电力变压器的继电保护整定值计算

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1、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变压器 容量保护装置名称备注（kVA）带时限的电流速断保护纵联差动保护低 压 侧 单相 接 地 保过 负 荷保护瓦 斯 保 护温度保护过 电护流保护400 315 kVA的 车 间 内油 浸 变 压一般用高压熔断器保护器装设400630高压侧采高压侧采装设并 列 运一 般 用800用断路器用断路器行 的 变装设GL 型 继时装设且过电流保护时限时装设压 器 装设 ， 作为 其 他电器兼作过电流及电流速断10001600过电流保备 用 电装设保护20005000护时限 时装设当电流速断保护不源 的 变压 器 ，装设能满足灵敏性要求时装设根

2、 据 过负 荷 的可 能 性6300800010000单独运行并列运行的变压器的变压器或负荷不或重要变太重要的压器或当变压器装电流速断设保护不能满足灵敏性要求时装设装设 装设 装 设装设装设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注 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。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。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。密闭油浸变压器装设

3、压力保护。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

4、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 X 围 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，动作时限按阶段原那么选择。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 X 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 X 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

5、无时限电流速断保护相配 合，其保护 X 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。（1）（2）SUr T1r T 变压器的额定容量，kVA 变压器的高压侧额定电压，kVK relK r K r K

6、r K T （3）（4）（5）UII2 r T1r T2 r T 变压器的低压侧额定电压，kV 变压器的高压侧额定电流，A 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） 可靠系数，用于过电流保护时，DL 型和 GL 型继电器取；用于电流速断保护时，DL 型继电器取和 GL 型继电器取.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 1.051.1，而微机保护的可靠注：继电保护整定可靠系数Krel的选取应考虑的因素按照短路电流整定的无时限保护，应选用较小的系数。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。保护动

7、作速度较快时，应选用较大的系数。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。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。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。 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）K 继电器返回系数，取 0.85（动作电流）r注：返回系数 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Kr1；对于用于欠量动作的继电器 1.返回系数 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0.95.（10）Kgh 过负荷保护系

8、数，包括电动机自起动引起的过电流倍数，一般取 2；而微机保护的过负荷保护系数(工业配电)取 3，民用配电取2 （11） 变压器的高、低压侧额定电压比（线电压）。（12）Ksen 灵敏系数n TAI k 3max1 k 2min0 （13） 电流互感器变比（14）Iop 保护装置一次动作电流（15）Iop k 保护装置动作电流（16）I2 k 2 min 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） 三相对称短路电流初始值（超瞬态短路电流）（18）I2 k 3max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I （19） 最小运行

9、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Sr T= 3 *U1 r T* I1 r TSr T= 3 *U2 r T* I2 r T（2）变压器低压侧三相短路电流经验计算公式Ik 3max=100 *I2 rTuk 0（3）过电流保护整定值计算公式保护装置的动作电流Iop k应躲过可能出现的过负荷电流，其计算公式为Iop k=K *K * rel jxK *I gh 1r TK *nr TA 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opjxopKsen=I2 k

10、2 min Iop1.5I其中保护装置一次动作电流为 ，其计算公式为Iop=Iop k*nTAKjx保护装置的动作时限应与下一级（4）电流速断保护整定值计算公式保护装置的动作电流Iop k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Iop k=KrelI *K * 2 k 3max nTA 保护装置的灵敏系数Ksen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Ksen=I1k 2 min Iop2I其中保护装置一次动作电流为 ，其计算公式为Iop=Iop k*nTAKjx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=

11、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） k 3max 2k 2 minT TT T 3 *KT 2 k 3maxk 3maxT n 2 2U I =I p 3p k 3K - p*R / Xp k 3 I =0.866 *I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 I 侧 短 k 3maxIk 2minIk 1min路 时的 实际值流 过高 压侧（保I2 k 3max1 1 = *I I = *IK Kk 2 minI2 k1min2= *I3Kk min护 安 ( 变压器组别 Yyn0 )

12、( 变压器组别 Yyn0 )( 变压器组别 Yyn0 )装处）的 折算值I2 k 3max=1K*Ik 3max2I = *I 2 k 2 minTk 2minI2k1min1= *I3 *Kk min( 变压器组别 Dyn11 ) ( 变压器组别 Dyn11 )( 变压器组别 Dyn11 )1I = *I K( 变压器组别 Yd11 )I2 k 2min=23 *KT*Ik 2 min( 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）Ik 3=c *U3 * ( R S +X S) n 短路计算点所在 电网的标称电压（3

13、80V）23三相对称开断电 流（有效值）（kA） 三相短路电流峰 值（kA）对远离发电机端短路， b3 k 3 i = 2 *K *I p 峰值系数K =1 +e S S4三相稳态短路电 流（有效值）（kA）对远离发电机端短路，I =Ik 3c5两相稳态短路电 对 远 离 发 电 机 端 短 路 ， 流（有效值）（kA）k 2 k 3（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k 3U K - p*R / Xp p 3p k 3I =I * X3 ， K =1.8电 流（有效值）k 2k 3k 3n * k 3p 3k 3I 12三 相 对 称 短 路 电 流 初 始 值

