低压变压器差动培训学习资料.doc

HN-2042变压器差动保护装置 HN-2042型变压器差动保护装置培训学习资料15目 录1 系统概述11.1 适用范围12 装置功能12.1 保护功能12.2 测控功能12.3 装置自检13 工作原理13.1保护和定值整定原理13.2 定值清单73.3 保护逻辑框图83.4 自检功能83.5 工程应用94 硬件说明94.1 面板说明94.2 信号指示灯104.3 按键104.4 显示说明114.5 模件说明141 系统概述1.1 适用范围HN-2042变压器差动保护装置适用于6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器、10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器、2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器的纵联差动保护、控制，与HN-2020变压器微机保护测控装置共同构成大型变压器组的全套保护测控系统。2 装置功能2.1 保护功能u 差动速断保护u 分相比率差动保护u 二次谐波制动u CT断线闭锁2.2 测控功能u 遥测采集和计算u 非电量信号采集u 通讯u 对时2.3 装置自检u 掉电自检u 内部故障自检u 开出自检3 工作原理3.1保护和定值整定原理3.1.1差流速断差流速断实质上是差动过流高定值保护，它无制动约束，当任一相差动电流大于速断整定值时瞬时动作于出口。动作判据为： 1. 差动速断动作电流:a) 差动动作电流可按照被保护变压器低压侧母线发生三相短路时，流过保护装置的最大不平衡电流来计算。 其中：为可靠系数，可以取1.3；为短路产生的最大不平衡电流。b) 差动动作电流也可按照躲过被保护变压器的励磁涌流来计算。 其中：为可靠系数，可以取3.54.5；为变压器的额定电流。差动速断电流应取两者中的最大值作为整定值。2. 差动速断动作电流灵敏度校验：其中为系统在最小运行方式下，在被保护变压器的低压侧发生两相金属性短路时，流过保护装置的最小短路电流。按照规程要求：灵敏度要大于2.0。3.1.2 比率差动比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，能可靠躲过外部故障时的不平衡电流，并能正确区分励磁涌流。其动作特性图如下： 差流速断区 d 差动动作区比例制动区 d 图2 差动保护的动作特性示意图 可以看到，在制动电流没有达到拐点电流值之前，只要差动电流达到门槛值以上，差动保护就动作，动作曲线是一条平行与横轴的线段；在制动电流超过拐点电流,而差动电流达到门槛值但是没有达到速断值时，按照一定比例关系判断进入动作区还是不动区（比例制动），动作曲线是一条斜率为的倾斜线段；差动电流达到速断值后，差动不考虑制动条件直接出口，动作区变成和横轴平行的一条直线，进入差流速断区。差动动作方程如下： 其中： = = 式中： ，分别为高压侧、低压侧电流互感器二次侧的电流； ，分别为差动电流和制动电流；为比率制动系数。各侧CT电流的极性方向都以指向变压器为正方向。1. 差动启动电流的整定:差动启动电流应该大于额定负载时的不平衡电流： 其中：为可靠系数，可以取1.31.5；为电流互感器的同型系数，可以取1.0；为电流互感器的允许误差，可以取0.1；为变压器调压抽头引起的误差，可以取调压范围的一半；为电流互感器的变比使差动电流未能完全平衡所产生的相对误差，取0.05；为变压器的额定电流。一般情况下，在工程实际整定计算中选取（0.20.5） ，并且推荐实测最大负载时差动回路中的最大不平衡电流。2. 最小制动电流的整定：考虑到变压器在发生匝间短路时的灵敏度，可以整定为： 其中：为选择系数，一般可以取1.0。3. 差动比例制动系数的整定：在保证变压器内部故障时可靠动作的前提下，如果要允许低压侧穿越电流增大，以及区外故障的同时发生变压器内部故障的情况时也能灵敏动作，必须减小，这样一来又增大了区外故障时有可能躲不过差动不平衡电流而误动的可能性。要兼顾安全性和灵敏性。我们必须要找到一个合适的的值来。制动系数有一定的计算方法：其中：为可靠系数，一般取1.31.5；为同型系数，取1.0；为电流互感器最大相对误差，一般取10% 。一般在实际工程中可以整定在0.4-0.6之间。4. 额定电流的计算：额定电流的算法为： 其中：为二次额定电流；为变压器各侧额定电压；为变压器额定容量；为电流互感器变比；为CT接线系数（对于Y形接线，取1；对于形接线，取）5. 比例差动保护灵敏度的校验：照规程要求：比例差动保护的灵敏度要大于2.0。其中：为系统在最小运行方式下，在被保护变压器的低压侧发生两相金属性短路时，流过保护装置的最小短路电流；为系统在最小运行方式下，在被保护变压器的低压侧发生两相金属性短路时，相应差动保护特性上对应的动作值。3.1.3 二次谐波制动当变压器在空载投入，需要对变压器进行励磁，此时低压侧没有电流，高压侧短暂的励磁电流全部为差动电流，可能会使差动保护误动作。