低压厂用变压器保护配置及整定计算（正式版）
GI6020039-2003
低压厂用变压器保护配置及整定计算 导则 2003年11月 GI6020039-2003
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主 任:
报告审核: 报告编写: 陈渭
工作人员: 试 研 所:梅桂华 陈迅 陈渭 王奕 粤电公司:文联合 彭津益 叶国华 张 健 张茂强 沈春晖 等
低压厂用变压器保护配置及整定计算 GI6020039-2003
低压厂用变压器保护配置及整定计算导则
一. 低压厂用变压器保护配置(火力发电厂厂用电设计技术规定) 1.纵联差动保护
2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器应装设本保护。瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸。
2(电流速断保护
用于保护变压器绕组内及引出线上的相间短路故障。，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸。
3(瓦斯保护
800KVA及以上的油浸变压器和400KVA及以上的车间内油浸变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于变压器各侧断路器跳闸。
4(过电流保护
保护变压器及相邻元件的相间短路故障。带时限动作于变压器各侧断路器跳闸。
当变压器供电给2个分段及以上时，应在各分支上装设过电流保护，带时限动作于本分支断路器跳闸。对于备用变压器，若自动投入至永久故障，本保护加速跳闸。
5(单相接地短路保护
对于低压侧中性点直接接地的变压器，低压侧单相接地短路故障应装设下列保护之一:
1)装在变压器低压侧中性线上的零序过电流保护. 2)利用高压侧的过流保护，兼作低压侧的单相短路保护。保护装置宜采用两相三继电器接线或三相三继电器接线。
保护装置带时限动作于变压器各侧断路器跳闸。
当变压器低压侧有分支时，利用分支上的零序电流互感器构成零序过电流保护，，动作于本分支断路器跳闸。
6(单相接地保护
高电阻接地的低压厂用电系统，单相接地保护应利用中性点接地设备上产生的零序电压来实现，保护动作后应向值班地点发出接地信号。低压厂用母线上的馈线回路应装设接地故障检测装置。
检测装置宜由反应零序电流的元件构成，动作于就地信号。
7(当变压器远离供电地点，变压器高压侧的保护动作于各侧断路器跳闸有困难时，可以只动作于高压侧断路器，低压侧可另设低电压保护，带时限动作于低压侧断路器跳闸。
8(温度保护
400KVA及以上的车间内干式变压器，均应装设温度保护。400KVA以下及400KVA以上非车间内干式变压器宜装设温度保护。宜根据厂家技术要求选用非电子类膨胀式温控器启动风扇、报警，不推荐投跳闸，应能在不停电条件下进行检查。整定值按厂家说明书整定。
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需远方读数的干式变压器可另选电子式温显器。二.低压厂用变压器保护的整定计算(供讨论)
(一)纵联差动保护
与工作变压器保护的整定计算方法相同。
1. 由BCH—2型差动继电器构成的差动保护装置定值计算
见《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》P552页 2. 简单的电流差动保护装置定值计算
对于容量在5600kVA以下的小容量变压器，可以考虑装设简单的电流差动
保护装置。由于未装设躲过涌流的差动继电器，其躲涌流及非周期分量的性能 较差。其定值计算可按下述几个条件进行: (1)按躲过励磁涌流整定，即 I,K I dz ke
式中 I——变压器额定一次电流; e
—可靠系数，取3,5。对小容量变压器，取较大值，对大容量变压 K— k 器取较小值。
(2)按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定，即 I ,K(Kfk，?U，?f)I dz ktxifzqd。mMax 式中 K——可靠系数，取1.3,1.5; k
K——电流互感器同型系数。同型号时，取0.5;异型号时，取1; tx F——电流互感器误差，取0.1; i
