主变压器保护整定计算

主变压器保护整定计算1主变压器保护1.1保护配置本文所述变压器，容量在10MVA及以上，电压为35(110)/6.3(10.5)kV，通常是指企业内部总变电所或区域变电所内的变压器。保护装置配置：差动，过流后备，过负荷，瓦斯，温度。举例：变压器SF9－25000kVA，35/6.3kV，Yn/D11接线，Uk=8%，412.4A/2291A，35kV侧三相短路电流：最大21.5kA，最小17.2kA。35kV系统中性点经消弧线圈接地；6kV系统不接地，无发电机接入，所供最大电动机4000kW，全压直接起动，起动时间10s。1.2保护装置选型及设置原则选用微机型保护装置，保护设置原则如下：差动保护与过流后备保护分别设置－分开的微机保护装置和CT；差动保护专用保护装置和CT（要求5P20）；高压侧过流后备保护(高后备)和过负荷共用一套保护装置和CT（不低于10P10）；低压侧过流后备保护（低后备）和过负护共用一套保护装置和CT（不低于10P10）；（注：对于低压侧无电源的终端变电所，低后备可取消）以施赖德保护装置为例：差动保护－T87，过流后备－S40（或S42－带方向保护）。1.3整定计算1.3.1基本设定值a35kV侧CT一次额定电流In=600A(二次额定电流In2=5A)6.3kV侧CT一次额定电流I’n＝3000A(二次额定电流I，‘n2＝5A)b基本电流Ib＝412.4AI’b＝2291Ac额定初级线电压Unp＝35kV额定初级相电压Vnp＝35kV/3d额定次级线电压Uns＝100V次级零序电压Unso＝100/3Ve变压器额定容量S＝25MVAf绕组1额定电压Un1＝35kVg绕组2额定电压Un2＝6.3kVh绕组1额定电流In1＝412.4Ai绕组2额定电流In2＝2291A1.3.2系统短路数据外部短路时穿越变压器的短路电流：当6kV侧母线短路时，最大3.974kA；最小3.798kA（35kV侧）最大23.33kA；最小22.3kA（6.3kV侧）1.3.3保护设定值1）差动保护87T序号名称电流A35kV6.3kV1一、二次侧额定电流Ib，Ib412.422912变压器接线方式Y－113CT二次接线方式YY4CT一次电流计算值412.422915CT一次侧额定值In，In60030006CT变比1206007CT二次回路额定电流3.4373.818选用施耐德保护装置T87a动作电流Ids设定最小动作电流Ids＝k(2f+U+m)In=1.2(20.1+0.1+0.05)412.4=173.2A=0.29In考虑返回/动作比(905)%，Ids=0.29In/0.85=0.34In取Ids=40%In＝240A(设定范围30%-100%In)b计算Id/It外部短路时出现的最大不平衡电流：Idiff＝(kstkaf+U+m)Is=(12.00.1+0.1+0.05)3974=0.353974＝1391A外部短路时出现的最大穿透电流：3974maxxadjustedtxIIA所以，Id/It=1391/3974=35%。考虑返回系数(905)%，取Id/It=35/0.90=38.9%取Id/It=40%(设定范围15%-50%)上式中，f－CT的比值误差；ka－CT的非周期系数，1.5－2.0（对5p或10p）；kst－CT的同型系数，不同型取1.0；U－变压器调压分接头引起的误差；m－CT变比不完全匹配产生的误差，取0.05。c动作时间35ms（典型值）d电流互感器断线检测OnT87保护装置的其它功能关断OFF2）高压侧后备保护S40-A复合电压启动的过流保护a电压设定•负序电压动作值Ui=360V=6%Un(整定范围1％－50％Un)•低电压动作值Us=0.5Un=3000V=50%Un注：电压信号取自6kV侧。b电流设定按躲过最大可能出现的过负荷电流整定，取过载系数2.2动作电流Is＝（1.22.2×412.4)/0.93=1170.6A=1.951In取Is＝2.0In=1200A(设定范围0.1In24In)动作时间：T＝1.5s（设定范围0.05－300s）保护灵敏度：Ks＝0.8663798/1200=2.741.5满足要求。3）高压侧过负荷保护S40-A动作电流Is＝(1.051412.4)/0.93=465A=0.775In(设定范围0.1In2.4In)a反时限保护：选IDMT极端反时限EIT(IEC/C)曲线，计算10倍动作电流时间Ts10：当二次侧在最大方式下短路时，即保护过载3974/465=8.54倍时，动作时间不应小于1.5s，查上述曲线得k=1.36，于是，Ts10＝1.50/1.36=1.103s，取Ts10＝1.20s（整定范围100ms12.50s）。校验是否满足：二次侧最大穿越性短路电流时的动作时间即I/Is=3974/465=8.54,查曲线得：k=1.36t＝1.21.36=1.63s1.5s最大可能的过负荷时（如最大一台电动机起动时或另一段电机的自起动时）不误动，例如当一台4000kW电动机起动时（Inm=459A，Kst=6.5）I1.0(2291-0.8459)+6.5459/5.56=882.6A(变比nt＝35/6.3=5.56)即I/Is=882.6/465=1.9，查曲线得：k=42，t＝1.242=50.4s满足起动或自起动要求。