换流变保护原理讲解

1、换流变压器保护 换流变压器保护一般按一个12脉动换流器的换流变压器为单元配置，采用三取二出口模式，可单独配屏提供换流变压器保护，也可集成在直流保护中，与阀组保护共同组成换流器保护。 换流变压器保护为三重化的保护系统，双重化的三取二出口模式。在任一个保护系统屏柜内部故障时，自动闭锁本系统的保护出口，三取二选择逻辑自动切换到冗余保护配置方式（二取一模式）。 换流变压器保护区域为交流开关至换流变压器阀侧穿墙套管之间的所有线路及设备。1、保护屏柜配置1、保护屏柜配置2、换流变压器保护功能配置 引线差动保护大差保护引线过流保护过电压保护过励磁保护yy网侧绕组差动保护yd网侧绕组差动保护yy变差保护yy零

2、序差动保护yd零序差动保护yy阀侧绕组差动保护yd阀侧绕组差动保护yy网侧过流保护yd网侧过流保护yy零序过流保护yd零序过流保护yd变差保护饱和保护点击添标题之一2、换流变压器保护功能配置 保护范围： 换流变压器引线电流互感器至换流变压器网侧电流互感器之间的接地故障。 模拟量采样： i1，i2，iacy0，iacd0 保护原理： 按相比较差动电流和阈值电流，当差动电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感，并且考虑穿越电流的制动特性。 配合： 后备保护：大差保护、引线过流保护。1）引线差动保护原理 保护判据： i段告警段： 三相差流有效值最大值maxioprms0.5iopmin（最小动作

3、电流）,差流越限告警。 ii段比差动作段： 比差动作要求满足下述所有条件才可出口。 1、比差启动：差流有效值ioprms0.18ie（额定电流） （差流稳态启动）或者 差流瞬时值iop满足突变量判断（差流突变量启动）。 2、比差继电器：比差继电器对差流有效值ioprms与制动电流有效值iresrms进行比率制动曲线判断，曲线斜率为0.5，当差流大于制动电流时比差继电器动作。 3、饱和开放判断与故障点区内外判断任一条件满足。 延时20ms，比差动作。 1）引线差动保护原理 保护判据： iii段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值ihalfrms

4、iopmax（定值） & 差流突变量。差流速断突变量动作。 2、差流速断稳态：全周波差流有效值ioprms iopmax（定值） & 全周波差流有效值0.7iresmax （制动电流最大值） &饱和开放或者区内外判断任一条件满足。差流速断稳态动作 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段跳交流断路器并执行闭锁。 1）引线差动保护原理 保护范围： 换流变压器引线与换流变压器的故障。 模拟量采样： i1，i2，ivy0，ivd0 保护原理： 按相比较差动电流和阈值电流，当差动电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感，并且考虑穿越电流、涌流和过励磁的制动特性。 配

5、合： 后备保护：换流变压器本体瓦斯保护、引线过流保护。2）大差保护原理 保护判据： i段告警段： 三相差流有效值最大值maxioprms0.5iopmin （最小动作电流）,差流越限告警。 ii段比差动作段： 比差动作要求满足1、2、3，不满足4,5条件才可出口。 1、比差启动：差流有效值ioprms0.18ie （差流稳态启动）或者 差流瞬时值iop满足突变量判断（差流突变量启动）。 2、比差继电器：比差继电器对差流有效值ioprms与制动电流有效值iresrms进行比率制动曲线判断，曲线斜率为0.5，当差流大于制动电流时比差继电器动作。 3、饱和开放判断与故障点区内外判断任一条件满足。 2

6、）大差保护原理 保护判据： 4、差流二次谐波有效值0.15差流有效值ioprms & ioprms0.16ie，二次谐波闭锁。 5、差流五次谐波有效值0.35差流有效值ioprms & ioprms0.16ie，五次谐波闭锁。 iii段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值ihalfrms iopmax & 差流突变量启动 。差流速断突变量动作。 2、差流速断稳态：全周波差流有效值ioprms iopmax & 全周波差流有效值0.7iresmax &饱和开放或者区内外判断任一条件满足。差流速断稳态动作。