此时为了判断是变压器内部短路，还是励磁涌流引起的差动电流，引入了二次谐波制动的概念。有励磁涌流时，高压侧电流将从正弦波畸变为尖顶波，含有大量谐波分量，而其中最主要的谐波是二次谐波；而当内部短路时，是不会有这么大的二次谐波分量的。所以我们可以通过二次谐波占高压侧基波的百分比大小来判断变压器是否真的发生区内故障。这个比例系数称做二次谐波制动系数，一般取0.150.30（经验值）。当二次谐波占高压侧基波的比率超过整定的二次谐波制动系数时，差动保护将不会动作，反之可能动作。保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。动作判据方程如下： 其中：为二次谐波制动系数，可以整定；为三相差流中的二次谐波电流；为三相差动电流。任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。3.1.4 保护CT断线报警及闭锁瞬时CT断线报警或闭锁功能在比率差动元件动作后进行判别。必须防止瞬时CT断线的误闭锁。1. 满足下述任一条件不进行瞬时CT断线判别：1）起动前各侧最大相电流小于0.2；2）起动后最大相电流大于1.2；3）起动后电流比起动前增加。2. 满足下述任一条件认为是CT断线：首端、尾端六路电流同时满足下列条件认为是CT断线：1）一侧CT的一相或两相电流减小至差动保护起动，其余各路电流不变；2） 并且同时满足。满足上述条件就闭锁保护跳闸出口，同时发出CT断线的报警信号，通过控制字CTDXBS选择是否闭锁比率差动保护。3） 任一相差流大于0.15且延续时间超过10s时，发出CT断线的自检报警信号但不闭锁保护。3.1.5 高、低压侧的相角折算本装置内部实现高、低压侧的相角折算，因此用户可以把外电路接成星型，由内部软件将低压侧接线进行角度转换成Y/D-11型接线或者Y/D-1型接线即可。保护CT二次接线可根据需要选择星型接线或三角形接线方式，选用Y/D接线方式时，应将保护装置的星三角变换功能控制字整定为相应的变压器一次接线方式状态。这样大大降低了接线错误的可能，深受现场的欢迎。图2 为Y/D-11型接线变压器的向量分析示意图。IahIcl-IblIalIblIchIbhIcl图2 变压器差动保护的电流矢量图装置内部的差动电流、制动电流的计算公式：差动电流： 制动电流： 其中：为平衡系数，折算两侧的额定电流的关系，由装置自动计算；1.732用来平衡角度折算后的误差。3.2 定值清单序号符号名称整定范围整定步长单位1变压器二次侧额定电流0.2200.01A2差流速断定值0.2120.01A3差动制动电流0.120.01A4差动起动电流0.20.90.01A5比率制动系数0.30.750.016谐波制动系数0.100.500.017变压器接线方式1、11、123.3 保护逻辑框图HN-2042 变压器差动保护装置逻辑方框图3.4 自检功能装置具有完善的自检功能：a）能及时发现装置失电并发出信号；b）能自动检测到开出控制通道的损坏，并报警；c）在装置发生内部故障时闭锁保护出口，并发装置故障信号。3.5 工程应用a) 差动用电流互感器采用常规接线（即变压器正常运行时，以流入本保护装置的方向为正方向，流入本保护装置各相的两侧电流相位相反）。差动平衡系数的计算：1）计算变压器各侧一次电流式中：为变压器额定容量（KVA），为计算侧线电压（KV）2）计算各侧流入装置的二次电流式中：为变压器CT二次接线系数（三角形接线=，星形接线=1），为CT变比。3）计算平衡系数差动保护平衡系数可以以任一侧为基准，若以主变高压侧二次电流为基准，则：高压侧平衡系数为： 低压侧平衡系数为： 式中：为变压器高压侧二次电流；为变压器低压侧二次电流。b）差动用电流互感器采用全星形接线。适用于Y/-11, Y/-1变压器。变压器正常运行时，高压侧CT极性端在高压侧母线侧，以电流流入变压器的方向为正方向，低压侧CT极性端在低压侧母线侧，以电流流出变压器的方向为反方向，由保护软件补偿相位和幅值，可按常规计算方法计算。4 硬件说明4.1 面板说明本装置具有友好的人机对话界面，在前面板设有一个液晶显示屏、九个按键、五个信号指示灯及一个专用调试口（见图1）。图 1 装置的面板布置4.2 信号指示灯名称定 义颜色运行灯闪烁时表明装置正常运行；常亮时表明装置处于整定状态绿灯告警灯装置内部故障或有告警出口时，此灯点亮并保持直到装置复归红灯跳闸灯保护跳闸时此灯常亮红灯合位灯断路器处于合闸位置此灯常亮红灯分位灯断路器处于分位时此灯常亮绿灯4.3 按键按键定义：【确认键】1.当箭头指向主菜单中非设定项、非调试项时，按此键可进入下一级菜单。进入下一级后，此键无效。2当箭头指向可设定项、调试项时，按此键也可进入下一级菜单。在箭头提示下，按此键后，整定值的某位或某字闪动，调整后，再按此键闪动停止。【退出键】1当进入到主菜单项以下的非设定项的任一屏时，按此键可退到主菜单。2.