发电机变压器继电保护整定计算
发电机变压器继电保护整定计算
第一章一般规定
保护定值的整定计算是配置和设计电力系统继电保护装置的一项主要内容，定值的整定计算正确与否决定了保护装置动作是否具有选择性和灵敏性。中华人民共和国电力行业标准DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》已经出版发行，它对发电机和变压器继电保护的定值整定工作必将起到规范化的作用。
发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是：在工程设计阶段保护装置选型时，通过整定计算，确定保护装置的技术规范；对现场实际应用的保护装置，通过整定计算，确定其运行参数(给出定值)。从而使继电保护装置正确地发挥作用，保障电气设备的安全，维持电力系统的稳定运行。
为简化计算工作，可按下列假设条件计算短路电流：
a.可不计发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量；在很多情况下，可假设旋转电机的负序阻抗与正序阻抗相等。
b.发电机及调相机的正序阻抗，可采用次暂态电抗X″d的饱和值。
c.各发电机的等值电动势(标么值)可假设为1且相位一致。仅在对失磁、失步、非全相等保护装置进行计算分析时，才考虑电动势之间的相角差问题。
d.只计算短路暂态电流中的周期分量，但在纵联差动保护装置(以下简称纵差保护)的整定计算中以非周期分量系数K ap考虑非周期分量的影响。
e.发电机电压应采用额定电压值，系统侧电压可采用额定电压值或平均额定电压值，不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。
f.不计故障点的相间和对地过渡电阻。
第二章 发电机保护的整定计算
发电机内部短路包括定子绕组不同相之间的相间短路、同相不同分支之间和同相同分支之间的匝间短路，定子绕组的分支开焊故障，以及各种接地故障。
1 差动保护
纵差保护是比较被保护设备各个引出端电气量（例如电流）大小和相位的一种保护，见图1。发电机纵差保护的保护范围，除发电机定子绕组外还应包括发电机出口至断路器的连接线。不同容量的发电机选用的差动保护装置不同，其整定计算方法也不尽相同。
图1 纵联差动保护原理图
1.1 电磁式BCH-2型纵差保护 1.1.1 动作电流的整定计算
发电机纵差保护的动作电流，按下面两个条件计算，并取其中较大者为整定值I dz.z 。 a. 躲过外部短路时的最大不平衡电流
发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流由式(2-1)进行估算
a
)3(max k er cc ap unb.max /n I K K K I = (2-1) 式中：K ap ——非周期分量系数，取1.5～2.0；K cc ——互感器同型系数，取0.5；K er ——互感器
比误差系数，取0.1；I k.max (3)
——最大外部三相短路电流周期分量。（0.375左右）
unb.max k dz I K I =
式中：K k ——可靠系数，取1.2～1.3。
b. 为避免保护在TA （即CT ）二次回路断线时误动，保护动作电流应大于发电机的最大负荷电流
e.f k dz I K I =
式中：K k ——可靠系数，取1.3，I e.f ——发电机的额定电流。
取二者之中较大值作为动作电流。 差动继电器的动作电流为
a
dz jx j dz n I K I =
.
式中：K jx ——接线系数；n a ——TA 变比。 1.1.2 差动线圈匝数W cd 的计算
dz.j
cd.js I AW W =
(2-2) 式中：AW 0——BCH-2型差动继电器的动作安匝，取60；I dz.j ——继电器的动作电流。
差动线圈的整定匝数W cd.z ，应选择接近且小于计算匝数W cd.js 的整匝数。 1.1.3 灵敏系数校验
2.)2(min .≥=z
dz d
lm
I I K （2-3） 式中：)
2(m in .d I ——发电机出口两相短路时流经保护的最小两相短路电流。
当灵敏系数不满足要求时，可采用高灵敏度接线的纵差保护。 1.2 高灵敏度接线的纵差保护
用于10MW 及以上和电抗较大的发电机（如水内冷发电机），见图2。
图2 高灵敏度纵差保护原理接线图
1.2.1 平衡线圈W p 匝数的选择
为防止非断线相继电器的误动作，平衡线圈的匝数应按二次回路断线时非断线相保护不动作的条件进行选择。
e
2k 0
p.js I K AW W =
（2-4） 式中：K k ——可靠系数，取1.1；I 2e ——发电机额定电流的二次值；AW 0——带速饱和中间变流器的差动继电器的动作安匝，取60。
平衡线圈的整定匝数W p.z 应选择接近且小于W p.js 的整数。 1.2.2 差动线圈W cd 的选择
按一相断线时断线相不动作的条件选择，所以差动线圈应满足
0p cd.js e 2K )(AW W W I K ≤-
p e
2k 0
cd.js W I K AW W +≤
将e
2k 0
p.js I K AW W =
代入上式中，可得
2e
k 0
cd.js 2I K AW W ≤
（2-5） 差动线圈的整定匝数W cd.z 应选择接近且小于W cd.js 的整数。
1.2.3 动作电流的计算
如果所选用的W cd 、W p 与计算值一样，且K k =1.1，并考虑AW 0≤I dz.j W cd ，则
2e 0
2e k 0cd 0dz.j
55.02I AW I K AW W AW I ==≥ （2-6） 1.2.4 灵敏度校验
当发电机纵差保护范围内发生两相或三相短路时，短路电流将流经两相或三相的差动线圈，而平衡线圈中却没有电流流过，因而差动继电器能灵敏动作。灵敏度的校验按式（2-3）进行。
1.2.5 断线监视继电器的整定计算
CJJ 的动作电流应大于正常运行时最大不平衡电流，其动作时限应大于发电机后备保护的动作时限。
1.3 比率制动式纵差保护 1.3.1 基本原理
比率制动式纵差保护对发电机定子绕组极其端部引线的相间短路故障有灵敏的保护作用，但对定子绕组的同相匝间短路和分支绕组开焊故障毫无反应。具有比率制动特性的差动保护的二次接线如图2所示。
图2 比率制动式差动保护原理接线图
当差动线圈匝数W d 与制动线圈匝数W res 的关系为d res W W 5.0=时， 差动电流：
I I I n ?=??
d n1t1a -)/(
制动电流： a res n I I I /)(5.0t1.
n1.
.
-=
式中：I ?
n1，I ?t1——一次电流；I ?n2，I ?t2——二次电流；n a ——电流互感器变比。
差动保护的制动特性如图2中的折线ABC 所示。图中，纵坐标为差动电流I d ，横坐标为制动电流I res 。
图3 比率制动式差动保护的制动特性
发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流由式(2-1)进行估算。 1.3.2 定值计算
1.3.
2.1 最小动作电流I op.0
原则：应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流条件整定。图3中A 点的纵座标I op.0为
I K I n I K I op.0rel gn a op. 0rel unb.0 20.03 ＝××／或＝ (2-7)
式中：K rel ——可靠系数，取1.5；I gn ——发电机额定电流；I unb.0——在发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。
实际可取I op.0＝(0.10～0.30)I gn ／n a ，一般宜选用(0.10～0.20)I gn ／n a 。如果实测I unb.0较大，则应尽快查清I unb.0增大的原因，并予消除，避免因I op.0过大而掩盖一、二次设备的缺陷或隐患。
1.3.
2.2 最小制动电流I res.0 （B 点）
原则：定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性，因此，
I res.0＝(0.8～1.0)I gn ／n a (2-8)
当I res.0＞I gn ／n a 时，应调整保护内部参数，使其满足式(2-8)。 1.3.2.3 比率制动系数S
按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，确定制动特性的C 点，并计算最大制动系数。
设C 点对应的最大动作电流为I op.max
I op.max ＝K rel I unb.max (2-9)
式中：K rel ——可靠系数，取1.3～1.5。
C 点对应的最大短路电流I k.max (3)
与最大制动电流I res.max 相对应。C 点的最大制动系数K res.max 按下式计算
K res.max ＝I op.max ／I res.max ＝K rel K ap K cc K er (2-10)
式(2-10)的计算值为K res.max ＝0.15，可确保在最大外部短路时差动保护不误动。但考虑到电流互感器的饱和或其暂态特性畸变的影响，为安全起见，宜适当提高制动系数值。图3中，取C 点的K res.max ≈0.30。
该比率制动特性的斜率
()
S I I I
n I ＝
－／－op.max op.0
k.max
(3)a res.0
(2-11)
A 、
B 、
C 三点确定的制动特性，确保在负荷状态和最大外部短路暂态过
程中可靠不误动。
按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足K sen ≥2.0的要求，不必进行灵敏系数校验。 1.3.3 差动速断保护
差电流速断是纵差保护的一个补充部分。一般需躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流。对于大机组，取额定电流的3～4倍。
2.sd )43(gn I I -=
1.4 标积制动式纵差保护
设发电机机端和中性点侧电流分别为I ?t 和I ?
n ，它们的相位差为φ，令标积I t I n cos ?为制
动量，
I I ??t n
-2
I I K I I ??≥t n res t n -2
cos ?
