PCS-9000变压器保护【精制材料】

1、南瑞继保电气有限公司,PCS-9000变压器保护,1,实操应用,2,实操应用,3,实操应用,光耦回路,当开关量合上时，光耦发光二极管发光，光敏三极管导通，引脚为低电平。反之，当开关量断开，三级管截止，引脚为高电平。,4,实操应用,比例差动保护,首先规定TA的正极性端在母线侧，电流参考方向由母线流向变压器为正方向。,I1,I2,I3,5,实操应用,比率差动元件,装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：,差动电流：,制动电流：,6,实操应用,变压器侧额定电流：,7,实操应用,差动方程分析,设定值中 ， ,代入差动方程得(各侧电流都转化为标么值)：,8,实操应用,Ir,3Ie,0.5Ie,9,实

2、操应用,差动保护的不平衡电流,变压器差动保护不同于线路差动保护，是因为变压器差动保护的不平衡电流远大于线路差动保护不平衡电流，因此变压器差动保护的灵敏度及可靠程度都存在问题。变压器差动保护不平衡电流产生的原因主要有以下几方面： 1.稳态情况下的不平衡电流 （1）由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器的10%误差曲线的要求。 （2）由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。 （3）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。 （4）由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流。 2.暂态情况下的不平衡电流 （1）由

3、于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。 （2）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。,10,实操应用,区内故障时：如图示，各侧短路电流都是由母线流向变压器，和参考方向一致，为正值，所以差动电流很大，容易满足差动主程，差动保护动作。,11,实操应用,区外故障时：如图示在低压母线上发生故障。高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理，流入的电流等于流出的电流，即相量和为0，所以差动电流 差动保护不动作。,12,实操应用,链接：励磁涌流识别原理,在正常运行时

4、励磁电流比较小，一般不超过额定电流的3%。可是在下列两种情况分出现较大的励磁电流： 1.变压器空载合闸（空投）时 2.区外故障切除后，电压恢复时可能出现很大的励磁电流。,13,实操应用,励磁涌流的波形特征, 励磁涌流的最大幅值很大，可能达到变压器额定电流的510倍。变压器容量越小，该倍数越大。 有很大的非周期分量。波形偏于时间轴的一侧，因此波形严重不对称。 有大量的谐波分量，尤其是二次谐波分量含量较大。二次谐波与基波分量的比值一般均大于0.15。 波形出现间断，间断角一般大于60o。,14,实操应用,励磁涌流的波形与合闸瞬间电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量和变压器容量的大小、铁芯材

5、料的性质和磁化曲线、变压器的饱和磁密、合闸回路的阻抗和时间常数等因素有关。 如果合闸时正好电压达到最大值，就不会出现非周期性的磁通，也就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。 如果合闸时正好电压为零，励磁涌流最大。所以三相变压器中三相的励磁涌流大小是不一样的。考虑到变压器空投时电源三相电压互差1200，所以无论在何时合闸至少有二相会出现不同程度的励磁涌流。,15,实操应用,励磁涌流会引起差动保护误动,由于励磁涌流最大可以达到额定电流的10倍，将励磁涌流代入差动方程，可以看出此时差动电流远远大于制动电流，满足差动方程，造成差动保护误动。,16,实操应用,空投变压器时差动保护不误动（实际500

6、kV自耦变压器空充时励磁涌流）,17,实操应用,二次谐波制动,在PCS-9671保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下： 式中Id2为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Id为对应的三相差动电流中的基波，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。,18,实操应用,差动速断保护,当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。,19,实操应用,Y /d-11接线变压器电流相量图：,变压器高低压侧电流的相位补偿,对于连接组号为Yd-11的变压器，高压侧绕组为Y接线，低压侧为接线，这样造成高低压侧电流有30度的相位差，必须对电流相位进行

7、补偿后，才能做差动运算,20,实操应用,电流相位补偿公式,PCS9671电流相位补偿采用Y侧向侧补偿的方法，公式如下：,21,实操应用,主变差动各侧电流幅值的折算,主变差动所用电流为主变高、中、各侧电流，由于各侧电流处于不同的电压等级，所以在差动运算前，要对各侧电流进行折算，折算到同一个电压等级。电流的折算方法是采用标么值。 标么值定义：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各侧的额定电流做为基准电流。 对于主变各侧额定电流的计算公式如下： 1）主变高压侧： 2）主变中压侧： 3）主变低压侧： 各参数定义如下：SN：主变额定容量 U1N：主变高压侧额定线电压 N1：主变高压侧TA变比 U2N：主

