7、电力变压器继电保护知识及调试.doc

一、电力变压器的纵差保护双绕组变压器的纵联差动保护单相原理接线如图1所示，它是按比较被保护变压器两侧电流的大小和相位的原理来实现的。变压器两侧各装设一组电流互感器1TA、2TA，其二次侧按环流法接线，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性的线圈并联接入，构成纵联差动保护。其保护范围为两侧电流互感器1TA、2TA的全部区域，包括变压器的高、低压绕组、引出线及套管等。从图1中可见，正常运行和外部短路时，流过差动继电器的电流 ，在理想情况下，其值等于零。但实际上由于两侧电流互感器特性不可能完全一致等原因，仍有差动电流流过差动回路，即为不平衡电流，此时流过差动继低那器的电流为 要求不平衡电流尽可能小，保证保护装置不会误动作。当变压器内部发生相间短路时，在差动回路中由于改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过差动继电器的电流为与之和，即 该电流为短路点的短路电流，使差动继电器KD可靠动作，并作用于变压器两侧断路器跳闸。变压器的纵联差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的两侧电流互感器之间的变压器及引出线。由于差动保护对区外故障不反应，因此，差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。二、电力变压器相间短路的后备为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。过电流保护根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。1. 过电流保护过电流保护一般用于容量较小的降压变压器上，其单相原理接线如图2所示。保护装置的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。具体应考虑：图2变压器过电流保护单相原理接线图 (1)对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器以后所产生的过负荷。若各变压器的容量相等时，可按下式计算为 式中m并列运行变压器的台数；变压器的额定电流。(2)对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流，即 式中KSS自起动系数，其值与负荷性质及用户与电源间的电气距离有关，在110kV降压变电站，对610kV侧，KSS=1.52.5；35kV侧，KSS=1.52.0。正常运行时的最大负荷电流。保护装置动作时限的选择以及灵敏系数的校验，与前面介绍的定时限过电流保护相同，不再作分析。按以上条件选择的起动电流，其值一般较大，往往不能满足作为相邻元件后备保护的要求。为此需要采取以下几种提高灵敏性的措施。2.低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护单相原理接线如图3所示。保护的起动元件包括电流继电器和低电压继电器。电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定。即 = 故其动作电流比过电流保护的起动电流小，提高了保护的灵敏性。低电压继电器的动作电压可按躲过正常运行时最低工作电压整定。一般取O.6。(为变压器的额定电压)，即 =0.6 电流元件的灵敏系数校验与定时限过电流保护相同，电压元件的灵敏系数按下式校验，即式中最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保护安装处的最大电压。图3 低电压起动的过电流保护单相原理接线图3.复合电压起动的过电流保护若低电压起动的过电流保护灵敏度不满足要求，可采用复合电压起动的过电流保护，以提高不对称相间短路故障时保护的灵敏度。复合电压起动的过电流保护的原理接线如图4所示。负序电压继电器KVZ和低电压继电器KV组成复合电压元件，取代低电压起动的过电流保护中的低电压继电器。在正常运行时，由于电压没有负序分量，所以负序电压继电器KVZ的动断触点闭合，将线电压加人低电压继电器KV的线圈上，KV动断触点断开，保护装置不动作。