自耦变压器差动保护比率制动特性整定计算实例

自耦变压器差动保护比率制动特性整定计算实例

比率制动特性是微机型自耦变压器差动保护防止外部故障误动、内部故障拒动的核心配置，其整定需结合自耦变的电磁特性、CT参数及运行工况，以下以某220kV、120MVA自耦变（接线组别YNyn0d11，高压/中压/低压变比220/110/10kV，CT变比600/5、1200/5、3000/5）为例，说明整定计算过程。

步，确定各侧额定二次电流，为差动电流与制动电流计算提供基础：

高压侧二次额定电流：\( I_{HN} = \frac{S_N \times 10^3}{\sqrt{3} \times U_{HN}} \times \frac{5}{CT_H} = \frac{120 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 220} \times \frac{5}{600} \approx 1.56A \)；

中压侧二次额定电流：\( I_{MN} = \frac{120 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 110} \times \frac{5}{1200} \approx 2.62A \)；

低压侧二次额定电流：\( I_{LN} = \frac{120 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 10} \times \frac{5}{3000} \approx 1.15A \)。

第二步，整定最小动作电流\( I_{op.min} \)：

规程要求\( I_{op.min} \)取0.2~0.5倍的差动回路额定工作电流，自耦变因高、中压绕组磁耦合的不平衡电流特性，此处取0.3倍各侧额定二次电流值，即\( I_{op.min} = 0.3 \times max(1.56,2.62,1.15) = 0.3 \times 2.62 \approx 0.8A \)，该值可躲过正常运行及负荷波动引起的微小差流。

第三步，确定拐点电流\( I_{brk} \)：

拐点电流为比率制动特性曲线的转折点，一般取1倍的最小动作电流或额定制动电流，对于本自耦变，制动电流采用\( (|I_H| + |I_M|)/2 \)（低压侧负荷占比低，暂不参与制动计算），额定制动电流\( I_{brk.N} = (1.56+2.62)/2 \approx 2.09A \)，综合考虑特性平滑性，选取\( I_{brk}=2A \)，兼顾外部故障大制动电流下的制动能力与内部故障小制动电流下的灵敏度。

第四步，整定制动系数\( K_{br} \)：

制动系数需躲过外部故障不平衡电流，不平衡电流由CT误差、励磁涌流、变比误差等产生。本案例中，外部短路不平衡电流约为制动电流的10%，取制动电流（外部故障时）为8A，则差动回路允许的不平衡电流为0.8A。根据特性公式\( I_{op}=I_{op.min} + K_{br} \times (I_{br} - I_{brk}) \)，要求\( I_{op} \)大于不平衡电流，代入得\( 0.8 + K_{br} \times (8-2) > 0.8 \)，取15%裕度，整定\( K_{br}=0.3 \)，此时外部故障时动作电流为2.6A，远大于不平衡电流，满足防误动要求。

灵敏度验证：低压侧内部故障时，差动电流约5A，制动电流为2A，动作电流为0.8A，灵敏系数为6.25，远大于规程要求的2，灵敏度合格。此外，自耦变需配置零序电流补偿，消除零序电流引起的不平衡，最终形成完整的比率制动特性曲线，满足运行要求。（全文约980字）