《电气开关》（２０１８．Ｎｏ．１） ７１ 文章编号：１００４—２８９Ｘ（２０１８）０１—００７１—０４ １ １０ｋＶ智能变电站变压器保护的整定计算原则分析 刘敏 ，刘高会 ，秦琴 ，李静 （１．国网西安供电公司，陕西 西安７１００３２；２．国网铜川供电公司，陕西 铜川 ７２７０３１； ３．国网陕西省电力公司，陕西 西安７１００４８） 摘要：智能变电站设备因其具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，对电网运 行提出了更高要求。同时，智能变电站的保护因其外回路设计不同、保护装置设计原理的不同对继电保护定值整 定也提出了新的要求。结合目前已运行的１ｌＯｋＶ智能变电站的实际情况，对１１０ｋＶ智能变电站变压器保护定值 的整定计算原则进行分析，杜绝继电保护定值误整定事故，确保智能变电站的安全运行。 关键词：变压器；继电保护；定值；整定计算；智能变电站 中图分类号：ＴＭ４１ 文献标识码：Ｂ Ｓｅｔｔｉｎｇ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ １１０ｋＶ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＬＩＵ Ｍｉｎ ，ＬＩＵ Ｇａｏ—ｈｕｉ ，Ｑｍ Ｑｉｎ ，ＬＩ （１．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｘｉ ａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉ ａｎ ７ １ ００３２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｔｏｎｇｃｈｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｏｎｇｃｈｕａｎ ７２３０３ １，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｓｈａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ， ｆｕｎｉｅｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｍｐａｃｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｔｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍ，ＳＯ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｔｗｏｒｋ ｒｕｎｎｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｅｒｎａｌ－ ｌｏｏｐ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ １ １０ ｋＶ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｅｔｔｉｎｇ ｆｏｒ １ １０ ｋＶ ｉｎ ｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ， ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｙ ｐｒｒｔｅｃｔｉｏｎ ｓｅｔｔｉｎｇ，ｔｈｕｓ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｂｓｔａ— ｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｅｆｉｎｉｔｅ ｖａｌｕｅ；ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ １ 引言 变电站的实际情况，对１１０ｋＶ智能变电站变压器保护 的配置及定值的整定计算原则进行分析，有利于智能 随着智能电网技术的不断发展，越来越多的智能 变电站的继电保护定值的整定及电网的安全运行。 变电站已投入运行。智能变电站以全站信息数字化、 通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，完成信 ２ １１０ｋＶ智能变电站变压器保护的设计 息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能 ， １ １０ｋＶ智能变电站的变压器电量保护宜按双套配 对电网运行提出了更高要求。