复合电压过流保护原理｜复合过流保护原理详解与实战案例分析

复合电压过流保护通常作为主保护的后备，常见配置有：

• ✓ 变压器高压侧：三相式复合电压过流（主变主保护失效时动作）
• ✓ 线路保护：负序电压+低电压复合闭锁（提高灵敏度）
• ✓ 母线保护：仅用负序电压闭锁（因无电流突变时电压正常）

1. 按躲最大负荷电流整定：

I_set = K_rel × I_L.max

其中：

• K_rel = 1.1~1.2（可靠系数）
• I_L.max = S_N / (√3 × U_N)（变压器额定电流）

案例：110kV、31.5MVA变压器

I_L = 31.5×10³ / (√3 × 115) ≈ 158 A

I_set = 1.2 × 158 ≈ 190 A（一次值）

→ 二次电流 = 190 / (TV比 × TA比) = 190 / (100/√3 × 1200/5) ≈ 0.136 A

2. 按灵敏度校验：

最小两相短路电流 / I_set ≥ 1.5（线路）或 ≥ 1.2（变压器）

若不满足，需降低整定值或改用负序电压闭锁（灵敏度更高）

低电压元件：

U_set = K_rel × U_min

U_min：正常运行时最低母线电压（如0.9U_N）

→ U_set = 0.7 × 100V = 70V（PT二次侧）

负序电压元件：

U_{2, set} = (0.05~0.08) × U_N（二次侧）

→ 通常取6~10V（躲过正常不平衡电压3~5V）

? 注意：TV断线时应闭锁复合电压过流保护，防止误动！

与下级线路保护Ⅲ段（定时限过流）配合：

t = t_next + Δt

Δt = 0.3~0.5s（阶梯时限）

示例：下级线路过流Ⅲ段t=0.5s → 本级t=0.8s

背景：主变型号SFPZ9-40000/110，接线组别YNd11，110kV侧中性点直接接地。

故障过程：

• • 09:22:15：10kVⅢ段母线A相绝缘子闪络（雷击）
• • 09:22:16：10kV出线柜A相过流Ⅰ段动作跳闸（正确）
• • 09:22:18：110kV高压侧复合电压过流保护动作跳三侧开关

保护动作分析：

• → 低压侧A相接地 → 高压侧零序电流流通（但复合电压保护不依赖零序）
• → 高压侧A相电压通过d侧耦合降低（因YN/d接线，低压A相电压异常会反映到高压侧）
• → 同时高压侧A相电流突增（I_A达1420A > I_set=1200A）
• → 低电压元件动作（U_ab = 68V < 70V）→ 保护开放
• → 经0.6s延时跳闸（正确动作）

教训：若仅靠电流保护，可能误判为励磁涌流（有谐波闭锁）或负荷波动，导致故障扩大。

背景：发电机-变压器组保护，高压侧复合电压过流作为相间短路后备。

故障过程：

• • 04:15:30：TV二次侧A相保险熔断（接触不良）
• • 04:15:32：复合电压过流保护误动作跳开发电机出口开关
• • 实际系统：负荷稳定（P=85MW），电流正常，无故障

原因分析：

• → TV断线导致A相电压为0，B、C相电压正常（但因接线方式，线电压异常）
• → 低电压元件误判为系统故障（U_ab = 0）
• → 电流元件I > I_set（实际是正常负荷电流）
• → 保护动作！

改进措施：

• ✓ 加装TV断线闭锁回路（电压三相失压或负序电压突变闭锁）
• ✓ 改用负序电压闭锁（TV断线时U₂≈0，不会误动）
• ✓ 保护装置增加TV断线判据（自产3U₀或开口三角电压）

? 关键点：复合电压过流保护对TV异常极为敏感，必须配套完善闭锁逻辑。

背景：轧钢专用变压器（110/10kV），10kV侧接大型轧机，负荷波动剧烈。

故障过程：

• • 13:00:05：3#轧机启动，电流瞬间达2800A（额定1200A）
• • 13:00:08：电流回落至1500A
• • 13:00:10：系统电压无明显下降（U≈10.4kV）

保护动作：复合电压过流保护未动作（正确）

对比分析：

保护类型	动作情况	后果
传统过流保护（Iset=1500A）	动作跳闸	停产3小时，损失超200万元
复合电压过流保护（U2, set=8V）	不动作	轧机正常启动

→ 因三相电流对称，U₂≈1.2V < 8V → 电压元件不满足 → 保护闭锁

价值总结：复合判据有效区分了“负荷电流”与“故障电流”，保障了重要用户供电连续性。