主變差動保護及保護

1、主變差動保護及保護主變差動保護及保護第一頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場主變差動保護及保護范圍 第二頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場 一一.主變差動保護主變差動保護Y 差動保護是一種依據(jù)被保護電氣設備進出線兩端電流差值的變化構成的對電氣設備的保護裝置，一般分為縱聯(lián)差動保護和橫聯(lián)差動保護。變壓器的差動保護屬縱聯(lián)差動保護，橫聯(lián)差動保護則常用于變電所母線等設備的保護。Y 差動保護主要用于電力變壓器的保護。其原理是監(jiān)視保護設備兩個不同監(jiān)測點電流的變化，從而發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測對象有無異常，當異常值到達整定值，即動作斷路器將設備從系統(tǒng)中切除，防止事故擴大。第三頁，共27頁

2、。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y 縱差和橫差保護都是利用電流差動的原理來工作：簡單的說縱差保護的原理是比較發(fā)電機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；橫差保護是利用雙星型繞組中性點之間的不平衡電流來工作，對于定子繞組匝間或層間短路很靈敏。比率差動式保護主要用于變壓器，在發(fā)電機上用的很少。Y 一般，發(fā)電機的主保護配備縱差保護，橫差保護要根據(jù)接線方式而定。第四頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護 ：Y 縱聯(lián)差動保護定義：其動作和選擇性取決于被保護區(qū)各端電流的幅值比較或相位與幅值比較的一種保護。Y

3、 采用差動繼電器作保護的測量元件，用來比較被保護元件各端電流的大小和相位之差，從而判斷保護區(qū)內是否發(fā)生短路。Y 由于縱聯(lián)差動保護只在保護區(qū)內短路時才動作，不存在與系統(tǒng)中相鄰元件保護的選擇性配合問題，因而可以快速切除整個保護區(qū)內任何一點的短路，這是它的可貴優(yōu)點。但是，為了構成縱聯(lián)差動保護裝置，必須在被保護元件各端裝設電流互感器，并將它們的二次線圈用輔助導線連接起來，接差動繼電器。由于受輔助導線條件的限制，縱向連接的差動保護僅限于用在短線路上，對于發(fā)電機、變壓器及母線等，則可廣泛采用縱聯(lián)差動保護實現(xiàn)主保護。第五頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y 所謂變壓器的縱聯(lián)差

4、動保護，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進行比較而構成的保護?？v聯(lián)差動保護裝置，一般用來保護變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內部故障，通常只作后備保護。 Y 縱聯(lián)差動保護裝置由變壓器兩側的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，流經繼電器的電流等于兩側電流互感器二次側電流之差。在正常情況下或保護范圍外發(fā)生故障時，兩側電流互感器二次側電流大小相等，相位相同，因此流經繼電器的差電流為零，但如果在保護區(qū)內發(fā)生短路故障，流經繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保

5、護作用。第六頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y橫聯(lián)差動保護：橫聯(lián)差動保護：Y定義：應用于并聯(lián)電路(或雙回線)的一種差動保護。其動作取決于這些電路中電流的不平衡分配。Y在阻抗相同的兩條平行線路上可裝設橫聯(lián)差動方向保護。橫聯(lián)差動方向保護反應的是平行線路的內部故障，而不反應平行線路的外部故障。Y變壓器橫差保護-用于兩臺并聯(lián)運行的變壓器。差動繼電器安裝于各臺變壓器（一般安裝于高壓側），根據(jù)功率輸出相等的原則，監(jiān)測兩臺變壓器的運行狀況。第七頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y縱橫差動保護的區(qū)別：縱橫差動保護的區(qū)別：Y縱差保護反應的是相間故

6、障。（接地或不接地的相間短路，通常稱為橫向故障），那么縱差保護的縱應該指的是CT的串聯(lián)。Y橫差保護反應的是匝間故障。（定子繞組的匝間短路或分支開路，稱為縱向故障），那么橫差保護的橫應該指的是CT的并聯(lián)。第八頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y主變差動保護是變壓器的主要保護手段，基本原理是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區(qū)內故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護瞬時動作，而在保護區(qū)外故障，主變差動保護則不應動作。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，使差動回路中產生不平衡電流，而不平衡電流中勵磁涌流的存在，?？蓪е伦儔浩鞑顒颖?/p>

7、護誤動，給變壓器差動保護的實現(xiàn)帶來困難，因此采用措施減少不平衡電流及其對保護的影響是實現(xiàn)主變差動保護需要解決的主要矛盾。第九頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y主變繼電保護有：本體保護、差動、距離、過負荷、短路保護和過電壓保護等。Y1.本體保護：是一種非電量保護，包括本體輕、重瓦斯保護，有載調壓輕、重瓦斯保護以及壓力釋放。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，從而導致氣體的產生，這時變壓器的瓦斯繼電器動作，本體保護就是根據(jù)不同瓦斯繼電器的動作來跳閘或告警。 第十頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y2.差動保護：反

