电力变压器的继电保护整定值计算.docx
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电力变压器的继电保护整定值计算.docx
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电力变压器的继电保护整定值计算
电力变压器的继电保护整定值计算
变压器容量
(kVA)
保护装置名称
备注
带时限的①过电流保护
电流速断保护
纵联差动保护
低压侧单相接地保护②
过负荷保护
瓦斯保护
④
温度保护⑤
<400
315kVA的车间内油浸变压器装设
_般用咼压熔断器保护
400〜
高
高压
—
装设
并列
—
-般
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
电力变压器的继电保护整定值计算
一.电力变压器的继电保护配置
〜10〜
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理〜10〜
630
压
侧采
运行
用GL
800
侧
用断
的变
装设
1
型继
采
路器
压器
电器
用
且过
装
兼作
断
电流
设,
过电
路
保护
作为
流及
器
时限
其他
电流
时
>
备用
速断
装
0.5s
电源
保护
设
时装
的变
设
压
1000〜
过电
—
器,
装
1600
流保
根据
设
2000〜
护时
当
—
过负
5000
装
限〉
电
荷的
设
0.5s
流
可能
时装
速
性装
设
断
设
保
③
护
不
能
满足灵敏性要求时装设
6300〜
8000
单独运行的变压器或负荷不太重要的变压器装设
并列15行的变压器或重要变
a5000kVA的单相变压器宜装设远距离测温装置,
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
〜10〜
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理〜10〜
3
10000
装设
装设
装设
装设
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
〜10〜
注仁①当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时,应采用低电压闭锁的
带时限的过电流保护。
2当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时,应装设变压為中性线上的零序过电流保护。
3低压电压为230/400V的变压器,当低压侧出线断路器带有过负荷保护时,QJ不装设专用的过负荷保护。
4密闭油浸变压爲装设压力保护。
5干式变压器均应裝设温度保护。
注2:
电力变压器配置保护的说明
(1)配置保护变压器内部各种故障的瓦斯保护,其中轻瓦斯保护瞬时动作发出信号,
重瓦斯保护瞬时动作发出跳闸脉冲茨开所连断路器。
(2)配置保护变压器绕组和引线多相短路故障及绕组匝间短路故障的纵联差动保护或者电流速断保护,瞬时动作观开所连断路耀。
(3)配置保护变压器外部相间短路故障引起的过电流保护或复合电压启动过电流保护O
°(4)配置防止变压耀长时间的过负荷保护,一般带肘限动作发出信号。
(5)配置防止变压器温度升高或冷却系统故障的保护,一般根据变压器标准规定,动作后发出信号或作用于跳闸。
(6)对于llOkY级以上中性点直接接地的电网,要根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压签的绝缘情况装设零序电流保护或零序电压保护,一般带时限动作
作用于跳闸。
注3:
过流保护和速断保护的作用及范围
1过流保护:
可作为本线路的主保护或后备保护以及相邻线路的后备保护。
它是按照躲过最大负荷电流整定,动作时限按阶段原则选择。
2速断保护:
分为无旳限和带旳限两种。
a.无肘限电流速断保护装置是按照故障电流整定的,线路有故障时,它能瞬时动作,其保护范围不能超出本线路末端,因此只能保护线路的一部分。
b.带肘限电流速断保护装置,当线路采用无时限保护没有保护范围时,为使线路全长都能得到速保护,常常采用略带时限的电流速断与下级无时限电流速断保护相配合,其保护范围不仅包括整个线路,而且深入相邻线路的第一级保护区,但不保护整个相邻线路,其动作时限比相邻线路的无时限速断保护大一个时间级。
二.电力变压器的继电保护整定值计算
■计算公式中所涉及到的符号说明
在继电保护整定计算中,一般要考虑电力系统的最大与最小运行方式。
景大运行方戎一是指在被保护对象末端短路时,系统等值阻抗最小,通过保护装置的
薙路电流为最大的运行方式。
最小运行方丸一是指在上述同样短路情况下,系统孑值阻抗最大,通过保护装置的短珞电浇%最小的运行方式。
(1)SrT一一变压器的额定容量,kVA
