变压器相间短路后备保护整定计算

注：本节内容主要摘自《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。

16.3.1. 变压器相间短路后备保护 16.3.1.1 复合电压闭锁方向过流保护 16.3.1.1.1 电流元件的整定计算

a） 过电流保护的动作电流计算。电流元件的动作电流应躲过变压器的额定电流，计算公式如下：

Iop?KrelIe Kr式中： Krel为可靠系数，取1.2～1.3；

Kr为返回系数，取0.85～0.95；

Ie为变压器的额定电流，下同。 b） 灵敏系数校验：

)Ik(.2min ?IopKsen)式中：Ik(.2min为后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流，要

求Ksen?1.3（近后备），Ksen?1.2（远后备）。 16.3.1.1.2 低电压启动元件的整定计算 低电压启动元件的整定应考虑以下情况：

a）按躲过正常运行时可能出现的最低电压整定

Uop?Umin KrelKr式中： Krel为可靠系数，取1.1～1.2；

Kr为返回系数，取1.05～1.25；

Umin为变压器正常运行可能出现的最低电压，一般可取0.9Ue（额定线电压，下同）

b）按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

Uop?（0.5~0.6)Ue

当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时

Uop?0.7Ue

c） 灵敏系数校验：

Ksen?UopUr.max

式中：Ur.max为计算运行方式下，灵敏系数校验点发生金属性相间短路时，保护安装处的最高残压，要求Ksen?1.3（近后备）或Ksen?1.2（远后备）。 16.3.1.1.3 负序电压启动元件的整定计算

a）负序电压启动元件的电压整定计算。负序电压启动元件应躲过正常运行时出现的不平衡电压，不平衡电压值可实测确定。当无实测值时，根据现行规程的规定取

Uop。)Ue 2?(0.06~0.08b） 灵敏系数校验：

Ksen?Uk.2.min Uop.2式中：Uk.2.min为后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值，要求Ksen?2.0（近后备）或Ksen?1.5（远后备）。 16.3.1.2 阻抗保护

16.3.1.2.1 升压变压器220～500kV侧全阻抗继电器的整定计算

a）阻抗继电器的动作阻抗计算。在220～500kV变压器高压侧装设全阻抗继电器时，阻抗继电器的动作值与母线上与之配合的引出线阻抗保护段相配合，其值按下式计算

Zop?KrelKinfZ （1）

式中：Krel－可靠系数，取0.8；

Kinf－助增系数，取各种运行方式下的最小值；

Z－与之配合的高压侧引出线路距离保护段动作阻抗。

b）灵敏系数校验：按指定的保护区末端相间短路校验灵敏系数，如下式

Ksen?ZopZ （2）

式中：Z－与指定保护区对应的阻抗。

要求Ksen?1.3。

16.3.1.2.2 联络及降压变压器220～500kV侧阻抗继电器的整定计算

a) 装设带偏移特性的方向阻抗继电器，正方向指向变压器时，正方向阻抗动作值可按式（3）或式（4）计算。反向阻抗为正向阻抗的5%-10%，反向阻抗的整定值应小于本侧母线引出线最短线路阻抗保护I段的动作值。

1、按对侧母线短路满足灵敏度要求的条件计算

Zop?KsenZt （3）

式中：Ksen－阻抗保护的灵敏系数，取1.3； Zt－变压器阻抗。

2、按与之配合的对侧引出线路距离保护段配合

Zop?0.7Zt?0.8KinfZ （4）

式中：Kinf－助增系数，取各种运行方式下的最小值； Z－与之配合的对侧引出线路距离保护段动作阻抗。

3、灵敏系数校验：按对侧母线三相短路校验，如下式

Ksen?要求Ksen?1.3。

ZopZt （5）

b) 装设带偏移特性的方向阻抗继电器，正方向指向线路时，正方向阻抗动作值可按式（1）计算。反向阻抗为正向阻抗的5%-10%，保护到变压器本侧的引线，但不作为变压器的相间故障后备保护。 16.3.2. 变压器接地故障后备保护

