主變保護(hù)基本原理

1、3/8/2022主變保護(hù)基本原理3/8/2022精選課件1提綱o變壓器保護(hù)概述變壓器保護(hù)概述o常規(guī)差動(dòng)保護(hù)基本理論常規(guī)差動(dòng)保護(hù)基本理論o縱差保護(hù)（比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、采縱差保護(hù)（比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、采樣值差動(dòng)）原理樣值差動(dòng)）原理o零序、分側(cè)（或分相）差動(dòng)保護(hù)原理零序、分側(cè)（或分相）差動(dòng)保護(hù)原理3/8/2022精選課件2變壓器保護(hù)概述o電力變壓器的分類電力變壓器的分類n按接線形式分：普通變和自耦變按接線形式分：普通變和自耦變 （三相、分相）（三相、分相）n按繞組數(shù)分：三卷變和兩卷變按繞組數(shù)分：三卷變和兩卷變 n按用途分：升壓變、降壓變和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變按用途分：升壓變、降壓變和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變 o電力變壓器

2、的結(jié)構(gòu)電力變壓器的結(jié)構(gòu)n鐵芯、繞組、外殼、油箱、油、套管、引線、冷卻器鐵芯、繞組、外殼、油箱、油、套管、引線、冷卻器n有載調(diào)壓有載調(diào)壓 o變壓器的繞組接線圖（普通變、自耦變）變壓器的繞組接線圖（普通變、自耦變）3/8/2022精選課件3變壓器保護(hù)概述o變壓器的常見故障變壓器的常見故障n油箱內(nèi)：相間短路、接地短路、匝間短路等油箱內(nèi)：相間短路、接地短路、匝間短路等n油箱外：套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路油箱外：套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路 o變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)n外部相間短路引起的過電流外部相間短路引起的過電流n外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓外部接地短

3、路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓n由于負(fù)荷超載引起的過負(fù)荷由于負(fù)荷超載引起的過負(fù)荷n由于漏油等原因引起的油面下降由于漏油等原因引起的油面下降3/8/2022精選課件4差動(dòng)保護(hù)基本原理o常規(guī)差動(dòng)保護(hù)理論基礎(chǔ)常規(guī)差動(dòng)保護(hù)理論基礎(chǔ)n基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 :對(duì)于任一集中參數(shù)電路中的任一閉合面，在任對(duì)于任一集中參數(shù)電路中的任一閉合面，在任一時(shí)刻，通過該閉合面的所有支路電流的代數(shù)和等于零。一時(shí)刻，通過該閉合面的所有支路電流的代數(shù)和等于零。 n關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路,閉合面閉合面,同一時(shí)刻同一時(shí)刻,所有支路所有支路,代數(shù)和代數(shù)和集中參數(shù)電路I1I2.In01）（tInii3/8/20

4、22精選課件5差動(dòng)保護(hù)基本原理o常規(guī)差流的計(jì)算常規(guī)差流的計(jì)算n正常情況下正常情況下,差流為零差流為零;故障情況下故障情況下,形成新的電流支路形成新的電流支路,平衡關(guān)系被打破，產(chǎn)生差流平衡關(guān)系被打破，產(chǎn)生差流n不考慮不考慮TA傳變誤差和傳變誤差和TA飽和飽和,不需要制動(dòng)不需要制動(dòng)n實(shí)際應(yīng)用中實(shí)際應(yīng)用中,需要考慮需要考慮TA傳變誤差、傳變誤差、TA飽和等因素的飽和等因素的影響影響, 使用帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)使用帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)niiIId13/8/2022精選課件6差動(dòng)保護(hù)基本原理o差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用n發(fā)電機(jī)完全縱差、母線差動(dòng)是基于基爾霍夫電發(fā)電機(jī)完全縱差、母線差動(dòng)是基于基爾霍夫電流

