文章介紹了某水電站主變壓器電氣量后備保護(hù)定值的計(jì)算方法，與涉網(wǎng)線路保護(hù)定值的配合關(guān)系，希望給運(yùn)行維護(hù)人員提供幫助，使運(yùn)行維護(hù)人員更好地掌握主變壓器后備保護(hù)的作用，較全面地考慮水電站主變壓器后備保護(hù)定值計(jì)算與涉網(wǎng)線路保護(hù)定值的配合問題。

已知條件：1#、2#水電站經(jīng)變壓器接入220kV系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)容量和正、負(fù)、零序電抗（在發(fā)電機(jī)銘牌上），主變?nèi)萘亢投搪冯妷海ㄔ谥髯冦懪粕希┮约?20kV系統(tǒng)歸算阻抗（為調(diào)度下達(dá)），以2#水電站1B主變壓器電氣量后備保護(hù)的計(jì)算方法為例進(jìn)行介紹。

一、標(biāo)幺值計(jì)算和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖（以SB=100MVA作標(biāo)準(zhǔn)容量）

（一）1#水電站

發(fā)電機(jī)：

主變：1B：

2B：

以正、負(fù)、零序電抗表示如下：

發(fā)電機(jī)：正序X1=0.348

負(fù)序（0.188為發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗）

零序（0.059為發(fā)電機(jī)零序電抗）

主變：1B：正序：0.2042B：正序：0.117

負(fù)序：0.204 負(fù)序：0.117

零序：0.204 零序：0.117

（二）220kV系統(tǒng)歸算至母線的阻抗

X1=X2=0.034X0=0.068

（三）1#水電站至2#水電站的220kV線路阻抗

X0≈3X1=0.015

（四）2#水電站

發(fā)電機(jī)：

主變：

以正、負(fù)、零序電抗表示如下：

發(fā)電機(jī)：正序X1=0.521

負(fù)序（0.258為發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗）

零序（0.08為發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗）

主變：X1=X2=X0=0.131

（五）阻抗網(wǎng)絡(luò)圖如下

二、2#水電站1B主變壓器高壓側(cè)復(fù)合電壓過流保護(hù)定值計(jì)算

復(fù)合電壓過流保護(hù)取主變高壓側(cè)電流互感器二次電流，變比為400/5A，主變高、低壓任一側(cè)電壓互感器二次電壓。

過電流定值的整定計(jì)算：

（A）

電流繼電器的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn)：

式中，Ik·min（2）為后備保護(hù)區(qū)末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流（二次值），要求ksen≥1.3（近后備）或1.2（遠(yuǎn)后備）。

網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為：（最小短路電流應(yīng)以2#水電站單臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電為準(zhǔn)）

（kA）

（A）

<1.2

靈敏度不滿足要求，因此，只有采用反算方式求Iop。

（A）

過流Ⅱ段定值為3.7A，經(jīng)復(fù)壓閉鎖，延時(shí)4S跳主變兩側(cè)斷路器。過流Ⅰ段整定為（A），可不經(jīng)復(fù)壓閉鎖，延時(shí)3.5S跳主變兩側(cè)斷路器。（時(shí)限小于發(fā)電機(jī)復(fù)壓過流時(shí)限并躲過線路保護(hù)過流時(shí)限）

低電壓繼電器的整定計(jì)算

按躲過正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的最低電壓，一般可取：

式中，krel為可靠系數(shù)，取1.15；kr為返回系數(shù)，取1.15，Umin為變壓器正常運(yùn)行可能出現(xiàn)的最低電壓，一般可取0.9Un（額定電壓二次值）；

因此，（kV）

（V）

對(duì)于發(fā)電廠的升壓變壓器，當(dāng)?shù)碗妷豪^電器由發(fā)電機(jī)側(cè)電壓互感器供電時(shí)，還應(yīng)考慮躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)的低電壓，可?。?，現(xiàn)?。╒）。

靈敏度應(yīng)按下式校驗(yàn)：

式中，Ucmax為最大運(yùn)行方式下，靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最高殘壓（二次值），要求ksen≥1.5（近后備）或1.2（遠(yuǎn)后備）。

網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為：（近后備）

（V）

二次值：（V）

因此，>1.5靈敏度滿足要求。

負(fù)序電壓繼電器的整定計(jì)算

（V）

式中，Un為額定相間電壓二次值。

靈敏度校驗(yàn)：

式中，Uk2min為后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓（二次值），要求ksen≥2.0（近后備）或ksen≥1.5（遠(yuǎn)后備）。

