PCS-9000變壓器保護(hù).ppt

南瑞繼保電氣有限公司 PCS 9000變壓器保護(hù) 光耦回路 當(dāng)開關(guān)量合上時(shí) 光耦發(fā)光二極管發(fā)光 光敏三極管導(dǎo)通 引腳為低電平 反之 當(dāng)開關(guān)量斷開 三級(jí)管截止 引腳為高電平 比例差動(dòng)保護(hù) 首先規(guī)定TA的正極性端在母線側(cè) 電流參考方向由母線流向變壓器為正方向 I1 I2 I3 比率差動(dòng)元件 裝置采用三折線比率差動(dòng)原理 其動(dòng)作方程如下 差動(dòng)電流 制動(dòng)電流 變壓器側(cè)額定電流 差動(dòng)方程分析 設(shè)定值中 代入差動(dòng)方程得 各側(cè)電流都轉(zhuǎn)化為標(biāo)么值 Ir 3Ie 0 5Ie 差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流 變壓器差動(dòng)保護(hù)不同于線路差動(dòng)保護(hù) 是因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)的不平衡電流遠(yuǎn)大于線路差動(dòng)保護(hù)不平衡電流 因此變壓器差動(dòng)保護(hù)的靈敏度及可靠程度都存在問題 變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面 1 穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流 1 由于變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同 即各側(cè)電流互感器的飽和特性和勵(lì)磁電流不同而引起的不平衡電流 它必須滿足電流互感器的10 誤差曲線的要求 2 由于實(shí)際的電流互感器變比和計(jì)算變比不同引起的不平衡電流 3 由于改變變壓器調(diào)壓分接頭引起的不平衡電流 4 由于變壓器運(yùn)行過勵(lì)磁而引起的不平衡電流 2 暫態(tài)情況下的不平衡電流 1 由于短路電流的非周期分量主要為電流互感器的勵(lì)磁電流 使其鐵芯飽和 誤差增大而引起不平衡電流 2 變壓器空載合閘的勵(lì)磁涌流 僅在變壓器一側(cè)有電流 區(qū)內(nèi)故障時(shí) 如圖示 各側(cè)短路電流都是由母線流向變壓器 和參考方向一致 為正值 所以差動(dòng)電流很大 容易滿足差動(dòng)主程 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作 區(qū)外故障時(shí) 如圖示在低壓母線上發(fā)生故障 高 中壓側(cè)短路電流由母線流向變壓器 為正值 低壓側(cè)電流由變壓器流向母線 為負(fù)值 把變壓器看成電路上的一個(gè)節(jié)點(diǎn) 由節(jié)點(diǎn)電流定理 流入的電流等于流出的電流 即相量和為0 所以差動(dòng)電流差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作 鏈接 勵(lì)磁涌流識(shí)別原理 在正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流比較小 一般不超過額定電流的3 可是在下列兩種情況分出現(xiàn)較大的勵(lì)磁電流 1 變壓器空載合閘 空投 時(shí)2 區(qū)外故障切除后 電壓恢復(fù)時(shí)可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁電流 勵(lì)磁涌流的波形特征 勵(lì)磁涌流的最大幅值很大 可能達(dá)到變壓器額定電流的5 10倍 變壓器容量越小 該倍數(shù)越大 有很大的非周期分量 波形偏于時(shí)間軸的一側(cè) 因此波形嚴(yán)重不對(duì)稱 