主變保護(hù)知識(shí)概要.ppt

主變保護(hù)介紹 一 變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)二 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)三 變壓器相間短路的后備保護(hù)四 變壓器接地短路的后備保護(hù) 一 變壓器的故障油箱內(nèi)部故障各相繞組之間的相間短路 單相繞組部分線匝之間的匝間短路 單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地故障 油箱外部故障引出線的相間短路 絕緣套管閃爍或破壞 引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路 二 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 負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷 漏油等原因引起的油面降低 過勵(lì)磁 三 變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)瓦斯保護(hù) 防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低 縱差動(dòng)保護(hù)或差動(dòng)電流速斷保護(hù) 防御變壓器繞組 套管及引出線上的故障 上述保護(hù)動(dòng)作后 均應(yīng)跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器 外部相間短路的后備保護(hù)過電流保護(hù)低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 外部接地短路的后備保護(hù)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行 零序電流保護(hù)中性點(diǎn)不接地的變壓器 零序過電壓保護(hù)中性點(diǎn)經(jīng)過放電間隙接地的變壓器 間隙電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)過勵(lì)磁保護(hù)變壓器的其他非電量保護(hù)油溫高保護(hù)冷卻器故障保護(hù)壓力釋放保護(hù)等 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)基爾霍夫第一定律 電流 在集總電路中 任何時(shí)刻 對任意結(jié)點(diǎn) 所有流入流出結(jié)點(diǎn)的支路電流的代數(shù)和恒等于零 正常運(yùn)行或外部故障時(shí) 差流為零 保護(hù)不動(dòng)作 差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn) 速動(dòng) 不需和其他保護(hù)配合在繞組變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)電流互感器 其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線 即如果兩側(cè)電流互感器的同級(jí)性端都朝向母線側(cè) 則將同級(jí)性端子相連 并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器 在繼電器線圈中流過的電流是兩側(cè)電流互感器的二次電流只差 也就是說差動(dòng)繼電器是接在差動(dòng)回路的 同極性端 在某一時(shí)刻極性同時(shí)為正 或同時(shí)為負(fù) 的一端稱同名端 兩個(gè)具有互感的線圈 在某一端通入電流時(shí) 兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通方向是相同的 那兩個(gè)線頭就叫 同名端 Y 11接線兩繞組三相變壓器正常運(yùn)行時(shí)示意圖 11點(diǎn)接線的電流向量圖 變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流不平衡電流 變壓器本身無故障時(shí) 差流回路中的電流1 由變壓器兩側(cè)電流不同相位產(chǎn)生的不平衡電流2 TA計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流 例 某Y d 11變壓器容量為31 5MVA 變比為115 10 5 選擇電流互感器的變比 并計(jì)算額定運(yùn)行條件下的不平衡電流 以雙繞組降壓變壓器為例分析由計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流 設(shè)高壓側(cè)一次電流為 TA的變比為nTA1低壓側(cè)一次電流為 TA的變比為nTA2對于Y d 11變壓器 記為 3 變壓器有載調(diào)壓產(chǎn)生的不平衡電流調(diào)壓的范圍 U1e 1 U U2e假定Y d 11雙繞組降壓變壓器計(jì)算變比和實(shí)際變比一致由可得 4 由電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流由于電流互感器勵(lì)磁電流的存在 電流互感器存在傳變誤差 電流互感器的二次電流為 變壓器差動(dòng)回路中流過的電流為 若兩側(cè)TA特性完全相同 則上述不平衡電流為零 由于兩側(cè)電流互感器不同型號(hào) 特性不一致 并計(jì)及電流互感器的傳變誤差 由此產(chǎn)生的不平衡電流按下式計(jì)算 Kst 為電流互感器的同型系數(shù) 同型時(shí)取0 5 不同型時(shí)取1 綜上所述 在穩(wěn)態(tài)情況下 Y d 11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流按下式計(jì)算 二 暫態(tài)運(yùn)行條件下的不平衡電流1 非周期分量的影響產(chǎn)生的不平衡電流Knp 非周期分量系數(shù) 取值1 5 22 勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流電力變壓器正常運(yùn)行時(shí) 