发变组断路器非全相及失灵保护负序和零序过电流元件整定分析2.doc

发变组断路器非全相及失灵保护负序和零序过电流元件整定计算探讨华北电力科学研究院有限责任公司（北京 100045） 梁玉枝 张 洁 王非摘 要：本文以一台600MW机组的断路器非全相及失灵保护负序和零序过电流元件的整定计算为例，探讨负序和零序过电流元件的最佳整定计算方法。关键词：非全相；失灵；负序；零序；保护整定在90年代前，大型发电机变压器组220kV及以上高压侧的断路器都采用分相操作的断路器，这种断路器在操作过程中曾多次出现非全相运行，由于非全相运行造成发电机组转子严重损坏，所以对分相操作的断路器应装设非全相运行保护和非全相运行起动失灵保护回路。现在新安装的大型发电机变压器组220kV及以上高压侧的断路器大多数采用三相操动机构，可以在很大程度上降低发电机变压器组非全相运行的概率，然而从近年来运行情况看，三相操动机构断路器的非全相运行概率并没有完全杜绝，仍有因非全相运行造成发电机转子损坏的可能，所以三相操动机构断路器也应考虑装设非全相运行起动失灵保护回路。非全相起动失灵保护回路一般由负序电流元件、零序电流元件及相电流元件组成。作为断路器失灵保护的动作判据，正确合理地整定这些元件的定值，是失灵保护正确动作的前提和保证。而负序和零序过电流元件的整定计算原则在整定计算规程和导则里没有明确的规定；本文以一台600MW机组的断路器非全相及失灵保护负序和零序过电流元件的整定计算为例，探讨负序和零序过电流元件的最佳整定计算方法。1 系统接线图及参数 发电机：Pe=600MW 、Ue=20kV、Ie=19245A，CT变比25000/5A, 发电机长期允许负序电流的标幺值8%变压器：3240 MVA，接线组别YN,d11，额定电压550/20kV， CT变比2500/1A发电机与变压器低压侧不设开关2 负序电流元件的整定计算：不论何种操作（合闸、保护或手动分闸，断路器偷跳等）导致断路器非全相运行，如果负序电流危及发电机安全时，此负序电流元件应动作跳开断路器。所以负序电流元件整定值应按躲过发电机长期允许的最大负序电流值考虑，即：I2op=上式中：: 可靠系数，取1.151.2 : 返回系数，取0.850.95 : 发电机长期允许负序电流的标幺值 : 发电机额定电流二次值（A）所以 I2op=0.027（A），一次值为67.5（A）3 零序电流元件的整定计算：按躲过正常工况下的最大零序不平衡电流整定，正常工况下的最大零序不平衡电流一般不超过10%-20%额定电流，即：Io.op=上式中：: 可靠系数，取1.151.2 : 返回系数，取0.850.95: 正常工况下的最大零序不平衡电流所以Io.op=0.068（A），一次值为170（A）4 灵敏度分析： （1）系统最小运行方式下，变压器高压侧发生接地或短路故障，断路器一相拒动导致非全相运行时，变压器500kV侧负序和零序电流计算如下表1表1：负序电流零序电流（一次值，单位：安）93%额定电流52%额定电流37%额定电流24%额定电流12%额定电流备注A相接地故障跳三相，而故障相A相未跳开910/910896/896895/895862/862833/833故障未消除A相接地故障跳三相，而非故障相C相未跳开313/313173/173120/12078/7838/38故障已消除AB相接地故障跳三相，而故障相A相未跳开824/824824/824830/830800/800776/776故障未消除AB相接地故障跳三相，而非故障相C相未跳开344/344183/183117/11772/7227/27故障已消除AB相故障跳三相，而故障相A相未跳开331/331180/180120/12077/7733/33故障已消除AB相故障跳三相，而非故障相C相未跳开330/330179/179119/11976/7629/29故障已消除由上表可以看出： 在发生接地或相间故障，断路器拒跳故障未消除时，负序和零序电流元件均能可靠动作启动非全相及失灵保护；断路器拒跳故障已消除非全相运行时，在故障前负荷电流为24%以上额定电流时一相拒跳，负序电流元件能动作、负荷电流为52%以上额定电流时，零序电流元件能动作。（2）发变组无接地及短路故障发生，在操作合闸、手动分闸，断路器偷跳等导致断路器非全相运行，发电机带不同负荷电流时，变压器500kV侧负序和零序电流计算如下表2表2：负序电流零序电流健全相电流（一次值，单位：安）系统正常运行方式系统最小运行方式一相运行两相运行一相运行两相运行90%额定电流271/271/813157/336/756267/267149/33560%额定电流177/177/531102/221/495176/17698/22150%额定电流146/146/43783/182/408143/14380/18040%额定电流122/122/36670/153/342120/12067/15130%额定电流98/98/29556/123/27596/9654/12225%额定电流78/78/23444/98/21877/7743/96由上表可以看出：在50%以上额定电流时，由于操作合闸、手动分闸，断路器偷跳等导致断路器非全相两相运行，负序电流及零序电流元件能动作。在25%以上额定电流时，由于操作合闸、手动分闸，断路器偷跳等导致断路器非全相一相运行，负序电流元件能动作。在60%以上额定电流时，由于操作合闸、手动分闸，断路器偷跳等导致断路器非全相一相运行，零序电流元件能动作。5 结束语按躲过发电机长期允许的最大负序电流整定的负序电流元件，在发生接地或相间故障，由于断路器拒跳故障未消除时，负序电流元件能可靠动作启动非全相及失灵保护；若断路器拒跳故障已消除，如果故障前负荷电流为25%以上额定电流，则负序电流元件也能动作，若在操作过程中、断路器偷跳等导致断路器非全相一相运行，在非全相运行前负荷电流为25%以上额定电流时，负序电流元件能动作，若在操作过程中、断路器偷跳等导致断路器非全相两相运行，在非全相运行前负荷电流为50%以上额定电流时，负序电流元件能动作。按躲过正常工况下的最大零序不平衡电流整定的零序电流元件，在发生接地或相间故障，由于断路器拒跳故障未消除时，零序电流元件能可靠动作启动非全相及失灵保护；若断路器拒跳故障已消除，如果故障前负荷电流为52%以上额定电流，则零序电流元件也能动作，若在操作过程中、断路器偷跳等导致断路器非全相一相运行，在非全相运行前负荷电流为60%以上额定电流时，零序电流元件能动作，若在操作过程中、断路器偷跳等导致断路器非全相两相运行，在非全相运行前负荷电流为50%以上额定电流时，零序电流元件能动作。在非全相运行负序电流元件不能动作时，由于负序电流不超过发电机长期允许的最大负序电流，对发电机不造成危害。综上所述，当由于各种因素导致断路器非全相运行时，因非全相运