有大量的諧波分量 尤其是二次諧波分量含量較大 二次諧波與基波分量的比值一般均大于0 15 波形出現(xiàn)間斷 間斷角一般大于60o 勵(lì)磁涌流的波形與合閘瞬間電壓的相位 鐵芯中剩磁的大小和方向 電源容量和變壓器容量的大小 鐵芯材料的性質(zhì)和磁化曲線 變壓器的飽和磁密 合閘回路的阻抗和時(shí)間常數(shù)等因素有關(guān) 如果合閘時(shí)正好電壓達(dá)到最大值 就不會(huì)出現(xiàn)非周期性的磁通 也就不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流 而只有正常時(shí)的勵(lì)磁電流 如果合閘時(shí)正好電壓為零 勵(lì)磁涌流最大 所以三相變壓器中三相的勵(lì)磁涌流大小是不一樣的 考慮到變壓器空投時(shí)電源三相電壓互差1200 所以無論在何時(shí)合閘至少有二相會(huì)出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流 勵(lì)磁涌流會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 由于勵(lì)磁涌流最大可以達(dá)到額定電流的10倍 將勵(lì)磁涌流代入差動(dòng)方程 可以看出此時(shí)差動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制動(dòng)電流 滿足差動(dòng)方程 造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 空投變壓器時(shí)差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng) 實(shí)際500kV自耦變壓器空充時(shí)勵(lì)磁涌流 二次諧波制動(dòng) 在PCS 9671保護(hù)中 比率差動(dòng)保護(hù)利用三相差動(dòng)電流中的二次諧波作為勵(lì)磁涌流閉鎖判據(jù) 其動(dòng)作方程如下 式中Id2 為A B C三相差動(dòng)電流中的二次諧波 Id 為對(duì)應(yīng)的三相差動(dòng)電流中的基波 Kxb為二次諧波制動(dòng)系數(shù) 保護(hù)采用按相閉鎖的方式 差動(dòng)速斷保護(hù) 當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作于出口繼電器 Y d 11接線變壓器電流相量圖 變壓器高低壓側(cè)電流的相位補(bǔ)償 對(duì)于連接組號(hào)為Yd 11的變壓器 高壓側(cè)繞組為Y接線 低壓側(cè)為 接線 這樣造成高低壓側(cè)電流有30度的相位差 必須對(duì)電流相位進(jìn)行補(bǔ)償后 才能做差動(dòng)運(yùn)算 電流相位補(bǔ)償公式 PCS9671電流相位補(bǔ)償采用Y側(cè)向 側(cè)補(bǔ)償?shù)姆椒?公式如下 主變差動(dòng)各側(cè)電流幅值的折算 主變差動(dòng)所用電流為主變高 中 各側(cè)電流 由于各側(cè)電流處于不同的電壓等級(jí) 所以在差動(dòng)運(yùn)算前 要對(duì)各側(cè)電流進(jìn)行折算 折算到同一個(gè)電壓等級(jí) 電流的折算方法是采用標(biāo)么值 標(biāo)么值定義 電流的實(shí)際值和基準(zhǔn)值的比值 一般選取各側(cè)的額定電流做為基準(zhǔn)電流 對(duì)于主變各側(cè)額定電流的計(jì)算公式如下 1 主變高壓側(cè) 2 主變中壓側(cè) 3 主變低壓側(cè) 各參數(shù)定義如下 SN 主變額定容量U1N 主變高壓側(cè)額定線電壓N1 主變高壓側(cè)TA變比U2N 主變中壓側(cè)額定線電壓N2 主變中壓側(cè)TA變比U3N 主變低壓側(cè)額定線電壓N3 主變低壓側(cè)TA變比 