咸宁地区110kV微机主变保护整定计算原则的优化实践

凌艳，刘杰

(湖北电网咸宁供电公司，湖北 咸宁 437100)

1 引言

继电保护及安全自动装置的整定值是继电保护及安全自动装置准确、可靠、合理地切除故障元件的重要保证。根据《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》(DL/T－2007)，结合咸宁电网的实际情况，经过实践摸索总结了以下整定原则及一些特殊问题的处理方法，并对部分整定计算原则进行了优化修正和简化，以符合当前的技术标准。对提高工作效率、减少误整定、确保电网运行安全可靠有着实际的意义。

本文介绍的整定方法，在电网正常运行时，保护各段都严格遵守逐级配合(定值配合、时间配合)的原则。特殊情况，还要结合出现特殊情况时电网的实际情况进行必要的调整。

2 110kV变压器保护整定计算及简化原则

2.1 变压器保护按技术规程规定应装设的基本装置(表1)

2.2 变压器纵差保护整定计算

对于通过软件实现电流相位和幅值补偿的微机型保护，各侧电流互感器二次均可按Y接线。选二次电流较大侧作为基本侧，即IN/TCT(IN为变压器额定电流，NCT为 CT 变比)。

(1)差动电流速断保护

差动速断保护不受二次谐波电流闭锁条件的限制，而是靠电流值避开涌流，因此灵敏度较低。当变压器空载投入或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流高达额定电流的6～8倍，当差动TA选择合适时，变压器外部短路流过差动回路的不平衡电流小于变压器空载投人时的励磁涌流。因此，在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流，根据电网实际及经验值一般情况下取K倍变压器高压侧二次额定电流值。即:Icdsd=kIN/NCT。K推荐值如下:

表1 变压器保护配置

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。

变压器容量越大，系统电抗越大，K取值越小。

(2)比率制动式差动保护纵差保护最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流:

即 Icddz.min=Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/NCT

Krel—可靠系数，取1.3～1.5;Ker—电流互感器的比误差，取0.1;ΔU—变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值;Δm—由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。

工程中宜取(0.2～0.5)IN/NCT，工程中采用不小于0.3IN/NCT，起始制动电流为(0.8～1.0)IN/NCT。对最小动作电流，一种意见按不大于0.5IN/CCT整定，在变压器匝间短路时能较灵敏反应;另一种意见是根据实际运行经验，按上述导则规定的整定值，过于灵敏，容易造成误动，从而适当提高差动保护最小动作电流，适当降低制动电流。对于常规二折线和微机三折线比率差动保护最小动作电流取0.5倍额定电流是比较合适的。

制动系数一般整定为0.4～0.5，如果各侧TA不是同一变比，是经过补偿取得一致变比，则定值可取上限值。

(3)二次谐波制动的整定

在利用二次谐波制动来防止励磁涌流的差动保护中，二次谐波制动比表示差电流中的二次谐波分量和基波分量的比值。一般二次谐波制动比为0.1～0.25，为简化统一为0.18。

(4)其他定值整定

差动电流突变量起动定值，一般选取为0.2倍装置额定电流值;差流越限告警定值整定为0.2～0.5倍差动电流启动值，统一简化取0.2倍变压器基准侧二次额定电流;CT断线报警门槛定值按0.4倍差动电流启动值，即0.2倍变压器基准侧二次额定电流整定。

2.3 变压器相间后备保护配置整定及优化

复合电压闭锁及方向闭锁电流保护易用于升压变压器、系统联络变压器和过流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器，作为变压器相间短路的后备保护。

(1)变压器复合电压闭锁及方向闭锁

①110kV变压器高、中、低三侧后备过电流保护均需经复压闭锁，宜将各侧电压以或门形式输出作为复压闭锁开放条件。高压侧复压闭锁低电压取80V(线电压)，中低压侧复压闭锁低电压取70V(线电压)，负序电压取5V(线电压)。

②单侧电源变压器的过电流保护如需投方向闭锁，高压侧后备为母线指向变压器，中压侧和低压侧后备为变压器指向母线。对于终端变电站，各侧后备过电流保护方向闭锁可退出。

(2)主变各侧复压闭锁过流定值整定

为保证选择性，中低压侧过流保护的动作电流应躲过可能流过变压器的最大负荷电流，最大负荷电流可按以下情况考虑并取最大者:

①对并列运行的变压器，应考虑切除1台时余下变压器所产生的过负荷电流，当并列运行的变压器容量不相等时，应考虑容量最大的1台变压器断开后引起的过负荷。

②当降压变压器中低压侧接有大量异步电动机时，应考虑躲过电动机自启动电流。

③对2台分列运行的降压变压器，在负荷侧母线分段断路器上装有备用电源自动投入装置时，应考虑备用电源自动投入后负荷电流的增加。

④与下一级线路的电流保护相配合，其动作电流躲过低压母线上所有线路速断电流保护动作电流的最大值。

考虑在系统最小运行方式下中低压侧母线上发生两相金属性短路时流过保护的最小短路电流，以进行保护灵敏系数的校验，并应满足灵敏度要求。

(3)相间后备保护的优化配置

①加强变压器低压侧的保护。除继电保护技术规程规定低压侧，总断路器原设置的一套过流保护外再增设一套复压闭锁过流保护，作为低压母线保护或其后备，其定值与出线I段或II段相配合，对母线有1.5的灵敏度。