当外部发生不对称短路时，故障相电流起动元件KA动作，负序电压继电器中的负序电压滤过器KUG输出负序电压，负序电压继电器KVZ动作，其动断触点断开，低电压继电器KV线圈失磁，其动断触点闭合，起动中间继电器KM的线圈，其动合触点闭合，使时间继电器KT动作，经过其整定时限后，KT的延时触点闭合，起动出口中间继电器KCO，将变压器两侧断路器1QF、2QF跳闸，切断故障电流。图4 复合电压起动的过电流保护的原理接线图当发生三相短路时，低电压继电器KV线圈失磁而返回，其动断触点闭合，同时，电流继电器KA动作，按低电压起动的过电流保护的方式，作用于1QF、2QF跳闸。4.过负荷保护变压器的过负荷，在大多数情况下是三相对称的。所以过负荷保护只须用一个电流继电器接于一相电流即可。为了防止外部短路时不误发过负荷信号，保护经延时动作于信号。变压器过负荷保护的原理接线如图5所示。过负荷保护的动作电流，按躲过变压器的额定电流整定，即=式中可靠系数，取1.05；返回系数；取0.85。变压器过负荷保护的动作时限比变压器的后备保护动作时限大一个t。图5 变压器过负荷保护的原理接线图三、电力变压器的接地保护电力系统种，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地(零序)保护。作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。图6示出中性点直接接地双绕组变压器的零序电流保护原理接线图。保护用电流互感器接于中性点引出线上。其额定电压可选择低一级，其变比根据接地短路电流的热稳定和动稳定条件来选择。图6中性点直接接地变压器零序电流保护原理接线图保护的动作电流按与被保护侧母线引出线零序电流保护后备段在灵敏度上相配合的条件来整定。即 Iop0 =KcKbIop0.L 式中，Iop0变压器零序过电流保护的动作电流；Kc配合系数，取1112；Kb零序电流分支系数；Iop0引出线零序电流保护后备段的动作电流。保护的灵敏系数按后备保护范围末端接地短路校验，灵敏系数应不小于12。保护的动作时限应比引出线零序电流后备段的最大动作时限大一个阶梯时限t。电力变压器继电保护调试一、常规调试及试验接线（一）安全措施1将检验工作中需要退出的压板特别是跳各侧分段断路器压板、启动失灵压板、母差保护屏跳主变高压侧的压板填入继电保护安全措施票，然后由运行人员退出压板，检修人员确认，在继电保护安全措施票签字。2查阅保护直流回路图、端子排图和现场接线，将主变保护高压侧（500KV主变保护还包括中压侧）断路器启动失灵回路、解失灵电压闭锁回路的端子排号、两侧接线编号一一对应详细记入继电保护安全措施票，然后一人将端子排上接二次电缆的芯线解开并经绝缘包扎好，另一人监护并确认，在继电保护安全措施票签字。3查阅保护直流回路图、端子排图和现场接线，将主变保护分别跳三侧分段（母联、旁路）断路器的跳闸线“33”的端子排号、两侧接线编号一一对应详细记入继电保护安全措施票，然后一人将端子排上接二次电缆的芯线解开并经绝缘包扎好，另一人监护并确认，在继电保护安全措施票签字。4查阅保护交流回路图、端子排图和现场接线，将主变保护三侧电压回路的端子排号、两侧接线编号一一对应详细记入继电保护安全措施票，然后一人将端子排上接二次电缆或电压小母线的芯线解开并经绝缘包扎好，另一人监护并确认，并在继电保护安全措施票签字。 5查阅保护直流回路图、端子排图和现场接线，将主变保护启动远跳、启动风冷、启动录波回路的端子排号、两侧接线编号一一对应详细记入继电保护安全措施票，然后一人将端子排上接二次电缆的芯线解开并经绝缘包扎好，另一人监护并确认，并在继电保护安全措施票签字。（二）外观及接线检查（三）逆变电源输出电压及稳定性检测二、输入系统检验1.保护开入量回路检查压板开入用试投退压板的方法检查，接点开入量用短接的方法检查，注意短接时千万不能短错端子。若主变保护差动、高后备、中后备、低后备保护分别在不同的单元箱内，则检查开入量变化要在对应的保护箱里检查。2保护交流输入回路检查保护装置的交流输入回路检查包括交流采样通道的零漂检查和采样精度检查两部分。前者用于保证运行的装置能有较小的直流偏移及通道噪声，后者用于保证在故障量输入情况下装置能够线性输出并有足够的精度。零漂重点检查各采样通道在无输入时是否维持在零点附近，不能漂移太大，应在0.01In(或0.05V)以内。若保护引入了中性点导管和间隙TA，还要进行该两路电流采样通道的零漂检查。采样值精度检查。原则是：对每一个使用的交流采集通道都要进行精度检查。对保护菜单中能显示三相电流N（中性）线电流值的，就一定要检查该采样电流通道的精度，此时可加入三相不平衡电流进行模拟。