16.3.2.1 零序过流保护（中性点直接接地的普通变压器）

a）I段零序过电流继电器的动作电流应与相邻线路零序过流保护第I段或第II段或快速主保护相配合。

Iop.0.I?KrelKbr.IIop.0.1I

式中： Iop.0.I－I段零序过电流保护动作电流；

Kbr.I－零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流保护I段保护区末端

发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流

之比，取各种运行方式的最大值；

Krel－可靠系数，取1.1；

Iop.0.1I－与之相配合的线路保护相关段动作电流。

b）II段零序过电流继电器的动作电流应与相邻线路零序过流保护的后备段相配合。

Iop.0.II?KrelKbr.IIIop.0.1II

式中： Iop.0.II－II段零序过电流保护动作电流；

Kbr.II－零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流保护后备段保护范

围末端发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过线路的零

序电流之比，取各种运行方式的最大值；

Krel－可靠系数，取1.1；

Iop.0.1II－与之相配合的线路零序过电流保护后备段的动作电流。 c）灵敏系数校验：

Ksen?3Ik.0.min Iop.0式中：Ik.0.min－I段（或II段）对端母线接地短路时流过保护安装处的最小零序

电流；

Iop.0－I段（或II段）零序过电流保护的动作电流 要求Ksen?1.5。

16.3.2.2 间隙保护（中性点经间隙接地的普通变压器） 16.3.2.2.1 间隙过压保护

过电压保护动作值按下式整定：U0.max?Uop.0?Usat 式中： Uop.0－零序过电压保护动作值；

U0.max－在部分中性点接地的电网中发生单相接地时，保护安装处可能

出现的最大零序电压；

Usat－用于中性点直接接地系统的电压互感器，在失去接地中性点时发

生单相接地，开口三角绕组可能出现的最低电压。

考虑到中性点直接接地系统

X0??3，建议 X1?Uop.0?180V（高压系统电压互感器开口三角绕组每相额定电压100V） 16.3.2.2.2 间隙过流保护

装在放电间隙回路的零序过电流保护的动作电流与变压器的零序阻抗、间隙放电的电弧电阻等因素有关，一般保护的一次动作电流可取为100A。 16.3.2.3 自耦变压器的中性点零序电流保护

a）当低压侧为△接线的自耦变压器高压侧或中压侧断开时，该自耦变就变成为一台高压侧（或中压侧）中性点直接接地的Y0/?接线的普通双绕组变压器。考虑到在未断开侧的线端装有零序过流保护，已完成线路及母线接地故障的后备保护，故此时中性点过流保护的作用只是作为变压器内部接地故障的后备。

Iop.0?KrelIunb..0

式中：Krel－可靠系数，取1.5～2；

Iunb.0－正常运行时（包括最大负荷时）可能在零序回路出现的最大不平

衡电流。

b）灵敏系数校验： Ksen?3Ik.0.min Iop.0式中：Ik.0.min－自耦变压器断开侧出线端单相接地短路，流过变压器中性点的最

小零序电流。

要求：Ksen?1.5。

16.3.3. 变压器过负荷保护

大型变压器的过负荷通常是对称过负荷，故过负荷保护只接一相电流。 过负荷保护的动作电流应按躲过绕组的额定电流整定，按下式计算

Iop?KrelIe Kr式中： Krel为可靠系数，取1.05； Kr为返回系数，取0.85～0.95；

Ie为变压器的额定电流。

16.3.4. 变压器过激磁保护 16.3.4.1 定时限变压器过激磁保护

定时限过激磁保护通常分为二段，第一段为信号段，第二段为跳闸段。整定方法用下图为例进行说明。

N(%)1B’BA’A0.14810300T(s)

曲线1：制造厂提供的过励磁曲线 图：定时限变压器过激磁保护图例

过激磁保护的第一段动作值N一般可取为变压器额定励磁的1.15～1.2倍。 第一段的动作时间可根据允许的过励磁能力适当整定。

例如：设N=1.15，从曲线1上查得对应的允许时间约300s（A点），第一段的动作时间可整定为10s（A’点），考虑从发信号到允许时间还有290s，使运行人员有足够时间处理变压器的过励磁。信号段的动作时间不宜过短，防止在变压器短时过励磁时不必要的发信号。动作时间不宜过长，只要运行人员有足够的时间处理过励磁故障即可。

第二段为跳闸段，可整定N=1.25~1.35倍，例如取N=1.3，从曲线1查得允许的过激磁时间为8s（B点）,跳闸时间可整定为4s（B’点），为保障变压器的安全，可取跳闸时间小于允许的时间。 16.3.4.2 反时限变压器过激磁保护

反时限变压器过激磁保护需要整定7个定值，用来模拟变压器制造厂给 出的变压器允许过励磁能力曲线，如下图。本装置固定反时限过励磁一段的过励磁倍数为1.1，以0.05的级差递增。

N(%)12

曲线1：制造厂提供的过励磁曲线；曲线2：整定的过励磁曲线

图：反时限变压器过激磁保护图例

0.11.0101001000T(s)

N(%)1B’BA’A0.14810300T(s)

曲线1：制造厂提供的过励磁曲线 图：定时限变压器过激磁保护图例

过激磁保护的第一段动作值N一般可取为变压器额定励磁的1.15～1.2倍。 第一段的动作时间可根据允许的过励磁能力适当整定。

例如：设N=1.15，从曲线1上查得对应的允许时间约300s（A点），第一段的动作时间可整定为10s（A’点），考虑从发信号到允许时间还有290s，使运行人员有足够时间处理变压器的过励磁。信号段的动作时间不宜过短，防止在变压器短时过励磁时不必要的发信号。动作时间不宜过长，只要运行人员有足够的时间处理过励磁故障即可。

第二段为跳闸段，可整定N=1.25~1.35倍，例如取N=1.3，从曲线1查得允许的过激磁时间为8s（B点）,跳闸时间可整定为4s（B’点），为保障变压器的安全，可取跳闸时间小于允许的时间。 16.3.4.2 反时限变压器过激磁保护

反时限变压器过激磁保护需要整定7个定值，用来模拟变压器制造厂给 出的变压器允许过励磁能力曲线，如下图。本装置固定反时限过励磁一段的过励磁倍数为1.1，以0.05的级差递增。

N(%)12

曲线1：制造厂提供的过励磁曲线；曲线2：整定的过励磁曲线

图：反时限变压器过激磁保护图例

0.11.0101001000T(s)

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