CT斷線報(bào)警及閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)設(shè)有延時(shí)CT斷線報(bào)警 i 延時(shí)CT斷線報(bào)警在保護(hù)采樣程序中進(jìn)行 當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件中的任一條件 且時(shí)間超過10秒時(shí)發(fā)出CT斷線告警信號(hào) 但不閉鎖比率差動(dòng)保護(hù) 這也兼起保護(hù)裝置交流采樣回路的自檢功能 a 任一相差流大于Ibj整定值 b di2 dimax 其中 di2為差流的負(fù)序電流 dimax為三相差流的最大值 為固定門檻值 為某一比例系數(shù) 瞬時(shí)CT斷線閉鎖或報(bào)警功能 ii 瞬時(shí)CT斷線報(bào)警在故障測(cè)量程序中進(jìn)行 滿足下述任一條件不進(jìn)行CT斷線判別 a 起動(dòng)前某側(cè)最大相電流小于0 2Ie 則不進(jìn)行該側(cè)CT斷線判別 b 起動(dòng)后最大相電流大于1 2Ie c 起動(dòng)后任一側(cè)電流比起動(dòng)前增加 只有在比率差動(dòng)元件動(dòng)作后 才進(jìn)入瞬時(shí)CT斷線判別程序 這也防止了瞬時(shí)CT斷線的誤閉鎖 某側(cè)電流同時(shí)滿足下列條件認(rèn)為是CT斷線 a 只有一相電流為零 b 其它二相電流與起動(dòng)前電流相等 通過整定控制字選擇 瞬時(shí)CT斷線判別動(dòng)作后可只發(fā)報(bào)警信號(hào)或閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)出口 裝置告警 當(dāng)檢測(cè)到裝置本身硬件故障時(shí) 發(fā)出裝置故障報(bào)警信號(hào) BSJ繼電器返回 閉鎖整套保護(hù) 硬件故障包括 RAM EPROM 定值出錯(cuò)和出口三極管長(zhǎng)期導(dǎo)通 當(dāng)檢測(cè)到下列故障時(shí) 發(fā)出運(yùn)行異常信號(hào) BJJ繼電器動(dòng)作 a CT告警b CT斷線 可經(jīng)控制字選擇是否閉鎖比率差動(dòng)保護(hù) 接線方式KMODE的整定對(duì)應(yīng)如下 上表中十位數(shù)0表示CT接成全星形 由程序進(jìn)行Y 轉(zhuǎn)換 1表示CT在裝置外部進(jìn)行Y 轉(zhuǎn)換 保護(hù)運(yùn)行時(shí)控制字的說明 運(yùn)行方式控制字在定值整定時(shí)輸入 用作保護(hù)運(yùn)行功能的切換 其中斷線閉鎖 DXBS 控制字投入后 一旦瞬時(shí)CT斷線判別元件動(dòng)作 則閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)出口 其它保護(hù)元件正常運(yùn)行 正常運(yùn)行燈不熄滅 比率差動(dòng)保護(hù)出口閉鎖后 將一直保持 報(bào)警燈不熄滅 直到按面板上的 復(fù)位 鍵 使裝置復(fù)位 反之 若DXBS控制字整定為 0 則瞬時(shí)CT斷線判別元件動(dòng)作后僅發(fā)告警信號(hào) 所有保護(hù)元件均正常運(yùn)行 若保護(hù)只用兩側(cè)或三側(cè)電流 可將不用的那側(cè) CT額定一次值 置為0 并將該側(cè)電流輸入短接 實(shí)現(xiàn)兩側(cè)或三側(cè)差動(dòng) 例如 有一臺(tái)Y 11兩圈變壓器 只需要實(shí)現(xiàn)兩側(cè)差動(dòng) 可將高壓側(cè)CT接入第一側(cè) 低壓側(cè)CT接入第四側(cè) 將 定值整定 中的 保護(hù)定值 菜單下的 二側(cè)CT額定一次值 和 三側(cè)CT額定一次值 整定為0 