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(hù)及安全自動(dòng)裝置的整定值是繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置準(zhǔn)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(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》(DL/T－2007)，結(jié)合咸寧電網(wǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)過實(shí)踐摸索總結(jié)了以下整定原則及一些特殊問題的處理方法，并對(duì)部分整定計(jì)算原則進(jìn)行了優(yōu)化修正和簡(jiǎn)化，以符合當(dāng)前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)提高工作效率、減少誤整定、確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠有著實(shí)際的意義。

本文介紹的整定方法，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)各段都嚴(yán)格遵守逐級(jí)配合(定值配合、時(shí)間配合)的原則。特殊情況，還要結(jié)合出現(xiàn)特殊情況時(shí)電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整。

2 110kV變壓器保護(hù)整定計(jì)算及簡(jiǎn)化原則

2.1 變壓器保護(hù)按技術(shù)規(guī)程規(guī)定應(yīng)裝設(shè)的基本裝置(表1)

2.2 變壓器縱差保護(hù)整定計(jì)算

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

(1)差動(dòng)電流速斷保護(hù)

差動(dòng)速斷保護(hù)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(dāng)變壓器空載投入或變壓器外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，勵(lì)磁涌流高達(dá)額定電流的6～8倍，當(dāng)差動(dòng)TA選擇合適時(shí)，變壓器外部短路流過差動(dòng)回路的不平衡電流小于變壓器空載投人時(shí)的勵(lì)磁涌流。因此，在整定時(shí)可只考慮躲過變壓器空載投入電網(wǎng)時(shí)勵(lì)磁涌流，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際及經(jīng)驗(yàn)值一般情況下取K倍變壓器高壓側(cè)二次額定電流值。即:Icdsd=kIN/NCT。K推薦值如下:

表1 變壓器保護(hù)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(dòng)式差動(dòng)保護(hù)縱差保護(hù)最小動(dòng)作電流應(yīng)大于變壓器額定負(fù)載時(shí)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(shè)時(shí)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(dòng)電流為(0.8～1.0)IN/NCT。對(duì)最小動(dòng)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(shí)能較靈敏反應(yīng);另一種意見是根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按上述導(dǎo)則規(guī)定的整定值，過于靈敏，容易造成誤動(dòng)，從而適當(dāng)提高差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流，適當(dāng)降低制動(dòng)電流。對(duì)于常規(guī)二折線和微機(jī)三折線比率差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流取0.5倍額定電流是比較合適的。

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

(3)二次諧波制動(dòng)的整定

在利用二次諧波制動(dòng)來防止勵(lì)磁涌流的差動(dòng)保護(hù)中，二次諧波制動(dòng)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(dòng)比為0.1～0.25，為簡(jiǎn)化統(tǒng)一為0.18。

(4)其他定值整定

差動(dòng)電流突變量起動(dòng)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(dòng)電流啟動(dòng)值，統(tǒng)一簡(jiǎn)化取0.2倍變壓器基準(zhǔn)側(cè)二次額定電流;CT斷線報(bào)警門檻定值按0.4倍差動(dòng)電流啟動(dòng)值，即0.2倍變壓器基準(zhǔn)側(cè)二次額定電流整定。

2.3 變壓器相間后備保護(hù)配置整定及優(yōu)化

復(fù)合電壓閉鎖及方向閉鎖電流保護(hù)易用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過流保護(hù)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(hù)。

(1)變壓器復(fù)合電壓閉鎖及方向閉鎖

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

②單側(cè)電源變壓器的過電流保護(hù)如需投方向閉鎖，高壓側(cè)后備為母線指向變壓器，中壓側(cè)和低壓側(cè)后備為變壓器指向母線。對(duì)于終端變電站，各側(cè)后備過電流保護(hù)方向閉鎖可退出。

(2)主變各側(cè)復(fù)壓閉鎖過流定值整定

為保證選擇性，中低壓側(cè)過流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過可能流過變壓器的最大負(fù)荷電流，最大負(fù)荷電流可按以下情況考慮并取最大者:

①對(duì)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除1臺(tái)時(shí)余下變壓器所產(chǎn)生的過負(fù)荷電流，當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器容量不相等時(shí)，應(yīng)考慮容量最大的1臺(tái)變壓器斷開后引起的過負(fù)荷。

②當(dāng)降壓變壓器中低壓側(cè)接有大量異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮躲過電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流。

③對(duì)2臺(tái)分列運(yùn)行的降壓變壓器，在負(fù)荷側(cè)母線分段斷路器上裝有備用電源自動(dòng)投入裝置時(shí)，應(yīng)考慮備用電源自動(dòng)投入后負(fù)荷電流的增加。

④與下一級(jí)線路的電流保護(hù)相配合，其動(dòng)作電流躲過低壓母線上所有線路速斷電流保護(hù)動(dòng)作電流的最大值。

考慮在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下中低壓側(cè)母線上發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流，以進(jìn)行保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)，并應(yīng)滿足靈敏度要求。