*—主变阻抗标幺值;NCT—低压侧CT变比。

整定时限宜短:一是减少变压器出口故障短路电流对变压器和其他设备的损害，满足系统稳定要求:二是防止断路器柜中直流被烧毁而不能切除故障。一般第一时限应不大于0.6s跳本侧断路器，第二时限不大于1s跳变压器三侧，以防止低压侧断路器拒动。原来一套复压闭锁过流与出线最后一段相配合，整定时限也不宜太长。线路保护要逐级配合，同时要缩短级差。

②完善变压器中压侧保护。因中压侧与高压电网电气距离近，它的故障对主系统和变压器的安全影响更大。同样也应增设置一段复压方向过流保护，方向指向中压侧母线，整定原则同低压侧，也可设有两时限。

③高压侧必须有一套过流保护对低压侧母线有一定灵敏度(一般为1.2～1.3)。如果是复压过流，电压灵敏度可以用高、低压侧电压闭锁并联来解决。电流灵敏度不足及可能在故障切除后电压恢复负荷电流作用下误动问题尚无根本措施。

2.4 变压器接地保护的配置整定

间隙零序过流保护与间隙零序过压保护构成了变压器接地后备保护，身兼两职，除做系统接地后备保护外，还应保证任何情况下，每一台主变中性点均不遭受过电压。间隙零序电流保护定值按规程推荐一次值为100A，0.5s;零序过压保护定值按规程推荐 150～180V，0.5s(220kV系统及110kV电网中可能产生零序过电压较高的变电站的零序过压保护定值调整为180V，110kV系统取150V)。主要作用是系统发生单相接地故障后，对不接地变出现的过电压以及间隙击穿后产生的零序电流进行判断，达到定值且躲过暂态过电压时间即将主变切除。其目的是防止主变因长时间过电压冲击造成绝缘损坏;间隙长时间放电造成棒间隙损坏或通过的零序电流产生局部过热造成绝缘损坏等。

变压器中低压侧配置接地告警，按0.1～0.3倍额定电压整定，一般整定为20V/5s。

2.5 变压器的电流速断保护

对于小容量的变压器(5600kVA以下)，一般可装设电流速断保护，以加速切除变压器高压绕组内的故障。其定值按下述条件计算:

①按躲过变压器外部短路故障时流过变压器的最大短路电流整定，即:

Idz=KkId.max

式中:Kk—可靠系数，取1.4～1.5，当采用反时限特性继电器时，可取1.6～1.8;Id.max—变压器外部故障时流过保护的最大短路电流。

②按躲过变压器空投时的励磁涌流计算，即Idz=KkIe

式中:Kk—可靠系数，取3～5。对变压器额定容量较大者，取较小值;反之，取较大值;

Ie—变压器额定电流。

取上述计算值之较大者。

灵敏度校验:按保护安装处之母线最小运行方式下的短路故障计算，即Klm=Id.min/Idz

式中:Id.min—保护安装处母线短路时的最小短路电流。灵敏度Klm不应小于2。当灵敏度不满足要求时，若保护定值系按躲过励磁涌流的条件决定，则可使电流速断保护带有少许延时(如带0.2s延时)，这样定值计算中的Kk值不必取3～5倍，而可适当减小(如取2～3倍速)，以提高保护的灵敏度。

2.6 变压器过负荷保护

根据变压器各侧绕组及自耦变压器的公共绕组可能出现过负荷情况，应装设过负荷保护。过负荷保护的动作电流应按躲过绕组的额定电流整定，即Idz=KkIe/Kfh

式中:Kk—可靠系数，采用1.05;Kjh—返回系数，取0.85～0.95(电磁型保护取0.85，微机型保护取0.95);In—变压器各侧一次额定电流的二次值。

保护的动作时间应与变压器允许的过负荷时间相配合，同时应大于相间故障后备保护的最大动作时间(通常可大2个时间阶段)。取过负荷时间8s，只动作于信号。

2.7 启动风冷

电流定值:Idz=KkIHe

式中:IHe—高压侧一次额定电流二次值;Kk—可靠系数(0.6～1)。

时间定值取5s。

2.8 过载闭锁调压

电流定值取过负荷电流整定值，时间取5s。

3 结束语

综上所述，在地区110kV运行方式和微机保护配置已规范化的前提下，参照部颁规程的规定，并结合实际运行经验，简化和优化了110kV主变微机保护相关的整定原则。采取上述整定计算方法之后，一方面更加符合微机保护装置的技术特性，另一方面也节省了大量的整定计算时间，提高了工作效率，对提高继电保护运行管理工作水平具有实际意义。

[1]崔家佩，等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社.

[2]尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.

[3]国家电力调通中心.电力系统继电保护规定汇编[Z].

[4]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2003.