8、映變壓器內部故障（包括三側或兩側CT之間的電纜）。以三圈變?yōu)槔杉儔浩魅齻鹊碾娏?。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；如果變壓器內部故障，肯定有一側的電流比較大，從而導致差流不為0，保護動作。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，保護不會動作。常見的差動有差流速斷、比率差動等。兩圈變同理。 第十一頁，共27頁。3.距離保護：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：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：國外用的很多。采用零

9、序電流來判斷，好像也有叫零序差動保護的。 中海油新能源玉門昌馬風電場第十二頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y6.過流保護：用于變壓器后備保護。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、饋線保護后備等。過流保護包括：相電流、負序、零序；還有定時限、反時限等。 Y7.過負荷：包括告警、啟動風冷、閉鎖有載調壓等。第十三頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y8.熱過負荷：根據(jù)變壓器提供的熱積累特性，根據(jù)負荷電流計算變壓器的熱積累 ，分為告警和跳閘兩個階段。第十四頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風

10、電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y在主變差動保護所用電流互感器選擇時，除應選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，還應適當?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，減少差動回路中產生的不平衡電流，提高差動保護的靈敏度。這對避免保護區(qū)外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導致的主變差動保護誤動作尤為有效。第十五頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y為防止主變差動保護因不平衡電流的影響造成的保護誤動作，在選擇保護用電流互感器時，除應選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，適當增大電流互感器變比，這樣可以降低短路電流倍數(shù)，減少差動回路中產生的不平衡電流，有效削弱勵磁

11、涌流，提高差動保護的靈敏度。這對避免保護區(qū)外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導致的主變差動保護誤動作不失為有效的方法之一。第十六頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場二、變壓器差動保護工作原理二、變壓器差動保護工作原理及實現(xiàn)時的特點及實現(xiàn)時的特點 變壓器縱差保護-差動繼電器安裝于變壓器的高低、壓側（或組合繼電器的線分別接高、低壓側的保護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)測變壓器運行狀況。一旦兩側被監(jiān)測數(shù)據(jù)異常達到整定值，即保護裝置即動作開關，將變壓器從系統(tǒng)切除。 縱聯(lián)差動保護是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的相量差。對雙繞組變壓器實

12、現(xiàn)縱差動保護的原理接線如下圖所示。 第十七頁，共27頁。Y 下圖為電容器橫差動保護接線，正常運行時，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，保護即動作。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場第十八頁，共27頁。Y一般我們把根據(jù)電磁感應原理使發(fā)電機轉子形成旋轉磁場的過程稱為勵磁。Y變壓器勵磁涌流是：變壓器全電壓充電時在其繞組中產生的暫態(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生的磁通方向相同時，其總磁通量遠遠超過鐵芯的飽和磁通量，因此產生極大的涌流，其中最大峰值可達到變

13、壓器額定電流的6-8倍。第十九頁，共27頁。Y由于勵磁涌流對電力系統(tǒng)會產生很多不利影響，其抑制技術受到廣泛關注。目前，削弱勵磁涌流的方法主要有三種：串聯(lián)電阻；控制三相開關合閘時間；在變壓器低壓側并聯(lián)電容器。Y其中，由于控制三相開關合閘時間從原理上不需要附屬設備，相對另外二種方法有一定優(yōu)勢。Y從仿真結果來看，控制三相開關合閘時間能夠有效抑制勵磁涌流的幅值第二十頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場 （一）、以單相變壓器為例，勵磁涌流具如特點： 1、變壓器的勵磁電流IL僅流經變壓器的某一側，因此，通過電流互感器反應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

14、電流減小，它的影響就更小。但是當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，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。第二十一頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場 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，且相鄰波形之間存在“間斷角”。第二十二頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場 （二）、為了防止勵磁涌流的影響，根據(jù)涌流特點，變壓器縱差保護常采用下述措施： 1、采用具有速飽和鐵心的差動繼電器（BCH型差動繼電器）構成保護 2、利

15、用二次諧波制動原理構成差動保護 3、采用鑒別波形“間斷角”原理的差動保護第二十三頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場 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。第二十四頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y三三.主變差動保護范圍有：主變差動保護范圍有：Y 保護主變高低（高中低）壓側斷路器之間的所有設備，包括主變、主變各電壓等級側進出線以及套管等。第二十五頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能源玉門昌馬風電場Y 其故障可分為油箱內和油箱外故障兩種；油箱內故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等，油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。第二十六頁，共27頁。中海油新能源玉門昌馬風電場中海油新能