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2020 1 28 主变保护基本原理 主讲 江卫良 深圳南瑞科技有限公司 2020 1 28 变压器保护基本原理 1 提纲 变压器保护概述常规差动保护基本理论纵差保护 比率差动 差动速断 采样值差动 原理零序 分侧 或分相 差动保护原理 2020 1 28 变压器保护基本原理 2 变压器保护概述 电力变压器的分类按接线形式分 普通变和自耦变 三相 分相 按绕组数分 三卷变和两卷变按用途分 升压变 降压变和系统联络变电力变压器的结构铁芯 绕组 外壳 油箱 油 套管 引线 冷却器有载调压变压器的绕组接线图 普通变 自耦变 2020 1 28 变压器保护基本原理 3 变压器保护概述 变压器的常见故障油箱内 相间短路 接地短路 匝间短路等油箱外 套管和引出线上发生相间短路和接地短路变压器的不正常运行状态外部相间短路引起的过电流外部接地短路引起的过电流和中性点过电压由于负荷超载引起的过负荷由于漏油等原因引起的油面下降 2020 1 28 变压器保护基本原理 4 差动保护基本原理 常规差动保护理论基础基尔霍夫电流定律 对于任一集中参数电路中的任一闭合面 在任一时刻 通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零 关键词 集中参数电路 闭合面 同一时刻 所有支路 代数和 2020 1 28 变压器保护基本原理 5 差动保护基本原理 常规差流的计算正常情况下 差流为零 故障情况下 形成新的电流支路 平衡关系被打破 产生差流不考虑TA传变误差和TA饱和 不需要制动实际应用中 需要考虑TA传变误差 TA饱和等因素的影响 使用带比率制动的差动保护 2020 1 28 变压器保护基本原理 6 差动保护基本原理 差动保护的应用发电机完全纵差 母线差动是基于基尔霍夫电流定律的不考虑分布电容的情况下 线路差动是基于霍夫电流定律的 但是长线路具有分布参数 不能忽略分布电容的影响 要进行补偿变压器纵差不是基于基尔霍夫电流定律的差动保护反映的是电流的平衡关系 2020 1 28 变压器保护基本原理 7 差动保护基本原理 变压器纵差基本原理 包括 比率差动 差动速断 采样值差动 基于变压器原理理想变压器 U1 I1 U2 I2即 I1 n I2 0n为一次和二次绕组匝数比反应的是能量的平衡平衡系数和匝数比 TA变比有关 2020 1 28 变压器保护基本原理 8 变压器差动保护 变压器零序差动基本原理基于基尔霍夫电流定律主要用于自耦变平衡系数只与TA变比有关变压器分侧差动基本原理 2020 1 28 变压器保护基本原理 9 变压器差动保护 变压器纵差保护的特点励磁涌流Y 转换各侧平衡系数的调节有载调压引起的不平衡电流可反映相间 接地 匝间短路故障 2020 1 28 变压器保护基本原理 10 变压器差动保护 变压器零序 分侧差动保护的特点不怕励磁涌流不需Y 转换各侧平衡系数只与TA变比有关 与电压等级无关有载调压不会引起不平衡电流零差 可反映单相接地短路 不反映相间短路分侧差动 可反映相间 接地短路 不反映匝间短路 2020 1 28 变压器保护基本原理 11 变压器差动保护 Y 转换原理为什么要进行Y 转换Y 和 Y的区别对涌流制动特性的影响消除零序电流PRS 778采用Y 转换 2020 1 28 变压器保护基本原理 12 变压器差动保护 Y 11转换示例矢量图差流计算 已乘了平衡系数 Ida Iha Ihb IlaIdb Ihb Ihc IlbIdc Ihc Iha Ilc注意 差流放大了倍差流 制动电流定值都要相应放大倍 2020 1 28 变压器保护基本原理 13 变压器差动保护 各侧平衡系数计算示例和电压等级成正比 和TA变比成正比和二次额定电流成反比和变压器容量无关由于采用Y 转换 侧要放大倍以高压侧为基准 其他侧平衡系数计算公式 例如 某变压器 12 12 11接线 高 中 低压侧额定电压220kV 110kV 10kV TA变比 600 1 1000 1 2000 1 则高 中 低压侧平衡系数分别为 1 0 833 0 262 2020 1 28 变压器保护基本原理 14 变压器差动保护 差动速断保护在纵差保护区内发生严重故障时 快速切除故障不经励磁涌流闭锁 靠定值躲不经TA断线闭锁区外故障TA严重饱和时 经TA饱和闭锁 2020 1 28 变压器保护基本原理 15 变压器差动保护 比率差动保护经励磁涌流闭锁 二次谐波 波形识别经TA断线闭锁 可选择 闭锁不闭锁小电流闭锁 大电流不闭锁区外故障TA轻微饱和 可利用比率制动特性制动区外故障TA严重饱和时 设专门的TA饱和闭锁元件 利用制动电流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和故障 差流和制动电流突变量同时出现TA饱和 先出现制动电流突变量 几毫秒后出现差流 2020 1 28 变压器保护基本原理 16 变压器比率差动保护 动作特性曲线 2020 1 28 变压器保护基本原理 17 变压器比率差动保护 励磁涌流特征尖脉冲 偏向时间轴一侧 不对称波形不连续 有间断角含有丰富的谐波分量 2020 1 28 变压器保护基本原理 18 比率差动保护 励磁涌流制动原理一 二次谐波复合制动对 接线变压器 差流反映 形接线侧两相电流相量差 故当差流二次谐波未能制动时 可进一步用两个相电流中的二次谐波进行制动 这就大大提高了涌流制动的可靠性 采用涌流复合制动逻辑 在变压器无故障时采用 或 逻辑制动方式可靠地避开涌流 空投于故障变压器时自动转换为分相制动方式 二次谐波定值 波形不对称定值越小躲励磁涌流能力越强 保护越不容易动作 2020 1 28 变压器保护基本原理 19 比率差动保护 励磁涌流制动原理二 波形识别故障时 有如下表达式成立 4 3 式中 为的半波积分值 为的半波积分值 为波形不对称系数 为差流导数前半波某一点的数值 为差流导数后半波对应点的数值 一般整定为0 1 0 2之间 一般推荐取0 12 波形不对称定值Kb越小躲励磁涌流能力越强 保护越不容易动作 2020 1 28 变压器保护基本原理 20 采样值差动保护 采样值差动采样值与稳态量的区别 采样值差动是微机保护特有的一种差动保护 它将传统的相量转变为各采样点 瞬时值 的比率差动 并依靠多点重复判断来保证可靠性 理论基础与常规差动相同R取S规则模糊区 2020 1 28 变压器保护基本原理 21 采样值差动保护 采样值差动本身具备识别励磁涌流和外部故障TA饱和的能力 不需要另外附加励磁涌流闭锁判据 其数据窗小于一个周波 故可快速切除绝大多数非轻微的变压器相间及接地故障 它的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个 速动段 有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响 2020 1 28 变