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2MVA及以上的变压器差动保护整定

  2MVA及以上的变压器和用电流速断保护灵敏度不满足要求时应装设纵联差动保护,保护瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸;
  纵联差动保护的计算包括以下内容:
  1)变压器各侧参数计算;
  2)短路电流计算;
  3) 差动保护动作特性参数计算;
  4)灵敏度校验
  变压器是单电源和双电源的计算有些差别,本文以发电厂的主变计算为例,分析双电源变压器差动保护的计算。
  1. 计算数据
  系统图如下,已知以下数据:
2.jpg
3.jpg
  110kV母线短路系统提供的短路电流是40kA,主变设差动保护,电流互感器均为5p级,选变压器低压侧为基准侧。
  2. 变压器各侧参数计算
  1)一次电流
  高压侧一次电流 I1NH= 150/(121x√3)=715.7A;
  低压侧一次电流 I1NL= 150/(13.8x√3)=6275.6A;
  2) 二次电流
  高压侧二次电流 I2NH= 715.7/(1200/5)=2.98A;
  低压侧二次电流 I2NL= 6275.6/(8000/5)=3.92A;
  厂用电侧二次电流 I2NC= 6275.6/(2000/5)=15.69A;
  3) 平衡系数
  KblL=1 (低压侧为基准侧) ;
  KblH=3.92/2.98=1.513 ;
  KblC=3.92/15.69=0.25 ;
  3. 短路电流计算
  1)变压器低压侧短路系统侧流过基准侧的短路电流
  基准容量 :Sj=100MVA ; Uj=121 ,13.8kV
  Xs=0.502/40= 0.01255 ;
  Xt=13/150= 0.08667
  I“=(100/(13.8x√3))/(Xs + Xt) =42.167kA;
  2) 变压器低压侧短路发电机侧流过基准侧的短路电流
  Ud”=19% ,查表 I*=6.3915
  I“= 6.3915 x (125/(0.85x13.8x√3)) =39.32kA;
  3) 短路电流和制动电流取值
  短路电流取最大值 42.167kA;
  制动电流取 Ires=(42.167+39.32)/2= 40.74kA,用此值进行灵敏度验算。
  4. 差动保护参数计算
  1)最小动作电流
  Iop.min= Krelx(Ker+△U+ △m)x IN/na
  = 1.5x(0.02+2x2.5%+0.05)x IN/na
  =0.18xIN/na
  在工程实际应用中,还应考虑外部故障切除时的不平衡电流,根据经验及推荐数据,一般取0.5,因此
  Iop.min= 0.5x3.92=1.96A;
  2) 起始制动电流
  起始制动电流一般取0.4~1Ie,本设计按1取
  Ires.0= 1x3.92=3.92A;
  3) 不平衡电流计算
  不平衡电流
  Iunb.max= (Kap x Kcc x Ker+△U+ △m)x Ik.max/na
  =(2x0.1x0.05+0.05+0.05)xIk.max/na=0.3x Ik.max/na
  最大动作电流
  Iop.max=1.5xIunb.max=0.45xIk.max/na
  =0.45x42.167x1000/1600= 11.86A
  4) 斜率K的确定
  当 Ires.max=Ik.max 时
  K=( Iop.max-Iop.min)/( Ik.max/na-Ires.0)
  =(11.86- 1.96)/(42.167x1000/1600-3.92)
  =0.44
  根据经验,一般K取0.5
  5. 灵敏度校验计算
  制动电流取 Ires= 40.74kA;
  Iop= Iop.min + Kx(Ires - Ires.0)
  = 1.96+0.5x( 40.74x1000/1600- 3.92)
  = 12.73A;
  Ksen= (0.866x 39.32x1000/1600)/12.73=1.67》1.5 ; 满足要求
  6. 差动速断保护
  差动速断是纵联差动保护的辅助保护,当变压器内部故障,引起互感器饱和纵联差动保护失效时,瞬时启动跳闸;
  差动速断按躲过励磁涌流考虑,取5~6I2N ,发电机-变压器组区外故障短路电流不大,按5I2N 计算;
  Ik.in= 5XI2N =5x3.92=19.6A
  7. 计算结果分析
  1) 差动保护中的拐点、斜率等一般由装置提供参考值,计算也应在参考值附近;
  2) 当计算值和参考值有差距时,比如 Iop.min 计算是 0.18 ,但在工程实际应用中,还应考虑外部故障切除时的不平衡电流,根据经验及推荐数据,一般取0.5;
  3)最大短路电流影响不是很大,本例短路电流按23.8kA计算,K=0.43,差距很小,最终都是按0.5整定。



原作者:言+C 独立完成

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