7、2）大差保护原理 保护判据： 增量差动段： 1、增量差动继电器1动作，要求同时满足以下条件： 三相差流有效值最大值maxdiffrms0.4ie。 增量差流有效值最大值maxzldiffrms0.4ie。 增量差流有效值最大值maxzldiffrms0.7增量制动电流有效值最大值maxzlresrms。 两周波前差流有效值0.25iresrms。 2）大差保护原理 保护判据： 增量差动段： 差流有效值ioprms0.4ie。 差流有效值ioprms0.18ie 或者 差流瞬时值iop满足突变量判断。 3、饱和开发或者区内外判断满足条件。 4、无二次谐波和五次谐波闭锁信号。 满足以上所有条件时，

8、增量差动保护出口。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段以及增量差动段跳交流断路器并执行闭锁。 2）大差保护原理 保护范围： 换流变压器网侧和阀侧电流互感器之间的区域，用于检测接地和匝间短路故障。 模拟量采样： y/y：iacy0，ivy0； y/d：iacd0，ivd0。 保护原理： 按相比较差动电流和阈值电流，当差动电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感，并且考虑穿越电流、涌流和过励磁的制动特性。 配合： 后备保护：换流变压器本体瓦斯保护、引线过流保护、大差保护、零序过流保护。3）变差保护原理 保护判据： 同大差保护。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段以及

9、增量差动段跳交流断路器并执行闭锁。 3）变差保护原理 保护范围： 变压器绕组接地故障。 模拟量采样： y/y网：iacy0，iacy1； y/d网：iacd0，iacd1。 y/y阀：ivd0，ivd1； y/d阀：ivd0，ivd1。 保护原理： 按相比较差动电流和阈值电流，当差动电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感。 配合： 后备保护：大差保护、零序过流保护、阀区直流保护（阀侧接地时直流差动保护87dcm，后备直流差动保护87dcb）。4）绕差保护原理 保护判据： 同引线差动保护。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段跳交流断路器并执行闭锁。 4）绕差保护原理 保护范围

10、： 变压器网侧绕组免受换流变内部接地或绕组故障而受到损坏。 模拟量采样： y/y网：iacy0（abc自产零序），inpy或iacy1（abc自产零序）； y/d网：iacd0（abc自产零序），inpd或iacd1（abc自产零序） 。 保护原理： 比较差动电流和阈值电流，当差动电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感。 配合： 后备保护：零序过流保护。5）零差保护原理 保护判据： 同引线差动保护。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段跳交流断路器并执行闭锁。 5）零差保护原理 保护范围： 变压器网侧绕组免受换流变内部接地或绕组故障而受到损坏。 模拟量采样： i1，i2。 保

11、护原理： 分相比较i1，i2的和电流和阈值电流，当电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感。 配合： 后备保护：零序过流保护，换流变压器本体保护。6）引线过流保护原理 保护判据： i段告警段： 进线和电流有效值busrmsiref1，延时t1，发告警。 ii段过流段： 进线和电流有效值busrmsiref2，延时t2，跳闸。 iii段过流段： 进线和电流有效值busrmsiref3，延时t3，跳闸。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段跳交流断路器并执行闭锁。 6）引线过流保护原理 保护范围： 换流变压器的短路故障。 模拟量采样： y/y：iacy0， y/d：iacd0。 保

12、护原理： 分相比较网侧电流和阈值电流，当电流大于阈值电流时保护动作。保护只对工频敏感。 配合： 后备保护：零序过流保护，引线过流保护，换流变压器本体保护。7）变压器过流保护原理 保护判据： i段告警段： 网侧电流有效值iacy0rmsiref1，延时t1，发告警。 ii段过流段： 网侧电流有效值iacy0rmsiref2 ，延时t2，跳闸。 iii段过流段： 网侧电流有效值iacy0rmsiref3 ，延时t3，跳闸。 动作结果： i段只发告警信号。 ii段和iii段跳交流断路器并执行闭锁。 7）变压器过流保护原理 保护范围： 换流变压器网侧绕组单相或者相间短路故障。 模拟量采样： y/y：i

13、npy， y/d：inpd。 保护原理： 比较零序电流和阈值电流，当电流大于阈值电流时保护动作。保护对电流的零序分量敏感，并且考虑涌流的制动。 配合： 后备保护：无。8）零序过流保护原理 保护判据： i段过流段： 1、中性点电流基波有效值inpyrms0.4*中性点电流二次谐波有效值inpyrms2nd。 2、中性点电流基波有效值inpyrmsiref1。 同时满足以上两点，延时t1，保护跳闸。 ii段过流段： 1、中性点电流基波有效值inpyrms0.4*中性点电流二次谐波有效值inpyrms2nd。 2、中性点电流基波有效值inpyrmsiref2。 同时满足以上两点，延时t2，保护跳闸。