8、变中压侧额定线电压 N2：主变中压侧TA变比 U3N：主变低压侧额定线电压 N3：主变低压侧TA变比,22,实操应用,CT断线报警及闭锁比率差动保护设有延时CT断线报警,i)延时CT断线报警在保护采样程序中进行，当满足以下两个条件中的任一条件，且时间超过10秒时发出CT断线告警信号，但不闭锁比率差动保护。这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。 a)任一相差流大于Ibj整定值； b)di2+dimax； 其中：di2为差流的负序电流 dimax为三相差流的最大值 为固定门槛值 为某一比例系数,23,实操应用,瞬时CT断线闭锁或报警功能,ii)瞬时CT断线报警在故障测量程序中进行，满足下述任一条

9、件不进行CT断线判别： a)起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧CT断线判别； b)起动后最大相电流大于1.2Ie； c)起动后任一侧电流比起动前增加； 只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。 某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线： a)只有一相电流为零； b)其它二相电流与起动前电流相等； 通过整定控制字选择，瞬时CT断线判别动作后可只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。,24,实操应用,装置告警,当检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障报警信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错和出口三极

10、管长期导通。 当检测到下列故障时，发出运行异常信号(BJJ继电器动作)： a)CT告警 b)CT断线(可经控制字选择是否闭锁比率差动保护),25,实操应用,接线方式KMODE的整定对应如下：,上表中十位数0表示CT接成全星形，由程序进行Y转换，1表示CT在装置外部进行Y转换。,26,实操应用,保护运行时控制字的说明,运行方式控制字在定值整定时输入，用作保护运行功能的切换。其中断线闭锁(DXBS)控制字投入后，一旦瞬时CT断线判别元件动作，则闭锁比率差动保护出口，其它保护元件正常运行，正常运行灯不熄灭。比率差动保护出口闭锁后，将一直保持，报警灯不熄灭，直到按面板上的“复位”键，使装置复位。反之，

11、若DXBS控制字整定为“0”，则瞬时CT断线判别元件动作后仅发告警信号，所有保护元件均正常运行。,27,实操应用,若保护只用两侧或三侧电流，可将不用的那侧“CT额定一次值”置为0 ，并将该侧电流输入短接，实现两侧或三侧差动。例如：有一台Y/-11两圈变压器，只需要实现两侧差动，可将高压侧CT接入第一侧，低压侧CT接入第四侧。将“定值整定”中的“保护定值”菜单下的“二侧CT额定一次值”和“三侧CT额定一次值”整定为0，根据接线方式对照表，选择Kmode=01（或02、03）。此时应将“投三侧过流”退出（GL3=0），并将“三侧过流电流定值”整为最大值（99A），“三侧过流时间定值”整为最大值（1

12、0S）。第四侧即低压侧过流保护按需整定；若不用，则将“投四侧过流”退出（GL4=0），将“四侧过流电流定值”整为最大值（99A），“四侧过流时间定值”整为最大值（10S）。,28,实操应用,链接：9671调试,链接：9671调试,29,实操应用,PCS-9671调试（2）,30,实操应用,如图示，在Y高压侧和低压侧做差动试验。高压侧电流是A进N出，低压侧是a进c出。 高压侧电流：代入折算公式： IA 0； IB0； IC0； 折算后： IA10； IB 0 ； IC 1180 ； 低压侧电流： Ia1180； Ib0； Ic 10 ；,31,实操应用,PCS-9681变压器后备保护测控装置,3

13、2,实操应用,33,实操应用,34,实操应用,中性点3U0,35,实操应用,PCS-9681变压器后备保护测控装置,PCS-9681为用于110KV电压等级变压器的110KV侧后备保护测控装置。 保护方面的主要功能有： 1）三段复合电压闭锁过流保护（、段可带方向）； 2）接地零序保护（三段零序过流保护）； 3）不接地零序保护（一段定值二段时限的零序无流闭锁 过压保护、一段定值二段时限的间隙零序过流保护）； 4）保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定； 5）过负荷发信号； 6启动主变风冷； 7）过载闭锁有载调压； 8）故障录波。,36,实操应用,复合电压闭锁过流： 本装置设三段复合电压闭锁过流保护