(2-12)
式中：K res ——制动系数，取0.8～1.2。
外部短路时，?＝0°，式(2-13)右侧表现为很大的制动作用。当发电机内部短路时，可能呈现90°＜?＜270°，使cos ?＜0,式(2-12)右侧呈现负值，即不再是制动量而是助动量，保护灵敏动作，不需要校验灵敏系数。本保护仅反应相间短路故障。 1.5 不完全纵差保护
本保护既反应相间和匝间短路，又兼顾分支开焊故障。设定子绕组每相并联分支数为a ，在构成纵差保护时，机端接入相电流,但中性点侧TA1每相仅接入n 个分支，a 与n 的关系如下式
1≤N ≤a /2 (2-13)
式中：a 与N 的取值见表1。
表1 a 与n 的关系
本保护不仅反应相间短路，还能对匝间短路和分支开焊起保护作用，其基本原理是利用定子各分支绕组间的互感，使未装设互感器的分支短路时，不完全纵差保护仍可能动作。
比率制动特性发电机不完全纵差保护的整定计算工作，除互感器变比选择不同于完全纵差保护外，其余均可按1.3.2，但当TA1与TA2不同型号时，互感器的同型系数应取K cc ＝1.0。 1.6 单元件横差保护
本保护反应匝间短路和分支开焊以及机内绕组相间短路。 1.6.1 传统单元件横差保护
TA0的变比选择，传统的做法按下式计算
n a ≈0.25I gn ／I 2n (2-14)
式中：I gn ——发电机额定电流；I 2n ——互感器TA0的二次额定电流。
动作电流I op 按躲过外部短路最大不平衡电流整定。当横差保护的三次谐波滤过比大于或等于15时，其动作电流为
I op ＝(0.20～0.30)I gn ／n a (2-15)
式中：n a ——发电机横差零序电流TA 变比。
动作延时：为防止励磁回路发生瞬时性第二点接地故障时横差保护误动，应切换为带0.5～1.0s 延时动作于停机。 1.6.2 高灵敏单元件横差保护
高灵敏单元件横差保护用的互感器变比n a ，根据发电机满载运行时中性点连线的最大不平衡电流，可选为600／I 2n 、400／I 2n 、200／I 2n 、100／I 2n 。初步设计时，宜选前三组n a 。
为了减小动作电流和防止外部短路时误动，在额定频率工况下，该保护的三次谐波滤过比K 3应大于80。
高灵敏单元件横差保护动作电流设计值可初选为0.05I gn ／n a 。 作为该保护动作电流的运行值应如下整定：
1)在发电机作常规短路试验时，实测中性点连线电流的基波和三次谐波分量大小(I unb.1和I unb.3)，此即单元件横差保护的不平衡电流一次值，如图5的OC 和OA (近似线性)。
图4 单元件横差保护的不平衡电流(I unb )测试和线性外推
2)将直线OC 和OA 线性外推到I k.max (3)(发电机机端三相短路电流)，得直线OCD 和OAB ，确定最
大不平衡电流I unb.1.max 和I unb.3.max 。
3)
I K K I I K op rel ap unb.1.max 2
unb.3.max 32
+()＝／ (2-16)
式中：K rel ——可靠系数，取1.3～1.5；K ap ——非周分量系数，取1.5～2.0；K 3——三次谐波滤过比，K 3≥80。
4)如不装励磁回路两点接地保护，则高灵敏单元件横差保护兼顾励磁回路两点接地故障的保护，瞬时动作于停机。
5)如该保护中有防外部短路时误动的技术措施，动作电流I op 只需按发电机额定负荷时横差保护的不平衡电流整定。 1.7 纵向零序过电压保护
发电机定子绕组同分支匝间、同相不同分支间或不同相间短路时，会出现纵向(机端对中性点)零序电压，该电压由专用电压互感器(互感器一次中性点与发电机中性点相连，不接地) 的开口三角绕组取得。根据保护装置的实现原理确定定值，三次谐波电压滤过比应大于80。
零序过电压保护的动作电压U 0.op 设计值可初选为
U
0.op ＝2～3(V)
2 发电机相间短路后备保护
大机组所在电厂的220kV 及以上电压等级的出线，要求配置双套快速主保护，并有比较完善的近后备保护，不再强调要求发—变组提供远后备保护。大型发—变组本身已配备双重或更多的主保护(例如，发电机纵差、变压器纵差、发—变组纵差、高灵敏单元件横差等)。尽管如此，大机组装设简化的后备保护仍是必要的。
对于中小型机组，不装设双重主保护，应配置常规后备保护，并使其对所连接高压母线和相邻线路的相间短路故障具有必要的灵敏度。 2.1 定时限复合过电流保护
该保护由负序过电流元件及低电压启动的单相过电流元件组成。
a)负序过电流元件的动作电流I op.2按防止负序电流导致转子过热损坏的条件整定，一般按下式整定
I n I op.2a
gn
(0.50.6)
＝～ (2-17)
式中：I gn ——发电机额定电流；n a ——电流互感器变比。
间接冷却式汽轮发电机用0.5I gn ；水轮发电机用0.6I gn 。
其他发电机可用
()
I I n op.2gn a
A 120 ＝／／，A 值由电机制造厂给定。
灵敏系数按主变压器高压侧两相短路的条件校验
K I I n sen k.min.2
(2)op a ＝
(2-18)
式中：I k.min.2(2)
——主变压器高压侧母线金属性两相短路时，流过保护的最小负序电流。
要求灵敏系数K sen ≥1.5。
b)单相过电流元件的动作电流I op.1按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定
＝／I K I K n op.1rel gn r a (2-19)
式中：K rel ——可靠系数，取1.3～1.5；K r ——返回系数，取0.85～0.95。
灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验
K I n I sen k.min
(2)a op ＝
(2-20)
式中：I k.min (2)——主变压器高压侧母线金属性两相短路时，流过保护的最小短路电流。
要求灵敏系数K sen ≥1.2。
c)低电压元件接线电压，动作电压U op 可按下式整定。 对于汽轮发电机
U U n op gn
v
0.6
＝
(2-21)
式中：U gn ——发电机额定电压；n v ——电压互感器变比。
灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验
K U n X I sen op v
t k.max
(3)＝
(2-22)
式中：I k.max (3)——主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流；X t ——主变压器电抗，
取X t ＝Z t 。
要求灵敏系数K sen ≥1.2。
低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。
d)时间元件。复合过电流保护的动作时限，按大于升压变压器后备保护的动作时限整定，动作于解列或停机。
2.2 定时限复合电压启动的过电流保护
保护装置由负序电压及线电压启动的过电流元件组成。
单相电流元件的动作电流，低电压元件的动作电压的整定及灵敏系数校验与2.1相同。
负序过电压元件的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，一般取
U U n op2gn
v
(0.060.08)＝～ (2-23)
灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验：
K U U n sen 2.min op2v
＝
(2-24)
式中：U 2.min ——主变高压侧母线两相短路时，保护安装处的最小负序电压。
要求灵敏系数K sen ≥1.5。 保护动作时间同2.1。
当以上保护不满足要求时，采用低阻抗保护。 3 定子绕组单相接地保护
我国发电机中性点接地方式主要有以下三种：不接地(含经单相电压互感器接地)；经消弧线圈(欠补偿)接地；经配电变压器高阻接地。
在发电机单相接地故障时，不同的中性点接地方式，将有不同的接地电流和动态过电压以及不同的保护出口方式。
当机端单相金属性接地电容电流I C 小于允许值时，发电机中性点应不接地，单相接地保护带时限动作于信号；若I C 大于允许值，宜以消弧线圈(欠补偿)接地，补偿后的残余电流(容性)小于允许值时，保护仍带时限动作于信号；但当消弧线圈退出运行或由于其他原因使残余电流大于允许值时，保护应切换为动作于停机。
发电机中性点经配电变压器高阻接地时，接地故障电流大于2I C ，一般情况下均将大于允许值，所以单相接地保护应带时限动作于停机，其时限应与系统接地保护相配合。
国产汽轮发电机定子对地电容及单相接地电容电流值见表A1。
表 A1 国产汽轮发电机定子对地电容及单相接地电容电流值
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值见表A2。
表 A2 发电机定子绕组单相接地故障电流允许值
3.1 基波零序过电压保护
该保护的动作电压U op 应按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压U unb.max 整定，即
U op ＝K rel U unb.max (2-25)
式中：K rel ——可靠系数，取1.2～1.3。
U unb.max 为实测不平衡电压，其中含有大量三次谐波。为了减小U op ，可以增设三次谐波阻波环节，使U unb.max 主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，此时U op ≥5V ，保护死区≥5%。
应校核系统高压侧接地短路时，通过升压变压器高低压绕组间的每相耦合电容C M 传递到发电机侧的零序电压U g0大小，传递电压计算用近似简化电路，见图5。
图5 传递电压计算用近似简化电路
图5中，E 0为系统侧接地短路时产生的基波零序电动势，由系统实际情况确定，一般可取
E U 0Hn 0.63≈／，U Hn 为系统额定线电压。C g Σ为发电机及机端外接元件每相对地总电容。C M 为
主变压器高低压绕组间的每相耦合电容，见附录J 。Z n 为3倍发电机中性点对地基波阻抗。
U g0可能引起基波零序过电压保护误动作。因此，应从动作电压整定值及延时两方面与系统接地保护配合。
3.2 三次谐波电压单相接地保护
对于100MW 及以上的发电机，应装设无动作死区(100%动作区)单相接地保护。一种保护方案是基波零序过电压保护与三次谐波电压保护共同组成100%单相接地保护。
电压互感器变比为：
机端TV ：
n U v gn 31003
100
3V ＝
；中性点TV ： 3100V v gn n U ＝
如发电机中性点经消弧线圈或配电变压器接地，保护装置应具有调平衡功能，否则应增
设中间电压互感器。
设机端和中性点三次谐波电压各为U t 和U n ，三次谐波电压单相接地保护可采用以下两种原理：
a )
U U a
t n ??