k——非周期分量系数，取1.5,2;当短路电流对变压器额定电流的倍fzq 数大者，可取较大值;
?U一电压分接头调节，可取调节范围之半;
?f——平衡不准确产生的误差，开始计算时可暂取0.05。一般采用中 间变流器平衡。当需代入实际不平衡时的?f时，应首先计算出变 压器两侧的二次电流(额定值下)。当两侧二次电流不等时，用中间 电流互感器平衡。其接法按能减少传变误差考虑，即应用降流法， 以小电流一侧作为基本侧。
取按上述条件计算的较大值作为动作电流定值。
差动保护灵敏度的校验:应按变压器内部故障时的最小两相短路电流计算，即K=I/I lmd。mindz
式中 I——变压器内部故障时的最小两相短路电流; d。min
I——差动保护动作电流值。 dz 要求K应不小于2。 lm (二)变压器的电流速断保护
连接在相电流上的电流保护动作电流按下列条件整定。 第 2 页 共 8 页
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(1)躲过外部短路时流过保护的最大短路电流。 (3) I,KI dzkd.max
中——可靠系数，对于DL,10型继电器采用1.3—1.4; 式Kk 对于微机保护采用1.3—1.4;
对于GL,10、GL,20型继电器 采用1.5—1.6; (3)——最大运行方式下变压器低压侧母线上三相短路时，流过电流互 Id.max
感器的 电流值。 (2)躲过变压器励磁涌流 I,K I dZKe
式中 K——可靠系数，取3,5。对变压器额定容量较大者，取较小值;反之，K 取较大值;
——变压器额定电流。 Ie
保护动作电流取上述两计算结果中的大值。 灵敏系教
(2) K=I/I?2 lmdzd.min(2) 式中I——最小运行方式下保护安装处两相短路时，流过电流互感器的电流d.min
值。
(三)低压厂用变压器过电流保护 1(变压器高压侧过电流保护 保护动作电流按下列四个条件整定。
(1)躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动电流之和 I,K KI dZKzq.e
式中K——可靠系数，取1.2; K I变压器额定电流。 .e——
K需要自起动的全部电动机在自起动时引起的过电流倍数，Kzq——zq 应由下列公式求出。 1)备用电源为明备用时: ?未带负荷时
1K, zqUW%3802de，()KW100400qdd,
?已带一段厂用负荷，再投入另一段厂用负荷时 第 3 页 共 8 页
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1K, zqUW%0.73802de，()KW1001.2400qdd, 2)备用电源为暗备用时
1K, zqUW%3802de，()KW1000.00qdd, 以上三式中Ud,——变压器的电抗百分值，
W——需要自起动的全部电动机的总容量(kVA);一般取(0.6—0.8)d? We。
W——厂用变压器的额定容量(kVA); e
——电动机起动时的电流倍数。一般取的平均值为5，以实测 KKqdqd值为准。
2 式中引入(380,400)是因为变压器额定电压为400V而电动机的额定电压为 380V，为了归算到同一电压基准而考虑的。
(2)躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其他分支正常负荷总电流 ‘ I=K(I+?I) dz kfhq
(3)按与低压侧分支过电流保护配合整定 ‘ I,K(I，?I) dzkfhdz
以上二式中 K——可靠系数，取1(2; k‘ I——一个分支自起动电流值(换算到高压侧的值); q
?I——其余各分支正常总负荷电流(换算到高压侧的值); fh‘ I——一个分支过电流保护的动作值(换算到高压侧的值)。 dz
(4) 简单的过电流保护，适用于容量不大的单侧电源变压器，做为变压器的后备保
护。其整定值可按躲开变压器可能的最大负荷电流整定，即 I=KIdzke
可靠系数，取3 K—— k I——变压器高压侧额定电流 e 继电器动作电流 KIjxdz I,dzj.nl 第 4 页 共 8 页
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式中K,电流互感器接线系数，星形接线采用1，三角形接线采用; 3jx