同时，智能变电站的保 置，双套配置时应采用主、后备保护一体化配置；若主、 护因其外回路设计不同、保护装置设计原理的不同对 后备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化。 继电保护定值整定也提出了新的要求。结合国家电网 变压器各侧ＭＵ按双套配置，中性点电流、间隙电流并 公司颁布的《智能变电站技术导则》、《智能变电站继 入相应侧ＭＵ；变压器保护应直接采样，直接跳各侧断 电保护技术规范》，并根据目前已运行的１１０ｋＶ智能 路器；变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、 ７２ 《电气开关》ｌ２０１８．Ｎｏ．１） 启动失灵等可采用ＧＯＯＳＥ网络传输。变压器保护可 通过ＧＯＯＳＥ网络接收失灵保护跳闸命令，并实现失 灵跳变压器各侧断路器；变压器非电量保护采用就地 不具有代表性的定值项未作说明。从规范化的角度对 智能变电站的变压器保护定值项目进行定值整定原则 的分析，能够确保定值的正确性，防止整定计算过程中 直接电缆跳闸，信息通过本体智能终端上送过程层 ＧＯＯＳＥ网［２１。１１０ｋＶ智能变电站的变压器保护双套 一人为随机因素导致的错误，如整定计算原则性的选择 错误等。 ３．１差动保护 体化配置方案如图１所示。 （１）差动速断定值：差动速断保护是纵差保护的 一个辅助保护，当变压器内部故障电流很大时，防止由 于电流互感器饱和引起纵差保护延迟动作。差动速断 保护的整定值应按躲过变压器可能产生的最大励磁涌 流或外部短路最大不平衡电流整定 。 ＩｏＰ＝Ｋ／ｏ （１） 式中：，Ｐ为变压器基准侧二次额定电流；Ｋ为倍 数，视变压器容量和系统电抗大小， 推荐值如下： ６３００ｋＶＡ及以下７—１２； ６３００～３１５００ｋＶＡ ４．５～７．０： ４００００～１２００００ｋＶＡ ３．０～６．０： １２００００ｋＶＡ及以上２．０～５．０。 容量越大，系统电抗越大，Ｋ取值越小。要求正常 运行方式保护安装处电源侧两相短路时灵敏系数ＫＬ ≥１．２。 图１ １ １０ｋＶ变压器保护双套主后一体化配置方案（图示单套） 智能变电站的建设总体按照“统一规划、统一标 （２）差动电流启动值：即纵差保护动作值，变压器 纵差保护作为变压器绕组故障时的主保护，保护区是 构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分， 用于快速切除故障，定值应大于变压器正常运行时的 差动不平衡电流。要求灵敏系数Ｋ ．≥１．５。 Ｉｏ ｍｉｎ＝（０．３～０．６）， （２） 准、统一建设”的工作方针，因此，变压器保护装置的 功能设计也更加规范化。针对目前已运行的１１０ｋＶ 智能变电站变压器保护的配置情况，并结合国家电网 公司的企业标准《１０ｋＶ～１１０（６６）ｋＶ元件保护及辅助 装置标准化设计规范》，对１１０ｋＶ智能变电站变压器 式中： 为变压器基准侧二次额定电流。 根据实际情况（现场实测不平衡电流）确有必要 保护的保护配置及定值整定进行详细说明及探讨，变 压器保护配置要求如下 ｊ： （ａ）差动保护； 时，最小动作定值也可大于０．６１ 。当变压器各侧流入 差动保护装置的电流值相差不大时 ｊ，动作值可取 ０．４１ｏ，相差较大时动作值可取０．５１ 。 （３）二次谐波制动系数：１１０ｋＶ变压器纵差保护 多采用二次谐波进行制动，防止纵差保护因励磁涌流 （ｂ）高压侧复压闭锁过流（方向）保护； （ｃ）高压侧零序过流保护； （ｄ）高压侧间隙保护； 发生误动。二次谐波制动系数应考虑变压器的容量， 变压器容量较大时宜取较小值，变压器容量较小时宜 取较大值。二次谐波制动系数越大，则保护的谐波制 动作用越弱 』，涌流闭锁方式可采用二次谐波比最大 相（或门）闭锁方式，一般可整定为１５％～２０％。 （４）ＣＴ断线告警定值：按躲过正常运行时最大不 平衡电流整定。 ，Ｄｘ＝ＫＫ，。 （ｅ）中、低压侧复压闭锁过流（方向）保护； （ｆ）非电量保护。 ３变压器保护定值的整定 不同厂家、不同型号的智能变电站保护装置，其保 护定值存在差异化，具体表现为定值名称、部分定值的 整定计算算法、控制字的正反逻辑、压板的说明等。因 此文中对常见保护定值及压板进行说明，差异化较大 （３） 式中：， 为变压器基准侧二次额定电流；Ｋ 为可 《电气开关》（２０１８．