WFB-812型微机变压器保护的差动保护功能及定值计算

WFB-812型微机变压器保护的差动保护功能及定值计算 WFB-812型微机变压器保护的差动保护功 能及定值计算 WFB一812型微机变压器保护的差动 保护功能及定值计算 李征宇 摘要:我公司在#2主变压器更换的同时更换了主变保护装置.经过功能,可靠性,经 济性等多方面的论证,选用了由许继电气股份 有限公司生产的WFB一812型微机变压器保护.本文重点介绍一下WFB一812 型微机变压器保护的差动保护功能及定值计算. 关键词:不平衡电流;比率制动系数;整定计算 1微机变压器差动保护功能 由于我公司#2主变为Y,d-11双绕组变压器,所以后面分 析全部以两圈变压器为研究对象. 1.1比率制动式差动保护 比率制动式差动保护是变压器的主保护,能反映变压器内 部相间短路故障,高压侧单相接地短路及匝间层问短路故障;保 护能正确区分励磁涌流,过励磁故障. 保护采取自适应提高值的方式,防止外部故障时由于TA饱 和引起差动误动,当差流中的三次谐波与基波的比值太于某一 定值时,自动提高比率制动差动的动作值,改变比率制动系数和 最小制动电流.进一步提高保护的可靠性.保护装置最多可实现 6侧差动. 比率差动动作判据为: lop>I0(I?Io) Iov?Io+S(I-I~o)(I>Io) 式中:I.._一差动电流; I.___一差动最小动作电流整定值; I.._一制动电流; I0_一最d'N动电流整定值; S——比率制动特性斜率. 各侧电流的方向都以指向变压器为正方向. 对于两侧差动: . Il I . = li.+i:I .II I=li.+i,『/2 1.2二次谐波闭锁功能 变压器投入时,励磁涌流值为变压器额定电流的5~8倍,励 磁涌流中含有63%比率的二次谐波电流,本微机差动保护设置 了二次谐波闭锁差动保护功能,来防止变压器空载投入时励磁 涌流导致差动保护误动作.二次谐波制动功能的判据如下: I~2>K2~I 式中:I厂A,B,C三相差流电流中最大二次谐波电流; K厂一二次谐波制动系数; I——三相差动电流中最大基波电流. l-3TA断线监视功能 当任一相差动电流大于0.15倍的额定电流时,启动TA断 线判别程序,满足下列条件认为TA断线: (1)本侧三相电流中最小一相电流不变; (2)最大相电流小于1;2倍的额定电流; (3)本侧三相电流中至少有一相电流为零. 1.4差流速断保护 当变压器内部发生严重短路时,短路电流很大,由于铁芯饱 和和输出电压波形将发生畸变,为提高保护的可靠性和动作速 度,差流速断保护不受二次谐波闭锁条件限制,当任一相差动电 流大于差流速断保护整定值时,保护瞬间动作于跳各侧断路器. 1.5差流越限告警 动作判据为:I?I0,2 式中:I_一差动电流; I一差动最小动作电流整定值. 1.6变压器高压侧相位差与平衡补偿 Y,d-11双绕组变压器,Y侧电流相位需要校正相位,常规 接线高压侧TA的二次侧接成?型接线.而本微机差动保护具 有软件校正功能,差动用TA二次侧接线均采用Y型接线方式, 保护装置可以根据计算自动校正相位,相当与把二次侧接成了 ?型接线,TA二次侧输出线电流. 2微机变压器差动保护整定计算 微机比率式差动保护整定计算,主要是为实现差动保护功 能,计算确定差动保护最小动作电流,最d,N动电流,制动比率 系数,二次谐波制动系数,变压器低压侧电流平衡系数,灵敏系 数校验等. 下面以我公司#2主变为实例,来阐述微机变压器差动保护 的整定计算: 2.1我公司#2主变压器主要参数及参数计算(见表1) 2.2最小动作电流I一 2.2.1最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流 即: I.?KId.IJ1=K.ff【+?U+?m】'I 式中:Krel——可靠系数,1.3,1.5;? (——TA的误差比,lOP型取0.03x2,5P和rP型取 燕 才_一月乖一4年 表l 各侧参数序号名称 高压侧(H)低压侧(L) 01额定容量Sl5ooookVA 02额定电压U242~2x2.5%kV13.8kV 03额定电流I357.9A6276A 04J坦抗电压U%14% 05各侧接线方式Ynd11 06各侧电流互感器二次接线方式YY 07电流互感器选用变比Nl2O1000 08各侧二次电流Ig=3.0AIhd=6.3A 09基本侧选择,/ 0.01x2,本案取0.0Ix2; ——调压引起的误差(百分值),2x2.5%=5%: ?u ?m——TA变比匹配引起的误差,一般取0.05. I0=1.5x(0.01x2(5P)+O.05+0.05]x3.0A=0.54A 2.2.2按导则规定:一般工程宜采用不小于0.3I I.