电力变压器继电保护整定值计算.docx
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电力变压器继电保护整定值计算
电力变压器的继电保护整定值计算
电力变压器的继电保护配置
变压器容量
（kVA）
保护装置名称
备注
带时限的
①
过电
流保护
电流速断保护
纵联差动保护
低压侧单相接地保
②
护
过负荷
保护
瓦斯保护
④
温度保护
⑤
<400
≥315kVA的车间内油浸变压器装设
一般用高压熔断器保护
400～630
高压侧采用断路器时装设
高压侧采用断路器且过电流保护时限>0.5s时装设
—
装设
并列运行的变压器装设，作为其他备用电源的变压器，根据过负荷的可能性装设
③
—
一般用GL型继电器兼作过电流及电流速断保护
800
装设
1000～1600
装设
过电流保护时限>0.5s时装设
—
装设
2000～5000
当电流速断保护不能满足灵敏性要求时装设
6300～8000
单独运行的变压器或负荷不太重要的变压器装设
并列运行的变压器或重要变压器或当电流速断保护不能满足灵敏性要求时装设
≥5000kVA的单相变压器宜装设远距离测温装置，
≥8000kVA的变压器宜装设远距离测温装置
≥10000
装设
装设
装设
装设
注1：
①当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时，应采用低电压闭锁的带时限的过电流保护。
2当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时，应装设变压器中性线上的零序过电流保护。
3低压电压为230/400V的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装
设专用的过负荷保护。
4密闭油浸变压器装设压力保护。
5干式变压器均应装设温度保护。
注2：
电力变压器配置保护的说明
1）配置保护变压器内部各种故障的瓦斯保护，其中轻瓦斯保护瞬时动作发出信号，重瓦斯保护瞬时动作发出跳闸脉冲跳开所连断路器。
2）配置保护变压器绕组和引线多相短路故障及绕组匝间短路故障的纵联差动保护或者电流速断保护，瞬时动作跳开所连断路器。
3）配置保护变压器外部相间短路故障引起的过电流保护或复合电压启动过电流保护。
4）配置防止变压器长时间的过负荷保护，一般带时限动作发出信号。
5）配置防止变压器温度升高或冷却系统故障的保护，一般根据变压器标准规定，动作后发出信号或作用于跳闸。
6）对于110kV级以上中性点直接接地的电网，要根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护或零序电压保护，一般带时限动作作用于跳闸。
注3：
过流保护和速断保护的作用及范围
1过流保护：
可作为本线路的主保护或后备保护以及相邻线路的后备保护。
它是按照躲过最大负荷电流整定，动作时限按阶段原则选择。
2速断保护：
分为无时限和带时限两种。
a.无时限电流速断保护装置是按照故障电流整定的，线路有故障时，它能瞬时动作，其保护范围不能超出本线路末端，因此只能保护线路的一部分。
b.带时限电流速断保护装置，当线路采用无时限保护没有保护范围时，为使线路全长都能得到快速保护，常常采用略带时限的电流速断与下级无时限电流速断保护相配合，其保护范围不仅包括整个线路，而且深入相邻线路的第一级保护区，但不保护整个相邻线路，其动作时限比相邻线路的无时限速断保护大一个时间级。
二．电力变压器的继电保护整定值计算
■计算公式中所涉及到的符号说明
在继电保护整定计算中，一般要考虑电力系统的最大与最小运行方式。
最大运行方式—是指在被保护对象末端短路时，系统等值阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
最小运行方式—是指在上述同样短路情况下，系统等值阻抗最大，通过保护装置的
短路电流为最小的运行方式。
2）U1rT——变压器的高压侧额定电压，kV
3）U2rT——变压器的低压侧额定电压，kV
4）I1rT——变压器的高压侧额定电流，A
5）I2rT——变压器的低压侧额定电流，A
6）uk00——变压器的短路电压（即阻抗电压）百分值
7）Krel——可靠系数，用于过电流保护时，DL型继电器取1.2和GL型继电器取1.3；用于电流速断保护时，DL型继电器取1.3和GL型继电器取1.5.用于低压侧单相接地保护时（在变压器中性线上装设的）取1.2，用于过负荷保护时取1.05～1.1，而微机保护的可靠系数大约为1.05～1.2
注：
继电保护整定可靠系数Krel的选取应考虑的因素
①按照短路电流整定的无时限保护，应选用较小的系数。
②按照与相邻保护的整定值配合整定的保护，应选用较小的系数。
3保护动作速度较快时，应选用较大的系数。
4不同原理或不同类型的保护之间整定配合时，应选用较大的系数。
5运行中设备参数有变化或难以准确计算时，应选用较大的系数。
6在短路计算中，当有零序互感时，因为难以精确计算，故应选用较大的系数。
7在整定计算中有误差因素时，应选用较大的系数。
（8）Kjx——接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取3
（9）Kr——继电器返回系数，取0.85（动作电流）
注：
返回系数Kr是指返回量与动作量的比值。
因此对于用于过量动作的继电器Kr<1；对于用于欠量动作的继电器Kr>1.
