RCS985-變壓器

1、RCS-985RCS-985微機變壓器保護微機變壓器保護 1.1電力變壓器保護相關(guān)的技術(shù)規(guī)定條文摘錄電力變壓器保護相關(guān)的技術(shù)規(guī)定條文摘錄 1.2.1 對升壓、降壓、聯(lián)絡(luò)變壓器的下列故障及異常運行方式，對升壓、降壓、聯(lián)絡(luò)變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)按本條的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置：應(yīng)按本條的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置： a. 繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的單相繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的單相接地短路；接地短路； b. 繞組的匝間短路；繞組的匝間短路； c. 外部相間短路引起的過電流；外部相間短路引起的過電流； d. 中性點直接接地或經(jīng)小電

2、阻接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；及中性點過電壓； e. 過負荷；過負荷； f. 過勵磁；過勵磁； g. 中性點非直接接地側(cè)的單相接地故障；中性點非直接接地側(cè)的單相接地故障； h. 油面降低；油面降低； i. 變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障。變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障。 1.2.2 對變壓器的內(nèi)部、套管及引出線的短路故障，按其容量及重對變壓器的內(nèi)部、套管及引出線的短路故障，按其容量及重要性的不同，應(yīng)裝設(shè)下列保護作為主保護，并瞬時動作于斷開變要性的不同，應(yīng)裝設(shè)下列保

3、護作為主保護，并瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。壓器的各側(cè)斷路器。 a. 電流速斷保護：用于電壓電流速斷保護：用于電壓10kV及以下，容量在及以下，容量在10MVA及以下的變壓器。及以下的變壓器。 b. 縱差保護：用于電壓為縱差保護：用于電壓為35kV及以上，容量在及以上，容量在1OMVA及以上的變壓器。及以上的變壓器。對于電壓為對于電壓為lOkV的重要變壓器當電流速斷保護靈敏度不符合要求時也可的重要變壓器當電流速斷保護靈敏度不符合要求時也可采用縱差保護。采用縱差保護。 c. 電壓為電壓為220kV及以上變壓器，采用雙重縱差保護。及以上變壓器，采用雙重縱差保護。 d. 對于發(fā)電機變壓器組，當

4、發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路時，按對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路時，按2.2.3.4條條規(guī)定執(zhí)行。規(guī)定執(zhí)行。 e. 縱聯(lián)差動保護應(yīng)滿足下列要求：縱聯(lián)差動保護應(yīng)滿足下列要求： f. 應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流； g. 在變壓器過勵磁時不應(yīng)誤動作；在變壓器過勵磁時不應(yīng)誤動作； h.在電流回路斷線時應(yīng)發(fā)出斷線信號；在電流回路斷線時應(yīng)發(fā)出斷線信號； 在正常情況下，縱聯(lián)差動保護的保護范圍應(yīng)包括變壓器套管和引出線在正常情況下，縱聯(lián)差動保護的保護范圍應(yīng)包括變壓器套管和引出線，如不能包括引出線時，應(yīng)采用快速切除故障的輔助措施。在設(shè)備檢

5、修，如不能包括引出線時，應(yīng)采用快速切除故障的輔助措施。在設(shè)備檢修等特殊情況下，允許差動保護短時利用變壓器套管電流互感器。此時套等特殊情況下，允許差動保護短時利用變壓器套管電流互感器。此時套管和引線故障由后備保護動作切除。管和引線故障由后備保護動作切除。 1.2.3 對外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間對外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護，保護帶延時動作于相應(yīng)的斷路器。短路后備保護，保護帶延時動作于相應(yīng)的斷路器。 a.在滿足靈敏性和選擇性要求的情況，應(yīng)優(yōu)先選用簡單可靠的電流、電壓在滿足靈敏性和選擇性要求的情況，應(yīng)優(yōu)先選用簡單可靠的電流、電壓保護作為相間短路

6、后備保護。選擇的順序是：過電流保護、復合電壓保護作為相間短路后備保護。選擇的順序是：過電流保護、復合電壓(負序電壓和線間電壓負序電壓和線間電壓)啟動的過電流保護、復合電流保護（負序電流和啟動的過電流保護、復合電流保護（負序電流和單相式電壓啟動的過電流保護）。對電流、電壓保護不能滿靈敏性和選單相式電壓啟動的過電流保護）。對電流、電壓保護不能滿靈敏性和選擇性要求的擇性要求的330kV及以上變壓器可采用阻抗保護。及以上變壓器可采用阻抗保護。 b.過電流保護宜用于過電流保護宜用于110kV及以下，中小容量的降壓變壓器。保護的整定及以下，中小容量的降壓變壓器。保護的整定值要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負荷。值

