咸寧地區(qū)110kV微機主變保護整定計算原則的優(yōu)化實踐

凌艷，劉杰

(湖北電網(wǎng)咸寧供電公司，湖北 咸寧 437100)

1 引言

繼電保護及安全自動裝置的整定值是繼電保護及安全自動裝置準確、可靠、合理地切除故障元件的重要保證。根據(jù)《3～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》(DL/T－2007)，結合咸寧電網(wǎng)的實際情況，經(jīng)過實踐摸索總結了以下整定原則及一些特殊問題的處理方法，并對部分整定計算原則進行了優(yōu)化修正和簡化，以符合當前的技術標準。對提高工作效率、減少誤整定、確保電網(wǎng)運行安全可靠有著實際的意義。

本文介紹的整定方法，在電網(wǎng)正常運行時，保護各段都嚴格遵守逐級配合(定值配合、時間配合)的原則。特殊情況，還要結合出現(xiàn)特殊情況時電網(wǎng)的實際情況進行必要的調(diào)整。

2 110kV變壓器保護整定計算及簡化原則

2.1 變壓器保護按技術規(guī)程規(guī)定應裝設的基本裝置(表1)

2.2 變壓器縱差保護整定計算

對于通過軟件實現(xiàn)電流相位和幅值補償?shù)奈C型保護，各側電流互感器二次均可按Y接線。選二次電流較大側作為基本側，即IN/TCT(IN為變壓器額定電流，NCT為 CT 變比)。

(1)差動電流速斷保護

差動速斷保護不受二次諧波電流閉鎖條件的限制，而是靠電流值避開涌流，因此靈敏度較低。當變壓器空載投入或變壓器外部故障切除后電壓恢復時，勵磁涌流高達額定電流的6～8倍，當差動TA選擇合適時，變壓器外部短路流過差動回路的不平衡電流小于變壓器空載投人時的勵磁涌流。因此，在整定時可只考慮躲過變壓器空載投入電網(wǎng)時勵磁涌流，根據(jù)電網(wǎng)實際及經(jīng)驗值一般情況下取K倍變壓器高壓側二次額定電流值。即:Icdsd=kIN/NCT。K推薦值如下:

表1 變壓器保護配置

6300kVA及以下 7.0～12.0;

6300～31500kVAV 4.5～7.0;

40000～120000kVA 3.0～6.0;

120000kVA及以上 2.0～5.0。

變壓器容量越大，系統(tǒng)電抗越大，K取值越小。

(2)比率制動式差動保護縱差保護最小動作電流應大于變壓器額定負載時的不平衡電流:

即 Icddz.min=Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/NCT

Krel—可靠系數(shù)，取1.3～1.5;Ker—電流互感器的比誤差，取0.1;ΔU—變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值;Δm—由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設時取0.05。

工程中宜取(0.2～0.5)IN/NCT，工程中采用不小于0.3IN/NCT，起始制動電流為(0.8～1.0)IN/NCT。對最小動作電流，一種意見按不大于0.5IN/CCT整定，在變壓器匝間短路時能較靈敏反應;另一種意見是根據(jù)實際運行經(jīng)驗，按上述導則規(guī)定的整定值，過于靈敏，容易造成誤動，從而適當提高差動保護最小動作電流，適當降低制動電流。對于常規(guī)二折線和微機三折線比率差動保護最小動作電流取0.5倍額定電流是比較合適的。

制動系數(shù)一般整定為0.4～0.5，如果各側TA不是同一變比，是經(jīng)過補償取得一致變比，則定值可取上限值。

(3)二次諧波制動的整定

在利用二次諧波制動來防止勵磁涌流的差動保護中，二次諧波制動比表示差電流中的二次諧波分量和基波分量的比值。一般二次諧波制動比為0.1～0.25，為簡化統(tǒng)一為0.18。

(4)其他定值整定

差動電流突變量起動定值，一般選取為0.2倍裝置額定電流值;差流越限告警定值整定為0.2～0.5倍差動電流啟動值，統(tǒng)一簡化取0.2倍變壓器基準側二次額定電流;CT斷線報警門檻定值按0.4倍差動電流啟動值，即0.2倍變壓器基準側二次額定電流整定。

2.3 變壓器相間后備保護配置整定及優(yōu)化

復合電壓閉鎖及方向閉鎖電流保護易用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器，作為變壓器相間短路的后備保護。

(1)變壓器復合電壓閉鎖及方向閉鎖

①110kV變壓器高、中、低三側后備過電流保護均需經(jīng)復壓閉鎖，宜將各側電壓以或門形式輸出作為復壓閉鎖開放條件。高壓側復壓閉鎖低電壓取80V(線電壓)，中低壓側復壓閉鎖低電壓取70V(線電壓)，負序電壓取5V(線電壓)。

②單側電源變壓器的過電流保護如需投方向閉鎖，高壓側后備為母線指向變壓器，中壓側和低壓側后備為變壓器指向母線。對于終端變電站，各側后備過電流保護方向閉鎖可退出。

(2)主變各側復壓閉鎖過流定值整定

為保證選擇性，中低壓側過流保護的動作電流應躲過可能流過變壓器的最大負荷電流，最大負荷電流可按以下情況考慮并取最大者:

①對并列運行的變壓器，應考慮切除1臺時余下變壓器所產(chǎn)生的過負荷電流，當并列運行的變壓器容量不相等時，應考慮容量最大的1臺變壓器斷開后引起的過負荷。

②當降壓變壓器中低壓側接有大量異步電動機時，應考慮躲過電動機自啟動電流。

③對2臺分列運行的降壓變壓器，在負荷側母線分段斷路器上裝有備用電源自動投入裝置時，應考慮備用電源自動投入后負荷電流的增加。

④與下一級線路的電流保護相配合，其動作電流躲過低壓母線上所有線路速斷電流保護動作電流的最大值。

考慮在系統(tǒng)最小運行方式下中低壓側母線上發(fā)生兩相金屬性短路時流過保護的最小短路電流，以進行保護靈敏系數(shù)的校驗，并應滿足靈敏度要求。

(3)相間后備保護的優(yōu)化配置

①加強變壓器低壓側的保護。除繼電保護技術規(guī)程規(guī)定低壓側，總斷路器原設置的一套過流保護外再增設一套復壓閉鎖過流保護，作為低壓母線保護或其后備，其定值與出線I段或II段相配合，對母線有1.5的靈敏度。

*—主變阻抗標幺值;NCT—低壓側CT變比。

整定時限宜短:一是減少變壓器出口故障短路電流對變壓器和其他設備的損害，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求:二是防止斷路器柜中直流被燒毀而不能切除故障。一般第一時限應不大于0.6s跳本側斷路器，第二時限不大于1s跳變壓器三側，以防止低壓側斷路器拒動。原來一套復壓閉鎖過流與出線最后一段相配合，整定時限也不宜太長。線路保護要逐級配合，同時要縮短級差。

②完善變壓器中壓側保護。因中壓側與高壓電網(wǎng)電氣距離近，它的故障對主系統(tǒng)和變壓器的安全影響更大。同樣也應增設置一段復壓方向過流保護，方向指向中壓側母線，整定原則同低壓側，也可設有兩時限。

③高壓側必須有一套過流保護對低壓側母線有一定靈敏度(一般為1.2～1.3)。如果是復壓過流，電壓靈敏度可以用高、低壓側電壓閉鎖并聯(lián)來解決。電流靈敏度不足及可能在故障切除后電壓恢復負荷電流作用下誤動問題尚無根本措施。

2.4 變壓器接地保護的配置整定

間隙零序過流保護與間隙零序過壓保護構成了變壓器接地后備保護，身兼兩職，除做系統(tǒng)接地后備保護外，還應保證任何情況下，每一臺主變中性點均不遭受過電壓。間隙零序電流保護定值按規(guī)程推薦一次值為100A，0.5s;零序過壓保護定值按規(guī)程推薦 150～180V，0.5s(220kV系統(tǒng)及110kV電網(wǎng)中可能產(chǎn)生零序過電壓較高的變電站的零序過壓保護定值調(diào)整為180V，110kV系統(tǒng)取150V)。主要作用是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，對不接地變出現(xiàn)的過電壓以及間隙擊穿后產(chǎn)生的零序電流進行判斷，達到定值且躲過暫態(tài)過電壓時間即將主變切除。其目的是防止主變因長時間過電壓沖擊造成絕緣損壞;間隙長時間放電造成棒間隙損壞或通過的零序電流產(chǎn)生局部過熱造成絕緣損壞等。

變壓器中低壓側配置接地告警，按0.1～0.3倍額定電壓整定，一般整定為20V/5s。

2.5 變壓器的電流速斷保護

對于小容量的變壓器(5600kVA以下)，一般可裝設電流速斷保護，以加速切除變壓器高壓繞組內(nèi)的故障。其定值按下述條件計算:

①按躲過變壓器外部短路故障時流過變壓器的最大短路電流整定，即:

Idz=KkId.max

式中:Kk—可靠系數(shù)，取1.4～1.5，當采用反時限特性繼電器時，可取1.6～1.8;Id.max—變壓器外部故障時流過保護的最大短路電流。

②按躲過變壓器空投時的勵磁涌流計算，即Idz=KkIe

式中:Kk—可靠系數(shù)，取3～5。對變壓器額定容量較大者，取較小值;反之，取較大值;

Ie—變壓器額定電流。

取上述計算值之較大者。

靈敏度校驗:按保護安裝處之母線最小運行方式下的短路故障計算，即Klm=Id.min/Idz

式中:Id.min—保護安裝處母線短路時的最小短路電流。靈敏度Klm不應小于2。當靈敏度不滿足要求時，若保護定值系按躲過勵磁涌流的條件決定，則可使電流速斷保護帶有少許延時(如帶0.2s延時)，這樣定值計算中的Kk值不必取3～5倍，而可適當減小(如取2～3倍速)，以提高保護的靈敏度。

2.6 變壓器過負荷保護

根據(jù)變壓器各側繞組及自耦變壓器的公共繞組可能出現(xiàn)過負荷情況，應裝設過負荷保護。過負荷保護的動作電流應按躲過繞組的額定電流整定，即Idz=KkIe/Kfh

式中:Kk—可靠系數(shù)，采用1.05;Kjh—返回系數(shù)，取0.85～0.95(電磁型保護取0.85，微機型保護取0.95);In—變壓器各側一次額定電流的二次值。

保護的動作時間應與變壓器允許的過負荷時間相配合，同時應大于相間故障后備保護的最大動作時間(通常可大2個時間階段)。取過負荷時間8s，只動作于信號。

2.7 啟動風冷

電流定值:Idz=KkIHe

式中:IHe—高壓側一次額定電流二次值;Kk—可靠系數(shù)(0.6～1)。

時間定值取5s。

2.8 過載閉鎖調(diào)壓

電流定值取過負荷電流整定值，時間取5s。

3 結束語

綜上所述，在地區(qū)110kV運行方式和微機保護配置已規(guī)范化的前提下，參照部頒規(guī)程的規(guī)定，并結合實際運行經(jīng)驗，簡化和優(yōu)化了110kV主變微機保護相關的整定原則。采取上述整定計算方法之后，一方面更加符合微機保護裝置的技術特性，另一方面也節(jié)省了大量的整定計算時間，提高了工作效率，對提高繼電保護運行管理工作水平具有實際意義。

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