返回系数Kr与继电器的类型有关。
电磁型继电器的返回系数大约
为0.85；而微机保护的返回系数大约为0.9～0.95.
（10）Kgh——过负荷保护系数，包括电动机自起动引起的过电流倍数，一般取2～3，
当无自起动电动机时取1.3～1.5；而微机保护的过负荷保护系数（工业配电）取3，民用配电取1.5～2
11）KT——变压器的高、低压侧额定电压比（线电压）
12）Ksen——灵敏系数
13）nTA——电流互感器变比
14）Iop——保护装置一次动作电流
15）Iopk——保护装置动作电流
16）I2k2min——最小运行方式下，变压器低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的稳态电流
17）Ik3max——三相对称短路电流初始值（超瞬态短路电流）
18）I2k3max——最大运行方式下，变压器低压侧三相短路时流过高压侧（保护安装处）的超瞬态电流
19）I1k2min——最小运行方式下，保护装置安装处两相短路时的超瞬态电流
■涉及到的计算公式
1）变压器的额定容量计算公式
2）变压器低压侧三相短路电流经验计算公式
3）过电流保护整定值计算公式
◆保护装置的动作电流Iopk
应躲过可能出现的过负荷电流，其计算公式为
◆保护装置的灵敏系数Ksen
按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验，其校验公式为
Iop
KsenI2k2min1.5
其中保护装置一次动作电流为Iop，其计算公式为
◆保护装置的动作时限
应与下一级保护动作时限相配合，一般取0.5～0.7s
4）电流速断保护整定值计算公式
◆保护装置的动作电流Iopk
应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流，其计算公式为
◆保护装置的灵敏系数
按电力系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流校验，其校验公式为
其中保护装置一次动作电流为Iop，其计算公式为
IopIopknTA
opopk
Kjx
◆保护装置的动作时限
变压器电流速断保护装置动作时限分为t=0s（速断跳闸）和t=0.5s（延时速断跳闸）两种。
5）电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流值
采用三相式保护）
计算点
三相短路电流（A）
二相短路电流（A）
单相（接地）短路电流（A）
低压侧短路时的实际值
Ik3max
Ik2min
Ik1min
流过高压侧（保护安装处）的折算值
I1I
I2k3maxIk3max
KT
（变压器组别Yyn0）
1
I2k2minIk2min
KT
（变压器组别Yyn0）
I2I
I2k1minIkmin
3KT
（变压器组别Yyn0）
I1I
I2k3maxIk3max
KT
（变压器组别Dyn11）
I2k2min2Ik2min
2k2mink2min
2k2min3KTk2min（变压器组别Dyn11）
I1I
I2k1minIkmin
3KT
（变压器组别Dyn11）
I1I
I2k3maxIk3max
KT
（变压器组别Yd11）
I2k2min2Ik2min
2k2mink2min
3KT
（变压器组别Yd11）
6）低压三相和二相短路电流的计算
序号
物理量名称
计算公式
说明
1
三相对称短路电流初始值（kA）
IcUn
Ik3
3（R2X2）
※Un—短路计算点所在电网的标称电压（380V）※Kp—峰值系数
Kp1eR/X※c—短路计算电压系数，取平均值1.05
2
三相对称开断电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，Ib3Ik3
3
三相短路电流峰值（kA）
ip32KpIk3
4
三相稳态短路电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，Ik3Ik3
5
两相稳态短路电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，
Ik20.866Ik3
7）高压三相短路电流与短路容量的计算
序号
物理量名称
计算公式
说明
1
三相对称短路电流初始值（kA）
IId
Ik3*
X*
※Un—短路计算点所在电网的标称电压（kV）※Kp—峰值系数
R/X
Kp1e
2
三相对称开断电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，Ib3Ik3
3
三相短路电流峰值（kA）
ip32KpIk3
对高压电路：
1R远远小于3X,
可取Kp1.8，则
4
三相稳态短路电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，Ik3Ik3
5
两相稳态短路电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，
Ik20.866Ik3
ip32.55Ik3※Id—短路计算点基电流
6
对称短路容量初始值（MVA）
Sk33cUnIk3
．运用举例
（1）已知变压器参数为：
SCB10-160010（1±2.5）/0.4kV
变压器的短路电压（即阻抗电压）uk006
接线组别Dyn11变压器的短路损耗Pk10.2KW
（2）高压电流互感器参数为：
3只LZZJB12-10A变比150/5
额定输出20/15VA准确级0.5/10P15
（3）微机保护装置DMR201
（4）过流继电器GL-15/10
（5）过流继电器DL-