7、要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負荷。 c. 110Kv 220kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，用過電流降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，用過電流保護不能滿足靈敏度要求時，宜采用復合電壓起動的過電流保護或復合保護不能滿足靈敏度要求時，宜采用復合電壓起動的過電流保護或復合電流保護。電流保護。 d.對對330kV及以上變壓器，當按及以上變壓器，當按2.3.5.2條和條和2.3.5.3條裝設(shè)保護不能滿足系條裝設(shè)保護不能滿足系統(tǒng)正常運行情況故障時靈敏性和選擇性，可采用阻抗保護。保護配置要統(tǒng)正常運行情況故障時靈敏性和選擇性，可采用阻抗保護。保護配置要簡化。阻抗繼電器可采用帶偏移特性的阻抗繼電器

8、、方向阻抗繼電器或簡化。阻抗繼電器可采用帶偏移特性的阻抗繼電器、方向阻抗繼電器或全阻抗繼電器。全阻抗繼電器。 總體方案為總體方案為雙主雙后雙主雙后，即雙套主保護、雙套后備保護、雙套，即雙套主保護、雙套后備保護、雙套異常異常運行保護運行保護的配置方案。其思想是將一個發(fā)變組單元的全套電量保的配置方案。其思想是將一個發(fā)變組單元的全套電量保護集成在一套裝置中。護集成在一套裝置中。 對于一個發(fā)變組單元，配置兩套完整的電氣量保護，每套保護裝對于一個發(fā)變組單元，配置兩套完整的電氣量保護，每套保護裝置采用不同組置采用不同組TATA，均有獨立的出口跳閘回路。，均有獨立的出口跳閘回路。 非電量保護出口跳閘回路完全

9、獨立，和操作回路獨立組屏。非電量保護出口跳閘回路完全獨立，和操作回路獨立組屏。1.2 保護總體方案設(shè)計思想保護總體方案設(shè)計思想二二 硬件平臺硬件平臺裝置面板和背面布置圖6B7B8B9C10B10C11B12B11C12C9B發(fā)電機變壓器組保護裝置南瑞繼保電氣有限公司RCS-985運 行報 警跳 閘確認區(qū)號取消33鍵盤調(diào)試接口1A1B3A3B4A4B5B5A2A2B 2.1 機箱結(jié)構(gòu)機箱結(jié)構(gòu)2.2 先進的硬件核心先進的硬件核心 一一 高速數(shù)字信號處理器高速數(shù)字信號處理器DSPDSP 大規(guī)模邏輯門陣列大規(guī)模邏輯門陣列FPGAFPGA 可編程邏輯門陣列可編程邏輯門陣列CPLDCPLD 并行高精度并行

10、高精度A/DA/D 3232位微處理器位微處理器CPUCPU 獨立的獨立的CPUCPU處理顯示、鍵盤等人機對話處理顯示、鍵盤等人機對話 大屏幕漢字液晶顯示大屏幕漢字液晶顯示 高速數(shù)字信號處理器DSP32位微處理器CPU 雙CPU系統(tǒng)：低通、低通、ADAD采樣、保護計算、邏輯輸出采樣、保護計算、邏輯輸出1 1、CPU2CPU2作用于啟動繼電器，作用于啟動繼電器，CPU1CPU1作用于跳閘矩陣作用于跳閘矩陣 2 2、啟動一致性啟動一致性，CPU1CPU1和和CPU2CPU2的啟動元件相同，保護才出口的啟動元件相同，保護才出口3 3、兩個、兩個CPUCPU系統(tǒng)之間均進行完善的自檢和互檢，任一系統(tǒng)之間

11、均進行完善的自檢和互檢，任一CPUCPU板故板故障，閉鎖裝置并發(fā)報警信號障，閉鎖裝置并發(fā)報警信號2.3先進的硬件核心二先進的硬件核心二2.4 RCS-985硬件配置示意圖硬件配置示意圖交流信號低通濾波A/DDSP1DSP2CPU1外部開入串口打印出口繼電器CPU板低通濾波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部開入QDJCPLDCPLD濾波器DC/DC5V12V24V至裝置內(nèi)部其他插件光耦24V至相應(yīng)插件220/11024V24V-地220/110-人機CPU顯示人機通訊口人機通訊口人機通訊口 靈活的跳閘矩陣：每一種保護均可經(jīng)跳閘矩陣整定出口方式靈活的跳閘矩陣：每一種保護均

