微机保护原理及整定计算(4)

时间元件:按躲系统振荡周期整定，用户自行整定；

负序电压闭锁元件：为了防止外部故障或PT断线保护误动。一般整定为6～10V。 整定算例： 电压为15.75 kV、

co?=0.85、容量为200MW的汽轮发电机，Xd=198.08%、

?=25.28%、额定电流为8.625 kV、配置有阻抗圆构成的失磁保护，试计算其失磁保护定Xd值（电流互感器变比为12000/5，电压互感器变比为15.75/01）。

阻抗圆整定为

XA?j12?XdUefnLH3IefnYH?j12×0.2428×15.753?8.625?2400157.5?1.95??90?

XB??KKXdUef3Ief

nLHnYH??j1.2×1.980×

15.753?8.625?2400157.5?38.2

???90?

时限元件整定：t?1.5s时，定子判据动作。

2.2.1转子（励磁电压）判据

采用转子低电压作为系统故障或系统振荡时的闭锁元件, 其整定值为：

Ufd.op?Krel?Ufd0

fd0式中：Krel为可靠系数，取0.20～0.50； U为发电机空载额定励磁电压，本装置认为在

40V以上的转子电压有效，否则转子判据不满足；

动作延时为0.2～0.5s，本装置固定为0.2s。

2.2.1系统低电压判据

一般取系统侧母线电压，本判据主要用于防止由发电机失磁故障引发的无功储备不足的系统电压崩溃，其三相同时低电压动作判据：

Uop.3ph?Krel?Uh.min

式中： Krel 为可靠系数，取0.85～0.90；Uh.min为高压侧系统最低正常运行电压。本判据也可以取发电机机端电压，一般按（0.85～0.90）Uef 整定。 3.2。 发电机逆功率保护整定

逆功率保护继电器构成。首先精确测量系统功率大小：

P?UaIacos?a?UbIbcos?b?UcIccos?c

如果发现功率为负值，且绝对值小于定值，则延时1～5S发信号，延时10～600S可用于跳闸。

定值整定Pset?K(Pset1?Pset2)

K： 可靠系数，0.5～0.8；

Pset1：水轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的3～4%； Pset2：发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的1～1.5%。

三. 变压器保护原理判据及整定

1. 变压器差动保护原理及整定 4.1基本保护功能原理

4.1.1 二段式比率制动差动保护

装置设置二段式比率制动差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障以及匝间短路等故障，并能正确区分励磁涌流、过励磁故障。其动作特性图如下：

IopSIop.0Ires.0图中阴影部分要经过励磁涌流判别才出口。 原理方程如下：

Iop?Iop.0 ?Ires?Ires.0? Iop?Iop.0?S?Ires?Ires.0?

Ires

?Ires?Ires.0?

式中：

Iop为差动电流，Iop.0为差动动作最小值，Ires为制动电流，Ires.0为制动电流

最小值，S为二段式比率制动系数。

差动电流的计算方法：

Iop?U1TA1?I1?I?2

U2TA2制动电流的计算方法：

Ires?U1TA1?I1?I?2/2

U2TA2式中：

为变压器两侧单相电压（取额定电压），TA1、为变压器两侧TA变比（若U1、22TA为300/5，则变比为300/5=60），I?1、为变压器两侧二次电流矢量补偿值。 24.1.2二次谐波闭锁

根据对变压器励磁涌流的谐波分析，励磁涌流中含有很大比例的二次谐波分量，而在变压器内部故障电流中，二次谐波的比例很小，因此，可以利用二次谐波制动原理来防止因变压器励磁涌流而导致的差动误动作。二次谐波闭锁可通过控制字选择投入或者退出。

判断方程如下：

Iop2?k2?Iop1

式中：Iop2为A、B、C三相差动电流中最大二次谐波电流，k2为二次谐波制动系数，Iop1为三相差动电流中最大基波电流。 4.1.3 TA断线闭锁

当TA断线时，可能引起差动保护的误动作，故可通过TA断线识别来闭锁差动保护。当三相电流大于等于0.3A时，启动TA断线判别程序，当同时满足以下条件时，认为TA断线：

1） 三相电流中至少一相电流不变（变化范围小于±0.2A） 2） 最大相电流小于1.2倍额定电流（线路正常） 3） 三相电流中一相或两相无电流。 保护判据如下：

TA断线投入TA断线&TA断线告警显示远传&闭锁差动保护TA断线闭锁投入

4.1.4 相位补偿

电力系统中变压器最常见的接线方式为Y,D-11方式，即高压侧为星形接法，低压侧为三角形接法，并且电流互感器普遍采用Y-Y接法，这样就造成Y侧电流滞后Δ侧电流30，因此对于Y侧电流，在装置内部要进行相位补偿。

如下图所示为高、低压侧电压矢量图，其中AB为高压侧Iab的电流矢量，ab为低压侧Iab的电流矢量，本装置是以高压侧电流向量为基准，将高压侧的相位逆时针旋转30度。计算方法如下：

B0

IABIBbICIab30oAcIAaC

IA'=?IA-IB?/IB'=?IB-IC?/IC'=?IC-IB?/3?IABe3?IBCe3?ICAej30

j30j30其中, IA'、IB'、IC'为补偿后的电流值, IA、IB、IC为补偿前的电流值。

4.1.5 差流速断保护

装置设置差流速断保护，在装置检测到任一相差流大于差流速断整定值时，立即保护动作出口，动作于高、低断路器跳闸，并且发出速断跳闸信号。 4.1.6 差流越限告警

装置设置差流越限告警功能，在装置检测到任一相差流大于差流越限告警整定值时，差流越限告警，并发出差流越限告警信号。

4 变压器主保护（IMP-3201）整定说明

在进行变压器差动保护的整定之前需要根据实际情况对变压器两侧TA二次侧电流的相位调整，可以选择投入“相位补偿”；并且需要通过设置高﹑低压相压和设置高﹑低压侧TA变比来消除高、低压侧不同额定电流产生的不平衡差流。 4.2。 差流速断的整定

其动作电流应按躲过系统励磁涌流来整定；即：

Iop?Krel?Ie.max；

Ie.max在系统中并不好确定，因此，Ie.max?Kyl?In，可靠系数Krel取1.15～1.3。 Kyl为励磁涌流倍数，与变压器额定容量和系统等值电抗的大小有关，推荐值为：

6300KVA及以下，Kyl=7～12； 6300～31500KVA，Kyl=5～7； 40000～120000KVA，Kyl=3～6； 120000KVA以上，Kyl=2～5；

变压器容量越大，系统等值电抗越大，Kyl值相应取较小值，并且要求其保护灵敏度大于1.2。 4.2。 二段式比率制动差动的整定 2.2.1启动电流Iop.0的整定

按躲过变压器最大负荷下的不平衡电流整定。

Iop.0?Krel(2fi(n)??U??m)In

式中：

Krel―――可靠系数，可取1.3～1.5；

?U―――变压器分接头调节引起的误差，取调压范围中偏移额定值之最大值（百

分比）；

?m―――TA和TAA未完全匹配引起的误差，一般约为0.05；

fi(n) ―――电流互感器在额定电流下的比值误差，10P型可以取0.03，5P型可以

取0.01。

例如：取Krel=1.5, 并且假定?U为0.1(如果额定是110kV，实际运行为121kV，

（0.06?0.05?0.1）In=0.315In。 那么其?U就应该取0.1)，则有Iop.0?1.5?

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