n——电流互感器变比。 l
保护动作电流，取以上四个结果中的最大值。 Idz—— 灵敏系数
Id.j.min K= ,1.5jmIdz.j
——最小运行方式下，厂用变压器低压侧母线上两相短路时，流过继电式中 Idj.min
器的最小短路电流。
当变压器远离高压配电装置时，为了节省电缆，高压侧的过电流保护可改为两 相三继电器式接于相电流上，省去低压侧的零序过电流保护，此时，保护对低 压侧的单相接地短路保护灵敏系数要求 2(1)Id.min3 K,,1.25lmIdz
变压器过流保护动作时间:应与下一级过电流的保护动作时间相配合，即 ' t,t，,tb
式中:t——变压器后备过流保护动作时间。 b’ t——相邻保护后备保护动作时间。
? t—— 时限级差 ，电磁式保护约为0.5秒，微机保护为0.3秒。 2 变压器低压侧分支过电流保护 保护动作电流按下列二个条件整定。 (1)按躲过本段母线所接电动机最大起动电流之和整定，保护整定计算方法 I,K KI dZKzq.e
式中K——可靠系数，取1.2; K I为变压器的额定电流。 .e——
需要自起动的全部电动机在自起动时引起的过电流倍数，一般可Kzq—— 近似由下列公式求出。 1)备用电源为明备用时:
?未带负荷时 第 5 页 共 8 页
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1K, zqUW%3802de，()KW100400qdd, U%——变压器的阻抗百分值 式中d
W——需要自起动的全部电动机的总容量; d? W——厂用变压器的额定容量; e
K——电动机起动电流倍数。K,5.0，以实测值为准 qdqd ?已带一段厂用负荷，再投入另一段厂用负荷时， 1K, zqUW%0.73802de，()KW1001.2400qdd, 2)备用电源为暗备用时
1K, zqUW%3802de，()KW1000.00qdd,
(2)按与本段母线最大电动机速断保护配合整定， ‘ I=K(I+?I) dzkfhdz
式中K—— 可靠系数，取1.2 k‘ I ——最大电动机速断保护动作值 dz ?I ——除最大的电动机外的总负荷电流。 fh
保护动作电流取以上计算结果中的大值。 继电器动作电流 kijxdz i,dzj.nl 灵敏系数
Id.j.min K,,2lMIdz.J
式中I——最小运行方式下，低压厂用变压器低压侧母线上两相短路时，流过d.j.min
继电器 的最小短路电流。
分支过流保护动作时间:应与下一级过电流的保护动作时间相配合，即 第 6 页 共 8 页
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式中:t——分支过流保护动作时间。 b’t相邻保护后备保护动作时间。 —— ? t—— 时限级差 ，电磁式保护约为0.5秒，微机保护为0.3秒。 (四)低压厂用变压器的零序电流保护
对低压侧为中性点直接接地系统，其零序电流保护动作电流按以下两个条件计算，取计算结果中的大值。
(1)躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流，此电流一般不应超
,，即 过低压线圈额定电流的25 =K(0.25I) Idzke.d
可靠系数，取1.2。 式中Kk—— (2)与相邻元件保护的动作电流相配合
躲过最大 1)当低压厂用变压器无分支线时，与低压电动机零序保护相配合; 容量电动机零序保护动作电流(要求所有低压负荷均装设零序保护) I=KI dzkdZ
式中 K——配合系数，采用1.1; ph
I——最大容量电动机零序保护动作电流。 dz
2)当低压厂用变压器有分支线时，与分支线零序保护相配合 I=KI dzphdz.fz
式中 K——配合系数，取1.1; ph
I ——厂用分支线上零序保护的动作电流。 dz.fz 灵敏系数
(1)Id.min K,,1.5lMIdz
(1)式中I一一最小运行方式下，变压器低压侧线上单相接地短路时，流经变压器d.min
中性线上电流互感器的电流值。
保护装置的动作时限应与下一级保护相配合。当无厂用分支线时，低压厂用变压器
零序保护应比下一级最大电动机的零序保护动作时限大一个时限级差。当电动 —0.3秒，选用0.7秒。如机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般约为0.2