>/ (2-26)
实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为a 0，则取阈值a ＝(1.05～1.15)a 0。根据发电机定子绕组对地电容和中性点对地三次谐波阻抗的大小，见图8，可计算a 0。a 0可能小于或大于1.0。
b)
U K U U ?-???
>t p n n /β1
(2-27)
式中分子为动作量，调整系数.
p K ，使发电机正常运行时动作量最小。然后调整系数β，使制
动量.
n U β
｜｜
在正常运行时恒大于动作量，一般取β≈0.2～0.3。 动作判据1)的保护装置简单，但灵敏度较低。动作判据2)较复杂，但灵敏度高。
定子绕组单相接地保护中的三次谐波部分只动作于信号。
E 3—发电机三次谐波相电动势；E H3—系统高压侧三次谐波相电动势；
Z n —发电机中性点对地三次谐波感抗或电阻的三倍；C 1—发电机每相对地电容之半； C 2—机端外接元件每相对地总电容；C M —主变压器高低压绕组间每相耦合电容
图6 发电机三次谐波电压分析计算用等值电路
3.3 中性点经配电变压器高阻接地的定子绕组单相接地保护
接于配电变压器(变比n t )二次侧的电阻R N ，应按机端单相接地时由R N 产生的电阻电流大于电容电流选定，即
R C t n N g ≤132
/()
ω∑ (2-28)
式中：C g Σ——发电机及机端外接元件每相对地总电容。
a)基波零序过电压保护。与3.1相同，但此保护用在中性点经配电变压器高阻接地的发电机上，灵敏度较低。
b)三次谐波电压单相接地保护。与3.2相同。
c)95%定子绕组单相接地基波零序过电流保护。该保护装设在发电机中性点接地连线的电流互感器上，保护应具有三次谐波阻波部件，其动作电流为
I K U U n I I I k I ?≤---+??
+op er a 2n 2n er
(.)()%%()
10951111??? (2-29)
式中：K er ——电流互感器比误差系数，取为3%；ΔU %——机端电压变化百分值，取为10%；
I k (1)——机端单相金属性接地电流；n a ——电流互感器变比；I 2n ——电流互感器二次额定电流；
ΔI er ——保护继电器误差，取为5%。
保护经0.5s 延时动作于停机。 整定计算举例：
汽轮发电机，300MW ，18kV ，N=18000/240=75，C g =0.25μF/相，选择R ’N =4.25k Ω，则对于这台发电机有
3.4 外加交流电源式100%定子绕组单相接地保护
国内应用的外加交流电源式定子绕组单相接地保护有两种，其一为外加20Hz 电源， 另一为外加12.5Hz 电源。
外加电源方式的定子绕组单相接地保护，在启、停机过程中仍有保护作用，但必须增设低频电源，且对其要求有很高的可靠性。 4 励磁回路接地保护
汽轮发电机通用技术条件规定：对于空冷及氢冷的汽轮发电机，励磁绕组的冷态绝缘电阻不小于1M Ω，直接水冷却的励磁绕组，其冷态绝缘电阻不小于2k Ω。水轮发电机通用技术
条件规定：绕组的绝缘电阻在任何情况下都不应低于0.5MΩ。
励磁绕组及其相连的直流回路，当它发生一点绝缘损坏时(一点接地故障)并不产生严重后果；但是若继发第二点接地故障，则部分转子绕组被短路，可能烧伤转子本体，振动加剧，甚至可能发生轴系和汽轮机磁化，使机组修复困难、延长停机时间。为了大型发电机组的安全运行，无论水轮发电机或汽轮发电机，在励磁回路一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修。对装有两点接地保护的汽轮发电机组，在一点接地故障后继续运行时，应投入两点接地保护，后者带时限动作于停机。
4.1 叠加直流式一点接地保护
在励磁绕组负端和大地之间经一电流继电器KA叠加直流电压U ad构成的转子一点接地保护，见图8，其等效电路见图9。
图7 叠加直流电压一点接地保护原理图
图8 正常情况下，图7的等效电路
由图9可知，正常运行时流过继电器KA的电流为
I
U U
R R
ad
ad fd
i ins
=
+
+
1
2
(2-30)
式中：U ad——叠加直流电压；U fd——发电机励磁电压；R i——继电器KA的内阻；R ins——励磁绕组对地等效绝缘电阻。
发电机强行励磁但励磁绕组并不接地时，流过继电器KA的电流为
I
U U
R R
ad.max
ad fd.max
i ins
=
+
+
1
2
(2-31)
式中：U fd.max——发电机强励时的转子电压。
对于空冷及氢冷汽轮发电机，要求在励磁绕组负端经过渡电阻R tr＝20kΩ接地时继电器KA 动作。
发电机空载运行，励磁绕组负端经过渡电阻R tr接地条件下，流过继电器KA的电流I op为
I
U R R U R
R R R R R
op
ad tr ins fd0tr
i ins tr ins i
=
++
++
()
()
1
2
(2-32)
式中：U fd0——发电机空载励磁电压；R tr——接地点的过渡电阻。
按负端经过渡电阻接地时流过继电器KA的电流大于发电机强励而励磁绕组并不接地时流过继电器KA的电流整定。
I op K
rel
I
ad.max
(2-33)
式中：K rel ——可靠系数，取1.5。
解出表示最小灵敏度的过渡电阻R tr 为(当U fd.max ＝2U fdn ,U fdn 为正常额定励磁电压)
R U R U U R U U U tr ad ins ad fdn a ad fdn fd0
=
-++-15051505.()... (2-34)
式中：R a ＝R ins R i ／(R ins +R i )。
R U R R U U R tr ad i ins ad fdn
i
≤
-+-()
.(15 (2-35)
4.2 测量励磁绕组对地导纳的一点接地保护
该保护外加工频交流电源经补偿电感L 与隔直电容C (L 、C 对50Hz 串联谐振)接于励磁绕组的正负极。励磁绕组正常对地(大轴)的绝缘电阻为R ins (或电导g ins )和对地电容为C e 。重要的是由外加电源a 、b 两端向励磁绕组看进去的等值电路(图8)中除R ins 和C e 外，只有纯阻R b ，不应有与R b 串联的感抗或容抗(C e 除外)。
由a 、b 两点看到的输入对地导纳轨迹如图9所示，图中实线圆族为以g ins 为常量、C e 为变量的等电导圆，虚线圆族为以C e 为常量、g ins 为变量的等电纳圆。
图8 测量对地导纳式一点接地保护的等值电路
图9中，横坐标右侧端点表示励磁绕组发生金属性接地故障(R ins ＝0，g ins ＝∞)，输入端对地导纳为g b ＝1／R b 。
理想的测量对地导纳式一点接地保护的动作特性应只与整定的R ins 值有关，而与C e 大小无关。因此保护整定的动作特性(以R ins ＝2k Ω为例)如图11中的阴影整圆，它与等电导圆(R ins ＝2k Ω)完全重合，表明该保护的动作特性与C e 无关，只要R ins ≤2k Ω，保护就动作。
图9 等电导圆和整定圆
继电器的动作判据如图10所示，为
｜Y －g m ｜≤｜g N －g m ｜ (2-36)
式中：Y ——继电器测得的励磁绕组对地导纳；g m ——继电器整定圆圆心；g n －g m ——继电器整定圆半径。
图10 测量对地导纳继电器的整定圆
当已确定要求继电器在转子绕组对地绝缘电阻下降到R ins (相应有g ins ＝1／R ins )时动作，且已知R b 值(制造厂家供给，相应有参考电导g b ＝1／R b )，则需要整定计算的对地导纳整定圆圆心为g m (位于g 轴上)
g g g g g g m b b ins b ins =
++()()
22 (2-37)
整定圆半径为g n －g m ，由图12知，g n ＝g b ，所以半径为
g g g g g
n m b
b ins -=
+22()
(2-38)
在实际工作中应注意以下几点： a) R ins 的整定值不能取得太大(例如大于10k Ω)，这是由保护原理确定的；因为当R ins 从8k Ω变到无穷大时，等电导圆十分密集，极易产生定值变异。一般R ins 的整定值宜取5k Ω左右。
b ）励磁回路发生金属性一点接地故障时，R ins ＝0,g ins ＝∞，测量对地导纳Y 位于整定圆的边界上，处于动作边缘。在发生金属性接地时，检验保护不应拒动。
c)电刷与大轴间的接触电阻，严重影响保护的动作定值，为此必须使滑环电刷的压力足够大，减小其接触电阻值。
d ）测量回路L 与C 的工频调谐一定要严谨，使之呈现纯阻性质。 4.3 切换采样式一点接地保护
图11 接地保护装置的阻容网络
该保护要在转子绕组两端外接阻容网络，电子开关S1～S3轮流接通和断开，如图11所示，对电流I 1～I 3采样。
I K U R R R 1a b tr
=
++11
(2-39)
I K U R R 2fd
a c =
+22 (2-40) I K U R R R 32
a b tr =
++1 (2-41)
式中：K 1、K 2——选定的常数；故障点将U fd 分为U 1和U 2。
保护的动作判据为
I 1+I 3≥I 2 (2-42)
R tr 为
R K K R R R R tr a c a b =
+-+1
2
2()() (2-43)
R tr 即为保护的灵敏度，其定值取决于正常运行时转子回路的绝缘水平。
K K R R R R R 2a c a b tr =
+++12()
(2-44)
要求在一定的R tr 时动作，就有相应的K 2值，所以改变K 2可以改变转子一点接地保护整定值R set ，通常取R set ＝10k Ω以上。当R tr ＜R set 时，保护动作。
切换采样式转子一点接地保护的另一种形式为乒乓式转子一点接地保护。原理图如图12所示。
图12 乒乓式转子一点接地保护
励磁绕组中任一点E 经过渡电阻R tr (即对地绝缘电阻)接地，励磁电压U fd 由E 点分为U 1和U 2。 S1闭合，S2打开时(此时设U fd ＝U fd1)
I U R R 10tr =
+1
(2-45)
式中：R 0——保护的固定电阻；R tr ——励磁回路对地绝缘电阻。
S2闭合，S1打开时(此时有U fd ＝U fd2)
I U R R 20tr =
+2
(2-46)
G I U U U R R K R R K U U 1fd1
fd1
tr tr fd1=
=+=+=11
01011
, (2-47)
G I U U U R R K R R K U U 2fd2
fd2
tr tr fd2
=
=+=+=22
02022
, (2-48)