14、（kA）三 相 对 称 开 断 电流（有效值） （kA）IdI =*XS对远离发电机端短路，Ib3=Ik 3 n 短路计算点所在电 网的标称电压（kV） p 峰值系数K =1 +e S S34三 相 短 路 电 流 峰值（kA）三 相 稳 态 短 路 电流（有效值） （kA）i = 2 *K *I 对远离发电机端短路， k 3 k 3对高压电路：1R S 远远小于 S ,可 取 p 那 么56两 相 稳 态 短 路 对 远 离 发 电 机 端 短 路 ，I =0.866 *I（kA）对 称 短 路 容 量初始值（MVA） S =3 *c *U I i =2.55 *I d 短路计算点基电流二运

15、用举例（1 ）已知变压器参数为： SCB10-1600 10(1 2.5)/0.4 kV额定容量SrT=1600 kVA变压器的短路电压（即阻抗电压）uk00=6DP =10.2 KW接线组别 Dyn11 变压器的短路损耗k（2）高压电流互感器参数为：3 只 LZZ12-10A变比 150/5（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解：（1）根据变压器额定容量可计算出低压侧额定电流I2 r TSr T= 3 *U2 r T* I2 r TI2 rT=SrT3 *U2 rT=1600kVA3 *0.4 kV

16、=2309.5 A（2）根据变压器额定容量可计算出高压侧额定电流I1r TSr T= 3 *U1r T* I1r Tu 5 I1rT=SrT3 *U1rT=1600kVA3 *10kV=92.38 A（3）计算变压器低压侧三相短路电流Ik 3max=100 *I2 rT0k 0=100 *2309.56=38.49kA（4）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I2 k 3max=1KT*Ik 3max1= *38.49kA =1539.6 A 10 kV0.4 kV（5）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：Krel

17、=1.05 K =1 K =0.95 K =3jx r gh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）Iopk=K *K * rel jxK *I gh 1 rTK *nr TA=1.05 *1*3 *92.381500.95 *5=9.7 A（b）验算保护装置的灵敏系数保护装置一次动作电流为150KsenI =I *op opknTA =9.7 * =291 A K 1jx变压器组别为 Dyn11，对远离发电机端短路那么I =Ik 3k 3，I =0.866 *I k 2k 35 I2 k 2min=23 *KT*Ik 2min=23 *KT*0.866 *I =K

18、323 *KT*0.866 *IK 3=3 *210 kV0.4 kV*0.866 *38490 =0.046189 *0.866 *38490 =1539.6 A验算灵敏系数Ksen=I2 k 2min Iop1539.6 A= =5.31.5 291A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= 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）Iopk=K *K * rel jxI2 k 3max nTA1539.6=1.05 *1* =53.89 A1505（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

19、I =I *op opknTAKjx=53.89 * =1616.7 A1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，可适当偏小取值为 89A；保护装置的动作时限电流速断保护整定值为， 可适当偏小取值为 4550A；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 DLKrel=1.2(过电流保护)Krel=1.3(电流速断保护)

20、Kjx=1 K =0.85 rKgh=3过流继电器 GLKrel=1.3(过电流保护)Krel=1.5(电流速断保护)Kjx=1 K =0.85 rKgh=3计算方法同上(略)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之 比），取整数倍如：4 倍，6 倍等。瞬动电流倍数 =速断 I过流 Iopkopk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n （一）确定基准值序号基准值计算公式符号说明1基准容量S =100MVAdUn短路计算点所在电网的2基准电压U =c *U dn标称电压（kV）I d 短路计算点基准电流（kA）3基准电流I =dS

21、d3 *Ud=Sd3 *c *Unc短路计算电压系数，取S =100 MVA常用基准值（d系统标称电压 U （单位：kV）3 6 10 35 110基准电压基准电流UIdd（单位：kV）（单位：kA）37 115（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* w 0 0 0 k d r T* L U r Ld n U S L I 1电力系统X*sS= dS k 32电力线路X =x *l *Sd (c *Un )23配电变压器X*T=U *S100 *S4限

22、流电抗器X L =X10000*r L3 *I*S ( c *U )2符号说明：（1）Sk 3 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（/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x =0.070/km；对 10kV 电缆线路x =0.080/km；对 6kV 架空线路x =0.350/km；对 10kV 架空线路x =0.350/km；其它参数见下面表-1（3）l电力线路的长度（km）（4） U n 元件所在电网的标称电压（kV）（5） k00 变压器的短路电压（即阻抗电压）百

23、分值（6） rT 变压器的额定容量（kVA）（7） X 00， Ur L， r L 限流电抗器的电抗百分值，额定电压（kV），额定电流（kA）注 2：表-1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线路种类标称电压（kV）电抗 X（/km）S =100MVAd时，s n k 3s s T 0 k n r TT k n 2 r T2 T TT 2 WB WBWBWBWB2 WP WPWPWPWP S电抗表幺值6电缆线路1035610架空线路35110注：计算电抗表幺值时，所采用的基准电压UdkVkV、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

24、阻抗（正序）阻抗(m)计算公式 电阻电抗1高压系统Z =( c *U ) S 2*10-3R =0.1 *XsX =0.995 *Zs2配电变压器Z =U *(c *U ) 0100 *S2R =DP *(c *U )( S )2X = ( Z ) -( R )234配电母线配电线路Z = ( R ) +( X )Z = ( R ) +( X )22R =r *lR =r *lX =x *lX =x *l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）Sk 3 配电变压器高压侧短路容量（MVA）（2） U n 低压电网的额定电压（380V） （3） DPk 配电变压器的短路损耗（KW） （4） rT 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（m/m）（6）l母线、配电线路的长度（m）