变压器后备保护整定方法与流程

本发明属于电气工程及其自动化领域，具体涉及一种变压器后备保护整定方法。

背景技术：

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的二次能源。因此，电力系统的稳定运行是电力系统的关键所在。

正是由于电力系统的重要性，目前，电力系统已经广泛配置了各类型的自动保护装置。根据经济性、可靠性，以及故障的严重性质等方面的综合考虑，目前110千伏及以下电力系继电保护采取远后备方式：主变电流后备保护主要作为防御外部相间短路引起的变压器过电流和变压器内部相间短路的后备保护，基本是以主变本身电气特性而设置；限时速断作为低压侧母线短路的主保护，针对的是近区短路时流经主变的动热稳电流；而复压过流则是针对主变过负载，兼顾出线末端的两相金属性短路。

但是，在实际运行情况中，远后备保护，特别是主变电流后备保护作为出线保护的远后备时，灵敏性较难保证。以10kV线路为例，如果l0kV线路上发生故障 (即使短路电流并不很大)，本线路断路器拒动，而主变该侧过电流保护对该故障点灵敏系数不够，将使故障线路全线长期通过较大的故障电流而不能切除，如果人工不及时隔离故障，则导致故障进一步向主变方向发展，或者自然消除，并且负序电流对附近保护配置不全的小发电机造成损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够保证在出线故障且出线保护拒动的情况下远后备保护可靠动作、保证线路和设备安全的变压器后备保护整定方法。

本发明提供的这种变压器后备保护整定方法，包括如下步骤：

S1. 获取待整定的变压器在电网中的基础数据信息；

S2. 步骤S1获取的基础数据信息，建立变压器的负序电流后备保护：

S3. 根据步骤S2建立的变压器的负序电流后备保护，建立出线的负序电流后备保护；

S4. 对步骤S2和S3建立的负序电流后备保护，根据负序电流整定原则和负序电流后备保护的安装位置对负序电流后备保护进行整定，完成变压器后备保护整定。

步骤S1所述的基础数据信息包括变压器的容量、变压器出线长度、变压器所处线路的类型和电压等级。

步骤S2所述的建立变压器的负序电流后备保护，具体为采用如下规则建立负序电流后备保护：

1）若变压器35kV侧所带出线线路长度大于20 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

2） 若变压器10kV侧所带电缆线路长度大于9.06 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

3）若变压器10kV侧所带线路为架空线路，则按照如下规则建立变压器的负序电流后备保护：

① 变压器容量为20MVA且出线线路长度大于8 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

② 变压器容量为31.5MVA且出线线路长度大于5 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

③ 变压器容量为50MVA或60MVA且主变保护范围小于3 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

步骤S3所述的建立出线的负序电流后备保护，具体为若上级主变压器建立了负序电流后备保护，则建立出线的负序电流保护，否则不建立出线的负序电流保护。

步骤S4所述的对负序电流后备保护进行整定，具体为采用如下步骤进行整定：

A. 选取负序电流后备保护的动作电流I_op.2为0.5I_N~0.6I_N；

B. 对选定的动作电流进行校验；

C. 若校验通过，则将选定的动作电流作为负序电流后备保护的动作电流，否则采用负序电流整定原则重新对负序电流后备保护的动作电流进行整定并校验，直至校验通过。

所述的对选定的动作电流进行校验，具体包括如下校验项目：

a. 待校验的动作电流必须能够躲过变压器最大负荷电流时负序滤过器输出的不平衡电流；

b. 待校验的动作电流必须能够躲过主变及以上线路TA发生一相断线时流过负序电流后备保护安装处的负序电流；

c. 待校验的动作电流必须能够躲过被保护变压器所连接的线路发生一相断线时流过负序电流后备保护安装处的负序电流；

d. 计算待校验的动作电流的灵敏系数，且计算得到的灵敏系数在远后备情况必须不小于2.0，或计算得到的灵敏系数在近后备情况必须不小于1.2；

e. 待校验的动作电流保护跳闸时限必须与本主变对应侧复闭过流保护的最后一段时限配合。

本发明通过对主变压器所在的线路进行分析，合理设置负序电流后备保护，并对设置的负序电流后备保护进行整定，完成变压器后备保护整定；通过本发明方法进行整定后，电力系统能够保证在出线故障且出线保护拒动的情况下远后备保护可靠动作，从而保证线路和设备安全，而且大幅度的提高了变压器远后备保护的灵敏性。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的方法流程图：本发明提供的这种变压器后备保护整定方法，包括如下步骤：