因S1、S2切换前后接地点E 为同一点，故K 1+K 2＝1。 保护的动作判据为
G set ≤G 1+G 2或R set ≥R tr +R 0 (2-49) R set ≥0～40k Ω。
4.4 励磁回路两点接地保护
利用四臂电桥原理构成的励磁回路两点接地保护，在励磁回路发生一点接地后投入运行，并调整平衡。当励磁回路发生第二点的接地故障时，保护延时动作于停机。
保护的动作电流，按躲过电桥不能调整得完全平衡而引起的不平衡电流整定。应选用高灵敏度继电器，以便缩小转子绕组近距离两点接地时的死区。
动作时限按躲过瞬时出现的两点接地故障整定，一般为0.5～1.0s 。 5 发电机过负荷保护
5.1 定子绕组对称过负荷保护
发电机定子绕组承受短时过电流运行的要求：直接冷却的S gn ≤1200MVA 的汽轮发电机，应能承受1.5I gn 、历时30s 的过电流，不发生有害变形及损伤，但每年不超过2次。
允许过电流倍数及过电流时间按下式计算
K t I =-()*2
1
式中：I *——以发电机额定电流为基值的标么值；t ——过电流持续时间，适用范围为10～60s 。
当S ≤1200MVA 时，K ＝37.5。
对于发电机因过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，装设单相定子绕组对称过负荷保护，通常由定时限过负荷及反时限过电流二部分组成。 5.1.1 定时限过负荷保护。
动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定
I K I K n op rel
gn r a
= (2-50)
式中：K rel ——可靠系数，取1.05；K r ——返回系数，取0.85～0.95，条件允许应取较大值；n a ——电流互感器变比；I gn ——发电机额定电流。
保护延时(躲过后备保护的最大延时)动作于信号或动作于自动减负荷。 5.1.2 反时限过电流保护。
反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，由制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。
“汽轮发电机通用技术条件”规定：发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为
t K I
=
-tc
*
21 (2-51)
式中：K tc ——定子绕组热容量常数，机组容量S n ≤1200MVA 时，K tc ＝37.5(当有制造厂家提供的参数时，以厂家参数为准)；I *——以定子额定电流为基准的标么值；t ——允许的持续时间，s 。
定子绕组允许过电流曲线见图15。
图13 定子绕组允许过电流曲线
设反时限过电流保护的跳闸特性与定子绕组允许过电流曲线相同。按此条件进行保护定值的整定计算。
反时限跳闸特性的上限电流I op.max 按机端三相金属性短路的条件整定
I I K X n op.max gn sat d a =
''
(2-52)
式中：I gn ——发电机额定电流，A ；K sat ——饱和系数，取0.8；d
X ''——发电机次暂态电抗(非饱和值)，标么值；n a ——TA 变比。
当短路电流小于上限电流时，保护按反时限动作特性动作。
反时限动作特性的下限电流I op.min 按与过负荷保护配合的条件整定，由5.1知
I K I K n op rel
gn r a
= (2-53)
则
I op.min ＝K c0I op ＝K c0K rel I gn /（K r n a ） (2-54)
式中：K c0——配合系数，取1.05。
不用考虑在灵敏度和动作时限方面与其他相间短路保护的配合。保护动作于解列或程序跳闸。
5.2 转子绕组过负荷保护
转子绕组的过负荷保护由定时限和反时限二部分组成。 5.2.1 定时限过负荷保护。
原则：动作电流按正常运行的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定。当保护配置在交流侧时，其动作时限及动作电流的整定计算同5.1.1)(额定励磁电流I fd 应变换至交流侧的有效值I ～，对于采用桥式不可控整流装置的情况，I ～＝0.816I fd )。
保护带时限动作于信号，有条件的动作于降低励磁电流或切换励磁。 动作时限按躲过后备保护的最大延时整定。 5.2.2 反时限过电流保护
反时限过电流倍数与相应允许持续时间的关系曲线，由制造厂家提供的转子绕组允许的过热条件决定。整定计算时，设反时限保护的动作特性与转子绕组允许的过热特性相同，见图16所示，其表达式为
式中：C ——转子绕组过热常数；I fd*——强行励磁倍数。
图14 转子绕组反时限过电流保护跳闸特性
最大动作时间对应的最小动作电流，按与定时限过负荷保护相同的条件整定。(即过负荷保护动作于信号的同时，启动反时限过电流保护)。
反时限动作特性的上限动作电流与强励顶值倍数匹配。如果强励倍数为2倍，则在2倍额定励磁电流下的持续时间达到允许的持续时间时，保护动作于跳闸。当小于强励顶值而大于过负荷允许的电流时，保护按反时限特性动作。
保护动作于解列灭磁。
5.3 转子表层负序过负荷保护
汽轮发电机三相负载不对称且每相电流均不超过额定电流(I gn )时，负序电流(I 2)与额定电流之比(I 2/I gn )符合表D1规定时，应能连续运行。发生不对称故障时，故障运行时最大的(I 2/I gn )2和时间t (s)的乘积，应符合表D1的规定。
表 D1 汽轮发电机连续运行时I 2/I gn 最大值及故障运行时(I 2/I gn )2
T 最大值
针对发电机的不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过电流，其保护通常由定时限过负荷和反时限过电流二部分组成。
a)负序定时限过负荷保护。保护的动作电流按发电机长期允许的负序电流I 2∞下能可靠返回的条件整定
I K I I K n op rel 2gn
r a
=
∞ (2-55)
式中：K rel ——可靠系数，取1.2；K r ——返回系数，取0.85～0.95，采用微机保护时应取0.95；I 2∞——发电机长期允许负序电流的标么值。 保护延时动作于信号。
b)负序反时限过电流保护。负序反时限过电流保护的动作特性，由制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定。
发电机短时承受负序过电流倍数与允许持续时间的关系为
t A
I I =
-∞
22
22
*
(2-56)
式中：I 2*——发电机负序电流标么值；I 2∞——发电机长期允许负序电流标么值；A ——转子
表层承受负序电流能力的常数(A I t
＝22
)。
发电机允许的负序电流特性曲线见图15。
图15 发电机允许的负序电流特性(即保护的动作特性)
整定计算时，设负序反时限过电流保护的动作特性与发电机允许的负序电流特性相同。 反时限保护动作特性的上限电流，按主变压器高压侧二相短路的条件计算
I I K X X X n op.max gn
set d t a
=
''++()22 (2-57)
式中：''X d ,X 2——发电机的次暂态电抗(不饱和值)及负序电抗标么值；K sat ——饱和系数，取
0.8；X t ——主变压器电抗，取X t ≈Z t ，标么值。
当负序电流小于上限电流时，按反时限特性动作。
反时限动作特性的下限电流，通常由保护所能提供的最大延时决定，一般最大延时为1000s ，据此决定保护下限动作电流的起始值
I A I op.max =
+∞
100022
(2-58)
在灵敏度和动作时限方面不必与相邻元件或线路的相间短路保护配合；保护动作于解列
或程序跳闸。
6 发电机低励失磁保护
100MW 及以上发电机，应装设专用的失磁保护。 发电机低励失磁保护的动作主判据可分为：
a)系统侧主判据——高压母线三相同时低电压继电器。本判据主要用于防止由发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电，其动作判据为
U op.3ph ＝(0.85～0.90)U h.min (2-59)
式中：U op.3ph ——三相同时低电压继电器动作电压(此值应经调度部门确定)；U h.min ——高压系统最低正常运行电压。
经辅助判据“与门”输出，短延时动作于发电机解列。 b)发电机侧主判据：
1)异步边界阻抗继电器；
2)静稳极限阻抗继电器；
3)静稳极限励磁低电压继电器。
低励失磁保护的辅助判据有： 1)负序电压元件； 2)励磁低电压元件； 3)延时元件。
6.1 异步边界阻抗继电器
失磁发电机的机端阻抗最终轨迹一定进入图18的圆1中，圆1称为异步边界阻抗圆，其整定为
X X n S n U a
d
gn
a
gn v
=-'
052. (2-60)
X X n S n U
b d
gn
a
gn v
=-2 (2-61)
式中：'X d
、X d ——发电机暂态电抗和同步电抗标么值 (取不饱和值)；U gn 、S gn ——发电机额定电压和额定视在功率；n a 、n v ——电流互感器和电压互感器变比。
异步边界阻抗圆动作判据主要用于与系统联系紧密的发电机失磁故障检测，它能反应失磁发电机机端的最终阻抗，但动作可能较晚。 6.2 静稳极限阻抗继电器
a)汽轮发电机。如图16中的圆2，其整定值为
X X n S n U
c con
gn
a
gn v
=2 (2-62)
式中：X con ——发电机与系统间的联系电抗(包括升压变压器阻抗)标么值(以发电机额定值为基值)。
其他符号同上。 X b 由式(2-61)决定。
鉴于阻抗圆2在第Ⅰ、Ⅱ象限的动作区易发生非失磁故障条件下的误动，为此在图16中，作OX b 直线的中垂线，在中垂线上取对称于X 轴的两点O 1和O 2，以O 1和O 2为圆心，作圆弧(虚线苹果圆3)使之与静稳极限阻抗圆2在第Ⅲ、Ⅳ象限尽量接近，苹果圆3就是准静稳极限阻抗圆，它是在整定静稳极限阻抗圆的基准上，方便地作出的准静稳极限阻抗特性。由于电抗X c 是随运行方式而变的，X c 的变化严重影响圆2和苹果圆3的大小。作为失磁保护整定计算，由系统调度部门给定X con 值即可作出静稳极限圆和准静稳极限苹果圆。X con 可取最经常运行方式下的数值。
1— 异步边界圆；2—汽轮发电机静稳边界圆；3—准静稳极限阻抗特性图
主变保护定值计算稿