在设定项菜单中，按此键退到最后一屏的“是否退出”行。按（退出键）则转到设定项第一屏。【左、右键】1.在非设定项菜单中，此键可向前、向后翻屏（循环），但只能在某一项菜单中翻屏。2在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，同样可以向前、向后翻屏。3在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可改变数字闪动位。【上、下键】1在非设定项菜单中，此键可逐行改变箭头指向位置。2.在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，按此键同样可以逐行改变箭头指向位置。【加、减键】1在非设定项菜单中，此键无效。2在设定项、调试项菜单中，若无闪动点，按此键无效。3在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可使闪动数字加一或减一。【复位键】任何时候按此键装置复位。HN2042 V4.020021018140150合 能 电 气4.4 显示说明a) 主界面开机上电或系统复位后，液晶上显示装置主界面，如下图：此时可以通过左右键进入装置选项菜单屏（即主菜单屏）。b) 主菜单屏主菜单屏因选项太多故分两屏，如下图：1、实时参数 2、开入量状态 3、开出量状态 4、事件记录 5、设定值查看 6、统计 7、设定值修改 8、开出量调试 此时可通过上下键移动光标 选择要查看的菜单项；选定后按确定键则进入下一级屏显；此时也可通过退出键返回主界面屏。c) 实时参数实时参数又分为：高压侧保护电流、低压侧保护电流等屏，如下图：低压侧电流 Ia = 05.50 AIb = 05.50 AIc = 05.50 A高压侧电流Ia = 05.50 AIb = 05.50 AIc = 05.50 A 此时可按左右键翻屏，分别显示各参数屏；也可按退出键返回主菜单屏。d) 开入量状态12路开入量的状态分三屏显示，每屏如下图：K09： 0 K10： 1 K11： 0 K12： 1 K05： 0K06： 0 K07： 0 K08： 0 K01： 0K02： 1K03： 0K04： 1图中“0”和“1”分别表示“未动”和“动作”。此时按左右键翻屏，分别显示实时开入量状态；也可按退出键返回主菜单屏。e) 开出量状态8路开出量的状态分两屏显示，每屏如下图：5、预告信号：未动6、事故信号：未动7、装置故障：未动8、备用1、重合闸： 动作2、命令合： 未动3、保护跳闸：未动4、命令跳： 未动此时按左右键翻屏，分别显示实时开出量状态；也可按退出键返回主菜单屏。f) 事件记录可记录32个事件，详细显示事件类型及事件时的实时参数。显示如下图：相ab=000.0度 bc=000.0度 ca=000.0度2002101816262020001差动速断Iaz = 00.00 AIbz = 00.00 AIcz = 00.00 A相AB=000.0度 BC=000.0度 CA=000.0度事件总数：07事件号 ： 01在第一屏输入需要查看的事件序号，按确定键进入，按左右键翻屏可查看该序号事件记录的详细信息。g) 设定值查看 可查看各保护功能的投退设定、定值设定、开入量的投退设定等。下图为速断保护的屏显，其余相似。速断 投跳/投信/退出I=00.00 A此时可按左右键翻屏并查看其余保护设置，也可按退出键返回主菜单屏。h) 统计统计分两屏显示，如下图：最大差流： 00.00 A统计起始时间2002-10-18152025保护动作次数：000次可按左右键翻屏查看，也可按退出键返回主菜单屏。i) 设定值修改 由主菜单进入设定值修改菜单后，显示提示“请输入密码”，按加减键变数、左右键移位，装置密码缺省为“1234”，完成后按确认键进入定值修改。按上下键移动指示光标到需修改项，按确认键确认选定，此时被选定项闪烁，按加减键改变数字或状态，按左右键移位，按确认键设定结束，光标恢复正常显示，此时按左右键进入下一屏设定，按退出键返回到“修改结束是否要保存？”屏。各屏如下图： 密码无效保存定值？清除统计？清除电度、脉冲？清除微调？ 系数微调：序号： 02 K=1.000 15:18:23 2002-10-18当前时间修改退出修改？ 0000请输入密码 0000请输入密码 同设定值查看j) 开出调试 主要用于调试时测试开出回路。由主菜单进入开出调试菜单后，按上下键移动光标选定调试回路，按确认键确认选定，此时装置应动作相应出口，状态显示也随之改变。按退出键退出。5、预告信号：分6、事故信号：分7、装置故障：分8、备用1、重合闸： 合2、命令合： 分3、保护跳闸：分4、命令跳： 分4.5 模件说明本装置由交流接口插件（互感器板）、CPU插件（主板）、出口插件（继电器板）、电源和开入量插件（电源和开入量板）组成。a) 交流插件本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用，经两级RC低通滤波接