12、可經(jīng)跳閘矩陣整定出口方式2.5 跳閘矩陣的功能特點2.6 保護功能壓板保護功能壓板6B36B2投 主 變 相 間 后 備投 主 變 接 地 保 護6B56B4投 主 變 不 接 地 保 護投 發(fā) 變 組 差 動6B76B6備 用投 高 廠 變 差 動6B96B8投 高 廠 變 高 壓 側(cè) 后 備投 高 廠 變 A分 支 后 備6B116B10備 用備 用6B126B136B14對 時打 印6B16B15信 號 復 歸投 主 變 差 動 保 護24V光 耦 +（ 輸 入 ）6B17投 高 廠 變 B分 支 后 備5B75B6投 三 次 諧 波 電 壓 保 護投 轉(zhuǎn) 子 一 點 接 地 保 護5B

13、95B8投 轉(zhuǎn) 子 兩 點 接 地 保 護投 定 子 過 負 荷5B115B10投 負 序 過 負 荷投 失 磁 保 護5B135B12投 失 步 保 護投 過 電 壓 保 護5B155B14投 逆 功 率 保 護5B205B19投 勵 磁 過 負 荷5B225B21備 用斷 水 保 護 投 跳5B245B23熱 工 保 護 投 跳投 勵 磁 變 差 動 保 護備 用投 頻 率 保 護投 誤 上 電 保 護投 起 停 機 保 護5B165B175B185B255B3投 發(fā) 電 機 差 動 保 護投 發(fā) 電 機 后 備 保 護5B55B4投 發(fā) 電 機 匝 間 保 護投 定 子 接 地 零 序

14、電 壓 保 護24V光 耦 +（ 輸 入 ）5B29投 過 勵 磁 保 護保 護 功 能 壓 板三變壓器差動保護三變壓器差動保護3.1變壓器差動保護首先規(guī)定首先規(guī)定TATA的正的正極性端在母線側(cè)，極性端在母線側(cè)，電流參考方向由電流參考方向由母線流向變壓器母線流向變壓器為正方向。為正方向。變壓器變斜率比例差動變壓器變斜率比例差動321321111222)/()()2/()()()()(IIIIIIIIIIKKKnInKKbnKKKnIIIbnIIKInIIIIKIdrerblrblbleblrblblblblrercdqderbldercdqdrbld 假設(shè)定值單中：假設(shè)定值單中：各側(cè)電流都轉(zhuǎn)為

15、標么值代入差動方程對變壓器差動，；)(63 . 0I7 . 01 . 021nIKKecdqdblblrrblrblblblrblblblblrIIKKKnnKKbnKKK05. 01 . 04 . 26)605. 01 . 0()(05. 0)62/(0.10.7)2/()(1112）（)(5 . 17 . 0)()(3 . 01 . 005. 022errcdqderblderrrcdqdrbldnIIIIbnIIKInIIIIIIKI差動方程變換為：差動方程變換為：由上式可以看出，差動方程分兩段，第一段為拋物由上式可以看出，差動方程分兩段，第一段為拋物線，第二段為直線，在平面圖上如下圖所

16、示：線，第二段為直線，在平面圖上如下圖所示：變壓器變斜率比率差動方程分析變壓器變斜率比率差動方程分析比率差動的動作特性比率差動的動作特性IenIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2動作區(qū)制動區(qū)速斷動作區(qū)區(qū)內(nèi)故障時：如圖示，各側(cè)短路電流都是由母線流向變壓器，和參考方向一致，為正值，所以差動電流很大，容易滿足差動主程，差動保護動作。321IIIId 區(qū)外故障時：如圖示在低壓母線上發(fā)生故障。高、中壓側(cè)短路電流由母線流向變壓器，為正值。低壓側(cè)電流由變壓器流向母線，為負值。把變壓器看成電路上的一個節(jié)點，由節(jié)點電流定理，流入的電流等于流出的電流，即相量和為0，所以差動電流差動保護不動作。032

