換流變保護(hù)原理講解

1、換流變壓器保護(hù) 換流變壓器保護(hù)一般按一個12脈動換流器的換流變壓器為單元配置，采用三取二出口模式，可單獨(dú)配屏提供換流變壓器保護(hù)，也可集成在直流保護(hù)中，與閥組保護(hù)共同組成換流器保護(hù)。 換流變壓器保護(hù)為三重化的保護(hù)系統(tǒng)，雙重化的三取二出口模式。在任一個保護(hù)系統(tǒng)屏柜內(nèi)部故障時，自動閉鎖本系統(tǒng)的保護(hù)出口，三取二選擇邏輯自動切換到冗余保護(hù)配置方式（二取一模式）。 換流變壓器保護(hù)區(qū)域?yàn)榻涣鏖_關(guān)至換流變壓器閥側(cè)穿墻套管之間的所有線路及設(shè)備。1、保護(hù)屏柜配置1、保護(hù)屏柜配置2、換流變壓器保護(hù)功能配置 引線差動保護(hù)大差保護(hù)引線過流保護(hù)過電壓保護(hù)過勵磁保護(hù)yy網(wǎng)側(cè)繞組差動保護(hù)yd網(wǎng)側(cè)繞組差動保護(hù)yy變差保護(hù)yy零

2、序差動保護(hù)yd零序差動保護(hù)yy閥側(cè)繞組差動保護(hù)yd閥側(cè)繞組差動保護(hù)yy網(wǎng)側(cè)過流保護(hù)yd網(wǎng)側(cè)過流保護(hù)yy零序過流保護(hù)yd零序過流保護(hù)yd變差保護(hù)飽和保護(hù)點(diǎn)擊添標(biāo)題之一2、換流變壓器保護(hù)功能配置 保護(hù)范圍： 換流變壓器引線電流互感器至換流變壓器網(wǎng)側(cè)電流互感器之間的接地故障。 模擬量采樣： i1，i2，iacy0，iacd0 保護(hù)原理： 按相比較差動電流和閾值電流，當(dāng)差動電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感，并且考慮穿越電流的制動特性。 配合： 后備保護(hù)：大差保護(hù)、引線過流保護(hù)。1）引線差動保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段告警段： 三相差流有效值最大值maxioprms0.5iopmin（最小動作

3、電流）,差流越限告警。 ii段比差動作段： 比差動作要求滿足下述所有條件才可出口。 1、比差啟動：差流有效值ioprms0.18ie（額定電流） （差流穩(wěn)態(tài)啟動）或者 差流瞬時值iop滿足突變量判斷（差流突變量啟動）。 2、比差繼電器：比差繼電器對差流有效值ioprms與制動電流有效值iresrms進(jìn)行比率制動曲線判斷，曲線斜率為0.5，當(dāng)差流大于制動電流時比差繼電器動作。 3、飽和開放判斷與故障點(diǎn)區(qū)內(nèi)外判斷任一條件滿足。 延時20ms，比差動作。 1）引線差動保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： iii段速動段： 以下兩個條件滿足任一條件差動速斷動作。 1、差流速斷突變量：半周波差流有效值ihalfrms

4、iopmax（定值） & 差流突變量。差流速斷突變量動作。 2、差流速斷穩(wěn)態(tài)：全周波差流有效值ioprms iopmax（定值） & 全周波差流有效值0.7iresmax （制動電流最大值） &飽和開放或者區(qū)內(nèi)外判斷任一條件滿足。差流速斷穩(wěn)態(tài)動作 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 1）引線差動保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 換流變壓器引線與換流變壓器的故障。 模擬量采樣： i1，i2，ivy0，ivd0 保護(hù)原理： 按相比較差動電流和閾值電流，當(dāng)差動電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感，并且考慮穿越電流、涌流和過勵磁的制動特性。 配