用于建立磁場的勵(lì)磁電流很小 變壓器在空載合閘或外部故障切除后恢復(fù)供電時(shí) 可能產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流 稱為勵(lì)磁涌流 變壓器差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流的計(jì)算綜合考慮穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)條件下的不平衡電流 不考慮勵(lì)磁涌流的影響 變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流按下式計(jì)算 U 一般取調(diào)壓范圍的一半變壓器差動(dòng)保護(hù)如果按躲開勵(lì)磁涌流整定勢必會(huì)大大降低保護(hù)的靈敏度 為此應(yīng)尋找識(shí)別勵(lì)磁涌流的方法 在勵(lì)磁涌流條件下 保護(hù)閉鎖 在故障電流作用下 保護(hù)可靠動(dòng)作 一般情況下 三相變壓器勵(lì)磁涌流有如下特點(diǎn) 1 任何情況下空載投入變壓器 至少兩相出現(xiàn)勵(lì)磁涌流 2 勵(lì)磁涌流可能為對稱性涌流 也可能為偏于時(shí)間軸一側(cè)的非對稱性涌流 3 至少有一相勵(lì)磁涌流中二次諧波含量較大 4 間斷角顯著減小等 三 勵(lì)磁涌流的鑒別方法1 二次諧波制動(dòng)原理理論基礎(chǔ) 與內(nèi)部短路電流相比 變壓器勵(lì)磁涌流中含有大量的二次諧波分量 因此計(jì)算出差流中的二次諧波分量 其值較大時(shí)則認(rèn)為是勵(lì)磁涌流 常用判別式 I2 I1 k其中 I2為二次諧波的幅值 I1為基波的幅值 k通常取0 15 0 20左右變壓器三相勵(lì)磁涌流中的二次諧波并非同時(shí)達(dá)到此定值 故一般采用或門制動(dòng)的方式 即三相中有一相二次諧波含量超過此定值就閉鎖差動(dòng)保護(hù) 2 間斷角原理間斷角原理是基于勵(lì)磁涌流波形有較大的間斷角這一特征來區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障的 一般采用的判據(jù)是 當(dāng)差流的間斷角大于65 時(shí)判為勵(lì)磁涌流 間斷角小于65 且波寬大于140 時(shí)則判別為非勵(lì)磁涌流 3 波形對稱原理波形對稱原理是基于故障電流的波形符合對稱性 即當(dāng)前采樣時(shí)刻的采樣值與半周前的采樣值具有相反的符號(hào) 而勵(lì)磁涌流的波形不符合對稱性 借此 可區(qū)分出故障電流和勵(lì)磁涌流 變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則變壓器縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則 一般按躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流進(jìn)行整定 整定式為 其中 Krel 可靠系數(shù) 取1 3Ik max 外部故障時(shí)的最大短路電流 折算到TA二次側(cè) 二 變壓器比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算1 雙折線比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)變壓器的穿越電流為最大外部故障電流Ik max時(shí) 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為Iop max Ires max 1 最小動(dòng)作電流Iop 0按躲過變壓器在正常運(yùn)行條件下產(chǎn)生的不平衡電流整定現(xiàn)場實(shí)際取值為 Iop 0 0 2 0 5 IN nTA 2 拐點(diǎn)電流Ires 0一般取I 0 8 1 IN nTA 3 Iop max和Ires max近似Ik max 外部故障時(shí)的最大短路電流 4 制動(dòng)特性斜率K3 變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)Id Iop set動(dòng)作判據(jù) Iop set按躲過勵(lì)磁涌流整定 三 微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)的邏輯一般 完整的微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)包括三部分 一是差動(dòng)速斷部分 二是比率制動(dòng)部分 三是電流互感器斷線判別和差流越限判別部分 1 差動(dòng)速斷部分不受二次諧波和CT二次斷線的控制 當(dāng)差電流大于差動(dòng)速斷的定值時(shí)立即發(fā)出跳閘命令 2 比率制動(dòng)部分同時(shí)受二次諧波制動(dòng)的控制 其中 二次諧波部分是為防止變壓器出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)誤動(dòng) 3 電流互感器斷線是否閉鎖比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù) 用戶可通過定值單中的控制字選擇 TA斷線檢測的判據(jù)為 1 發(fā)生突變后電流減小 而不是增大 2 本側(cè)三相電流中有一相或兩相無電流 且對側(cè)三相電流無變化 滿足以上條件時(shí)判為TA二次回路斷線 4 差流越限判據(jù)可在正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)視各相的差電流 如任一相差電流超過越限門檻值則延時(shí)發(fā)出告警信號(hào) 變壓器相間短路的后備保護(hù)過電流保護(hù)構(gòu)成原理 邏輯圖2 整定計(jì)算 低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)構(gòu)成原理圖 邏輯圖 復(fù)壓起動(dòng)的過電流保護(hù)構(gòu)成原理圖 邏輯圖 變壓器接地短路的后備保