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2020 4 20 主變保護基本原理 主講 江衛(wèi)良 深圳南瑞科技有限公司 2020 4 20 變壓器保護基本原理 1 提綱 變壓器保護概述常規(guī)差動保護基本理論縱差保護 比率差動 差動速斷 采樣值差動 原理零序 分側(cè) 或分相 差動保護原理 2020 4 20 變壓器保護基本原理 2 變壓器保護概述 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 2020 4 20 變壓器保護基本原理 3 變壓器保護概述 變壓器的常見故障油箱內(nèi) 相間短路 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過電壓由于負荷超載引起的過負荷由于漏油等原因引起的油面下降 2020 4 20 變壓器保護基本原理 4 差動保護基本原理 常規(guī)差動保護理論基礎(chǔ)基爾霍夫電流定律 對于任一集中參數(shù)電路中的任一閉合面 在任一時刻 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 同一時刻 所有支路 代數(shù)和 2020 4 20 變壓器保護基本原理 5 差動保護基本原理 常規(guī)差流的計算正常情況下 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)生差流不考慮TA傳變誤差和TA飽和 不需要制動實際應(yīng)用中 需要考慮TA傳變誤差 TA飽和等因素的影響 使用帶比率制動的差動保護 2020 4 20 變壓器保護基本原理 6 差動保護基本原理 差動保護的應(yīng)用發(fā)電機完全縱差 母線差動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 要進行補償變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律的差動保護反映的是電流的平衡關(guān)系 2020 4 20 變壓器保護基本原理 7 差動保護基本原理 變壓器縱差基本原理 包括 比率差動 差動速斷 采樣值差動 基于變壓器原理理想變壓器 U1 I1 U2 I2即 I1 n I2 0n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) 2020 4 20 變壓器保護基本原理 8 變壓器差動保護 變壓器零序差動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)差動基本原理 2020 4 20 變壓器保護基本原理 9 變壓器差動保護 變壓器縱差保護的特點勵磁涌流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 2020 4 20 變壓器保護基本原理 10 變壓器差動保護 變壓器零序 分側(cè)差動保護的特點不怕勵磁涌流不需Y 轉(zhuǎn)換各側(cè)平衡系數(shù)只與TA變比有關(guān) 與電壓等級無關(guān)有載調(diào)壓不會引起不平衡電流零差 可反映單相接地短路 不反映相間短路分側(cè)差動 可反映相間 接地短路 不反映匝間短路 2020 4 20 變壓器保護基本原理 11 變壓器差動保護 Y 轉(zhuǎn)換原理為什么要進行Y 轉(zhuǎn)換Y 和 Y的區(qū)別對涌流制動特性的影響消除零序電流PRS 778采用Y 轉(zhuǎn)換 2020 4 20 變壓器保護基本原理 12 變壓器差動保護 Y 11轉(zhuǎn)換示例矢量圖差流計算 已乘了平衡系數(shù) Ida Iha Ihb IlaIdb Ihb Ihc IlbIdc Ihc Iha Ilc注意 差流放大了倍差流 制動電流定值都要相應(yīng)放大倍 2020 4 20 變壓器保護基本原理 13 變壓器差動保護 各側(cè)平衡系數(shù)計算示例和電壓等級成正比 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 其他側(cè)平衡系數(shù)計算公式 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 2020 4 20 變壓器保護基本原理 14 變壓器差動保護 差動速斷保護在縱差保護區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴重故障時 快速切除故障不經(jīng)勵磁涌流閉鎖 靠定值躲不經(jīng)TA斷線閉鎖區(qū)外故障TA嚴重飽和時 經(jīng)TA飽和閉鎖 2020 4 20 變壓器保護基本原理 15 變壓器差動保護 比率差動保護經(jīng)勵磁涌流閉鎖 二次諧波 波形識別經(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 可利用比率制動特性制動區(qū)外故障TA嚴重飽和時 設(shè)專門的TA飽和閉鎖元件 利用制動電流與差動電流表現(xiàn)的時序一致性來判別是否飽和故障 差流和制動電流突變量同時出現(xiàn)TA飽和 先出現(xiàn)制動電流突變量 幾毫秒后出現(xiàn)差流 2020 4 20 變壓器保護基本原理 16 變壓器比率差動保護 動作特性曲線 2020 4 20 變壓器保護基本原理 17 變壓器比率差動保護 勵磁涌流特征尖脈沖 偏向時間軸一側(cè) 不對稱波形不連續(xù) 有間斷角含有豐富的諧波分量 2020 4 20 變壓器保護基本原理 18 比率差動保護 勵磁涌流制動原理一 二次諧波復(fù)合制動對 接線變壓器 差流反映 形接線側(cè)兩相電流相量差 故當差流二次諧波未能制動時 可進一步用兩個相電流中的二次諧波進行制動 這就大大提高了涌流制動的可靠性 采用涌流復(fù)合制動邏輯 在變壓器無故障時采用 或 邏輯制動方式可靠地避開涌流 空投于故障變壓器時自動轉(zhuǎn)換為分相制動方式 二次諧波定值 波形不對稱定值越小躲勵磁涌流能力越強 保護越不容易動作 2020 4 20 變壓器保護基本原理 19 比率差動保護 勵磁涌流制動原理二 波形識別故障時 有如下表達式成立 4 3 式中 為的半波積分值 為的半波積分值 為波形不對稱系數(shù) 為差流導(dǎo)數(shù)前半波某一點的數(shù)值 為差流導(dǎo)數(shù)后半波對應(yīng)點的數(shù)值 一般整定為0 1 0 2之間 一般推薦取0 12 波形不對稱定值Kb越小躲勵磁涌流能力越強 保護越不容易動作 2020 4 20 變壓器保護基本原理 20 采樣值差動保護 采樣值差動采樣值與穩(wěn)態(tài)量的區(qū)別 采樣值差動是微機保護特有的一種差動保護 它將傳統(tǒng)的相量轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞑蓸狱c 瞬時值 的比率差動 并依靠多點重復(fù)判斷來保證可靠性 理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動相同R取S規(guī)則模糊區(qū) 2020 4 20 變壓器保護基本原理 21 采樣值差動保護 采樣值差動本身具備識別勵磁涌流和外部故障TA飽和的能力 不需要另外附加勵磁涌流閉鎖判據(jù) 其數(shù)據(jù)窗小于一個周波 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 速動段 有助于消除二次諧波判據(jù)帶來的長延時影響 2020 4 20 變