果熔断器的熔断时间大于0.2—0.3秒。则应根据具体情况整定。如有厂用分支
时，低厂变低压侧中性线上的零序电流保护动作时间应较厂用分支线上保护的 动作时限大一个时限级差。
对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家说明书的要求进行时间配 合，Δt选0.5秒。 第 7 页 共 8 页
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(五)低压厂用分支线的零序电流保护
保护动作电流按以下条件整定。(推荐使用单个零序CT，如果无法实现，则应适当提高可靠系数)(1)躲过正常时可能流过厂用分支线的最大不平衡负荷电流。 (2)躲过最大容量电动机零序保护动作电流，整定计算公式与低压厂用变压器的
零序电流保护的计算公式相同。
灵敏系数计算与低压厂用变压器的零序电流保护的计算公式相同。 低压厂用变压器或低压厂用分支线的零序电流保护按与熔断器的熔丝配合整定，
其熔断器拒绝熔断时，零序过流保护可作为它的后备保护。
由于熔断器的熔断时间特性是反时限的，所以作为熔断器后备保护的零序过流 继电器也应该是反时限特性，二条反时限特性曲线要互相配合，如果配合特性不
好，建议采用定时限保护。 (六).变压器的过负荷保护
装设于变压器一相上的过负荷信号装置(由于正常运行的变压器三相负荷基本对称)，动作后延时给出信号。
kK i,idzekf
式中 K——可靠系数，取1.05; k
——返回系数，电磁型保护取0.85;微机保护取0.95。 Kf I——变压器额定电流(系中间分接头表示值)。 e
过负荷信号装置之动作时间，应比同一设备之过电流保护之最长动作时间大， (七)单相接地零序电流保护
如变压器所引接的高压厂用电系统中均装有单相接地保护，则在低压厂用变压器的高压侧也应装设单相接地保护。
对于高压为不接地系统，保护动作电流按满足以下两个条件整定。 (1)保证选择性。
保护动作电流应躲过与被保护线路有电的直接联系的其他线路发生单相接 地故障时，由被保护线路本身的接地电容电流，即
I=KI dzkjd.xl
——可靠系数，当瞬时动作于信号时，考虑过渡过程影响取4—5;当保护式中 Kk
延
时动作于信号时，取1.5,2。
——被保护线路本身的电容电流，其值及计算方法如下:(见“电力工I jd.xl 程电气设计手册”第六章及第三章)。
6?10kV电缆和架空线的单相接地电容电流可以通过下式求出近似值: 6kV 电缆线路
95，2.84S A/km I,UCe2200，6S 10kV 电缆线路 第 8 页 共 8 页
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95，1.44S A/km I,UCe2200，0.23S2——式中 S——电缆截面(mm); U——厂用电系统额定线电压(Kv); e 6kV架空线路 I=0.015(A/km) C 10kV架空线路 I=0.025(A/km) C
为简便计算，6?10kV电缆的单相接地电容电流还可以采用下表的数值 6?10kV电缆的电容电流(A/km) U(kV) eS(mm) 6 10 10 0.33 0.46
16 0.37 0.52 25 0.46 0.62 35 0.52 0.69 50 0.59 0.77 70 0.71 0.9 95 0.82(0.98) 1.0 120 0.(1.15) 1.1 150 1.1(1.33) 1.3 185 1.2(1.5) 1.4 240 1.3(1.7) — 注:括号内为实测值 (2)满足灵敏系数要求 II,jdxljdxl,.. I,dzKlm
式中?I——被保护线路单相接地时，故障点总的接地电容电流值。其值为jd.xl
同一电
压级各线路电容电流之和; K——灵敏系数，取1.25( lm
当接地零序电流保护灵敏系数不够或设备选型有困难时，可采用90”接线 的零序方向继电器。 第 9 页 共 8 页
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《火力发电厂厂用电设计技术规定》 《电力工程电气设计手册 2》
《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》 第 10 页 共 8 页