一. 主变压器系统参数 （一） 主变压器系统参数 （二）主变压 器比率制动差动保护 1、主变压 器差动： 主变压器高压侧TA 变比600/1； 主变压器低压侧TA 变比6000/1。 (1) 主变压器各侧一次额定电流： 高压侧： A U S I n b n n b 3.286242 3120000 311=?== 式中： U b1n 为主变压器高压侧额定电压;S n 为主变压器额定容量。
低压侧： A U S I n b n n b 65985 .103120000 311=?== 式中: U b1n 为主变压器低压侧额定电压；S n 为主变压器额定容量。 (2) 主变压器各侧二次额定电流： 高压侧： A n I I blh n b n b 477.01600286.3 12=== （n blh 为主变压器高压侧TA 变比600/1）。 低压侧： A n I I b l h n b n b 1.11 00 606598 12=== （n blh 为发电机机端TA 变比6000/1） 。 (3)高压侧平衡系数计算 3307.11 /60001 /060.10.5324231H 1=?=?= TAL TAH nL n phL n n U U K 其中，nH U 1为主变压器高压侧额定电压，nL U 1为主变压器低压侧额定电压，TAL n 为低压侧CT 变比， TAH n 为高压侧CT 变比。 (4) 差动各侧电流相位差与平衡补偿 主变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。 (5) 纵差保护最小动作电流的整定。最小动作电流应大于主变压器额定负载时的不平衡电流，即 Iop. min=Krel(Ker+ △m)I N /na= 2（0.1+0.02）X1.1=0.264 Iop.min 一般取0.2~0.3I N 式中:I N —主变压器额定电流; na —电流互感器的变比; Krel —可靠系数，取1. 5～2,取2； Ker —TA 综合误差取0.02 (6)起始制动电流Ires.o 的整定。起始制动电流宜取 Ires.o ＝（0.7～1.0）I N /na=0.8X1.1=0.88（A ） (7)动作特性折线斜率S 的整定。纵差保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。主变压器种类不同，不平衡电流计算也有较大差别， 双绕组主变压器 Iunb.max=(KapKccKer+△U+△m)Ik. max /na=（1X1X0.1+0.05+0.05）X 43936/6000 =1.464A 式中:Ker , △U , △m , na 的含意同式(5)，但Ker=0.1; Kcc —电流互感器的同型系数，Kcc=1. 0;
[全]变压器主保护定值整定计算
变压器主保护定值整定计算 以下差动保护采用二次谐波制动，以二圈变压器为例,所有计算均为向量和。 ①不平衡电流产生的原因和消除方法： a．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流； （Y/Δ-11）Y.d11 接线方式——两侧电流的相位差30°。 消除方法：相位校正。 * 二次接线调整 变压器Y侧CT（二次侧）：Δ形。Y.d11 变压器Δ侧CT（二次侧）：Y形。Y.Y12 * 微机保护软件调整 b．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流； c．由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；(CT变换误差) d．由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流；(一般取额定电压) e．暂态情况下的不平衡电流； 当变压器电压突然增加的情况下(如:空载投入,区外短路切除后).
会产生很大的励磁涌流.电流可达2-3 In，其波形具有以下特点 * 有很大的直流分量.(80%基波) * 有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主.(20%基波) * 波形间出现间断.(削去负波后) 可采用二次谐波制动，间断角闭锁，波形对称原理 f．并列运行的变压器，一台运行，当令一台变压器空投时会产生和应涌流 所谓“和应涌流”就是在一台变压器空载合闸时，不仅合闸变压器有励磁涌流产生，而且在与之并联运行的变压器中也出现涌流现象，后者就称为“和应涌流”。其波形特点与励磁涌流差不多。 4、主变保护整定计算 （1）计算变压器两侧额定一次电流
—该侧CT变比。 注意：Kjx只与变压器本身有关，而与保护装置的CT接线形式无关。传统的差动保护装置中，变压器Ｙ形绕组侧的CT多采用△接线，新的微机型差动保护装置中，变压器Ｙ绕组侧的CT可以采用Ｙ接线，微机型差动保护在装置内部实现了CT的△接线，因此在保护定值计算时可完全等同于外部△接线。 对于Ｙ/△-11接线方式：Ia`=Ia - Ib,Ib`= Ib - Ic, Ic `= Ic –Ia 对于Ｙ/△-1接线方式：Ia`=Ia - Ic,Ib`= Ib - Ia, Ic `= Ic - Ib （3）计算平衡系数 设变压器两侧的平衡系数分别为和，则： ①降压变压器：选取高压侧（主电源侧）为基本侧，平衡系数为 Kh=1 Kl=Inh`/Inl` ②升压变压器：选取低压侧（主电源侧）为基本侧，平衡系数为
继电保护定值整定计算公式大全(最新)
继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算（移变选择）： cos de N ca wm k P S ?∑= （4-1） 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ； ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6 .04.0 （4-2） 式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ； wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择： （1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即 N N N ca U S I I 13 1310?= = （4-13） 式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ； N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。 （2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即 3 1112ca N N I I I =+= （4-14） （3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为 3 ca I = （4-15） 式中 ca I —最大长时负荷电流，A ； N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ；
N U —移动变电站一次侧额定电压，V ； sc K —变压器的变比； wm ?cos 、η wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 （4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103?= = （4-19） 式中 ca I —长时最大工作电流，A ； N I —电动机的额定电流，A ； N U —电动机的额定电压，V ； N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数； N η—电动机的额定效率。 ② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即 21N N ca I I I += （4-20） 向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算 wm N N de ca U P K I ?cos 3103?∑= （4-21） 式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ； N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N U —额定电压，V ；
变压器保护定值整定
变压器定值整定说明 注：根据具体保护装置不同，可能产品与说明书有不符之处，以实际产品为主。 差动保护 （1）、平衡系数的计算 1 2 3 4 5 侧的二次电流。如果按上述的基准电流计算的平衡系数大于4，那么要更换基准电流I b，直到平衡系数满足 0.1 I n 为变压器的二次额定电流， K rel 为可靠系数，K rel =1.3—1.5； f i(n)为电流互感器在额定电流下的比值误差。f i(n)=±0.03（10P ），f i(n)=±0.01（5P ） ΔU 为变压器分接头调节引起的误差（相对额定电压）； Δm 为TA 和TAA 变比未完全匹配产生的误差，Δm 一般取0.05。 一般情况下可取： I op.0=（0.2—0.5）I n 。 （3） I res.0（4） a I Δm 2=0.05； b 、 式中的符号与三圈变压器一样。 最大制动系数为： K res.max =res unb.max rel I I K Ires 为差动的制动电流，它与差动保护原理、制动回路的接线方式有关，对对于两圈变压器I res = I s.max 。 比率制动系数： K= res.max res.0res.max op.0res.max /I I -1/I I -K 一般取K=0.5。 （5）、灵敏度的计算 在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流I s.min ,同时计算相应的制动电流I res ；在动作特性曲线上查出相应的动作电流I op ；则灵敏系数K sen 为： K sen = op I I 要求K sen ≥（6）（7 式中：I K I e （81、低电压的整定和灵敏度系数校验 躲过电动机自起动时的电压整定： 当低电压继电器由变压器低压侧电压互感器供电时， U op=(0.5～0.6)U n 当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时， U op=0.7U n 灵敏系数校验 变压器差动保护整定计算 1. 