5、定律流定律的的n不考慮分布電容的情況下，線路差動(dòng)是基于霍不考慮分布電容的情況下，線路差動(dòng)是基于霍夫電流定律的，但是長(zhǎng)線路具有分布參數(shù)，不夫電流定律的，但是長(zhǎng)線路具有分布參數(shù)，不能忽略分布電容的影響，要進(jìn)行補(bǔ)償能忽略分布電容的影響，要進(jìn)行補(bǔ)償n變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律的的n差動(dòng)保護(hù)反映的是電流的平衡關(guān)系差動(dòng)保護(hù)反映的是電流的平衡關(guān)系3/8/2022精選課件7差動(dòng)保護(hù)基本原理o變壓器縱差基本原理變壓器縱差基本原理（包括：比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、（包括：比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、采樣值差動(dòng)）采樣值差動(dòng)）n基于變壓器原理基于變壓器原理 理想變壓器：理想變壓器：U1*I

6、1=U2*I2 即：即：I1*n+I2=0 n為一次和二次繞組匝數(shù)比為一次和二次繞組匝數(shù)比n反應(yīng)的是能量的平衡反應(yīng)的是能量的平衡n平衡系數(shù)和匝數(shù)比、平衡系數(shù)和匝數(shù)比、TA變比有變比有關(guān)關(guān)3/8/2022精選課件8變壓器差動(dòng)保護(hù)o變壓器零序差動(dòng)基變壓器零序差動(dòng)基本原理本原理n基于基爾霍夫電流定律基于基爾霍夫電流定律n主要用于自耦變主要用于自耦變n平衡系數(shù)只與平衡系數(shù)只與TA變比有變比有關(guān)關(guān)o變壓器分側(cè)差動(dòng)基變壓器分側(cè)差動(dòng)基本原理本原理3/8/2022精選課件9變壓器差動(dòng)保護(hù)o變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)n勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流nY/轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換n各側(cè)平衡系數(shù)的調(diào)節(jié)各側(cè)平衡系數(shù)的調(diào)節(jié)n有載調(diào)壓引

7、起的不平衡電流有載調(diào)壓引起的不平衡電流n可反映相間、接地、匝間短路故障可反映相間、接地、匝間短路故障3/8/2022精選課件10變壓器差動(dòng)保護(hù)o變壓器零序、分側(cè)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)變壓器零序、分側(cè)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)n不怕勵(lì)磁涌流不怕勵(lì)磁涌流n不需不需Y/轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換n各側(cè)平衡系數(shù)只與各側(cè)平衡系數(shù)只與TA變比有關(guān)，與電壓等級(jí)無(wú)關(guān)變比有關(guān)，與電壓等級(jí)無(wú)關(guān)n有載調(diào)壓不會(huì)引起不平衡電流有載調(diào)壓不會(huì)引起不平衡電流n零差：可反映單相接地短路，不反映相間短路零差：可反映單相接地短路，不反映相間短路n分側(cè)差動(dòng)：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路分側(cè)差動(dòng)：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路3/8/2022精選課件11變壓

8、器差動(dòng)保護(hù)oY-轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理n為什么要進(jìn)行為什么要進(jìn)行Y-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換nY- 和和 - Y的區(qū)別的區(qū)別t對(duì)涌流制動(dòng)特性的影響對(duì)涌流制動(dòng)特性的影響t消除零序電流消除零序電流nPRS-778采用采用Y- 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換3/8/2022精選課件12變壓器差動(dòng)保護(hù)oY/-11轉(zhuǎn)換示例轉(zhuǎn)換示例n矢量圖矢量圖n差流計(jì)算差流計(jì)算（已乘了平衡系數(shù)）（已乘了平衡系數(shù)）Ida=（Iha-Ihb）+IlaIdb=（Ihb-Ihc）+IlbIdc=（Ihc-Iha）+Ilcn注意：差流放大了注意：差流放大了 倍倍n差流、制動(dòng)電流定值都要相應(yīng)放差流、制動(dòng)電流定值都要相應(yīng)放大大 倍倍IhaIhbIhcIlaIlbIlcIha-