三、保护装置各逻辑功能检查（一）差动保护校验1差动保护起动值校验差动保护起动值是变压器差动保护动作的最小差流值，它的大小决定差动保护灵敏度的高低，通常采用单独加入一侧电流进行校验，但加入的电流和差流并不一定相等，之间有一个平衡系数的关系；基准侧（保护装置说明书上定义有哪侧为基准侧）平衡系数为1，加入的电流等于差流；其他侧平衡系数由TA、TV变比计算得到（或在整定值中给出），加入的电流不等于差流；所以三侧试验电流值是不相等的。例如一台YN /Y/11变压器的PST 1200保护，试验方法是：投入差动保护，在端子排分别对高压侧A、B、C相，中压侧A、B、C相，低压侧A、B、C相加入0.95、1.05倍起动电流，观察保护的动作行为，并记录动作时间，动作时间从保护跳闸出口接点处测取，应在20ms左右，同时用万用表在端子排上测量各侧断路器跳闸出口接点接通正确。2差动速断校验差动速断保护的校验与差动起动值校验类似，高压侧试验电流扩大倍，中低压侧扣除平衡系数的补偿。动作时间从保护跳闸出口接点处测取，应在15ms左右。3比例制动系数校验在进行制动系数校验时，一定要清楚保护的差流、制动电流的算法和制动特性曲线方程，这样才能合理选择测试点，快速测出制动系数；并且，YN /Y/11变压器差动保护，在用Y侧和侧同时加入电流进行制动系数校验时，侧一定要在试验相的超前相同时加入电流，以免该相比率差动动作干扰制动系数校验。对于制动电流为某一侧最大电流的制动方式，可先在高压侧固定加入一个电流，使制动电流大于第一拐点值；然后在低压侧超前相加入同向电流，使该相差流为零；最后在低压侧同名相加入反向电流，缓慢减小电流，记录本相差动继电器从不动作到刚好动作的电流值。重复上一步骤，记录差动继电器刚好动作的又一个电流值。算出两组电流数据对应的Icd（差动电流）、Izd（制动电流），根据两组Icd和Izd算出制动系数Kz，要求实测制动系数和整定值之间的误差不大于10。Kz：实测制动系数。4谐波制动系数校验该项试验检验差动继电器的二次谐波制动情况，只与差流中二次谐波和基波有效值之比有关，所以对变压器任一侧进行试验均可。对变压器任一侧的一相加入50HZ电流I1，电流值在差动启动电流和速断电流之间，同时依次叠加入0.9k2I1和1.1 k2I1大小的100HZ电流，记录差动继电器的动作行为。差动继电器应在加入0.9k2I1电流时可靠动作，在加入1.1 k2I1电流时可靠不动作。（k2表示谐波制动系数）（二）高压侧后备保护校验1复合电压闭锁方向过流保护相间方向元件校验由于微机保护无法单独察看方向元件的动作情况，所以方向元件动作行为靠整组试验来判断。先根据“方向指向”定值和保护说明书上给出的灵敏角估算出方向元件的两个动作边界；然后根据方向元件接线形式（0或90接线）加入相关电流电压，电流电压夹角设置在动作边界角度，电压满足复合电压定值（任一相间电压低于“低电压定值”或负序电压大于“负序电压定值”），电流大于复压方向过流定值；改变电流电压夹角，记录复压方向过流从不动作到刚好动作时角度，作为相间方向元件的动作边界；最后根据动作边界计算方向元件灵敏角。复合电压元件校验和相间方向元件一样，复合电压元件的动作行为也只有靠复压（方向）过流整组动作来判断。（a）低电压元件。由于低电压元件和负序过压元件是或的关系，所以校验低电压元件时应让负序过压元件不动作。先加入三相对称正序电压UABUBCUCA1.05U1zd（U1zd：相间低电压定值），电流大于复压（方向）过流定值，电流电压夹角落在相间方向元件动作区，此时，复压方向过流、复压过流保护均不动作。任降一相间电压为0.95 U1zd，其他量保持不变，此时复压方向过流、复压过流保护均动作。（b）负序过压元件。采用单相降压法进行负序过压元件校验，如果单相降压后，相间电压低到U1zd以下，低电压元件就要干扰试验，此时应将U1zd定值适当改小，让其不动作。加入三相正序电压UBUC57.7V，UA57.730.9U2zd（U2zd：负序相电压定值），UA超前UB 120, UB超前UC 120，电流大于复压（方向）过流定值，电流电压夹角落在相间方向元件动作区，此时，复压方向过流、复压过流保护均不动作。降A相电压至57.731.1U2zd，其他量保持不变，此时复压方向过流、复压过流保护均动作。复压（方向）过流保护校验本项试验主要检查保护电流定值、时间定值及跳闸出口逻辑，用整组动作来校验。加入的电压满足复合电压定值，加入电流电压夹角落入相间方向元件的动作区，引入跳闸出口接点测取保护动作时间。（三）零序、间隙保护1零序方向元件校验与相间方向元件校验方法一样，先根据“方向指向”定值