(3)相間后備保護(hù)的優(yōu)化配置

①加強(qiáng)變壓器低壓側(cè)的保護(hù)。除繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定低壓側(cè)，總斷路器原設(shè)置的一套過流保護(hù)外再增設(shè)一套復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)，作為低壓母線保護(hù)或其后備，其定值與出線I段或II段相配合，對(duì)母線有1.5的靈敏度。

*—主變阻抗標(biāo)幺值;NCT—低壓側(cè)CT變比。

整定時(shí)限宜短:一是減少變壓器出口故障短路電流對(duì)變壓器和其他設(shè)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(shí)限應(yīng)不大于0.6s跳本側(cè)斷路器，第二時(shí)限不大于1s跳變壓器三側(cè)，以防止低壓側(cè)斷路器拒動(dòng)。原來一套復(fù)壓閉鎖過流與出線最后一段相配合，整定時(shí)限也不宜太長(zhǎng)。線路保護(hù)要逐級(jí)配合，同時(shí)要縮短級(jí)差。

②完善變壓器中壓側(cè)保護(hù)。因中壓側(cè)與高壓電網(wǎng)電氣距離近，它的故障對(duì)主系統(tǒng)和變壓器的安全影響更大。同樣也應(yīng)增設(shè)置一段復(fù)壓方向過流保護(hù)，方向指向中壓側(cè)母線，整定原則同低壓側(cè)，也可設(shè)有兩時(shí)限。

③高壓側(cè)必須有一套過流保護(hù)對(duì)低壓側(cè)母線有一定靈敏度(一般為1.2～1.3)。如果是復(fù)壓過流，電壓靈敏度可以用高、低壓側(cè)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(fù)負(fù)荷電流作用下誤動(dòng)問題尚無根本措施。

2.4 變壓器接地保護(hù)的配置整定

間隙零序過流保護(hù)與間隙零序過壓保護(hù)構(gòu)成了變壓器接地后備保護(hù)，身兼兩職，除做系統(tǒng)接地后備保護(hù)外，還應(yīng)保證任何情況下，每一臺(tái)主變中性點(diǎn)均不遭受過電壓。間隙零序電流保護(hù)定值按規(guī)程推薦一次值為100A，0.5s;零序過壓保護(hù)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(hù)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(duì)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(jìn)行判斷，達(dá)到定值且躲過暫態(tài)過電壓時(shí)間即將主變切除。其目的是防止主變因長(zhǎng)時(shí)間過電壓沖擊造成絕緣損壞;間隙長(zhǎng)時(shí)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(cè)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(hù)

對(duì)于小容量的變壓器(5600kVA以下)，一般可裝設(shè)電流速斷保護(hù)，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(jì)算:

①按躲過變壓器外部短路故障時(shí)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(dāng)采用反時(shí)限特性繼電器時(shí)，可取1.6～1.8;Id.max—變壓器外部故障時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流。

②按躲過變壓器空投時(shí)的勵(lì)磁涌流計(jì)算，即Idz=KkIe

式中:Kk—可靠系數(shù)，取3～5。對(duì)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(jì)算值之較大者。

靈敏度校驗(yàn):按保護(hù)安裝處之母線最小運(yùn)行方式下的短路故障計(jì)算，即Klm=Id.min/Idz

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

2.6 變壓器過負(fù)荷保護(hù)

根據(jù)變壓器各側(cè)繞組及自耦變壓器的公共繞組可能出現(xiàn)過負(fù)荷情況，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)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(hù)取0.85，微機(jī)型保護(hù)取0.95);In—變壓器各側(cè)一次額定電流的二次值。

保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與變壓器允許的過負(fù)荷時(shí)間相配合，同時(shí)應(yīng)大于相間故障后備保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)間(通?？纱?個(gè)時(shí)間階段)。取過負(fù)荷時(shí)間8s，只動(dòng)作于信號(hào)。

2.7 啟動(dòng)風(fēng)冷

電流定值:Idz=KkIHe

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

時(shí)間定值取5s。

2.8 過載閉鎖調(diào)壓

電流定值取過負(fù)荷電流整定值，時(shí)間取5s。

3 結(jié)束語

綜上所述，在地區(qū)110kV運(yùn)行方式和微機(jī)保護(hù)配置已規(guī)范化的前提下，參照部頒規(guī)程的規(guī)定，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)化和優(yōu)化了110kV主變微機(jī)保護(hù)相關(guān)的整定原則。采取上述整定計(jì)算方法之后，一方面更加符合微機(jī)保護(hù)裝置的技術(shù)特性，另一方面也節(jié)省了大量的整定計(jì)算時(shí)間，提高了工作效率，對(duì)提高繼電保護(hù)運(yùn)行管理工作水平具有實(shí)際意義。

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