主變保護(hù)基本原理

1、26.09.2020,主變保護(hù)基本原理,主講：江衛(wèi)良,深圳南瑞科技有限公司,26.09.2020,.,1,提綱,變壓器保護(hù)概述 常規(guī)差動(dòng)保護(hù)基本理論 縱差保護(hù)（比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、采樣值差動(dòng)）原理 零序、分側(cè)（或分相）差動(dòng)保護(hù)原理,26.09.2020,.,2,變壓器保護(hù)概述,電力變壓器的分類 按接線形式分：普通變和自耦變 （三相、分相） 按繞組數(shù)分：三卷變和兩卷變 按用途分：升壓變、降壓變和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變 電力變壓器的結(jié)構(gòu) 鐵芯、繞組、外殼、油箱、油、套管、引線、冷卻器 有載調(diào)壓 變壓器的繞組接線圖（普通變、自耦變）,26.09.2020,.,3,變壓器保護(hù)概述,變壓器的常見故障 油箱內(nèi)：相間短

2、路、接地短路、匝間短路等 油箱外：套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路 變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài) 外部相間短路引起的過電流 外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓 由于負(fù)荷超載引起的過負(fù)荷 由于漏油等原因引起的油面下降,26.09.2020,.,4,差動(dòng)保護(hù)基本原理,常規(guī)差動(dòng)保護(hù)理論基礎(chǔ) 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。 關(guān)鍵詞:集中參數(shù)電路,閉合面,同一時(shí)刻,所有支路,代數(shù)和,26.09.2020,.,5,差動(dòng)保護(hù)基本原理,常規(guī)差流的計(jì)算 正常情況下,差流為零;故障情況下,形成新的電流支路,平衡關(guān)系被打破，產(chǎn)生差流

3、不考慮TA傳變誤差和TA飽和,不需要制動(dòng) 實(shí)際應(yīng)用中,需要考慮TA傳變誤差、TA飽和等因素的影響, 使用帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù),26.09.2020,.,6,差動(dòng)保護(hù)基本原理,差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用 發(fā)電機(jī)完全縱差、母線差動(dòng)是基于基爾霍夫電流定律的 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 變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律的 差動(dòng)保護(hù)反映的是電流的平衡關(guān)系,26.09.2020,.,7,差動(dòng)保護(hù)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、采樣值差動(dòng)） 基于變壓器原理 理想變壓器：U1*I1=U2*I2 即：I1*n+

4、I2=0 n為一次和二次繞組匝數(shù)比 反應(yīng)的是能量的平衡 平衡系數(shù)和匝數(shù)比、TA變比有關(guān),26.09.2020,.,8,變壓器差動(dòng)保護(hù),變壓器零序差動(dòng)基本原理 基于基爾霍夫電流定律 主要用于自耦變 平衡系數(shù)只與TA變比有關(guān) 變壓器分側(cè)差動(dòng)基本原理,26.09.2020,.,9,變壓器差動(dòng)保護(hù),變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn) 勵(lì)磁涌流 Y/轉(zhuǎn)換 各側(cè)平衡系數(shù)的調(diào)節(jié) 有載調(diào)壓引起的不平衡電流 可反映相間、接地、匝間短路故障,26.09.2020,.,10,變壓器差動(dòng)保護(hù),變壓器零序、分側(cè)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn) 不怕勵(lì)磁涌流 不需Y/轉(zhuǎn)換 各側(cè)平衡系數(shù)只與TA變比有關(guān)，與電壓等級(jí)無關(guān) 有載調(diào)壓不會(huì)引起不平衡電流 零差：

5、可反映單相接地短路，不反映相間短路 分側(cè)差動(dòng)：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路,26.09.2020,.,11,變壓器差動(dòng)保護(hù),Y-轉(zhuǎn)換原理 為什么要進(jìn)行Y-轉(zhuǎn)換 Y- 和 - Y的區(qū)別 對(duì)涌流制動(dòng)特性的影響 消除零序電流 PRS-778采用Y- 轉(zhuǎn)換,26.09.2020,.,12,變壓器差動(dòng)保護(hù),Y/-11轉(zhuǎn)換示例 矢量圖 差流計(jì)算（已乘了平衡系數(shù)） Ida=（Iha-Ihb）+Ila Idb=（Ihb-Ihc）+Ilb Idc=（Ihc-Iha）+Ilc 注意：差流放大了 倍 差流、制動(dòng)電流定值都要相應(yīng)放大 倍,26.09.2020,.,13,變壓器差動(dòng)保護(hù),各側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算示例 和

6、電壓等級(jí)成正比，和TA變比成正比 和二次額定電流成反比 和變壓器容量無關(guān) 由于采用Y-轉(zhuǎn)換， 側(cè)要放大 倍 以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，其他側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算公式： 例如：某變壓器/ -12-12-11接線，高、中、低壓側(cè)額定電壓220kV、110kV、10kV，TA變比：600/1、1000/1、2000/1，則高、中、低壓側(cè)平衡系數(shù)分別為： 1、0.833、0.262,26.09.2020,.,14,變壓器差動(dòng)保護(hù),差動(dòng)速斷保護(hù) 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 不經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖，靠定值躲 不經(jīng)TA斷線閉鎖 區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時(shí)，經(jīng)TA飽和閉鎖,26.09.2020,.,15,變壓器差動(dòng)保護(hù),

7、比率差動(dòng)保護(hù) 經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖：二次諧波、波形識(shí)別 經(jīng)TA斷線閉鎖，可選擇： 閉鎖 不閉鎖 小電流閉鎖，大電流不閉鎖 區(qū)外故障TA輕微飽和，可利用比率制動(dòng)特性制動(dòng) 區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時(shí)，設(shè)專門的TA飽和閉鎖元件：利用制動(dòng)電流與差動(dòng)電流表現(xiàn)的時(shí)序一致性來判別是否飽和 故障：差流和制動(dòng)電流突變量同時(shí)出現(xiàn) TA飽和：先出現(xiàn)制動(dòng)電流突變量，幾毫秒后出現(xiàn)差流,26.09.2020,.,16,變壓器比率差動(dòng)保護(hù),動(dòng)作特性曲線,26.09.2020,.,17,變壓器比率差動(dòng)保護(hù),勵(lì)磁涌流特征 尖脈沖，偏向時(shí)間軸一側(cè)，不對(duì)稱 波形不連續(xù)，有間斷角 含有豐富的諧波分量,26.09.2020,.,18,比率差動(dòng)保

8、護(hù),勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理一:二次諧波復(fù)合制動(dòng) 對(duì)/接線變壓器，差流反映形接線側(cè)兩相電流相量差,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。 采用涌流復(fù)合制動(dòng)邏輯：在變壓器無故障時(shí)采用“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)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為分相制動(dòng)方式。 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,26.09.2020,.,19,比率差動(dòng)保護(hù),勵(lì)磁涌流制動(dòng)原理二：波形識(shí)別 故障時(shí)，有如下表達(dá)式成立： （4-3） 式中： 為 的半波積分值， 為 的半波積分值； 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，

9、為差流導(dǎo)數(shù)后半波對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值。 一般整定為0.10.2之間，一般推薦取0.12。 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,26.09.2020,.,20,采樣值差動(dòng)保護(hù),采樣值差動(dòng) 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)判斷來保證可靠性。 理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動(dòng)相同 R取S規(guī)則 模糊區(qū),26.09.2020,.,21,采樣值差動(dòng)保護(hù),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)。 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。 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)帶來的長延時(shí)影響。,