主變差動保護(hù)及保護(hù)課件

中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,主變差動保護(hù)及保護(hù)范圍,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,一.主變差動保護(hù) 差動保護(hù)是一種依據(jù)被保護(hù)電氣設(shè)備進(jìn)出線兩端電流差值的變化構(gòu)成的對電氣設(shè)備的保護(hù)裝置，一般分為縱聯(lián)差動保護(hù)和橫聯(lián)差動保護(hù)。變壓器的差動保護(hù)屬縱聯(lián)差動保護(hù)，橫聯(lián)差動保護(hù)則常用于變電所母線等設(shè)備的保護(hù)。 差動保護(hù)主要用于電力變壓器的保護(hù)。其原理是監(jiān)視保護(hù)設(shè)備兩個不同監(jiān)測點(diǎn)電流的變化，從而發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測對象有無異常，當(dāng)異常值到達(dá)整定值，即動作斷路器將設(shè)備從系統(tǒng)中切除，防止事故擴(kuò)大。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,縱差和橫差保護(hù)都是利用電流差動的原理來工作：簡單的說縱差保護(hù)的原理是比較發(fā)電機(jī)定子繞組首端和尾端的電流是否平衡，對于定子繞組相間短路很靈敏；橫差保護(hù)是利用雙星型繞組中性點(diǎn)之間的不平衡電流來工作，對于定子繞組匝間或?qū)娱g短路很靈敏。比率差動式保護(hù)主要用于變壓器，在發(fā)電機(jī)上用的很少。 一般，發(fā)電機(jī)的主保護(hù)配備縱差保護(hù)，橫差保護(hù)要根據(jù)接線方式而定。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,縱聯(lián)差動保護(hù) ： 縱聯(lián)差動保護(hù)定義：其動作和選擇性取決于被保護(hù)區(qū)各端電流的幅值比較或相位與幅值比較的一種保護(hù)。 采用差動繼電器作保護(hù)的測量元件，用來比較被保護(hù)元件各端電流的大小和相位之差，從而判斷保護(hù)區(qū)內(nèi)是否發(fā)生短路。 由于縱聯(lián)差動保護(hù)只在保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時才動作，不存在與系統(tǒng)中相鄰元件保護(hù)的選擇性配合問題，因而可以快速切除整個保護(hù)區(qū)內(nèi)任何一點(diǎn)的短路，這是它的可貴優(yōu)點(diǎn)。但是，為了構(gòu)成縱聯(lián)差動保護(hù)裝置，必須在被保護(hù)元件各端裝設(shè)電流互感器，并將它們的二次線圈用輔助導(dǎo)線連接起來，接差動繼電器。由于受輔助導(dǎo)線條件的限制，縱向連接的差動保護(hù)僅限于用在短線路上，對于發(fā)電機(jī)、變壓器及母線等，則可廣泛采用縱聯(lián)差動保護(hù)實(shí)現(xiàn)主保護(hù)。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,縱橫差動保護(hù)的區(qū)別： 縱差保護(hù)反應(yīng)的是相間故障。（接地或不接地的相間短路，通常稱為橫向故障），那么縱差保護(hù)的縱應(yīng)該指的是CT的串聯(lián)。 橫差保護(hù)反應(yīng)的是匝間故障。（定子繞組的匝間短路或分支開路，稱為縱向故障），那么橫差保護(hù)的橫應(yīng)該指的是CT的并聯(lián)。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,主變差動保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)手段，基本原理是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的差，在保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護(hù)瞬時動作，而在保護(hù)區(qū)外故障，主變差動保護(hù)則不應(yīng)動作。受變壓器勵磁電流、接線方式、電流互感器誤差等因素的影響，使差動回路中產(chǎn)生不平衡電流，而不平衡電流中勵磁涌流的存在，?？蓪?dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動，給變壓器差動保護(hù)的實(shí)現(xiàn)帶來困難，因此采用措施減少不平衡電流及其對保護(hù)的影響是實(shí)現(xiàn)主變差動保護(hù)需要解決的主要矛盾。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,主變繼電保護(hù)有：本體保護(hù)、差動、距離、過負(fù)荷、短路保護(hù)和過電壓保護(hù)等。 1.本體保護(hù)：是一種非電量保護(hù)，包括本體輕、重瓦斯保護(hù)，有載調(diào)壓輕、重瓦斯保護(hù)以及壓力釋放。原理是變壓器發(fā)生故障時，往往會對變壓器的絕緣油造成影響，從而導(dǎo)致氣體的產(chǎn)生，這時變壓器的瓦斯繼電器動作，本體保護(hù)就是根據(jù)不同瓦斯繼電器的動作來跳閘或告警。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,2.差動保護(hù)：反映變壓器內(nèi)部故障（包括三側(cè)或兩側(cè)CT之間的電纜）。以三圈變?yōu)槔?，采集變壓器三?cè)的電流。正常情況，根據(jù)KCL定理，流入變壓器電流等于流出變壓器電流，即差流為零；如果變壓器內(nèi)部故障，肯定有一側(cè)的電流比較大，從而導(dǎo)致差流不為0，保護(hù)動作。如果是外部故障，流入變壓器電流仍然等于流出變壓器電流，保護(hù)不會動作。常見的差動有差流速斷、比率差動等。兩圈變同理。,3.距離保護(hù)：目前用的非常少，但有用的。簡單的講就是采集電壓和電流，計算阻抗，再根據(jù)計算的阻抗來判斷是否動作。不建議采用。 4.間隙過流和間隙過壓保護(hù)：采集變壓器放電間隙的電量，對付接地故障 。 5.限制性接地保護(hù)：國外用的很多。采用零序電流來判斷，好像也有叫零序差動保護(hù)的。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,6.過流保護(hù)：用于變壓器后備保護(hù)。反映的是變壓器故障和母線故障、饋線故障。一般不僅作為變壓器后備，還可以作為母線后備、饋線保護(hù)后備等。過流保護(hù)包括：相電流、負(fù)序、零序；還有定時限、反時限等。 7.過負(fù)荷：包括告警、啟動風(fēng)冷、閉鎖有載調(diào)壓等。