⑵匕小一一变压器的高压侧额定电压,kV
⑶U*T一一变压器的低压侧额定电压,kV
(4)人讨——变压器的高压侧额定电流,A
(5)I2rT一一变压耀的低压侧额定电流,A
(6)uk%—一变压器的短路电压(即阻抗电压)百分值
(7)Krel一一可靠系数,用于过电流保护时,DL型继电器取1.2和GL型继电器取1.3;用于电流速断保护时,DL型继电器取1.3和GL型继电器取1.5.用于低压侧单相接地保护肘(在变压器中性线上装设的)取1.2,用于过负荷保护时取1.05〜1.1,而做机保护的可靠系数大约为1.05〜1.2
注:
继电保护整定可靠系数《翻的选取应考虑的因素
1按照短路电流整定的无肘限保护,应选用较小的系数。
2按照与相邻保护的整定值配合整定的保护,应选用较小的系数。
3保护动作速度较时,应选用较大的系数。
4不同原理或不同类型的保护之间整定配合时,应选用较大的系数。
5运行中设备参数有变化或难以准确计算时,应选用较大的系数。
6在短路计算中,当有零序互感时,因为难以精确计算,故应选用较大的系数。
7在整定计算中有误差因素时,应选用较大的系数。
(8)心一_接线系数,接于相电流时取1,接于相电流差时取馆
(9)Kr一一继电器返回系数,取0.85(动作电流)
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理〜10〜
注:
返回系数K,是指返回量与动作量的比值。
因此对于用于过量动作的继电器K,v1;对于用于欠量动作的继电器Kr>1.
返回系数K,与继电器的类型有关。
电礙矍堆电星的返回系数大约
为0.85;而做机锋护的返回系数大约为0.9〜0.95.
(10)Kgh一一过负荷保护系数,包括电动机自起动引起的过电流倍数,一般取2〜3,当无自起动电动机时取1.3〜1.5;而板机锋护的过负荷保护系数(工业配电)取3,民用配电取1.5〜2
(11)心一一变压器的高、低压侧额定电压比(线电压)。
(12)K回灵敏系数
(13)nTA一一电流互感器变比
(14)lop——保护装置一次动作电流
(15)loP.k一一保护装置动作电流
(16)一一最小运行方式下,变压耀低压侧两相短路时流过高压侧(保护安裝
处)的稳态电流
(17)^3max~-一三相对称短路电流初始值(超瞬态短路电流)
(18),2Z:
3・max一一最大运行方式下,变压器低压侧三相短路时流过高压侧(保护安装处)的超瞬态电流
(19),i:
2min—一最小运行方式下,保护装置安装处两相短路时的超瞬态电流
■涉及到的计算公式
(D|变压器的额定容量计算公式
S「T=V3*U\订*Ih-7-S「T=42**12"
(2)|变压器低压侧三相短路电流经验计算公式|
ff
100*—
Imax一
(3)过电流保护整定值计算公式
♦保护装置的动作电流I
应躲过可能出现的过负荷电流,其计算公式为
K,.叫
♦保护装置的灵敏系数J
按电力系统最小运行方式下,低压侧两相短路时流过高压侧(保护安装处)的短路电流校验,其校验公式为
Ksen1.5
1op
其中保护装置一次动作电流为/如,其计算公式为
nTA
I二1.*—
°Popkp
♦保护装置的动作时限
应与下一级保护动作时限相配合,一般取0.5〜0.7s
♦保护装置的动作电流人酬
应躲过低压侧短路时,流过保护装置的最大短路电流,其计算公式为r
J一K*K*2回呼
1opk-^rel八办
nTA
♦保护装置的灵敏系数Kg
按电力系统最小运行方式下,保护装置安装处两相短路电流校验,其校验公式为
sen
>2
其中保护装置一次动作电流为1op,其计算公式为
I=1k
opopkp
♦保护装置的动作时限
变压器电流速断保护装置动作旳限分为t=Os(速断跳闸)和t=0.5s(延时速断跳闸)两种。
(5)电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流值
(采用三相式保护)
计算
点
三相短路电流(A)
二相短路电流(A)
单相(接地)短路电流(A)
际值
I”
A3max
min
人1min
过压㈱安也折值流高侧护装的算
^2^3-max=~~来〃3max
Kt
(变压器组别YynO)
,2R2・min=~~*%2・min
(变压爲组别YynO)
bklmin3k'kmin
(变压器组别YynO)
^2^3-max=~-*〃3max
Kt
(变压器组别Dynll)
/一2*]2^2-min*K"«2min
(变压器组别Dynll)
1
‘2RImin—[-^k-min
如Kt
(变压器组别Dynll)
”_1“,2R3・max—~~¥^^3-max
Kt
(变压器组别Ydll)
,2R2.min—r*人2・min
(变压器组别Ydll)
(6)低压三相和二相短路电流的计算
序
号
物理■名称
计算公式
说明
1
三相对称短路电流初始值(kA)
琨3=——W
