保護(hù)定值

啟動(dòng)值I2.set按躲過正常運(yùn)行時(shí)允許的負(fù)序電流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN負(fù)序最長(zhǎng)延時(shí)t2.max按電機(jī)能夠承受的最長(zhǎng)時(shí)限整定，一般取20秒負(fù)序最短延時(shí)t2.min

無外部短路閉鎖時(shí)取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.5s一般用反時(shí)限特性，如圖5-19編輯ppt3．負(fù)序熱值Ａ

Ａ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的選取應(yīng)使Ａ>0.2秒編輯ppt四.接地保護(hù)1.動(dòng)作判據(jù)

Io≥Io.set當(dāng)Iφmax≤1.05I2N

或Io≥[1+(Iφmax/I2N-1.05)/4]Io.set

當(dāng)Iφmax>1.05I2N

to≥to.set 特性圖5-17采用最大相電流Iφmax作制動(dòng)量編輯ppt2．定值計(jì)算定值

電流定值按躲過電動(dòng)機(jī)外部發(fā)生接地故障時(shí)的最大電容電流二次值，應(yīng)實(shí)測(cè)或按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得

Io.set=Ko*3Ioc(ko=2～3)時(shí)間定值

零序保