Ｎｏ．１） ７３ 靠系数，取为０．２。 ３．２高后备保护定值 序电流保护末段配合整定，动作时间按照配合关系整 定。 ＩｏＰ≥ × ×， ｄｚ ＩｏＰ￣＜３Ｉｏ ｉ ／ＫＬＭ （７） （８） （１）复压闭锁元件定值：复压闭锁过流保护宜用 于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不能满 足灵敏度要求的降压变压器 Ｊ，对于降压变压器，多 用于变压器运行不满足Ｎ一１时的情况。高压侧复压 闭锁元件由各侧复压元件经“或门”构成，现场无法实 施时取低压侧复压闭锁元件。低电压闭锁定值整定为 式中： 为可靠系数，取１．１； 为零序分支系 数，取最大值；Ｋ 为灵敏系数，取１．５；， ：为被配合线 路的零序电流Ⅲ段或Ⅳ段定值；Ｉｏ ｉ 为本侧母线接地 故障时流过保护的最小零序电流。 （０．７～０．８） ， 为低电压元件所接电压额定值；负 （６）间隙电流定值：对于中性点不接地的半绝缘 序电压闭锁定值整定为（０．０４—０．０８） ， 为负序电 压元件所接电压额定值。 （２）过流方向元件：复压闭锁过流（方向）保护中 方向元件取自本侧电压。多侧电源变压器方向过电流 保护的方向指向应有利于加速跳开小电源或无电源的 断路器，避免小系统影响主系统或两个较强系统相互 影响。主电源侧方向过电流保护方向宜指向变压器； 小电源侧过电流保护在变压器其他侧母线故障有灵敏 度时方向指向变压器，无灵敏度时方向指向本侧母线； 方向过电流保护的动作时间应按照逐级配合的关系整 定。 （３）复压闭锁过流定值：动作值按躲过变压器的 额定电流整定，要求近后备灵敏度 。．Ｍ≥１．３，远后备 灵敏度墨． ≥１．２。电源侧的过电流保护一般要求对 无电源侧母线故障的灵敏度Ｋ ≥１．５，同时要求应与 中、低压侧的过流保护定值配合，配合系数一般取为 １．０５～１．１。 ，。 ＝Ｋ ＪｒＦＨ ／ （４） 式中：，Ｆ 为最大负荷电流，按变压器高压侧额定 电流 整定；Ｋ 为可靠系数，取１．２～１．３；Ｋｆ为返回 系数，取０．９５。 复压闭锁过流定值推荐为１．４Ｉｅ，动作时间与变压 器中、低压侧过流保护动作时间配合整定，并考虑变压 器的热稳定要求。 （４）零序过流Ｉ段定值：动作值与１１０ｋＶ线路零 序电流Ｉ段或Ⅱ段配合整定，要求在母线接地故障时 灵敏系数ＫＬ ≥１．５。动作时间按照配合关系整定。 ＩｏＰ≥ ×／ｑ，×， ｄ２ （５） ＩｏＰ￣＜３Ｉｏ ｉ ／ＫＬＭ （６） 式中： 为可靠系数，取１．１； 为零序分支系 数，取最大值；Ｋ 为灵敏系数，取１．５；， ｄｚ为被配合线 路的零序电流Ｉ段或Ⅱ段定值；Ｉｏ ｉ 为本侧母线接地 故障时流过保护的最小零序电流。 （５）零序过流Ⅱ段定值：动作值与１１０ｋＶ线路零 变压器，应装设间隙保护作为接地故障的后备保护。 放电间隙击穿接地后将流过零序电流，构成间隙电流 保护。间隙零序电流和在接地故障时故障母线ＴＶ的 开口三角形绕组两端产生的零序电压构成“或”逻辑， 组成间隙保护，保护的原理接线图如图２所示。间隙 电流定值一次值一般可整定为４０—１００Ａ，动作时间可 整定为０．５ｓ；当配置间隙零序电压和间隙零序电流相 互保持时，动作时间应与１ １０ｋＶ线路全线有灵敏度段 接地保护最长动作时间配合整定。 １１０ｋｖ母线 图２间隙保护原理接线图 （７）零序电压定值：用于变压器中性点不接地时， 所连接的系统发生单相接地故障同时又失去接地中性 点的情况，防止此种故障对中性点直接接地系统的电 气设备绝缘造成威胁，此时需要通过零序过电压保护 切除故障。零序电压定值一般整定为１５０～１８０Ｖ，动 作时间整定为０．３～０．５ｓ。 ３．３中（低）后备保护定值 （１）复压闭锁元件定值：中（低）压侧复压闭锁元 件由各侧复压闭锁元件经“或门”构成或仅取本侧复 压元件。低电压闭锁定值整定为（０．７～０．８） ， 为低电压元件所接电压额定值；负序电压闭锁定值整 定为（０．０４～０．０８） ， 为负序电压元件所接电压额 定值。 ７４ 《电气开关》（２０１８．Ｎｏ．１） （２）过流方向元件：复压闭锁过流（方向）保护中 方向元件取自本侧电压。小电源侧过电流保护在变压 器其他侧母线故障有灵敏度时方向指向变压器，无灵 敏度时方向指向本侧母线；方向过电流保护的动作时 析，对规范化设计的变压器保护的定值整定原则进行 了分析，指出了智能变电站变压器保护定值整定的特 点，给出了具体的整定计算原则及公式，达到了继电保护 定值整定计算正确，在实际应用中运行良好，结论正确。 