5、合： 后備保護(hù)：換流變壓器本體瓦斯保護(hù)、引線過流保護(hù)。2）大差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段告警段： 三相差流有效值最大值maxioprms0.5iopmin （最小動作電流）,差流越限告警。 ii段比差動作段： 比差動作要求滿足1、2、3，不滿足4,5條件才可出口。 1、比差啟動：差流有效值ioprms0.18ie （差流穩(wěn)態(tài)啟動）或者 差流瞬時值iop滿足突變量判斷（差流突變量啟動）。 2、比差繼電器：比差繼電器對差流有效值ioprms與制動電流有效值iresrms進(jìn)行比率制動曲線判斷，曲線斜率為0.5，當(dāng)差流大于制動電流時比差繼電器動作。 3、飽和開放判斷與故障點(diǎn)區(qū)內(nèi)外判斷任一條件滿足。 2

6、）大差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 4、差流二次諧波有效值0.15差流有效值ioprms & ioprms0.16ie，二次諧波閉鎖。 5、差流五次諧波有效值0.35差流有效值ioprms & ioprms0.16ie，五次諧波閉鎖。 iii段速動段： 以下兩個條件滿足任一條件差動速斷動作。 1、差流速斷突變量：半周波差流有效值ihalfrms iopmax & 差流突變量啟動 。差流速斷突變量動作。 2、差流速斷穩(wěn)態(tài)：全周波差流有效值ioprms iopmax & 全周波差流有效值0.7iresmax &飽和開放或者區(qū)內(nèi)外判斷任一條件滿足。差流速斷穩(wěn)態(tài)動作。

7、2）大差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 增量差動段： 1、增量差動繼電器1動作，要求同時滿足以下條件： 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增量制動電流有效值最大值maxzlresrms。 兩周波前差流有效值0.25iresrms。 2）大差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 增量差動段： 差流有效值ioprms0.4ie。 差流有效值ioprms0.18ie 或者 差流瞬時值iop滿足突變量判斷。 3、飽和開發(fā)或者區(qū)內(nèi)外判斷滿足條件。 4、無二次諧波和五次諧波閉鎖信號。 滿足以上所有條件時，

8、增量差動保護(hù)出口。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段以及增量差動段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 2）大差保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 換流變壓器網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)電流互感器之間的區(qū)域，用于檢測接地和匝間短路故障。 模擬量采樣： y/y：iacy0，ivy0； y/d：iacd0，ivd0。 保護(hù)原理： 按相比較差動電流和閾值電流，當(dāng)差動電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感，并且考慮穿越電流、涌流和過勵磁的制動特性。 配合： 后備保護(hù)：換流變壓器本體瓦斯保護(hù)、引線過流保護(hù)、大差保護(hù)、零序過流保護(hù)。3）變差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 同大差保護(hù)。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段以及

9、增量差動段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 3）變差保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 變壓器繞組接地故障。 模擬量采樣： y/y網(wǎng)：iacy0，iacy1； y/d網(wǎng)：iacd0，iacd1。 y/y閥：ivd0，ivd1； y/d閥：ivd0，ivd1。 保護(hù)原理： 按相比較差動電流和閾值電流，當(dāng)差動電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感。 配合： 后備保護(hù)：大差保護(hù)、零序過流保護(hù)、閥區(qū)直流保護(hù)（閥側(cè)接地時直流差動保護(hù)87dcm，后備直流差動保護(hù)87dcb）。4）繞差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 同引線差動保護(hù)。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 4）繞差保護(hù)原理 保護(hù)范圍

10、： 變壓器網(wǎng)側(cè)繞組免受換流變內(nèi)部接地或繞組故障而受到損壞。 模擬量采樣： y/y網(wǎng)：iacy0（abc自產(chǎn)零序），inpy或iacy1（abc自產(chǎn)零序）； y/d網(wǎng)：iacd0（abc自產(chǎn)零序），inpd或iacd1（abc自產(chǎn)零序） 。 保護(hù)原理： 比較差動電流和閾值電流，當(dāng)差動電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感。 配合： 后備保護(hù)：零序過流保護(hù)。5）零差保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： 同引線差動保護(hù)。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 5）零差保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 變壓器網(wǎng)側(cè)繞組免受換流變內(nèi)部接地或繞組故障而受到損壞。 模擬量采樣： i1，i2。 保