比率差动 装置中的平衡系数的计算 1）．计算变压器各侧一次额定电流： n n n U S I 113= 式中n S 为变压器最大额定容量，n U 1为变压器计算侧额定电压。 2）．计算变压器各侧二次额定电流： LH n n n I I 12= 式中n I 1为变压器计算侧一次额定电流，LH n 为变压器计算侧TA 变比。 3）．计算变压器各侧平衡系数： b n n PH K I I K ?= -2min 2，其中)4,min(min 2max 2--=n n b I I K 式中n I 2为变压器计算侧二次额定电流，min 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最小值，max 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最大值。 平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最小的一侧为基准，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取放大倍数最大的一侧倍数为4，其它侧依次减小；若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值小于4，则取放大倍数最小的一侧倍数为1，其它侧依次放大。装置为了保证精度，所能接受的最小系数ph K 为，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16倍。 差动各侧电流相位差的补偿 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。 变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Yo/Δ-11的接线，其校正方法如下： Yo 侧： )0('I I I A A ? ??-= )0(' I I I B B ? ? ? -= )0('I I I C C ? ??-= Δ侧： 3/ )('c a a I I I ? ??-= 电动机的主要保护及计算 一、速断保护 1.速断高值： 动作电流高定值Isdg 计算。 按躲过电动机最大起动电流计算，即： Isdg=Krel ×Kst ×In In=Ie/nTA 式中 Krel ——可靠系数1.5； Kst ——电动机起动电流倍数（在6-8之间）； In ——电动机二次额定电流； Ie ——电动机一次额定电流； n TA —— 电流互感器变比。 2. 速断低值：按躲过区外出口短路时电动机最大反馈电流计算。厂用母线出口三相短路时，根据 以 往 实测，电动 机 反馈 电流 的 暂 态 值为 5.8 Isdd=Krel ×Kfb ×In=7.8In 式中 Krel ——可靠系数1.3； Kfb ——区外出口短路时最大反馈电流倍数，取Kfb=6。 3. 动作时间整定值计算。保护固有动作时间，动作时间整定值取： 速断动作时间: tsd=0s. 二、单相接地零序过电流保护（低压电动机） 1. 一次动作电流计算。有零序电流互感器TA0的电动机单相接地保护，一次三相电流平衡时，由 于三相电流产生的漏磁通不一致，于是在零序电流 2 互感器内产生磁不 平衡电流。根据在不同条件下的多次实测结果，磁不平衡电流值均小于0.005Ip(Ip 为平衡的三相相电流)，于是按躲过电动机起动时最大不平衡电流计算，低电压电动机单相接地保护动作电流可取： I0dz=(0.05-0.15)Ie 式中 I0dz ——单相接地零序过电流保护一次动作电流整定值； Ie ——电动机一次额定电流。 当电动机容量较大时可取： I0d z =(0.05-0.075)Ie 当电动机容量较小时可取： I0d z =(0.1-0.15)Ie 变压器保护的整定计 算 电力变压器的保护配置与整定计算 重点：掌握变压器保护的配置原则和差动保护的整定计算，理解三绕组变压器后备保护及过负荷保护配置 难点：变压器差动保护的整定计算 能力培养要求：基本能对变压器的保护进行整定计算方法。 学时：6学时 2.1 电力变压器保护配置的原则 一、变压器的故障类型与特征 变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于油箱内充满了变压器油，故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性瓦斯气体，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。 电力变压器不正常的运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。 二、变压器保护配置的基本原则 1、瓦斯保护: 800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。 2、纵差保护或电流速断保护: 6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5S。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。 3、相间短路的后备保护: 相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。 4、接地短路的零序保护: 对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路。 5、过负荷保护: 继电保护整定计算公式汇编 为进一步规范我矿高压供电系统继电保护整定计算工作，提高保护的可靠性快速性、灵敏性，为此， 将常用的继电保护整定计算公式汇编如下，仅供参考。有不当之处希指正： 一、电力变压器的保护： 1、瓦斯保护： 作为变压器内部故障(相间、匝间短路)的主保护，根据规定，800KVA以上的油浸变压器，均应装设瓦斯保护。 (1)重瓦斯动作流速：0.7?1.0m/s。 (2)轻瓦斯动作容积：S b v 1000KVA : 200 ± 10%cm3; S b在1000?15000KVA : 250 ± 10%cm3; S b在15000 ?100000KVA : 300 ± 10%cm3; S b > 100000KVA : 350 ± 10%cm3。 2、差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。包括平衡线圈I、II及差动线 圈。 3、电流速断保护整定计算公式： (1)动作电流：ldz=Kk x I(3)dmax2 (3) I d max 2 继电器动作电流： I K K K K K K 其中：K k —可靠系数，DL 型取1.2, GL 型取1.4 K jx —接线系数，接相上为 1,相差上为"3 I⑶dmax2—变压器二次最大三相短路电流 K j —电流互感器变比 K u —变压器的变比 般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为: 其中：K k —可靠系数，取3?6。 K jx —接线系数，接相上为 1,相差上为"3 I 1e —变压器一次侧额定电流 心一电流互感器变比 (2)速断保护灵敏系数校验: I dzj K K K jx 1e K i 变压器保护 一、变压器可能发生的故障和异常情况 (一)变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各种故障。 (1)主要故障类型： 各相绕组之间的相间短路 油箱内部故障单相绕组部分线匝之间的匝间短路 单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障 (2)内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧毁绕 组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。因此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变压器切除。 (二)变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障。 (1)主要故障类型： 引出线之间发生的相间短路 油箱外部故障 绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路 (三)变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。 二、变压器保护的配置 (一)瓦斯保护:防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 重瓦斯跳闸 轻瓦斯信号 (二)差动保护或电流速断保护:防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路 (三)相间短路的后备保护：防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备。 (四)零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。 (五)过负荷保护：防御变压器对称过负荷 (六)过励磁保护：防御变压器过励磁 三、变压器纵差动保护 (一)变压器纵差动保护的作用及保护范围 变压器纵差动保护作为变压器的主保护，其保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。 (二)变压器纵联差动保护的原理 继电保护算法分析 1 引言 根据继电保护的原理可知，微机保护系统的核心内容即是如何采用适当而有效的保护算法提取出表征电气设备故障的信号特征分量。图1是目前在微机保护中通常采用的提取故障信号特征量的信号处理过程。 从图中可以看出，自故障信号输入至A/D 输出的诸环节由硬件实现，在此过程中故障信号经过了预处理（如由ALF 滤除信号中高于5次的谐波分量），然后通过保护算法从中提取出故障的特征分量（如基波分量）。很明显，只有准确且可靠地提取出故障的特征量，才能通过故障判据判断出是否发生了故障，是何种性质的故障，进而输出相应的保护动作。因此计算精度是正确作出保护反应的重要条件。