根據(jù)接線方式對(duì)照表 選擇Kmode 01 或02 03 此時(shí)應(yīng)將 投三側(cè)過流 退出 GL3 0 并將 三側(cè)過流電流定值 整為最大值 99A 三側(cè)過流時(shí)間定值 整為最大值 10S 第四側(cè)即低壓側(cè)過流保護(hù)按需整定 若不用 則將 投四側(cè)過流 退出 GL4 0 將 四側(cè)過流電流定值 整為最大值 99A 四側(cè)過流時(shí)間定值 整為最大值 10S 鏈接 9671調(diào)試 鏈接 9671調(diào)試 PCS 9671調(diào)試 2 如圖示 在Y高壓側(cè)和 低壓側(cè)做差動(dòng)試驗(yàn) 高壓側(cè)電流是A進(jìn)N出 低壓側(cè)是a進(jìn)c出 高壓側(cè)電流 代入折算公式 IA 0 IB 0 IC 0 折算后 IA 1 0 IB 0 IC 1 180 低壓側(cè)電流 Ia 1 180 Ib 0 Ic 1 0 PCS 9681變壓器后備保護(hù)測(cè)控裝置 中性點(diǎn)3U0 PCS 9681變壓器后備保護(hù)測(cè)控裝置 PCS 9681為用于110KV電壓等級(jí)變壓器的110KV側(cè)后備保護(hù)測(cè)控裝置 保護(hù)方面的主要功能有 1 三段復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù) 段可帶方向 2 接地零序保護(hù) 三段零序過流保護(hù) 3 不接地零序保護(hù) 一段定值二段時(shí)限的零序無流閉鎖過壓保護(hù) 一段定值二段時(shí)限的間隙零序過流保護(hù) 4 保護(hù)出口采用跳閘矩陣方式 可靈活整定 5 過負(fù)荷發(fā)信號(hào) 6 啟動(dòng)主變風(fēng)冷 7 過載閉鎖有載調(diào)壓 8 故障錄波 復(fù)合電壓閉鎖過流 本裝置設(shè)三段復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù) 各段電流及時(shí)間定值可獨(dú)立整定 分別設(shè)置整定控制字控制這三段保護(hù)的投退 段可帶方向閉鎖 由控制字選擇 方向元件采用正序電壓極化 方向元件和電流元件接成按相起動(dòng)方式 方向元件帶有記憶功能以消除近處三相短路時(shí)方向元件的死區(qū) 當(dāng)電流方向指向變壓器時(shí) 方向元件指向變壓器 方向元件靈敏角為45度 復(fù)合電壓元件 其負(fù)序電壓由相電壓計(jì)算得到 應(yīng)按相整定 低電壓取自線電壓 應(yīng)按線整定 U UbsU2 U2bs復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)可取三側(cè)復(fù)合電壓 任一側(cè)復(fù)合電壓動(dòng)作均可起動(dòng)過流保護(hù)動(dòng)作 其它兩側(cè)動(dòng)作后給出動(dòng)作接點(diǎn)Ubl 方向元件動(dòng)作特性 方向指向系統(tǒng)或變壓器時(shí)的保護(hù)范圍 過流保護(hù)方向元件指向系統(tǒng)時(shí) 此時(shí)做為系統(tǒng)故障的后備保護(hù) 保護(hù)范圍是本側(cè)母線故障及母線出口處故障 方向元件指向變壓器時(shí) 保護(hù)范圍是 變壓器故障 對(duì)側(cè)母線故障及母線出口處故障 接地保護(hù) 對(duì)于110KV及以上電壓等級(jí)的變壓器需要設(shè)置接地保護(hù) 本裝置針對(duì)三種接地方式均設(shè)有保護(hù) a 中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行 b 中性點(diǎn)不接地運(yùn)行 c 經(jīng)間隙接地運(yùn)行中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行 