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1、电力变压器与高压电动机纵差动保护保护整定计算1 差动保护1.1 差动保护分为横联差动与纵联差动保护。横联差动保护用于电力系统双回路并列运行 的远距离输电线路保护，以及发电机与高压电容器的保护。纵联差动保护用于电流保护不能 满足快速性与灵敏性要求的短距离输电线路的保护， 以及大中型变压器与高压电动机的保护。12继电保护设计规范规定，电流速断保护不能满足灵敏系数要求的容量为1000 - 5000kVA的重要变压器与容量为6300 - 8000kVA单独运行的变压器，以及容量为10000kVA 以上单独运行的变压器与容量为6300 - 8000kVA并列运行的变压器，应装设纵联差动保护。13 继电保
2、护设计规范规定高压电动机电流速断保护不能满足灵敏系数时，以及容量为 2000kW以上的高压电动机电应装设纵联差动保护。14 变配电站综合自动化系统(微机保护)的纵联差动保护装置的整定分为差动速断与差 动(又称为比率制动差动)。2 平衡系数21 受电力变压器高压侧与低压侧电流互感器规格与型号的影响，变配电站综合自动化系 统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置计算差动电流时要利用平衡系数进行修正。 假 设电力变压器额定电压为：35/10kV,额定容量为：3500kVA。绕组的接线组别为：Y/Y0。高压侧额定电流为：Iir二S =(V3xUir)二3500-( 1.73x35 )二58A,低压侧
3、额定电流为：I2r 二s -(V3xU2r)二3500-(1.73x10)二202A。假设高压侧电流互感器变比为58/5A，低压侧电流互感器变比为202/5A ,在负荷为额定 容量3500kVA时高压侧与低压侧二次侧电流均为5A。在负荷为1750kVA时高压侧与低压侧 二次侧电流均为2.5A。变配电站综合自动化系统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装 置计算差动电流时，不会出现计算误差。2.2实际上电流互感器规格没有58/5A与202/5A，只能选75/5A与250/5A。如果不进行 平衡系数修正，负荷为额定容量3500kVA时：高压侧二次侧电流为：58-( 75-5 )二3.87A低压侧二
4、次侧电流为：202-( 250-5 )二4.04A变配电站综合自动化系统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置计算差动电流时，就会出现3.87 - 4.04二-0.17A的计算误差。在负荷为1750kVA时，高压侧二次侧电流为：29-( 75-5 )二1.98A低压侧二次侧电流为：101-( 250-5 )二2.02A变配电站综合自动化系统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置计算差动电流时， 就会出现1.98 - 2.02二-0.04A的计算误差。电流互感器变比越大，电流互感器一次侧电流与额定电流相差就越大，计算误差就越大。 因此必须利用平衡系数进行修正。如果以电流互感器二次侧额定电流5
5、A作为基准，平衡系数等于电流互感器二次侧额定电流 5A除以电力变压器高压侧与低压侧电流互感器二次侧计算额定电流。高压侧平衡系数为：Kb二5-1x2低压侧平衡系数为：Kb二5-l2c2变压器高压侧额定电流：l1r二S -(V3xU1r)低压侧额定电流：】2r二S -(V3xU2r)变压器高压侧电流互感器二次额定计算电流：Ilc2二(Ilr=nTA1)xKjx1变压器低压侧电流互感器二次额定计算电流：I2c2二(l2r-nTA2)xKjx2nTA1与nTA2为高压侧与低压侧电流互感器变比Kjx1与Kjx2为高压侧与低压侧接线系数。如果以电流互感器二次侧额定电流5A作为基准，原边与付边都进行平衡系数
6、进行修正。上 述举例中：高压侧平衡系数为：Kb二5ic2 = 5- 58-( 75-5 )二1.29 ,低压侧平衡系数为：Kb 二 5-l2c2 = 5- 202-( 250-5 )二 1.24。负荷为额定容量3500kVA时：高压侧修正后的二次侧电流为：11 = 58-( 75-5 )x1.29 =4.99A低压侧修正后的二次侧电流为：12 = 202-( 250-5 )x1.24 = 5.00A此时变配电站综合自动化系统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置计算差动电流误 差为：0.01A。负荷为1750kVA时：高压侧修正后的二次侧电流为： I1=29-(75-5)x1.29=2.49
7、4A低压侧修正后的二次侧电流为： I2=101-(250-5)x1.24=2.505A此时变配电站综合自动化系统(微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置计算差动电流差 为：0.006 A。如果以变压器高压侧或低压侧电流互感器二次额定计算电流为基准时， 为基准一侧就可以不 进行平衡系数修正，软件就可以减少一次运算。此时平衡调整系数为：Kb=IHc2-ILc2 (以低压侧二次额定计算电流为基准 )或 Kb=ILc2-IHc2 (以高压侧二次额定计算电流为基准 )。以下为一种变配电站综合自动化系统 (微机保护)的电力变压器纵联差动保护装置有关计算 公式，供分析问题参考。以低压侧电流互感器二次额定计算
8、电流为基准， 电流互感器二次侧均 为Y形接线，接线系数均为1,高压侧平衡系数计算公式为：Kb = IHc2 -ILc2 =(I1r-nTA1)xKjx1-(I2r -nTA2 ) xKjx2=S-(V3xU1r)-斤人1-S -(V3xU2r) -nTA2 =(UeHxnTA1)-(UeLxnTA2)变压器组别为 Y/时平衡系数：Kb = lHc2-lLc2 =( UeHxNh ) -( UeLxNLx3)变压器组别为 Y/Y 时平衡系数：Kb = Ihc2-Ilc2 =( UeHxNH) -( UeLxNL)变压器组别为Y/-1时(高低压侧相位差为150)：差动电流计算公式：制动电流计算公式