14、 动作结果： i段和ii段跳交流断路器并执行闭锁。 8）零序过流保护原理 保护范围： 避免对换流变压器和相连设备造成损坏的严重交流持续过电压。 模拟量采样： uac。 保护原理： 分相比较引线电压和阈值电压，当电压大于阈值电压时保护动作。 配合： 后备保护：无。9）过电压保护原理 保护判据： i段过压段： 相电压有效值uacrms1.3pu，延时t1，保护跳闸。 ii段过流段： 相电压有效值uacrms1.5pu，延时t2，保护跳闸。 动作结果： i段和ii段跳交流断路器并执行闭锁。 9）过电压保护原理 保护范围： 保护换流变压器过励磁电流升高导致铁芯发热。 模拟量采样： uac。 保护原理：

15、 根据电压和频率的比值计算变压器的过励磁倍数，根据过励磁曲线判断后发告警或跳闸。 配合： 后备保护：换流器电压应力保护。10）过励磁保护原理 保护判据： i段定时限告警段： 过励磁倍数m定值倍数xr_def，延时t1，保护发告警。 ii段反时限跳闸段： 根据过励磁倍数m在反时限过励磁曲线中的位置，对应的延时时间，保护跳闸。 动作结果： i段告警。 ii段跳交流断路器并执行闭锁。 10）过励磁保护原理 保护范围： 避免由于换流变压器中性点流入直流电流，或换流器触发角不平衡等原因引起的换流变压器饱和，导致励磁电流畸变。 模拟量采样： inpy。 保护原理： 计算中性点峰值电流，根据饱和曲线判断后发

16、告警或跳闸。 11）饱和保护原理 保护判据： i段定时限告警段： 中性点峰值电流inpy_fz定时限电流iref，延时t1，保护发告警。 ii段反时限切系统段： 根据中性点峰值电流inpy_fz在饱和曲线中的位置，对应的延时时间*70%，保护切系统。 iii段反时限跳闸段： 根据中性点峰值电流inpy_fz在饱和曲线中的位置，对应的延时时间，保护跳闸。 动作结果： i段告警。 ii段切系统 iii段跳交流断路器并执行闭锁。 11）饱和保护原理 2、励磁涌流及保护应对 保护如何应对励磁涌流1）励磁涌流 励磁涌流产生的原因励磁涌流的特点和应涌流对称性涌流保护如何应对1）励磁涌流 励磁涌流的产生 空

17、载合闸时，电压瞬时值u=0时接通电路，经过半个周期后变压器的铁芯将严重饱和，励磁电流将剧烈增大，此电流就变为变压器的励磁涌流，其数值可达到额定电流的6-8倍。同时还包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。 励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位，铁芯性质等都有关系。例如正好在电压瞬时值最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而是励磁电流。对三相变压器而言，无论在上面任何时刻合闸，都至少有两相会出现程度不同的励磁涌流。1）励磁涌流 励磁涌流的特点 涌流含有数值很大的高次谐波，大多为偶次谐波，所以波形反应为尖顶波。 励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。 一般情况下，变压

18、器的容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。励磁涌流的幅度与变压器的二次负荷无关，但持续时间与二次负荷有关，二次负荷越大则涌流持续时间越短，二次负荷越小则涌流持续时间越长，因此空载的变压器涌流持续时间最长。1）励磁涌流 励磁涌流波形 2）合应涌流 合应涌流 当对1号变压器进行空载合闸时，在1号变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的中性点接地的2号变压器绕组中，也将产生和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关，交替产生。 当变压器的励磁涌流处于峰值附近时，母线电压的瞬时值较低，此时不会产生和应涌流；当变压器的励磁涌流处于间断期间，励磁涌流为0；母线电压恢复到额定电压附件，变压器在励磁涌流的直流分量和高电压共同作用下将产生和应涌流。 相对于励磁涌流而言和应涌流为反向的。 和应涌流与励磁涌流大小有关。3）对称性涌流 对称性涌流 空投过程中可能会遇到yy和yd变压器分别的二次谐波刚好组成正弦波波形，导致无法判断出二次谐波闭锁。原因是剩磁引起两个变压器一个剩磁在正半周，一个剩磁