**yj(Rjx2门
※“n—短路计算点所在电网的标称电压(380V)探©一峰值系数
一短路计算电压系数,取平均值1.05
2
三相对称开断电流(有效值)(kA)
对远离发电机端短路,
3
三相短路电流峰值(kA)
ip3=逅*©*〃3
4
三相稳态短路电流(有效值)(kA)
对远离发电机端短路,厲3=1、3
5
两相稳态短路电流(有效值)(kA)
对远离发电机端短路,
Ik2=0.866*以3
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
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(7)高压三相短路电流与短路容量的计算
序号
物理量名称
计算公式
说明
1
三相对称短路电流初始值
(kA)
卩_Id
k3*
xz
探5一短路计算点所在电网的标称电压(kV)探心一峰值系数
K”=1+厂小心企
对高压电路:
心远远小于卜X》,
可取Kp=1.8,则
切=2.55认3
探J短路计算点基电流
2
三相对称幵断电流(有效值)
(kA)
对远离发电机端短路,胡3=玫3
3
三相短路电流峰值(kA)
ip3=逅*Kp呗3
4
三相稳态短路电流(有效值)
(kA)
对远离发电机端短路,«3二以3
5
两相稳态短路电流(有效值)
(kA)
对远离发电机端短路,
以2=0.866认3
6
对称短路容量初始值(MVA)
Sk3=石*。
*5*以3
二.运用举例
(1)已知变压器参数为:
SCB10-160010(1±2.5)/0.4kV额定容S=1600kVA
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
变压器的短路电压(即阻抗电压)协%=6
接线组别Dynll变压签的短路损耗申=10.2KW
(2)高压电流互感器参数为:
3只LZZJB12-10A变比150/5
额定输出20/15VA准确级0.5/10P15
(3)微机保护装置DMR201
(4)过流继电器GL-15/10
⑸过流继电签DL-
〜10〜
试概略计算过电流保护与电流速断保护整定值
(3)
计算变压器低压侧三相短路电流
(4)
计算变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流的折算值
(5)以微机保护装置DMR201为例,概略计算过电流保护与电流速断保
整定值,其中参数取值如下:
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
心产1.05Kjx=1K,=0.95心=3
♦计算过电流保护整定值
(a)
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计算过电流保护动作电流整定值(二次电流)
呎=EK”""
5
(b)验算保护装置的灵敏系数
保护装置一次动作电流为
150
*血=9.7*丄二291人心1
变压器组别为Dynll,对远离发电机端短路则厶3=農,厶2=0.866仏
2224汕“=71^7*Ik2-=73^7*0,866**严7^
*0.866*38490=0.046189*0.866*38490=1539
验算灵敏系数
经验算K.0满足要求。
(c)
保护装置的动作时限
应与下一级保护动作时限相配合,一般取t=0.5〜0.7s
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理〜10〜
♦计算电流速断保护整定值
(a)计算电流速断保护动作电流整定值(二次电流)
JW1
I叭=心*K.*=1-05*1*二53.894
nTA_2_
5
(b)验算保护装置的灵敏系数Ksen
保护装置一次动作电流为
150
I=I*血=53.89*丄=1616.7人
二>仰叽K1
因上一级主变系统参数不能确定,故无法验算灵敏系数是否满足要求。
(C)保护装置的动作时限
取无动作时限t=0s
注:
上述概略(无准确的系统参数)计算出的过电流保护与电流速断保护整定值要适当偏小取值
如:
上述过电流保护整定值为9.7A,可适当偏小取值为8〜9A;
保护装置的动作时限约为0.6s
电流速断保护整定值为53.89A,可适当偏小取值为45〜50A;
保护装动作时限取Os
(6)以过流继电器以GL或DL为例,概略计算过电流保护与电流速断保护整定值,其中参数取值如下:
过流继电器DL
K切=1.2(过电流保护)Krel=1.3(电流速断保护)
之比),取整数倍如:
4倍,6倍等。
附注:
补充一些有关三相对称短路电流的计算知识
采用标幺值法计算
(一)确定基准值
序号
基准值
计算公式
符号说明
1
基准容量
Sd=iOOMVA
※―一短路计算点所在电网的标称电压(kv)
※/〃一短路计算点基准电流(kA)
※个一短路计算电压系数,取平均值1.05
2
基准电压
Ud=c^Un
3
基准电流
!