校驗(yàn)遠(yuǎn)后備，Uk2min的計(jì)算如下：

由負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖，可以看出：

因此，

（V）

因此，二次值為（V）

靈敏系數(shù)<1.5靈敏度不滿足要求

只有采用反算方法，（V）

總結(jié)，2#水電站1B主變高壓側(cè)復(fù)合電壓過流保護(hù)可設(shè)兩段，過流Ⅰ段動(dòng)作電流為5.5A，延時(shí)3.5S跳主變高低壓側(cè)斷路器，不經(jīng)復(fù)壓閉鎖；過流Ⅱ段動(dòng)作電流3.7A，延時(shí)4S，經(jīng)高壓側(cè)低電壓85V或低壓側(cè)低電壓60V以及負(fù)序電壓5.5V閉鎖。另外，主變高壓側(cè)復(fù)合電壓過流保護(hù)可設(shè)方向閉鎖，設(shè)方向閉鎖后，可不考慮與反方向元件后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的配合，比如，主變復(fù)合電壓過流保護(hù)只作220kV線路保護(hù)的后備保護(hù)，方向指向220kV線路，就不需要考慮動(dòng)作時(shí)間小于發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

三、變壓器高壓側(cè)零序過流保護(hù)

可采用零序Ⅰ段自產(chǎn)，零序Ⅱ段外接的方式。

零序Ⅰ段定值計(jì)算

Ⅰ段零序過電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序過流保護(hù)第Ⅰ段或第Ⅱ段保護(hù)配合。

式中，Iop·1為Ⅰ段零序過流保護(hù)動(dòng)作電流（二次值），采用自產(chǎn)零序電流，CT變比為400/5A；krel為可靠系數(shù)，取1.1；kbrl為零序電流分支系數(shù)，其值等于線路零序過流Ⅰ段保護(hù)區(qū)末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流與流過該線路的零序電流比，取各種運(yùn)行方式的最大值；Iop·1·1為與之相配合的線路保護(hù)相關(guān)動(dòng)作電流（二次值）。

線路保護(hù)動(dòng)作電流Iop·1·1的計(jì)算：

躲過被保護(hù)線路末端接地故障的流過本保護(hù)的最大零序電流，

說明：從網(wǎng)絡(luò)圖上可知，最大零序電流，是在最大運(yùn)行方式下，2#水電站至1#水電站的220kV線路末端發(fā)生接地故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的零序電流。

網(wǎng)絡(luò)圖如下：

那么，如果發(fā)生單相接地故障，

如果是發(fā)生兩相接地故障，序網(wǎng)圖如下：

因?yàn)?3.26<13.414，所以

有名值：（kA）

因此，（kA）

分支電流計(jì)算：

（kA）

因此，（A）

二次側(cè)：（A）延時(shí)1.5S。

零序Ⅱ段定值整定

Ⅱ段零序過流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序過電流保護(hù)后備段相配合。

如已知1#水電站220kV母線至系統(tǒng)220kV線路零序電流保護(hù)定值，因此可不作短路電流計(jì)算，直接得出：

（A）

二次側(cè)：（采用外接方式，CT變比為100/5）

即：（A）

延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于1#水電站220kV母線至系統(tǒng)220kV線路零序電流Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間，整定為3S。

總結(jié)，主變零序電流保護(hù)可設(shè)兩段，零序過流Ⅰ段采用自產(chǎn)，動(dòng)作電流為35A，延時(shí)1.5S跳開主變高低壓側(cè)斷路器，零序過流Ⅱ段采用外接，動(dòng)作電流為13.8A，延時(shí)3S跳開主變高低壓側(cè)斷路器。但是，如果已知線路零序電流保護(hù)定值時(shí)，主變零序可取1.2倍線路零序電流保護(hù)定值，整定時(shí)限大于線路零序保護(hù)時(shí)限0.5～1秒。另外，主變零序過流保護(hù)可設(shè)零序功率方向元件。

因?yàn)橹髯儔浩鬟^負(fù)荷、間隙零序等電氣量后備保護(hù)計(jì)算均采用按規(guī)范直接套公式計(jì)算的方式，較為方便簡(jiǎn)單，在此不作介紹。

（作者單位：四川松林河流域

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