试概略计算过电流保护与电流速断保护整定值
额定容量SrT=1600kVA
I2rT
解：
（1）根据变压器额定容量可计算出低压侧额定电流
2）根据变压器额定容量可计算出高压侧额定电流I1rT
I1rT
SrT
SrT
3U1rT
1600kVA
310kV
92.38A
3）计算变压器低压侧三相短路电流
4）
5）
计算变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流的折算值
1
I2k3maxIk3max38.49kA1539.6A
2k3maxKTk3max10kV
0.4kV
以微机保护装置DMR201为例，概略计算过电流保护与电流速断保护
整定值，其中参数取值如下：
◆计算过电流保护整定值
a）计算过电流保护动作电流整定值（二次电流）
保护装置一次动作电流为
变压器组别为Dyn11，对远离发电机端短路则
Ik3Ik3，Ik20.866Ik3
验算灵敏系数
经验算Ksen满足要求。
c）保护装置的动作时限
应与下一级保护动作时限相配合，一般取t=0.5～0.7s
◆计算电流速断保护整定值
a）计算电流速断保护动作电流整定值（二次电流）
I1539.6
IopkKrelKjxI2k3max1.0511513590.653.89AopkreljxnTA150
5
（b）验算保护装置的灵敏系数Ksen
保护装置一次动作电流为
150
因上一级主变系统参数不能确定，故无法验算灵敏系数是否满足要求。
c）保护装置的动作时限
取无动作时限t=0s
注：
上述概略（无准确的系统参数）计算出的过电流保护与电流速断保护
整定值要适当偏小取值
如：
上述过电流保护整定值为9.7A，可适当偏小取值为8～9A；保护装置的动作时限约为0.6s
电流速断保护整定值为53.89A，可适当偏小取值为45～50A；保护装动作时限取0s
6）以过流继电器以GL或DL为例，概略计算过电流保护与电流速断保护
整定值，其中参数取值如下：
过流继电器DL
注：
电流速断保护瞬动电流倍数（电流速断保护装置动作电流与过电流保护装置动作电流
附注：
补充一些有关三相对称短路电流的计算知识采用标幺值法计算
一）确定基准值
序号
基准值
计算公式
符号说明
1
基准容量
Sd100MVA
※Un—短路计算点所在电网的标称电压（kV）
※Id—短路计算点基准电流（kA）
※c—短路计算电压系数，取平均值1.05
2
基准电压
UdcUn
3
基准电流
ISdSd
Id3Ud3cUn
常用基准值（Sd100MVA）
系统标称电压Un（单位：
kV）
0.38
3
6
10
35
110
基准电压Ud（单位：
kV）
0.4
3.15
6.3
10.5
37
115
基准电流Id（单位：
kA）
144.3
18.3
9.16
5.5
1.56
0.5
（二）短路计算点应根据计算目的选取，一般为高压电源引入处、高压配电所母线、车间变电所变压器一次侧和二次侧等处。
三）计算高压短路回路各元件的电抗标幺值
序号
元件名称
电抗标幺值计算公式
1
电力系统
XsSd
Sk3
2
电力线路
Xwx0ld2
（cUn）2
3
配电变压器
Uk00Sd
XT0
100SrT
4
限流电抗器
XLXL00UrLSd
1003IrL（cUn）2
符号说明：
（1）Sk3——电力系统变电所高压馈电出口处短路容量（MVA）,取具体工程的设计规划容量（供电部门提供）
（2）x0——电力线路单位长度的电抗（Ω/km）
注1：
当线路结构数据不详时，x0可取其近似值，
对6kV电缆线路x00.07Ω/km；
对10kV电缆线路x00.08Ω/km；
对6kV架空线路x00.35Ω/km；
对10kV架空线路x00.35Ω/km；
其它参数见下面表-1
（3）l——电力线路的长度（km）
（4）Un——元件所在电网的标称电压（kV）
（5）Uk00——变压器的短路电压（即阻抗电压）百分值
（6）SrT——变压器的额定容量（kVA）
（7）XL00，UrL，IrL——限流电抗器的电抗百分值，额定电压（kV），额定电流（kA）
注2：
对计算要求不十分精确时，可采用下表-1各种线路电抗的近似值
表-1
线路种类
标称电压（kV）
电抗X（Ω/km）
Sd100MVA时，
电抗表幺值
电缆线路
6
0.07
0.176
10
0.08
0.073
35
0.12
0.009
架空线路
6
0.35
0.882
10
0.35
0.317
35
0.4
0.029
110
0.4
0.003
注：
计算电抗表幺值时，所采用的基准电压Ud分别为：
6.3kV、10.5kV、37kV、115kV
（四）计算低压短路回路各元件的（正序）阻抗值
序号
元件名称
（正序）阻抗（mΩ）计算公式
阻抗
电阻
电抗
1
高压系统
（cUn）23
Zsn103sSk3
Rs0.1Xs
Xs0.995Zs
2
配电变压器
Uk00（cUn）2
ZT
T100SrT
RPk（cUn）2
RT2
（SrT）2
XT（ZT）2（RT）2
3
配电母线
ZWB（RWB）2（XWB）2
RWBrl
XWBxl
4
配电线路
ZWP（RWP）2（XWP）2
RWPrl
XWPxl
注：
高压系统与变压器的阻抗均为折算到低压侧的值。
符号说明：
1）
Sk3
——配电变压器高压侧短路容量（MVA）
2）
Un
——低压电网的额定电压（380V）
3）
Pk
——配电变压器的短路损耗（KW）
4）
SrT
——配电变压器的额定容量（kVA）
5）
r，
x——母线、线路单位长度的电抗（mΩ/m）
6）
l—
—母线、配电线路的长度（m）
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