_Sd_Sd
dd品*c*U”
常用基准值(Sd=100MV<4)
系统标称电压(单位:
kV)
0.38
3
6
10
35
110
基准电压匕(单位:
kV)
0.4
3.15
6.3
10.5
37
115
基准电流你(单位:
kA)
144.3
18.3
9.16
5.5
1.56
0.5
(-)短路计算点应根据计算目的选取,一般为高压电源引入处、高压配电所
母线、车间变电所变压器一次侧和二次侧等处。
(三)计算高压短路回路各元件的电抗标幺值
元件名称
电抗标幺值计算公式
1
电力系统
S;、
2
电力线路
X乙一Xo*/*Sd。
(c*S)2
3
配电变压器
100*5rT
4
限流电抗器
100a/3*/rL(c*t/„)2
符号说明:
(DS<3——电力系统变电所高压馈电出□处短路容董(MVA),取具体工程的设计规
划容量(供电部门提供)
(2)兀0——电力线路单位长度的电抗(Q/km)
注仁当线路结构数据不详时,乂0可取其近似值,
对6kV电缆线路兀=0・°7Q/km;
对10kV电缆线路不)=0.08Q/km;
对6kV架空线路=0.35Q/km;
对10kV架空线路X。
=0.35Q/km;
其它参数见下直表-1
⑶
1
—电力线路的长度(km)
⑷
-
一元件所在电网的标称电压(kV)
(5)
以%-
—变压器的短路电压(即阻抗电压)百分值
(6)
SrT-
——变压器的额定容矍(kVA)
(7)
Xl%,
UrL,【r・L——限流电抗器的电抗百分值,额定电压(kV),
额定电流(kA)
注2:
对计算要求不十分精确时,可采用下表各种线路电抗的近似值
表T
线路种类
标称电压(kV)
电抗X(Q/km)
Sd=100MVA时,
电抗表幺值
电缆线路
6
0.07
0.176
10
0.08
0.073
35
0.12
0.009
架空线路
6
0.35
0.882
10
0.35
0.317
35
0.4
0.029
110
0.4
0.003
注:
计算电抗表幺值时,所采用的基准电压匕分别为:
6.3kV、10.5kV.37kV、U5kV
(四)计算低压短路回路各元件的(正序)阻抗值
序
元件名称(正序)阻抗(mQ)计算公式
号
阻抗
电阻
电抗
1
高压系统
Zs=("S)S10-3亠riff
Sk3
Rs=0.1*X$
Xs=0.995*Z$
2
配电变压器
口_以%5)2T100*SrT
RT_o
(S")2
Xt=((Zt)?
-(/?
7)2
3
配电田线
ZWB=J(RWB)2+(XwB)2
RWB=r*/
XwB=x^l
4
配电线路
Z\VP=J(RwP),+(Xwp)2
Rwp=
X\VP
电力系统继电保护整定值计算【流莽】整理
〜10〜
(6)
注:
高压系统与变压器的阻抗均为折算到低压侧的值。
符号说明:
(1)
S=3
—配电变压器高压侧短路容量(MVA)
(2)
5
T氐压电网的额定电压(380V)
⑶
—配电变压器的短路损耗(KW)
⑷
SrT—
—配电变压器的额定容量(kVA)
⑸
r,x-
——线、线路单位长度的电抗(mfi/m)
母线.配电线路的长度(m)
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- 电力变压器 保护 整定值 计算