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,8.熱過負(fù)荷：根據(jù)變壓器提供的熱積累特性，根據(jù)負(fù)荷電流計算變壓器的熱積累 ，分為告警和跳閘兩個階段。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,在主變差動保護(hù)所用電流互感器選擇時，除應(yīng)選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，還應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃箅娏骰ジ衅髯儽?，以降低短路電流倍?shù)，這樣可以有效削弱勵磁涌流，減少差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流，提高差動保護(hù)的靈敏度。這對避免保護(hù)區(qū)外故障，尤其是最嚴(yán)重的三相金屬性短路而導(dǎo)致的主變差動保護(hù)誤動作尤為有效。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,為防止主變差動保護(hù)因不平衡電流的影響造成的保護(hù)誤動作，在選擇保護(hù)用電流互感器時，除應(yīng)選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，適當(dāng)增大電流互感器變比，這樣可以降低短路電流倍數(shù)，減少差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流，有效削弱勵磁涌流，提高差動保護(hù)的靈敏度。這對避免保護(hù)區(qū)外故障，尤其是最嚴(yán)重的三相金屬性短路而導(dǎo)致的主變差動保護(hù)誤動作不失為有效的方法之一。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,二、變壓器差動保護(hù)工作原理及實(shí)現(xiàn)時的特點(diǎn) 變壓器縱差保護(hù)-差動繼電器安裝于變壓器的高低、壓側(cè)（或組合繼電器的線分別接高、低壓側(cè)的保護(hù)CT回路），根據(jù)輸入、輸出功率相等原理（要修正空載損失），監(jiān)測變壓器運(yùn)行狀況。一旦兩側(cè)被監(jiān)測數(shù)據(jù)異常達(dá)到整定值，即保護(hù)裝置即動作開關(guān)，將變壓器從系統(tǒng)切除。 縱聯(lián)差動保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的相量差。對雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差動保護(hù)的原理接線如下圖所示。,下圖為電容器橫差動保護(hù)接線，正常運(yùn)行時，電容器組兩并聯(lián)支路電流相等，電流繼電器（KA）中僅流過較小的不平衡電流，當(dāng)多臺電容器被切除后，電容器組兩并聯(lián)支路電流不相等，出現(xiàn)差電流，保護(hù)即動作。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,一般我們把根據(jù)電磁感應(yīng)原理使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子形成旋轉(zhuǎn)磁場的過程稱為勵磁。 變壓器勵磁涌流是：變壓器全電壓充電時在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時，其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵芯的飽和磁通量，因此產(chǎn)生極大的涌流，其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。,由于勵磁涌流對電力系統(tǒng)會產(chǎn)生很多不利影響，其抑制技術(shù)受到廣泛關(guān)注。目前，削弱勵磁涌流的方法主要有三種：串聯(lián)電阻；控制三相開關(guān)合閘時間；在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器。 其中，由于控制三相開關(guān)合閘時間從原理上不需要附屬設(shè)備，相對另外二種方法有一定優(yōu)勢。 從仿真結(jié)果來看，控制三相開關(guān)合閘時間能夠有效抑制勵磁涌流的幅值,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,（一）、以單相變壓器為例，勵磁涌流具如特點(diǎn)： 1、變壓器的勵磁電流IL僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，通過電流互感器反應(yīng)到差動回路中不能被平衡，在外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流減小，它的影響就更小。但是當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流(又稱為勵磁涌流)。勵磁涌流中含有大量的非周期分量，偏于時間軸一側(cè)。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,2、勵磁涌流中含有大量的高次諧波分 量，其中2次諧波占有較大比例。 3、勵磁涌流波形偏于時間軸一側(cè)，且相 鄰波形之間存在“間斷角”。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,（二）、為了防止勵磁涌流的影響，根據(jù)涌流特點(diǎn)，變壓器縱差保護(hù)常采用下述措施： 1、采用具有速飽和鐵心的差動繼電器（BCH型差動繼電器）構(gòu)成保護(hù) 2、利用二次諧波制動原理構(gòu)成差動保護(hù) 3、采用鑒別波形“間斷角”原理的差動保 護(hù),中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,利用勵磁涌流波形間存在較大的間斷角，而短路電流無間斷角的兩種電流波形的差別，區(qū)別出涌流還是短路，從而躲過勵磁涌流的影響，并利用制動特性躲過不平衡電流影響。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,三.主變差動保護(hù)范圍有： 保護(hù)主變高低（高中低）壓側(cè)斷路器之間的所有設(shè)備，包括主變、主變各電壓等級側(cè)進(jìn)出線以及套管等。,中海油新能源玉門昌馬風(fēng)電場,其故障可分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種；油箱內(nèi)故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