9、IhbIhb-Ihc30Ihc-Iha333/8/2022精選課件13變壓器差動(dòng)保護(hù)o各側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算示例各側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算示例n和電壓等級(jí)成正比，和和電壓等級(jí)成正比，和TA變比成正比變比成正比n和二次額定電流成反比和二次額定電流成反比n和變壓器容量無(wú)關(guān)和變壓器容量無(wú)關(guān)n由于采用由于采用Y-轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換， 側(cè)要放大側(cè)要放大 倍倍n以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，其他側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算公式：以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，其他側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算公式：n例如：某變壓器例如：某變壓器/ -12-12-11接線，高、中、低壓側(cè)額接線，高、中、低壓側(cè)額定電壓定電壓220kV、110kV、10kV，TA變比：變比：600/1、1000/1、2000

10、/1，則高、中、低壓側(cè)平衡系數(shù)分別為：，則高、中、低壓側(cè)平衡系數(shù)分別為： 1、0.833、0.262331,*1122或KKUKUKIIKKTAHnHTAinininHphi3/8/2022精選課件14變壓器差動(dòng)保護(hù)o差動(dòng)速斷保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)n在縱差保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，快速切除故障在縱差保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，快速切除故障n不經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖，靠定值躲不經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖，靠定值躲n不經(jīng)不經(jīng)TA斷線閉鎖斷線閉鎖n區(qū)外故障區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時(shí)，經(jīng)嚴(yán)重飽和時(shí)，經(jīng)TA飽和閉鎖飽和閉鎖3/8/2022精選課件15變壓器差動(dòng)保護(hù)o比率差動(dòng)保護(hù)比率差動(dòng)保護(hù)n經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖：二次諧波、波形識(shí)別經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖

11、：二次諧波、波形識(shí)別n經(jīng)經(jīng)TA斷線閉鎖，可選擇：斷線閉鎖，可選擇：t閉鎖閉鎖t不閉鎖不閉鎖t小電流閉鎖，大電流不閉鎖小電流閉鎖，大電流不閉鎖n區(qū)外故障區(qū)外故障TA輕微飽和，可利用比率制動(dòng)特性制動(dòng)輕微飽和，可利用比率制動(dòng)特性制動(dòng)n區(qū)外故障區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時(shí)，設(shè)專門的嚴(yán)重飽和時(shí)，設(shè)專門的TA飽和閉鎖元件：利用制動(dòng)電飽和閉鎖元件：利用制動(dòng)電流與差動(dòng)電流表現(xiàn)的時(shí)序一致性來(lái)判別是否飽和流與差動(dòng)電流表現(xiàn)的時(shí)序一致性來(lái)判別是否飽和 t故障：差流和制動(dòng)電流突變量同時(shí)出現(xiàn)故障：差流和制動(dòng)電流突變量同時(shí)出現(xiàn)tTA飽和：先出現(xiàn)制動(dòng)電流突變量，幾毫秒后出現(xiàn)差流飽和：先出現(xiàn)制動(dòng)電流突變量，幾毫秒后出現(xiàn)差流3/8/2

12、022精選課件16變壓器比率差動(dòng)保護(hù)o動(dòng)作特性曲線動(dòng)作特性曲線3/8/2022精選課件17變壓器比率差動(dòng)保護(hù)o勵(lì)磁涌流特征勵(lì)磁涌流特征n尖脈沖，偏向時(shí)間軸一側(cè)，不對(duì)稱尖脈沖，偏向時(shí)間軸一側(cè)，不對(duì)稱n波形不連續(xù)，有間斷角波形不連續(xù)，有間斷角n含有豐富的諧波分量含有豐富的諧波分量3/8/2022精選課件18比率差動(dòng)保護(hù)o勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理一勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理一:二次諧波復(fù)合制動(dòng)二次諧波復(fù)合制動(dòng)n對(duì)對(duì) / 接線變壓器，差流反映接線變壓器，差流反映 形接線側(cè)兩相電流相量形接線側(cè)兩相電流相量差差,故當(dāng)差流二次諧波未能制動(dòng)時(shí)，可進(jìn)一步用兩個(gè)相故當(dāng)差流二次諧波未能制動(dòng)時(shí)，可進(jìn)一步用兩個(gè)相電流中的二次諧波進(jìn)行制動(dòng)