裝置設(shè)有三段零序過流保護(hù) 每段均一個(gè)時(shí)限 分別設(shè)有整定控制字控制這三段保護(hù)的投退 中性點(diǎn)不接地或經(jīng)間隙接地運(yùn)行 裝置設(shè)有 段兩時(shí)限零序無流閉鎖零序過壓保護(hù)和 段兩時(shí)限間隙零序過流保護(hù) 兩者第一時(shí)限出口跳閘用于縮短故障范圍 第二時(shí)限均跳主變各側(cè)開關(guān) 零序無流的定值同 段零序過流電流定值的最小值 當(dāng)變壓器中性不接地運(yùn)行時(shí) 如圖示 當(dāng)發(fā)生單相接地故障 中性點(diǎn)N電位升高到相電位 如果不設(shè)放電間隙 容易把中性點(diǎn)絕緣擊穿 此時(shí)設(shè)放電間隙 防止過電壓 同時(shí)間隙擊穿后有間隙零序電流 間隙過流保護(hù)動(dòng)作 中心點(diǎn)直接接地的變壓器裝設(shè)零序電流保護(hù)作為接地短路的后備保護(hù) 變壓器的間隙零序電流保護(hù)和零序過電壓保護(hù) 過負(fù)荷 啟動(dòng)風(fēng)冷 過載閉鎖有載調(diào)壓 裝置設(shè)有三個(gè)定值分別對(duì)應(yīng)這三項(xiàng)功能 取最大相電流作為判別 裝置給出一付過負(fù)荷接點(diǎn) 一付啟動(dòng)風(fēng)冷接點(diǎn) 一付過載閉鎖有載調(diào)壓接點(diǎn) 可選擇為常開或常閉接點(diǎn) 如無特別指明 出廠時(shí)跳線選擇為常閉 PT斷線 PT斷線判據(jù)如下 a 正序電壓U1小于30伏 而任一相電流大于0 06In b 負(fù)序電壓大于8伏 滿足上述任一條件后延時(shí)10秒報(bào)母線PT斷線 發(fā)出裝置異常報(bào)警信號(hào) BJJ繼電器動(dòng)作 待電壓恢復(fù)保護(hù)也自動(dòng)恢復(fù)正常 在斷線期間 根據(jù)整定控制字選擇是退出經(jīng)方向或復(fù)合電壓閉鎖的各段過流保護(hù)還是暫時(shí)取消方向和復(fù)合電壓閉鎖 當(dāng)各段復(fù)壓過流保護(hù)都不經(jīng)復(fù)壓閉鎖和方向閉鎖時(shí) 不判PT斷線 當(dāng)本側(cè)PT檢修或旁路代路時(shí) 為保證該側(cè)后備保護(hù)的正確動(dòng)作 需投入 本側(cè)PT退出 壓板 此時(shí)該側(cè)后備保護(hù)的功能有如下變化 a 復(fù)合電壓閉鎖 方向 過流保護(hù)自動(dòng)解除本側(cè)復(fù)合電壓閉鎖 只是經(jīng)過其他側(cè)復(fù)合電壓閉鎖 控制字UBS 1時(shí) b 復(fù)合電壓過流保護(hù)自動(dòng)解除方向元件 c PT斷線檢測(cè)功能解除 d 本側(cè)復(fù)合電壓動(dòng)作功能解除 本側(cè)PT退出 跳閘邏輯矩陣 本裝置各保護(hù)跳閘方式采用整定方式 即哪個(gè)保護(hù)動(dòng)作 跳何開關(guān)可以按需自由整定 PCS9681C共有七組出口跳閘繼電器 出口1 CK1 出口2 CK2 出口3 CK3 原則上 出口跳閘繼電器2用于跳開主變各側(cè)開關(guān) 出口跳閘繼電器1 3可由用戶選擇去跳何種開關(guān) 跳閘矩陣如下 P103 P94 裝置告警 當(dāng)CPU檢測(cè)到裝置本身硬件故障時(shí) 發(fā)出裝置故障閉鎖信號(hào) BSJ繼電器返回 閉鎖整套保護(hù) 硬件故障包括 RAM EPROM 定值出錯(cuò)和出口三極管長(zhǎng)期導(dǎo)通 當(dāng)CPU檢測(cè)到下列故障時(shí) 發(fā)出裝置異常報(bào)警信號(hào) BJJ繼電器動(dòng)作 a 過負(fù)荷 b PT斷線 c 三相電流不平衡經(jīng)10秒延時(shí)報(bào)CT異常 操作回路插件 J3C J4C J5B J4B J6