主變保護(hù)基本原理

1、主變保護(hù)基本原理第一頁，共24頁。提綱o變壓器保護(hù)概述變壓器保護(hù)概述o常規(guī)差動保護(hù)基本理論常規(guī)差動保護(hù)基本理論o縱差保護(hù)（比率差動、差動速斷、采縱差保護(hù)（比率差動、差動速斷、采樣值差動）原理樣值差動）原理o零序、分側(cè)（或分相）差動保護(hù)原理零序、分側(cè)（或分相）差動保護(hù)原理第二頁，共24頁。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o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）o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 o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電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器的結(jié)構(gòu)o鐵芯、繞

2、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o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）第三頁，共24頁。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o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o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變壓器的不正常運行狀態(tài)變壓器的不正常運行狀態(tài)o外部相間短路引起的過電流外部相間短路引起的過電流o外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓o由于負(fù)荷超

3、載引起的過負(fù)荷由于負(fù)荷超載引起的過負(fù)荷o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第四頁，共24頁。差動保護(hù)基本原理o常規(guī)差動保護(hù)理論基礎(chǔ)常規(guī)差動保護(hù)理論基礎(chǔ)o基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 :對于任一集中參數(shù)電路中的任一閉合面，在任一時刻，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。通過該閉合面的所有支路電流的代數(shù)和等于零。 o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,同一時刻同一時刻,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）（tInii第五頁，共24頁。差動保護(hù)基本原理o常規(guī)差流的計算常規(guī)差流的

4、計算o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,平平衡關(guān)系被打破，產(chǎn)生差流衡關(guān)系被打破，產(chǎn)生差流o不考慮不考慮TA傳變誤差和傳變誤差和TA飽和飽和,不需要制動不需要制動o實際應(yīng)用中實際應(yīng)用中,需要考慮需要考慮TA傳變誤差、傳變誤差、TA飽和等因素的影響飽和等因素的影響, 使用帶比率制動的差動保護(hù)使用帶比率制動的差動保護(hù)niiIId1第六頁，共24頁。差動保護(hù)基本原理o差動保護(hù)的應(yīng)用差動保護(hù)的應(yīng)用o發(fā)電機(jī)完全縱差、母線差動是基于基爾霍夫電發(fā)電機(jī)完全縱差、母線差動是基于基爾霍夫電流定律流定律的的o不考慮分布電容的情況下，線路差動是基于霍不考慮分

5、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)償能忽略分布電容的影響，要進(jìn)行補(bǔ)償o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o差動保護(hù)反映的是電流的平衡關(guān)系差動保護(hù)反映的是電流的平衡關(guān)系第七頁，共24頁。差動保護(hù)基本原理o變壓器縱差基本原理（包括：比率差動、差動速斷、采樣值差動）n基于變壓器原理 理想變壓器：U1*I1=U2*I2 即：I1*n+I2=0 n為一次和二次繞組匝數(shù)比n反應(yīng)的是能量的平衡n平衡系數(shù)和匝數(shù)比、TA變比有關(guān)第八頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o變壓器

6、零序差動基本原理n基于基爾霍夫電流定律n主要用于自耦變n平衡系數(shù)只與TA變比有關(guān)o變壓器分側(cè)差動基本原理第九頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o變壓器縱差保護(hù)的特點變壓器縱差保護(hù)的特點o勵磁涌流勵磁涌流oY/轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換o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)o有載調(diào)壓引起的不平衡電流有載調(diào)壓引起的不平衡電流o可反映相間、接地、匝間短路故障可反映相間、接地、匝間短路故障第十頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o變壓器零序、分側(cè)差動保護(hù)的特點變壓器零序、分側(cè)差動保護(hù)的特點o不怕勵磁涌流不怕勵磁涌流o不需不需Y/轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換o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)，與電壓等級無關(guān)變比有關(guān)，與電壓等級無關(guān)o有載調(diào)壓不

7、會引起不平衡電流有載調(diào)壓不會引起不平衡電流o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o分側(cè)差動：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路分側(cè)差動：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路第十一頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)oY-轉(zhuǎn)換原理n為什么要進(jìn)行Y-轉(zhuǎn)換nY- 和 - Y的區(qū)別t對涌流制動特性的影響t消除零序電流nPRS-778采用Y- 轉(zhuǎn)換第十二頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)oY/-11轉(zhuǎn)換示例n矢量圖n差流計算（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 倍n差流、

8、制動電流定值都要相應(yīng)放大 倍IhaIhbIhcIlaIlbIlcIha-IhbIhb-Ihc30Ihc-Iha33第十三頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o各側(cè)平衡系數(shù)計算示例各側(cè)平衡系數(shù)計算示例o和電壓等級成正比，和和電壓等級成正比，和TA變比成正比變比成正比o和二次額定電流成反比和二次額定電流成反比o和變壓器容量無關(guān)和變壓器容量無關(guān)o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o以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，其他側(cè)平衡系數(shù)計算公式：以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，其他側(cè)平衡系數(shù)計算公式：o例如：某變壓器例如：某變壓器/ -12-12-11接線，高、中、低壓側(cè)額定電壓接線，高、中、低壓側(cè)額定電壓220kV、110k