13、，這就大大提高了涌流制動(dòng)電流中的二次諧波進(jìn)行制動(dòng)，這就大大提高了涌流制動(dòng)的可靠性。的可靠性。 n采用涌流復(fù)合制動(dòng)邏輯：在變壓器無(wú)故障時(shí)采用采用涌流復(fù)合制動(dòng)邏輯：在變壓器無(wú)故障時(shí)采用“或或”邏輯制動(dòng)方式可靠地避開涌流，空投于故障變壓器時(shí)自邏輯制動(dòng)方式可靠地避開涌流，空投于故障變壓器時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為分相制動(dòng)方式。動(dòng)轉(zhuǎn)換為分相制動(dòng)方式。 n二次諧波定值、波形不對(duì)稱定值越小躲勵(lì)磁涌二次諧波定值、波形不對(duì)稱定值越小躲勵(lì)磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動(dòng)作流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動(dòng)作 3/8/2022精選課件19比率差動(dòng)保護(hù)o勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理二：波形識(shí)別勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理二：波形識(shí)別n故障時(shí)，有如下表達(dá)式成立：故障

14、時(shí)，有如下表達(dá)式成立：o （4-3）o式中：式中： 為為 的半波積分值，的半波積分值， 為為 的半波積分值；的半波積分值； o為波形不對(duì)稱系數(shù)。為波形不對(duì)稱系數(shù)。 為差流導(dǎo)數(shù)前半波某一點(diǎn)的數(shù)值，為差流導(dǎo)數(shù)前半波某一點(diǎn)的數(shù)值， o為差流導(dǎo)數(shù)后半波對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值。為差流導(dǎo)數(shù)后半波對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值。o一般整定為一般整定為0.10.2之間，一般推薦取之間，一般推薦取0.12。 n波形不對(duì)稱定值波形不對(duì)稱定值Kb越小躲勵(lì)磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動(dòng)作越小躲勵(lì)磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動(dòng)作 SKSb*S2TiiIIS2TiiIIbkiI2TiI3/8/2022精選課件20采樣值差動(dòng)保護(hù)o采樣值差動(dòng)采樣值差動(dòng)n采樣值與穩(wěn)態(tài)量的區(qū)別：采樣值與穩(wěn)態(tài)量的區(qū)別：采樣值差動(dòng)是微機(jī)保護(hù)特有的一種差動(dòng)保護(hù)。它將傳統(tǒng)的相量轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞑蓸狱c(diǎn)（瞬時(shí)值）的比率差動(dòng)，并依靠多點(diǎn)重復(fù)判斷來(lái)保證可靠性。n理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動(dòng)相同理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動(dòng)相同nR取取S規(guī)則規(guī)則n模糊區(qū)模糊區(qū)IrId3/8/2022精選課件21采樣值差動(dòng)保護(hù)o采樣值差動(dòng)本身具備識(shí)別勵(lì)磁涌流和外部故障TA飽和的能力，不需要另外附加勵(lì)磁涌流閉鎖判據(jù)。o其數(shù)據(jù)窗小于一個(gè)周波，故可快速切除絕大多數(shù)非輕微的變壓器相間及接地故障。o它的設(shè)置主要是為一般的非輕微變壓器內(nèi)部故障提供一個(gè)“速動(dòng)段”，有助于消除二次諧波判據(jù)帶來(lái)的長(zhǎng)延時(shí)影響。3/8/2