高压三段保护定值如何设置能躲过变压器励磁涌流?

文摘   2025-01-21 06:04   天津  

实际在电气设计中,很多设计人员墨守陈规的去记忆一些系数,比如变压器上口的断路器额定电流乘1.2-1.5的系数作为过载启动电流等,乘4-6的系数作为短路短延时保护启动电流,乘8-10倍的系数作为短路瞬时保护启动电流,却很少有人思考系数选择都考虑了哪些因素,是否能躲过励磁涌流也少有人去研究。那么本篇文章就针对高压三段保护定值如何设置能躲过变压器励磁涌流做个人分享。

一、电流速断保护(I段保护)

电流速断保护是按躲过被保护线路末端最大短路电流来整定的。对于变压器,要考虑励磁涌流的最大峰值。一般来说,励磁涌流的峰值能达到变压器额定电流的数倍,理论上一般大家都认为是6 - 10倍。这样在变压器空载合闸产生励磁涌流时,其峰值电流一般不会超过这个整定值,从而避免速断保护误动作。同时,为了快速切除真正的短路故障,同时避免励磁涌流误动作,动作时间一般设置为 0 秒(无延时)实际动作时间20ms左右。

本篇文章不仅仅说以上理论,也结合新能源箱变、成套等高压产品实际运行和应用情况进行分享。我们以某项目35kV产品为例,压三段保护定值设定如下:

我们再看下模拟的某3125kVA/35kV(高压侧额定电流51.6A)变压器励磁涌流曲线:

其起始点时电流为250A左右,为额定电流的5倍,0.2S时,其电流为85A左右,仅为额定电流的1.7倍。由此,上面图片中的定值可以稳妥的躲过励磁涌流。

当然以上曲线仅供分析参考,不同的变压器,即使同容量、电压等也有可能存在不同的励磁涌流,具体励磁涌流都与哪些因素有关,可以参照之前的文章《关于变压器励磁涌流你知道他与哪些因素有关?》。

二、限时电流速断保护(II段保护)

限时电流速断保护的动作电流要大于下级线路速断保护的动作电流,其动作时间要比下级线路速断保护的动作时间长一个时间级差(一般为 0.3 - 0.5 秒)。

其实对于励磁涌流来说,主要就是I段保护,II段保护一般设置为0.4秒,也有的设置为0.2秒。如上图,对于我们中压接触的变压器,一般0.2秒时的励磁涌流就比较小了,更不用说0.4秒了。如上定值设置,0.2秒时,电流才为额定电流的1.7倍。之前说过容量越小,励磁涌流越大,衰减时间也越快,我们不妨再看一个更小容量的100kVA变压器,其起始值可以达到额定电流的10倍,但0.2秒时,基本衰减至额定值,如下截图:

三、过电流保护(III段保护)

过电流保护是按照躲过最大负荷电流来整定的。动作电流整定一般为变压器额定电流的 1.2 - 1.5 倍。在动作时间上,设置相对较长的时间,如 810秒,甚至更长。因为过电流保护是作为本线路和相邻线路的后备保护,主要用于切除长时间的过电流故障。根据前面励磁涌流曲线看,在这个时间范围内,励磁涌流基本已经衰减完毕,所以可以有效躲过励磁涌流

以上只是大概分析,有时候变压器在空载合闸瞬间,由于铁芯中可能存在剩磁,再加上合闸时电压的相角等因素影响,使得铁芯在合闸后短时间内磁通密度可能远远超过饱和磁通密度当铁芯饱和后,磁化曲线的斜率急剧下降,这种非线性的磁化特性会导致励磁电流发生畸变,从而产生大量的谐波成分此时可能需要定值有更大裕度。具体项目还是要具体分析,或者尽可能预留大一些的定值躲过励磁涌流。

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