9、V、10kV，TA變比：變比：600/1、1000/1、2000/1，則，則高、中、低壓側(cè)平衡系數(shù)分別為：高、中、低壓側(cè)平衡系數(shù)分別為： 1、0.833、0.262331,*1122或KKUKUKIIKKTAHnHTAinininHphi第十四頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o差動速斷保護(hù)差動速斷保護(hù)o在縱差保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時，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，快速切除故障o不經(jīng)勵磁涌流閉鎖，靠定值躲不經(jīng)勵磁涌流閉鎖，靠定值躲o不經(jīng)不經(jīng)TA斷線閉鎖斷線閉鎖o區(qū)外故障區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時，經(jīng)嚴(yán)重飽和時，經(jīng)TA飽和閉鎖飽和閉鎖第十五頁，共24頁。變壓器差動保護(hù)o比率差動保護(hù)比率差動保護(hù)n

10、經(jīng)勵磁涌流閉鎖：二次諧波、波形識別經(jīng)勵磁涌流閉鎖：二次諧波、波形識別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，可利用比率制動特性制動輕微飽和，可利用比率制動特性制動n區(qū)外故障區(qū)外故障TA嚴(yán)重飽和時，設(shè)專門的嚴(yán)重飽和時，設(shè)專門的TA飽和閉鎖元件：利用制動電流與差飽和閉鎖元件：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動電流表現(xiàn)的時序一致性來判別是否飽和 t故障：差流和制動電流突變量同時出現(xiàn)故障：差流和制動電流突變量同時出現(xiàn)tTA飽和：先出現(xiàn)制動電流突變量，幾毫秒后出現(xiàn)差流飽和：

11、先出現(xiàn)制動電流突變量，幾毫秒后出現(xiàn)差流第十六頁，共24頁。變壓器比率差動保護(hù)o動作特性曲線第十七頁，共24頁。變壓器比率差動保護(hù)o勵磁涌流特征勵磁涌流特征o尖脈沖，偏向時間軸一側(cè)，不對稱尖脈沖，偏向時間軸一側(cè)，不對稱o波形不連續(xù)，有間斷角波形不連續(xù)，有間斷角o含有豐富的諧波分量含有豐富的諧波分量第十八頁，共24頁。比率差動保護(hù)o勵磁涌流制動原理一勵磁涌流制動原理一:二次諧波復(fù)合制動二次諧波復(fù)合制動o對對 / 接線變壓器，差流反映接線變壓器，差流反映 形接線側(cè)兩相電流相量差形接線側(cè)兩相電流相量差,故當(dāng)差流二次諧波未能制動時，可進(jìn)一步用兩個相電流中的故當(dāng)差流二次諧波未能制動時，可進(jìn)一步用兩個相電流

12、中的二次諧波進(jìn)行制動，這就大大提高了涌流制動的可靠性。二次諧波進(jìn)行制動，這就大大提高了涌流制動的可靠性。 o采用涌流復(fù)合制動邏輯：在變壓器無故障時采用采用涌流復(fù)合制動邏輯：在變壓器無故障時采用“或或”邏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)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。換為分相制動方式。 o二次諧波定值、波形不對稱定值越小躲勵磁涌流能力二次諧波定值、波形不對稱定值越小躲勵磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動作越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動作 第十九頁，共24頁。比率差動保護(hù)o勵磁涌流制動原理二：波形識別勵磁涌流制動原理二：波形識別o故障時，有如下表達(dá)式成立：

13、故障時，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為波形不對稱系數(shù)。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)前半波某一點的數(shù)值， o為差流導(dǎo)數(shù)后半波對應(yīng)點的數(shù)值。為差流導(dǎo)數(shù)后半波對應(yīng)點的數(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。 o波形不對稱定值波形不對稱定值Kb越小躲勵磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動作越小躲勵磁涌流能力越強(qiáng)，保護(hù)越不容易動作 SKSb*S2TiiIIS2TiiIIbkiI2TiI第二十頁，共24頁。采樣值差動保護(hù)o采樣值差動采樣值差動o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：采樣值差動是微機(jī)保護(hù)特有的一種差動保護(hù)。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。n理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動相同理論基礎(chǔ)與常規(guī)差動相同nR取取S規(guī)則規(guī)則n模糊區(qū)模糊區(qū)IrId第二十一頁，共24頁。采樣值差動保護(hù)o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)。o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。o它的設(shè)置主要是為一般的非輕微變壓