参考文献 ［１］Ｑ／ＧＤＷ ３８３—２００９｛智能变电站技术导则》［Ｓ］．北京：国家电网 公司，２００９． 间应按照逐级配合的关系整定。 （３）复压闭锁过流定值：按躲过变压器的额定电 流整定。 ，０Ｐ＝ＫＫ，ＦＨ ／ （９） ［２］ Ｑ／ＧＤＷ ４４１—２０１０｛智能变电站继电保护技术规范》［Ｓ］．北京： 国家电网公司，２０１０． 式中：， 为最大负荷电流，按变压器中（低）压 ［３］Ｑ／ＧＤＷ ７６７—２０１２４１０ｋＶ～１１０（６６）ｋＶ元件保护及辅助装置标 准化设计规范》［Ｓ］．北京：国家电网公司，２０１２． ［４］ＧＢ／Ｔ ５８４—２００７，３ｋＶ～１１０ｋＶ电网继电保护装置运行整定规程 ［ｓ］．北京：中国电力出版社，２００８． ［５］ 国家电力调度通信中心，国家电网公司继电保护培训教材［Ｍ］． 北京：中国电力出版社，２００９． 侧额定电流， 整定；Ｋ 为可靠系数，取１．２—１．３；Ｋｆ 为返回系数，取０．９５。 复压闭锁过流定值推荐为１．３１ ，动作时间与本侧 出线过流保护动作时问配合整定。 ［６］ 中国南方电网电力调度中心，全国各地区电网继电保护整定计算 标准［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０１１． ４软压板及控制字 （１）软压板：智能变电站的软压板包括功能软压 板及开入软压板。功能软压板如“主保护”、“高压侧 相问后备保护”、“中压侧后备保护”等，用于进行保护 功能的投退。开入量软压板如“高压侧电压投入”、 “中压侧电压投入”等，还有对于定值操作、远方控制 ［７］ＤＬ／Ｔ ６８４—２０１２，大型发电机变压器继电保护整定计算导则 ［Ｓ］．北京：中国电力出版社，２０１２． ［８］ 曹团结，黄国方，智能变电站继电保护技术与应用［Ｍ］．北京：中 国电力出版社。２０１３． 收稿Ｅｔ期：２０１６—１２—１９ 作者简介：刘敏（１９７２一）。女，江苏扬州人。高级工程师。从事继电保护及自动装 置的定值整定计算工作。 的软压板如“远方控制压板”、“远方切换定值区”等， 其中远方控制压板应投入，功能软压板及开入软压板 （上接第７０页） 应根据保护投退情况及配置情况进行投入。 （２）ＧＯＯＳＥ跳闸软压板：智能变电站的ＧＯＯＳＥ用 后已在变电站内投入试运行，从目前的日常跟踪测温 来看运行良好，表现出良好的实用性和可靠性。故障 装置更换过程不仅节省了运行人员大量时问，也减少 网络信号代替了智能电子装置之间的硬接线通信方 式，简化了变电站二次系统接线 。在智能变电站 中，ＧＯＯＳＥ主要用于传送开关量状态信号、保护跳合 闸信号及联、闭锁信号，如ＰＣＳ一９７８保护装置中的 “跳Ｉ侧开关ＧＯＯＳＥ软压板”、“启动风冷ＧＯＯＳＥ软 压板”等，因此，ＧＯＯＳＥ跳闸软压板的设置应由设计人 员、现场调试人员按照保护装置原理进行设置。 （３）ＳＭＶ软压板：ＳＭＶ软压板应用控制装置是否 了在开关室滞留的时间，切实有效地提高了工作效率。 下阶段，将不断收集日常装置更换数据以及变电运行人 员的使用建议来进一步优化改造，助力现场生产运行。 参考文献 ［１］ＧＢ／Ｔ２５０８１—２０１０．高压带电显示装置（ｖＰｉｓ）［Ｓ］． ［２］ 孙振权，顾红伟，李彦明．高压带电显示及闭锁装置现状及发展前 景［Ｊ］．高压电器，２００９（４）：１１５—１１７． ［３］ 许一声，李梅君．场强型高压带电显示装置［Ｊ］．高压电器，２００５ （１０）：３８３—３８４． 接收相关的模拟量，如果整定为０，装置对相应的模拟 量置０，并不再判断相关链路报警。ＳＭＶ软压板定值 主要有“高压侧接收软压板”、“间隙零序接收软压 ［４］ 韩长运．高压带电显示装置的设计分析与应用［Ｊ］．电气时代， ２００６（１１）． 板”等，应由设计人员、现场调试人员按照保护装置原 理及运行要求进行设置。 ［５］姚成．户内高压带电显示装置原理与改进［Ｊ］．合肥联合大学学 报，２０００（１Ｏ）：９７—９９． ［６］ 蒋勇．ＤＸＮ—Ｑ型高压带电显示装置技术Ｉ＇－１题分析［Ｊ］．高压电器， ２００５（６）：４７９—４８０． （４）控制字：智能变电站变压器保护的控制字，如 “差动速断”、“纵差保护”均应投入。 ［７］ 曾邵莆．高压带电显示装置的设计分析与应用［Ｊ］．电气技术， ２０１２（７）． 收稿日期：２０１６—１０—３０ ５ 结论 通过对１１０ｋＶ智能变电站变压器保护配置的分 作者简介：陈重（１９８６一）。男。汉族。福建莆田人，硕士，主要从事变电运行与变电 检修工作。