=O.3xIb.g=0.3x3.0A=0.9A. 故选取最小动作电流I…为0.9A. 2.3最dx$~J动电流I… 最小制动电流宜取I~. o-- (0.8—1.0)I本案选取I0=1.0I 故得最d,N动电流I,=1.0Ib.g=1.0x3,0=3.0A. 2.4制动特性斜率S 整定原则是按躲过外部短路时流过差动回路的最大不平衡 电流整定. 比率制动特性斜率s按s=(K.Il?1b一一I…o)/(I一一I0)整定 计算,按整定导则规定S一般宜取S=0.30.5. 2.4.1确定最大不平衡电流I一 II】nh一=(K'K一.,+?U+?m)Is., 式中:K——TA同型系数,K=1.0; K——TA的非周期系数,5P的TA时Kop~=1.5—2.0; ,——为TA的比值误差,TA=0.1; ?u——变压器分接头调节引起的误差,?U=0.1; ?m—1A变比不完全匹配而产生的误差,?m=0.05; I.一靠近故障侧TA的最大外部短路周期分量电 流,本案选取分别计算变压器高,低压侧短路时的最大短路电 流: (1)以主变高压侧发生短路时,由2F提供的最大三相短路 电流为最大外部短路周期分量电流: Is. .~=240x(1/(0.1929+0.0957)j/120=6.93A (2)以主变低压侧发生短路时,由220kV母线在最大方式下 提供的最大三相短路电流为最大外部短路周期分量电流: I…=240A×(1/0.1330)/120=15.04A(折算到高压侧) 综合以上计算结果,可知由(2)计算的短路电流大,故 可计算最大不平衡电流得: I:(K.K一',+?U+?m)I…=(1.0x2.OxO.1+O.05+0.05)X 15.O4A=4.51A 2.4.2确定最大制动电流I… 设定:I选取变压器低压侧外部短路靠近短路点TA差 动保护区外的最大短路电流周期分量归算到高压侧I一: I一=Ik~=240x(1/0.1330)/120=15.04A 撞圉咽2011年4月 2.4-3根据2.5.1项,2.5.2项计算结果可得 S=K.I一一I0)/(I一Io) =(1.5x4.51-0.9)/(15.04—3.0) =0.487 宜选取S为0.5. 2.5灵敏系数K校验 制动特性斜率S灵敏系数K校验按式K=I…计算. 2.5.1按2B在递升加压的运行方式下,2B高压侧两相短路条件 进行校验 IIk:…=0.866x1/(0.1979+0.0957)×(240A/120)=6.02A 动作电流Iop.~ =O.9A+0.5x(6.02A一3.0A)=2.41A K~=IJI…=6.02/2.41=2.5 满足规程灵敏系数K?2.0的要求. 2.5.2按系统最小方式下带2B一厂用电的运行方式下,2B低压 侧两相短路条件进行校验 f,】 Iop=Ik.m. = 0.866x[1/(0.1288+0.0957)]x(240A/120):7.71A 动作电流Iop.~r =0.9+0.5x(7.71A一3.0)=3.26A K=I.?/I产7.71A/3.26A=2.37 满足规程灵敏系数Kt>2.0的要求. 2.6谐波制动比 一 般二次谐波制动比可整定为15,20%. 选取二次谐波制动比K2=20%. 2.7差流速断 (1)差电流速断动作电流I按躲过变压器初始励磁涌流来 整定.即按下式计算: Iop=K.UN 式中:K——变压器额定电流的倍数,取K=3; I——计算变压器基准侧(本案选高压侧)额定电流, L=357.9: N——计算变压器基准侧的电流互感器的变比,N= l20. 故IK'IdN=3x357.9A/120=9.0A (2)差电流速断动作电流I按躲过变压器差动保护区外最 大不平衡电流来整定.即按下式计算: I)=Krd'I=b… 式中:K——可靠系数,选1_3; I——变压器差动保护区外最大短路电流,折算高压 侧二次电流为15.04A. 故Iop=K,~l,I一=1.3×5.26=6.8A. 综合2.8.1项,2.8.2项比较后选择差流速断I为9.0A. (3)灵敏系数K校验. 