9、：IcdA = Kp (iHaiHc )iLaIcdB = Kp ( iHbiHa )iLbIcdC = Kp ( iHciHb )iLcIzdA = Kp(iHaiHc )iLa -2IzdB = Kp(iHbiHa )iLb -2IzdC = Kp(iHciHb )iLc -2变压器组别为Y/Y-6时(高低压侧相位差为0)时，差动电流计算公式：制动电流计算公式：IcdA = Kp(-iHa)iLaIcdB = Kp ( -iHb )iLbIcdC = Kp(-iHc)iLcIzdA =Kp(-iHa)iLa -2IzdB =Kp(-iHb)iLb -2IzdC =Kp(-iHc)iLc -
10、2变压器组别为Y/-11时(高低压侧相位差为210)时，差动电流计算公式：制动电流计算公式：IcdA = Kp ( iHaiHb )iLaIzdA = Kp(iHaiHb )iLa -2IcdB 二 Kp（iHb-iHc）+iLbIzdB 二Kp（iHb-iHc）-iLb=2IcdC 二 Kp （ iHc -iHa） + iLcIzdC 二Kp（iHc-iHa）-iLc=2变压器组别为Y/Y-12时（高低压侧相位差为180）时， 差动电流计算公式：制动电流计算公式：IcdA 二卜p(iHa)+ iLaIzdA二Kp (iHa) - iLa=2IcdB 二 Kp(iHb)+iLbIzdB= Kp
11、 ( iHb )- iLb=2Icdc 二 Kp(iHc)+iLcIzdc二Kp ( iHc )- iLc=22.3 变配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器纵联差动保护装置整定时要设置 平衡系数与变压器绕组组别，平衡系数通过上述方法计算取得。计算平衡系数时需要考虑电流互感器二次侧接线系数，相电流（Y型）接线系数为1，相电 流差（型）接线系数为V 3。电流互感器一次侧接线系数通过变压器绕组组别来解决。差动保护为了方便接线与查线，电流互感器二次侧都为Y型接线。此时变压器Y侧接线系数 为V3，侧接线系数为1。这样规定主要考虑到软件少进行一次除法运算。实际上Y侧为相电 流假设为】，侧则为相电流
12、差为V 3。现在规定变压器Y侧接线系数为V 3，侧接线系数为1。 在计算差动电流时假设侧为1，丫侧只要乘以V3就可以了。在电流互感器均为Y形时，组的 电流大于Y组V3倍。Y组电流乘以V3,二者就可进行差动电流计算。3 绕组组别设置变压器绕组组别不同，高压侧与低压侧电流相位也就不同，常规继电器纵联差动保护通过 电流互感器二次侧接线方式进行调整。变配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器 纵联差动保护装置可由软件来补偿，纵联差动保护电流互感器二次侧都接成星形，以便于二 次电路设计与检查。差动保护整定时要设置平衡系数与变压器绕组组别。一般填绕组组别的 代码。变压器绕组组别常用的有四种，一般规定好
13、四种代码，设置时填所需要的代码。4 波谐制动系数变压器空载投入时会出现励磁涌流。常规保变压器差动保护过磁饱和来躲过励磁涌流。变 配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器纵联差动保护装置利用间断角与二次谐波制 动来躲过励磁涌流。，励磁涌流中有很大的直流分量，与交流分量跌加后会出现间断角。变压 器微机差动保护可以利用间断角来躲过励磁涌流， 但采用的比较少。励磁涌流中二次谐波分量 很大，一般都采用二次谐波制动来躲过励磁涌流。二次谐波制动系数一般根据经验选取0.13 - 0.18。制动系数过小，变压器内部发生相间短路时，谐波制动容易引起差动保护拒动作；制动 系数过大，空载投入时误动。对大容量变压器
14、二次谐波制动系数可取0.16 -0.18 ,对小容量变 压器二次谐波制动系数可取0.13-0.15。工业与民用建筑配电设计手册规定取0.15-0.2。大型变压器可以通过试验来确定二次谐波制动系数。先设置一较小的制动系数使空载投入 失败，再设置一较大的制动系数使空载投入成功，然后再再设置一中间值，找出空载投入成 功最小制动系数，再除以可靠系数。5 差动速断保护整定5.1 变配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器纵联差动保护装置，在其保护范 围内（高低侧电流互感器安装位置之间）发生严重故障，需要迅速将故障切除，其动作电流 应躲过外部故障最大不平衡电流、空载投入与故障切除电压恢复时的励磁涌流以
15、及电流互感 器二次侧断线。5.2 变配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器纵联差动保护装置的保护分为差 动速断与差动保护。差动保护又称为比率制动差动保护。纵联差动保护就有两个动作电流， 一个是差动速断保护动作电流；一个是差动保护动作电流。5.3 差动速断保护动作电流比较单一。当差动电流大于变压器额定电流 5倍时，电流互感 器饱和，保护的灵敏系数降低。此时差动速断保护应动作。5.4差动速断保护动作电流，取变压器额定电流的（414 ）倍。工业与民用建筑配电设 计手册规定取变压器额定电流的（56 ）倍。6差动保护与比率制动整定6.1 当变压器内部发生故障时，差动电流比较小，差动保护要躲过电流互感器变比、型号 与特性不同；以及变压器外部短路引起的差动电流。常规差动保护采用平衡线圈与短路线圈 来躲过上述差动电流 从以右图中 可以看出，变 压器负载侧外 部短路时短路 线圈Wbrk使铁 心饱和，出口 继电器不会动 作，起到闭锁 变压器负载侧 外部短路的作 用。当出现不 平衡电流时，平 衡线圈Wb会起 到平衡作用。羞动继电器结构示意須变配电站综合自动化系统（微机保护）的电力变压器纵联差动保护装置采用比率