11、護(hù)原理： 分相比較i1，i2的和電流和閾值電流，當(dāng)電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感。 配合： 后備保護(hù)：零序過流保護(hù)，換流變壓器本體保護(hù)。6）引線過流保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段告警段： 進(jìn)線和電流有效值busrmsiref1，延時t1，發(fā)告警。 ii段過流段： 進(jìn)線和電流有效值busrmsiref2，延時t2，跳閘。 iii段過流段： 進(jìn)線和電流有效值busrmsiref3，延時t3，跳閘。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 6）引線過流保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 換流變壓器的短路故障。 模擬量采樣： y/y：iacy0， y/d：iacd0。 保

12、護(hù)原理： 分相比較網(wǎng)側(cè)電流和閾值電流，當(dāng)電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)只對工頻敏感。 配合： 后備保護(hù)：零序過流保護(hù)，引線過流保護(hù)，換流變壓器本體保護(hù)。7）變壓器過流保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段告警段： 網(wǎng)側(cè)電流有效值iacy0rmsiref1，延時t1，發(fā)告警。 ii段過流段： 網(wǎng)側(cè)電流有效值iacy0rmsiref2 ，延時t2，跳閘。 iii段過流段： 網(wǎng)側(cè)電流有效值iacy0rmsiref3 ，延時t3，跳閘。 動作結(jié)果： i段只發(fā)告警信號。 ii段和iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 7）變壓器過流保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 換流變壓器網(wǎng)側(cè)繞組單相或者相間短路故障。 模擬量采樣： y/y：i

13、npy， y/d：inpd。 保護(hù)原理： 比較零序電流和閾值電流，當(dāng)電流大于閾值電流時保護(hù)動作。保護(hù)對電流的零序分量敏感，并且考慮涌流的制動。 配合： 后備保護(hù)：無。8）零序過流保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段過流段： 1、中性點(diǎn)電流基波有效值inpyrms0.4*中性點(diǎn)電流二次諧波有效值inpyrms2nd。 2、中性點(diǎn)電流基波有效值inpyrmsiref1。 同時滿足以上兩點(diǎn)，延時t1，保護(hù)跳閘。 ii段過流段： 1、中性點(diǎn)電流基波有效值inpyrms0.4*中性點(diǎn)電流二次諧波有效值inpyrms2nd。 2、中性點(diǎn)電流基波有效值inpyrmsiref2。 同時滿足以上兩點(diǎn)，延時t2，保護(hù)跳閘。

14、 動作結(jié)果： i段和ii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 8）零序過流保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 避免對換流變壓器和相連設(shè)備造成損壞的嚴(yán)重交流持續(xù)過電壓。 模擬量采樣： uac。 保護(hù)原理： 分相比較引線電壓和閾值電壓，當(dāng)電壓大于閾值電壓時保護(hù)動作。 配合： 后備保護(hù)：無。9）過電壓保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段過壓段： 相電壓有效值uacrms1.3pu，延時t1，保護(hù)跳閘。 ii段過流段： 相電壓有效值uacrms1.5pu，延時t2，保護(hù)跳閘。 動作結(jié)果： i段和ii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 9）過電壓保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 保護(hù)換流變壓器過勵磁電流升高導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱。 模擬量采樣： uac。 保護(hù)原理：

15、 根據(jù)電壓和頻率的比值計(jì)算變壓器的過勵磁倍數(shù)，根據(jù)過勵磁曲線判斷后發(fā)告警或跳閘。 配合： 后備保護(hù)：換流器電壓應(yīng)力保護(hù)。10）過勵磁保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段定時限告警段： 過勵磁倍數(shù)m定值倍數(shù)xr_def，延時t1，保護(hù)發(fā)告警。 ii段反時限跳閘段： 根據(jù)過勵磁倍數(shù)m在反時限過勵磁曲線中的位置，對應(yīng)的延時時間，保護(hù)跳閘。 動作結(jié)果： i段告警。 ii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 10）過勵磁保護(hù)原理 保護(hù)范圍： 避免由于換流變壓器中性點(diǎn)流入直流電流，或換流器觸發(fā)角不平衡等原因引起的換流變壓器飽和，導(dǎo)致勵磁電流畸變。 模擬量采樣： inpy。 保護(hù)原理： 計(jì)算中性點(diǎn)峰值電流，根據(jù)飽和曲線判斷后發(fā)