就硬件部分而言，为了减少量化误差，通常采用12位甚至16位A/D 转换芯片；而就保护算法而言，提高精度除了与算法本身的性能有关，还与采样频率、数据窗长度和运算字长有关。目前针对故障特征的提取有许多不同类型的保护算法，本课题研究的是电动机和变压器的保护，根据相应的保护原理，主要涉及基于正弦量的算法和基于序分量过滤器的算法。本章将对其中几种较典型的算法作简要介绍和分析。 2 基于正弦量的特征提取算法分析 2.1 两点乘积算法 设被采样信号为纯正弦量，即假设信号中的直流分量和高次谐波分量均已被理想带通滤波器滤除。这时电流和电压可分别表示为： )sin(20i t I i αω+= 和 )s i n (20u t U u αω+= 表示成离散形式为： )sin(2)(0i S S k T k I kT i i αω+== （1） )sin(2)(0u S S k T k U kT u u αω+= = （2） 式中，ω为角频率，I 、U 为电流和电压的有效值，S T 为采样频率，0i α和0u α为电流和 故障 图1 故障信号特征的提取过程 Fig. 1 Character extraction process of fault signal 电力变压器保护--低电压起动的带时限过电流保护整定计算(1) 保护装置的动作电流(应躲过变压器额定电流) 输入参数: 参数名I1rT 参数值36.4 单位 A 描述变压器高压侧额定电流 参数名Kh 参数值 1.15 单位 描述继电器返回系数 参数名Kjx 参数值 1 单位 描述接线系数 参数名Kk 参数值 1.3 单位 描述可靠系数 参数名nl 参数值20 单位 描述电流互感器变比 计算公式及结果: Idz.j=Kk*Kjx*(I1rT/(Kh*nl)) =1.3*1*(36.4/(1.15*20)) =2.057391 (2) 保护装置动作电压 输入参数: 参数名Kh 参数值 1.15 单位 描述继电器返回系数 参数名Kk 参数值 1.3 单位 描述可靠系数 参数名Umin 参数值18.2 单位V 描述运行中可能出现的最低工作电压 参数名ny 参数值20 单位 描述电压互感器变比 计算公式及结果: Udz.j=Umin/(Kk*Kh*ny) =18.2/(1.3*1.15*20) =0.608696 (3) 保护装置一次动作电流 输入参数: 参数名Kjx 参数值 1 单位 描述接线系数 参数名nl 参数值20 单位 描述电流互感器变比 计算公式及结果: Idz=Idz.j*nl/Kjx =2.057391*20/1 =41.147826 (4)保护装置的灵敏系数(电流部分)与过电流保护相同 输入参数: 参数名I2k2.min 参数值659 单位 A 描述最小运行方式变压器低压侧两相短路，流过高压侧稳态电流 计算公式及结果: Klm=I2k2.min/Idz =659/41.147826 =16.015427 (5) 保护装置的灵敏系数(电压部分) 输入参数: 参数名Ush.max 参数值20 单位V 描述保护安装处的最大剩余电压 参数名ny 参数值20 单位 描述电压互感器变比 计算公式及结果: Klm=Udz.j*ny/Ush.max =0.608696*20/20 =0.608696 保护装置动作时限与过电流保护相同 电力变压器保护--低压侧单相接地保护(用高压侧三相式过电流保护)整定计算(1) 保护装置的动作电流和动作时限与过电流保护相同 输入参数: 参数名I1rT 一、1#主保护电流速断电流定值 1、差动电流速断电流定值: I ins=K rel×I umax÷K i =1、2×6×92、5÷40 =16、5 实取16 其中:K rel——————可靠系数取1、2～1、3 实取1、2 I umax—————空载合闸最大励磁涌流取额定电流的6～8倍实取6 额定电流为92、5A K i———————电流互感器变比200/5 2、比率差动保护: ①差动电流起始电流定值 I cdo=K k×(F ctw+⊿U/2+F wc)×I e×√3÷K i =2×(0、1+0、05+0、05)×92、5×√3÷40=1、59 实取1、6 其中:K k—————可靠系数取1、5～2 实取2 F ctw————CT误差取0、1 ⊿U/2————变压器分解头最大调整范围实为±5% F wc—————为保护本身误差取0、05 I e——————高压侧额定电流实为92、5A K i——————电流互感器变比200/5 ②比率制动系数: K cof= K k×(F ctw+⊿U/2+F wc) =2×(0、1+0、05+0、05)=0、4 实取0、5 说明:若K cof小于0、5时则取0、5 ③谐波制动系数: K2———————一般取0、13～0、15 实取0、13 为避免励磁涌流引起保护误动,遵循按相闭锁原则采用二次谐波闭锁功能 ④幅值补偿系数: 高压侧额定电流为92、5A 高压侧互感器变比为200/5 低压侧额定电流为513A 低压侧互感器变比为600/5 I HE为高压侧一次电流I HE=92、5÷40×√3=4 (相位补偿后) I LE为低压侧一次电流I LE=513÷120×√3=7、404 (相位补偿后) C OFL低压侧补偿系数: C OFL= I HE÷I LE=4÷7、404=0、54 =4÷7、404=0、54 实取0、94 C OFH高压侧补偿系数C OFH实取1 脱硫变保护定值计算书 批准： 审核： 初审： 计算： 脱硫73B 、74B 保护采用南京东大金智电气有限公司生产的WDZ-400系列综合保护。 一、脱硫变73B 保护定值计算书 1.脱硫变73B 基本参数 1.1额定容量：Se=2500KV A 1.2额定电压：Ue=6300/400V 1.3额定电流：Ie=229.1/3608.4A 1.4阻抗电压：Ud=6.17% 1.5连接组别：DYn11 1.6高压侧CT 变比：300/5 1.7低压侧CT 变比：5000/1 1.8低压侧零序CT 变比：5000/5 2、脱硫变73B 保护定值计算 2.1、WDZ －440EX 低压变压器综合保护测控装置定值计算 1）高压侧速断保护定值： 73B 折算至100MV A 的阻抗为：3X ＝ 5 .2100 10017.6?＝2.468 a ：变压器低压母线三相短路电流max .)3(K I 计算： 由#2厂高变供电时短路电流最大，故： max .)3(K I ＝ 03334.0468.272527.029410.09160+++＝0.03334 2.774669160 ＋＝3262A b ：变压器高压侧出口三相短路电流计算： max .)3(K I ＝ 0.0333472527.029410.09160＋+＝34 .09160 ＝26941A c ：变压器低压母线单相接地短路电流计算： K I ）（1＝ ∑ ∑+?0123X X I bs =468.292.808291603???＋＝27.82827480 ＝987A 高压侧短路保护定值整定原则； a ：按躲过低压母线三相短路电流计算： op I ＝rel K max .)3(K I ＝1.3×3262＝4240.6A b ：按躲过励磁涌流计算： op I ＝K TN K =12×229.1＝2749.2A c ：高压侧短路保护二次动作电流计算。一次动作电流取4240.6A ，则二次动作电流为： op I ＝4240.6/60＝70.67A ，取71A 。 灵敏度检验：变压器高压侧入口短路时灵敏度为： ） （2sen K ＝0.866× 60 7126941 ?＝6.32＞2，满足要求。： 高压侧短路保护时间op t ，取装置最低值0.04S 。 2）高压侧过流保护定值： 按躲过最大负荷电流整定，Idz ＝ a f K n K Ifh K max . a ：对并列运行变压器，应考虑切除一台时所出现的过负荷 max .Ifh ＝1*-n Ie n ＝1 21 .229*2-＝458.2A Idz ＝ a f K n K Ifh K max .＝60*9.02 .458*2.1＝10.2A 灵敏度检验：按低压母线上发生两相短路时产生的最小短路电流来校验 K lm =op I I ) 2(min = 5.173.460 2.10)468.227725.09160 866.0≥=??+?（ 式中 )2(op I ------低压母线两相短路电流。 满足要求。 高压侧过流保护时间：1S 3）高压侧过负荷保护定值： 高压侧定时限过负荷保护定值： a ：按躲过变压器额定电流整定： 电力变压器的继电保护整定值计算 一．电力变压器的继电保护配置 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。 煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则 第一章一般规定 第一节短路电流的计算方法 第1条选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按公式(1)计算： 利用公式(1)计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。 若需计算三相短路电流值，可按公式(2)计算： 短路点至变此时可根据变压器的容量、)查出。( 第2条两相短路电流还可以利用计算图表压器的电缆换算长度及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出。(3)计算得出。电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，可以用公式 电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准 系统l27 V系统中，以50 mm2为标准截面；在截面的长度，在380 V、660 v、1140 V 为标准截面。中，以4mm2Ω0810．电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65℃时的电阻值；电缆芯线的电抗值按 计算；线路的接触电阻和电弧电阻均忽略不计。／km短路保护装置第二节 馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单第3条 相断线的保护装置。当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应在靠近分支点处另行加装短路条4 第保护装置。条各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩第5 掉不用，并禁止使用不合格的短路保护装置。