14、，各段电流及时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三段保护的投退。、段可带方向闭锁，由控制字选择，方向元件采用正序电压极化，方向元件和电流元件接成按相起动方式。方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。 当电流方向指向变压器时，方向元件指向变压器，方向元件灵敏角为45度。复合电压元件，其负序电压由相电压计算得到，应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。 U Ubs U2U2bs 复合电压闭锁过流保护可取三侧复合电压，任一侧复合电压动作均可起动过流保护动作（其它两侧动作后给出动作接点Ubl）。,37,实操应用,38,实操应用,方向元件动作特性,39,实操应用,方向指向系统或

15、变压器时的保护范围,过流保护方向元件指向系统时，此时做为系统故障的后备保护，保护范围是本侧母线故障及母线出口处故障。 方向元件指向变压器时，保护范围是：变压器故障、对侧母线故障及母线出口处故障。,40,实操应用,接地保护： 对于110KV及以上电压等级的变压器需要设置接地保护。本装置针对三种接地方式均设有保护：a) 中性点直接接地运行；b) 中性点不接地运行；c) 经间隙接地运行 中性点直接接地运行： 装置设有三段零序过流保护，每段均一个时限，分别设有整定控制字控制这三段保护的投退。 中性点不接地或经间隙接地运行： 装置设有段两时限零序无流闭锁零序过压保护和段两时限间隙零序过流保护，两者第一时

16、限出口跳闸用于缩短故障范围，第二时限均跳主变各侧开关。零序无流的定值同、段零序过流电流定值的最小值。,41,实操应用,当变压器中性不接地运行时，如图示，当发生单相接地故障，中性点N电位升高到相电位，如果不设放电间隙，容易把中性点绝缘击穿。 此时设放电间隙，防止过电压，同时间隙击穿后有间隙零序电流，间隙过流保护动作。,42,实操应用,中心点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护。,43,实操应用,变压器的间隙零序电流保护和零序过电压保护,44,实操应用,过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压 ： 装置设有三个定值分别对应这三项功能，取最大相电流作为判别。装置给出一付过负荷接点，一付启

17、动风冷接点，一付过载闭锁有载调压接点（可选择为常开或常闭接点，如无特别指明，出厂时跳线选择为常闭）。 PT断线： PT断线判据如下： a)正序电压U1小于30伏，而任一相电流大于0.06In； b)负序电压大于8伏； 满足上述任一条件后延时10秒报母线PT断线，发出装置异常报警信号（BJJ继电器动作），待电压恢复保护也自动恢复正常。在断线期间， 根据整定控制字选择是退出经方向或复合电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消方向和复合电压闭锁。当各段复压过流保护都不经复压闭锁和方向闭锁时，不判PT断线。,45,实操应用,当本侧PT检修或旁路代路时，为保证该侧后备保护的正确动作，需投入“本侧PT退出”压板

18、，此时该侧后备保护的功能有如下变化： a)复合电压闭锁（方向）过流保护自动解除本侧复合电压闭锁，只是经过其他侧复合电压闭锁（控制字UBS=1时）； b)复合电压过流保护自动解除方向元件； c)PT断线检测功能解除； d)本侧复合电压动作功能解除；,本侧PT退出,46,实操应用,跳闸逻辑矩阵,本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪个保护动作， 跳何开关可以按需自由整定。PCS9681C共有七组出口跳闸继电器：出口1（CK1）、出口2（CK2）、出口3（CK3）。原则上，出口跳闸继电器2用于跳开主变各侧开关。出口跳闸继电器1、3可由用户选择去跳何种开关。 跳闸矩阵如下：P103 ,P94,47,实操应用,装置告警,当CPU检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障闭锁信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错和出口三极管长期导通。 当CPU检测到下列故障时，发出装置异常报警信号(BJJ继电器动作)：a)过负荷；b)PT断线； c)三相电流不平衡经10秒延时报CT异常。,48,实操应用,操作回路插件,49,实操应用,50,实操应用,J3C,J4C,J5B,J4B,J6C,J7B,J7C,1UA,1UB