16、告警或跳閘。 11）飽和保護(hù)原理 保護(hù)判據(jù)： i段定時限告警段： 中性點(diǎn)峰值電流inpy_fz定時限電流iref，延時t1，保護(hù)發(fā)告警。 ii段反時限切系統(tǒng)段： 根據(jù)中性點(diǎn)峰值電流inpy_fz在飽和曲線中的位置，對應(yīng)的延時時間*70%，保護(hù)切系統(tǒng)。 iii段反時限跳閘段： 根據(jù)中性點(diǎn)峰值電流inpy_fz在飽和曲線中的位置，對應(yīng)的延時時間，保護(hù)跳閘。 動作結(jié)果： i段告警。 ii段切系統(tǒng) iii段跳交流斷路器并執(zhí)行閉鎖。 11）飽和保護(hù)原理 2、勵磁涌流及保護(hù)應(yīng)對 保護(hù)如何應(yīng)對勵磁涌流1）勵磁涌流 勵磁涌流產(chǎn)生的原因勵磁涌流的特點(diǎn)和應(yīng)涌流對稱性涌流保護(hù)如何應(yīng)對1）勵磁涌流 勵磁涌流的產(chǎn)生 空

17、載合閘時，電壓瞬時值u=0時接通電路，經(jīng)過半個周期后變壓器的鐵芯將嚴(yán)重飽和，勵磁電流將劇烈增大，此電流就變?yōu)樽儔浩鞯膭畲庞苛?，其?shù)值可達(dá)到額定電流的6-8倍。同時還包含有大量的非周期分量和高次諧波分量。 勵磁涌流的大小和衰減時間，與外加電壓的相位，鐵芯性質(zhì)等都有關(guān)系。例如正好在電壓瞬時值最大時合閘，就不會出現(xiàn)勵磁涌流，而是勵磁電流。對三相變壓器而言，無論在上面任何時刻合閘，都至少有兩相會出現(xiàn)程度不同的勵磁涌流。1）勵磁涌流 勵磁涌流的特點(diǎn) 涌流含有數(shù)值很大的高次諧波，大多為偶次諧波，所以波形反應(yīng)為尖頂波。 勵磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。 一般情況下，變壓

18、器的容量越大，衰減的持續(xù)時間越長，但總的趨勢是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。勵磁涌流的幅度與變壓器的二次負(fù)荷無關(guān)，但持續(xù)時間與二次負(fù)荷有關(guān)，二次負(fù)荷越大則涌流持續(xù)時間越短，二次負(fù)荷越小則涌流持續(xù)時間越長，因此空載的變壓器涌流持續(xù)時間最長。1）勵磁涌流 勵磁涌流波形 2）合應(yīng)涌流 合應(yīng)涌流 當(dāng)對1號變壓器進(jìn)行空載合閘時，在1號變壓器繞組中將出現(xiàn)勵磁涌流，與此同時，在與其并聯(lián)運(yùn)行的中性點(diǎn)接地的2號變壓器繞組中，也將產(chǎn)生和應(yīng)涌流。和應(yīng)涌流與勵磁涌流密切相關(guān)，交替產(chǎn)生。 當(dāng)變壓器的勵磁涌流處于峰值附近時，母線電壓的瞬時值較低，此時不會產(chǎn)生和應(yīng)涌流；當(dāng)變壓器的勵磁涌流處于間斷期間，勵磁涌流為0；母線電壓恢復(fù)到額定電壓附件，變壓器在勵磁涌流的直流分量和高電壓共同作用下將產(chǎn)生和應(yīng)涌流。 相對于勵磁涌流而言和應(yīng)涌流為反向的。 和應(yīng)涌流與勵磁涌流大小有關(guān)。3）對稱性涌流 對稱性涌流 空投過程中可能會遇到y(tǒng)y和yd變壓器分別的二次諧波剛好組成正弦波波形，導(dǎo)致無法判斷出二次諧波閉鎖。原因是剩磁引起兩個變壓器一個剩磁在正半周，一個剩磁