电缆线路的短路保护第二章 电磁式过电流继电器的整定第一节及以下馈电开关过电流继电器的电流整定值，按下列规定选择。条1200V6第选择：．对保护电缆干线的装置按公式1(4) 选择：．对保护电缆支线的装置按公式(5)2 目前某些隔爆磁力起动器装有限流热继电器，其电磁元件按上述原则整定，其热元件按(7)公式整定。煤矿井下常用电动机的额定起动电流和额定电流可以从电动机的铭牌或技术资料中查 出，并计算出电动机的额定起动电流近似值。对鼠笼式电动机，其近似值可用额定电流值乘；当选择起动电阻不精确时，．56；对于绕线型电动机，其近似值可用额定电流值乘以1以5．起动电流可能大于计算值，在此情况下，整定值也要相应增大，但不能超过额定电流的2 倍。在起动电动机时，如继电器动作，则应变更起动电阻，以降低起动电流值。对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失 和(4)较大，其实际起动电流要大大低于额定起动电流，若能测出其实际起动电流时，则公式I 变压器保护定值整定 变压器定值整定说明 注：根据具体保护装置不同，可能产品与说明书有不符之处，以实际产品为主。 差动保护 （1）、平衡系数的计算 对上述表格的说明： 1、Sn为计算平衡系数的基准容量。对于两圈变 压器Sn为变压器的容量；对于三圈变压器Sn 一般取变压器高压侧的容量。 2、U h、U m、Ul分别为变压器高压侧、中压侧、低 压侧的实际运行的电压。 3、n ha、n ma、n la分别为高压侧、中压侧、低压侧的 TA变比。 4、TA的二次侧均接成“Y”型 5、I b为计算平衡系数的基准电流，对于两圈变 压器，I b取高压侧的二次电流；对于三圈变压器I b一般取低压侧的二次电流。如果按上述的基准电流计算的平衡系数大于4，那么要更换基准电流I b，直到平衡系数满足0.1 Δm为TA和TAA变比未完全匹配产生的误差，Δm一般取0.05。 一般情况下可取： I op.0=（0.2—0.5）I n 。 （3）最小制动电流的整定 I res.0 = Na 1.0)In - (0.8。 （4）、比率制动系数K的整定最大不平衡电流的计算 a、三圈变压器 I unb.max =K st K aper f i I s.max +ΔU H I s.H.max +ΔU M I s.M.max + Δm1I s.1.max+Δm2I s.2.max 式中： K st 为TA的同型系数，K st =1.0 K aper 为TA的非周期系数，Kaper=1.5—2.0（5P或10P型TA）或Kaper=1.0（TP型TA） f i 为TA的比值误差， f i =0.1； I s.max 为流过靠近故障侧的TA的最大外部短路周期分量电流； I s.H.max 、I s.M.max 分别为在所计算的外部短路 时，流过调压侧（H、M）TA的最大周期分量电流； 电动机继电保护计算 一、异步电动机继电保护计算 1、异步电动机继电保护方式的选择 （1）电压低于是1000V的电动机一般功率不大，重要性较小，可采用下列保护： ①熔断器保护： ②在一台电动机短路时，断开几台电动机的公用断路器； ③自动空气开关作为低电压保护。 （2）电压为3～10KV、功率大于150KW、小于2000KW的电动机，应装设电流速断保护；当电流速断保护不能满足灵敏度要求时需装设纵联差动保护。 （3）电压为3～10KV的电动机，若生产过程中易发生过负荷时，或起动、自起动等条件严重时，均应装设过负荷保护。另外，当单相接地电流大于5A时，需装设单相接地保护，一般5～10A时可作用于信号，也可作用于跳闸；大于10A 时作用于跳闸。 （4）3～35KV网络的中性点是不接地的，为保护电动机，应在电动机母线上装设“绝缘监视”装置。 （5）当电动机有必要装设低电压保护装置时，可采用在线电压上的低电压继电器将电动机断开；必要时可采用两个继电器的低电压保护。 2、异步电动机继电保护的整定 qdzdzq t=(1.2～1.4)I)起动及自起动时间。对于传动风机负荷的电动机q dz3、电流速断保护灵敏度校验(3)（2）(3)——相灵敏系数，I``n2，I=IK/k；其中=KI``K/I≥min jx ddz dzjd·min·dzmlmxdmxd ；（A）最小运行方式下，电动机出线端三相适中时流过保护安装处的超瞬变电流），n—电流互感器变比；I—保护装置的一次动作电流（A l dz 3 1，接于相电流差时取—接线系数，接于相电流时取k jx 380KW电动机的保护。6KV、例：电动机装在经常有人值班的机房内，试选择一 台运行过程中有过负荷的可能。已知电动机的额定电流Ied为47.5A，起云贵电流倍数kq为4。在最小运行方式下电动机出线端三相适中时，流过保护按装处 的(3)(3)为4800A 6500A，稳态电流超瞬变电流I``I``为min min d·d·解（1）保护装置的选择：因电 动机在运行过程中有过负荷的可能性，故需装过负荷保护。电动机由于经常有值班人员照顾，因此不需装防止长时间失压的低电压保护。装设电流速断保护和过电流保护（与电流速断共用一感应型电流继电器）采用接于两相电流差的DL— 11/100型电流继电器。 （2）保护装置整定计算及灵敏度校验： ①电流速断保护继电器的动作电流：I=kkkI/n=1.6X 3 lqjxdzjked X(4X47.5/15)=35.2A ，取决40A 变压器定值整定说明 注:根据具体保护装置不同,可能产品与说明书有不符之处,以实际产品为主。 差动保护 (１)、平衡系数得计算 对上述表格得说明: 1、Sn为计算平衡系数得基准容量。对于两圈变压器Sn为变压器得容量;对于三圈变压器 Sn一般取变压器高压侧得容量。 2、Uｈ、U m、Ul分别为变压器高压侧、中压侧、低压侧得实际运行得电压、 3、n ha、n ma、n la分别为高压侧、中压侧、低压侧得ＴA变比。 4、ＴA得二次侧均接成“Y”型 5、I b为计算平衡系数得基准电流,对于两圈变压器,Ｉｂ取高压侧得二次电流;对于三圈变 压器Ｉb一般取低压侧得二次电流。如果按上述得基准电流计算得平衡系数大于4,那么要更换基准电流I b,直到平衡系数满足0。１〈Ｋ<４;如果无论怎么选取基准电流都不能满足0。1〈K<4得要求,建议使用中间变流器 (2)、最小动作电流Iｏp。0 I op。0为差动保护得最小动作电流,应按躲过变压器额定负载运行时得最大不平衡电流整定,即: Iｏｐ。0= 式中: Ｉｎ为变压器得二次额定电流, K rel为可靠系数,Ｋrel＝1、3-1。5; f i(ｎ)为电流互感器在额定电流下得比值误差、f i(ｎ)=±0。03(10P),f i(n)＝±０.01(5P) ΔＵ为变压器分接头调节引起得误差(相对额定电压); Δm为TＡ与ＴAＡ变比未完全匹配产生得误差,Δm一般取０.05。 一般情况下可取: I op.0=(0。2—0。５)I n。 (3) 最小制动电流得整定 I reｓ、0 = 。 (4)、比率制动系数Ｋ得整定 最大不平衡电流得计算 ?a、三圈变压器 I unb.mａx＝K st Kａpeｒf i I s、max+ΔUＨI s.Ｈ.max +ΔＵMＩｓ.M.max+Δｍ1Iｓ.1。max+Δm2Ｉｓ、2、max 式中: Ｋst为ＴA得同型系数,K st=１。0 K aｐer 为TA得非周期系数,Kapeｒ=１、5—2。0(5P或1０P型TA)或Kaper=1.0(TP 型TA) fｉ为TA得比值误差, fｉ=０。1; I s。maｘ为流过靠近故障侧得TA得最大外部短路周期分量电流; I s、H。max、Ｉs.M、ｍaｘ分别为在所计算得外部短路时,流过调压侧(H、Ｍ)ＴＡ得最大周 期分量电流; I s。1。ｍａｘ、Iｓ、2、ｍax分别为在所计算得外部短路时,流过非靠近故障点得另两侧得最 大周期分量电流; Δm１、Δm2为由于1侧与2侧得TA(包括ＴAA)变比不完全匹配而产生得误差,初选 可取Δm1=Δm2=0。０５; b、两圈变压器 Iｕnb。ｍax =(K st K aper fｉ +ΔU +Δｍ)I s.ｍax 式中得符号与三圈变压器一样。 最大制动系数为: 零序电流保护的整定计算 一、变压器的零序电抗 1、Y/△联接变压器 当变压器Y侧有零序电压时，由于三相端子是等电位，同时中性点又不接地，因此变压器绕组中没有零序电流，相当于零序网络在变压器Y侧断开（如图1所示）。 图1：Y/△联接变压器Y侧接地短路时的零序网络 2、Y0/△联接变压器 当Y0侧有零序电压时，虽然改侧三相端子是等电位，但中性点是接地的，因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。 每相零序电压包括两部分：一部分是变压器Y0侧绕组漏抗上的零序电压降I0XⅠ,另一部分是变压器Y0侧的零序感应电势I lc0X lc0（I lc0为零序励磁电流，X lc0为零序励磁电抗）。由于变压器铁芯中有零序磁通，因此△侧绕组产生零序感应电势，在△侧绕组内有零序电流。由于各相零序电流大小相等，相位相同，在△侧三相绕组内自成回路，因此△侧引出线上没有零序电流，相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0’XⅡ。 Y0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多倍，因此零序等值电路又可简化，如图3所示。在没有实测变压器零序电抗的情况下，这时变压器的零序电抗等于0.8～１.0倍正序电抗。即：X0=(0.8～１.0)(XⅠ+XⅡ)= (0.8～１.0)X1。 本网主变零序电抗一般取0.8 X1。 图2：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络 图3：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络简化 二、零序电流保护中的不平衡电流 实际上电流互感器，由于有励磁电流，总是有误差的。当发生三相短路时，不平衡电流可按下式近似地计算： I bp.js=K fzq×f wc×ID(3)max 式中K fzq——考虑短路过程非周期分量影响的系数，当保护动作时间在0.1S以下时取为2；当保护动作时间在0.3S～0.1S时取为１.5；动作时间再长即大于0.3S时取为1； f wc——电流互感器的10%误差系数，取为0.1； I D(3)max——外部三相短路时的最大短路电流。变压器差动保护整定计算
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