（查油浸变压器在过载2倍时，不应超过10min）b定时限保护动作电流Is＝(1.051412.4)/0.93=465A=0.775In(设定范围0.1In24In)动作时间t=12s，报警(躲过最大一台电动机起动时间，按10s)高压侧保护装置S40的其它功能关断OFF，如果设定，可参考以下设定值。4）接地故障保护51G零序电流取自35kV侧CSH传感器，额定电流值5A，(35kV系统总的电容电流10A)。采用定时限保护DT保护1次侧动作电流Is0=2A(设定范围0.5A75A)动作时间t0=2s动作于报警5）不平衡保护46－p76采用施耐德IDMT反时限保护动作电流Is＝15%Ib＝0.15412.4＝62A（设定范围10%-50%Ib）动作时间系数T＝0.6s（T为5Ib时的动作时间，设定范围0.1—1.0s）这样，当负序电流为35%Ib＝144A时，保护动作时间为：t＝KT＝15.340.6＝9.2s，其余查曲线类推。当负序电流为57.7%Ib，t＝7.840.6＝4.7s。6）低压侧后备保护S40-B复合电压启动的过流保护a电压设定负序电压动作值Ui=360V=6%Un(整定范围1％－50％Un)低电压动作值Us=0.5Un=3000V=50%Un注：电压信号取自6kV侧。b电流设定按躲过最大可能的过负荷电流整定，设过负荷系数为2.2，动作电流Is＝(1.212.2×2291)/0.93=6503A=2.17,nI取Is=2.2I’n=6600A(设定范围0.1In24In)，动作时间：t＝1.2s（设定范围0.05－300s）保护灵敏度：Ks＝0.86622300/6600=2.92＞1.5满足要求。（6kV母线短路）7）低压侧过负荷保护动作电流Is＝(1.0512291)/0.93=2587A=0.86，nI，取Is=0.86I’n=2580A(设定范围0.1In2.4In)。a反时限保护：选IDMT极端反时限EIT(IEC/C)曲线计算10倍动作电流时间Ts10：当二次侧在最大方式下短路时，即保护过载I/Is=23330/2580=9.0倍时，动作时间不应小于1.2s，查上述曲线得k=1.238。于是，Ts10＝1.20/1.238=0.97s，取1.10s（整定范围100ms12.50s）。校验是否满足：二次侧最大穿越性短路电流时的动作时间，即I/Is=23330/2580=9.0，查曲线得：k=1.238，t＝kTs10=1.2381.1=1.36s1.20s最大可能的过负荷时（如最大一台电动机起动时或另一段电机的自起动时）不误动，例如当一台4000kW电动机起动时（Inm=459A,Kst=6.5），I1.0(2291-0.8459)+6.5459=4907A即I/Is=4907/2580=1.9，查曲线得：k=42，t＝1.142=46.2s满足起动或自起动要求。b定时限保护动作电流Is=0.86I’n=2580A(设定范围0.1In24In)动作时间t=12s报警S40—B的其它功能OFF变压器整定结果表变压器数据型号SF9－25000电流互感器600/5，3000/5额定电流Ib=412.4A,I’b＝2291A额定电压35/6.3kV电压互感器35/0.1,6/0.1kV保护名称保护装置及整定范围整定值动作开关一差动保护T871.1最小动作电流Is030%-100%In40%In（240A）跳高、低压侧断路器1.2比率制动系数整定范围15％－50％40%1.3最小制动电流1.0In1.4CT断线检测ON二高压侧后备过流保护S40－A12.1复合电压起动的过流保护负序电压动作值1％－50％Un6%跳高、低压侧断路器电压信号取自6kV侧PT低电压动作值5％－100％Un50%(3000V)动作电流Is0.05In－24In2.0In（1200A）动作时间t0.05－300s1.5s2.2过负荷（定时限）0.05In－24In0.775In(465A)报警动作时间0.05－300s12s2.3过负荷（反时限）0.1In2.4In0.775In报警10倍动作时间Ts10100ms12.50s1.2s选择曲线EIT，IEC/C三低压侧后备过流保护S40－B3.1复合电压起动的过流保护负序电压动作值1％－50％Un6%跳高、低压侧断路器电压信号取自6kV侧PT低电压动作值5％－100％Un50%(3000V)动作电流Is0.05In－24In2.2I’n（6600A）动作时间t0.05－300s1.2s3.2过负荷（定时限）0.05In－24In0.86I’n(2580A)报警动作时间0.05－300s12s3.3过负荷（反时限）0.1In2.4In0.86I’n(2580A)报警10倍动作时间Ts10100ms12.50s1.1s选择曲线EIT，IEC/C文中曲线为保护器成套商提供，注意不同的保护器整定值不一样，这就是微机保护和常规保护的差异