灵敏系数K校验按正常运行方式下,差动保护区内两相 短路电流计算,即:本案按2号机变及与系统并网运行的方式时 13.8kV母线?段两相短路电流. Ik. .a=0.866x(1/0.133)x240A/120=13.0A K=l3.0M9.0=1.44 满足规程灵敏系数K~BI>1.2的要求. 2.8差流越限动作电流和时间整定 探讨如何选择并联电容器组的电抗率 吴丁帅 摘要:本文主要探讨并联电容器组中的串联电抗器具有限制涌流的作用,同时也有 抑制谐波的功能,但并联电容器不能随意与电 抗器串联,只有电抗率配置合理,才能避免并联谐振,控制系统谐波电流的放大. 关键词:并联电容器组;串联电抗器;电抗率;谐波 刖吾 目前,随着电力电子技术的广泛应用与发展,电力系统中的 非线性负载大量增加,由于它们多以开关方式工作,会很容易引 起电网内电流,电压的波形发生畸变,从而引起电网谐波"污 染";另外,随着各级各类用户的不断增加,为了提高电压质量, 减少无功损耗,提高电网的安全,经济运行,从而需要增加大量 的无功电源来提高电网的功率因数,因此,通过加装并联电容器 组来进行无功补偿,这是最为经济和有效的措施. 由于电容器组是容性负荷,其很容易与系统中的感性负荷 形成一个振荡回路,从而在电容器组投入时会产生一个高倍的 合闸涌流,对电容器组造成很大的冲击;另外,由于电容器组的 容抗与频率成反比,其谐波容抗和系统的谐波感抗配合,将造成 并联谐振和谐波成倍放大,从而严重损坏电网中的电气设备,破 坏电网的正常运行.因此,在并联电容器组的设计中应考虑限制 涌流和抑制谐波的问题,而合理地配置串联电抗器就能较好地 解决这些问题. 1限制涌流 . 电网是一个很复杂的系统,其由很多设备元件组成,但我们 可以通过等效电路的方法,将其简化为如下图的回路. 如图1所示,可忽略不计,,L分别为系统的感抗和串联 电抗器的电抗. 1.1根据国标GB/11024.1—2001"附录D"中的规定,电 容器合闸涌流的计算方法 Is=I,/(2s/Q) 式中:I_电容器组涌流的峰值,单位(A); I._一电容器组的额定电流(方均根值,A); S——电容器安装处短路容量,单位(MVA); Q——电容器组的容量,单位(MVat). 将电容器组中已投入运行的电容器并联: Is=(U,/)/(X/-XoxX1) 其中X=3U(1/Ql+Q2)xl0 按上面的计算办法是在没有串联电抗器的情况下,如补偿 装置的接入处短路容量很大,而电容器组的容量很小,那么电容 器的合闸涌流可达几十倍的额定电流都有可能的. 1.2限制合闸涌流电抗率的计算 根据电容器装置的设计要求,电容器组合闸涌流必 须限制在额定电流的20倍以内.根据资料在工程上这样计算 的: = 1+,/ 式中:——合闸涌流的倍数; x『__合闸回路中容抗; X——合闸回路中感抗. 从式中可以看出入?20就可满足要求.那么电抗率K:X./X 将K代入上式得:入=1+,/,设入?20,即得K?0.3%. 由此可见,并联补偿电容器组中串联一定电抗值的电抗器, 就可以把涌流限制在一定的倍数内,而且只要串联较小的电抗 值的电抗器,补偿支路的合闸涌流就已经有限了. 2抑制谐波 在并联电容器组接入谐波"污染"的系统前,如果不采取必 要的措施,并联电容器组的容性负荷性质,就会很容易与系统中 名舅垂复些拓些鲁摹垂鲁璺0幺尉甜甜甜甜甜赴荣,,,,,协c,髓,协协 (1)差流越限动作电流I叩定值一般按差动最小动作电流值 的0.5倍整定 I~v=0.5I叩=0.5x0.9=0.45A (2)差流越限延时动作时间整定一般按5s整定,取t:5s. 3结论 以上就是对我公司#2主变压器差动保护功能及整定计算 的介绍,这套WFB一812型微机变压器保护在投产前校验过程 中,各保护动作正确率为100%.自2008年4月投入运行以来, 没有发生过任何异常和误动,运行状态良好. 参考文献 [1】((DL/T684,1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则》. 【2】许继.电气:((WFB一812型微机变压器保护装置技术说明书》. [3]高春如.《大型发电机变压器继电保护整定计算与运行技术》.中国电 力出版社. f4】肖开进.《电力系统继电保护原理与实用技术》.中国电力出版社. (作者单位:广东粤电集团枫树坝发电有限责任公司) 圃.撞 2011年4月