S1. 获取待整定的变压器在电网中的基础数据信息，包括变压器的容量、变压器出线长度、变压器所处线路的类型和电压等级等；

S2. 步骤S1获取的基础数据信息，采用如下规则建立负序电流后备保护：

1）若变压器35kV侧所带出线线路长度大于20 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

2） 若变压器10kV侧所带电缆线路长度大于9.06 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

3）若变压器10kV侧所带线路为架空线路，则按照如下规则建立变压器的负序电流后备保护：

① 变压器容量为20MVA且出线线路长度大于8 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

② 变压器容量为31.5MVA且出线线路长度大于5 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

③ 变压器容量为50MVA或60MVA且主变保护范围小于3 km，则配置负序电流后备保护，否则不配置负序电流后备保护；

S3. 根据步骤S2建立的变压器的负序电流后备保护，若上级主变压器建立了负序电流后备保护，则建立出线的负序电流保护，否则不建立出线的负序电流保护；

S4. 对步骤S2和S3建立的负序电流后备保护，根据负序电流整定原则和负序电流后备保护的安装位置，采用如下步骤对负序电流后备保护进行整定，完成变压器后备保护整定：

A. 选取负序电流后备保护的动作电流I_op.2为0.5I_N~0.6I_N；

B. 对选定的动作电流进行校验，校验项目包括：

a. 待校验的动作电流必须能够躲过变压器最大负荷电流时负序滤过器输出的不平衡电流；

b. 待校验的动作电流必须能够躲过主变及以上线路TA发生一相断线时流过负序电流后备保护安装处的负序电流；

c. 待校验的动作电流必须能够躲过被保护变压器所连接的线路发生一相断线时流过负序电流后备保护安装处的负序电流；

d. 计算待校验的动作电流的灵敏系数，且计算得到的灵敏系数在远后备情况必须不小于2.0，或计算得到的灵敏系数在近后备情况必须不小于1.2；

e. 待校验的动作电流保护跳闸时限必须与本主变对应侧复闭过流保护的最后一段时限配合，即负序过电流保护跳闸时限按与本主变对应侧复闭过流保护最后一段时限配合，即+△t（0.3S）

C. 若校验通过，则将选定的动作电流作为负序电流后备保护的动作电流，否则采用负序电流整定原则重新对负序电流后备保护的动作电流进行整定并校验，直至校验通过。

以下结合一个具体算例对本发明方法进行进一步说明：

以项目实施地深坑变为例，深坑变配置两台20MVA容量主变，10kV线路最长为8.15kM，线路阻抗为2.96364+j2.8072Ω，系统阻抗折算到10kV侧最大方式为j0.4694Ω（忽略系统电阻，深坑两台主变并列），最小方式为j0.94299Ω。

计算得深坑主变低压侧额定电流为1099.7A，复闭过流保护可靠系数取1.2，返回系数取0.95，计算得到复闭过流保护整定值为

1099.9×1.2/0.95=1389.1A。

最长线路末端两相金属性短路时，最大方式下，流过主变低压侧的故障电流最小。由以上参数有故障电流为693.7A，小于主变复闭过流保护整定值1389.1A，线路末端发生故障时，主变复闭过流保护不能正确动作，主变的后备保护不能起到线路远后备保护的作用。

考虑到线路末端两相金属性短路时，流过主变低压侧最小故障电流为693.7A，对应的负序电流为400.38A，按远后备灵敏度为1.2考虑，选取深坑主变负序电流保护整定值为333.65A,等于0.3033I_N。0.3033I_N＞0.2I_N，能有效躲过变压器最大负荷电流时，负序滤过器输出的不平衡电流。

TA断线时，假设主变负荷电流为额定电I_N，负序电流为0.577I_N>0.3033I_N，保护有可能误动，所以建议主变负序电流保护增加复压闭锁功能。

为保证复压闭锁不误开放，并保证线路末端发生故障时能可靠动作，复压闭锁值应取允许条件下的最小值。本项目中负序电流保护的复压闭锁值采用主变复闭过流保护的负序电压和低电压整定值，即负序电压为额定电压的0.06倍，低电压为额定电压的0.7倍，经过计算，在最长线路末端金属性两相短路时，复压闭锁功能能正确开放。

对于10kV线路一相断线的情况，假设线路流过负荷电流为I_L，线路发生一相断线，单主变运行时流过主变低压侧负序电流最大，为0.5，由于线路断线时主变低压侧负序电流应小于负序电流整定值0.3033I_N，即0.5I_L＜0.3033I_N，可知I_L<0.6066I_N。深坑变10kV线路允许最大负荷电流为420 A，小于0.6066I_N（667A)，不会发生误动。