17、1IIIId變壓器差動變壓器差動TA選擇選擇各側(cè)名稱高廠變高壓側(cè)TA2高廠變高壓側(cè)TA發(fā)電機機端TA主變低壓側(cè)TA主變二分支TA主變一分支TA主變差動定義 011011各側(cè)TA選擇原則如下：主變高壓側(cè)TA：如果是3/2接線，主變一分支TA、主變二分支TA全選；其他只選主變一分支。發(fā)電機側(cè)TA：可以選擇發(fā)電機機端TA或主變低壓側(cè)TA。高廠變高壓側(cè)TA：如果廠變高壓側(cè)有一組大變比TA、一組小變比TA，選擇高廠變高壓側(cè)TA2，即大變比TA；如果廠變高壓側(cè)只有一組TA，選擇高廠變高壓側(cè)TA，此時在定值整定時要將廠變高壓側(cè)大變比的TA變比和廠變高壓側(cè)變比的TA變比整定成相同。主變差動各側(cè)電流的折算主變差

18、動各側(cè)電流的折算主變差動所用電流為主變高壓側(cè)電流（主變差動所用電流為主變高壓側(cè)電流（3/2接線為一分支和二分支）、主變低壓側(cè)電流、高接線為一分支和二分支）、主變低壓側(cè)電流、高廠變高壓側(cè)電流，由于各側(cè)電流處于不同的電壓等級，所以在差動運算前，要對各側(cè)電流廠變高壓側(cè)電流，由于各側(cè)電流處于不同的電壓等級，所以在差動運算前，要對各側(cè)電流進行折算，折算到同一個電壓等級。在進行折算，折算到同一個電壓等級。在RCS985中，電流的折算方法是采用標么值。中，電流的折算方法是采用標么值。標么值定義標么值定義：電流的實際值和基準值的比值，一般選取各側(cè)的額定電流做為基準電流。：電流的實際值和基準值的比值，一般選取各

19、側(cè)的額定電流做為基準電流。對于主變各側(cè)額定電流的計算公式如下（統(tǒng)一選取主變額定容量為基準容量）：對于主變各側(cè)額定電流的計算公式如下（統(tǒng)一選取主變額定容量為基準容量）：1）主變高壓側(cè)：）主變高壓側(cè)：2）主變低壓側(cè)：）主變低壓側(cè)：3）高廠變高壓側(cè)）高廠變高壓側(cè)：各參數(shù)定義如下：各參數(shù)定義如下：SN：主變額定容量：主變額定容量U1N：主變高壓側(cè)額定線電壓：主變高壓側(cè)額定線電壓 N1：主變高壓側(cè)：主變高壓側(cè)TA變比變比U2N：主變低壓側(cè)額定線電壓：主變低壓側(cè)額定線電壓 N2：主變低壓側(cè)：主變低壓側(cè)TA變比變比 N3：高廠變高壓側(cè)：高廠變高壓側(cè)TA變比變比 1113NUSInne2223NUSInne3

20、233NUSInne3.2TA飽和對差動保護的影響飽和對差動保護的影響 e1 1）由磁化曲線，知道一）由磁化曲線，知道一次電流的波形，可以畫出次電流的波形，可以畫出磁通的波形。磁通的波形。 2 2）由電磁感應(yīng)定理：）由電磁感應(yīng)定理： 可由磁通可由磁通畫出畫出e e2 2波形波形。 3 3）由于電流互感器二次）由于電流互感器二次側(cè)相當于一個純電阻回路，側(cè)相當于一個純電阻回路，由：由：e e2 2=R=R2 2i i2 2 可得二次電流可得二次電流i i2 2波形。波形。dtdNe22eTATA飽和判據(jù)的特點飽和判據(jù)的特點全新的全新的“異步法異步法” TATA飽和判據(jù)飽和判據(jù)抗抗TATA飽和算法：

21、飽和算法：利用變壓器、發(fā)電機差電流中諧波含量和波形特征來識別電利用變壓器、發(fā)電機差電流中諧波含量和波形特征來識別電流互感器是否飽和。流互感器是否飽和。關(guān)鍵判據(jù)：關(guān)鍵判據(jù)：根據(jù)根據(jù)TATA飽和也是在短路過了一段時間后才飽和的理論先初步判出飽和也是在短路過了一段時間后才飽和的理論先初步判出是區(qū)外故障時，再投入抗是區(qū)外故障時，再投入抗TATA飽和算法。初步判出區(qū)外故障的判據(jù)為：飽和算法。初步判出區(qū)外故障的判據(jù)為： 制動電流工頻變化量制動電流工頻變化量 差動電流工頻變化量差動電流工頻變化量滿足上兩判據(jù)時間大于一定值初步判為區(qū)外故障。滿足上兩判據(jù)時間大于一定值初步判為區(qū)外故障。2thd1thrIIIIT

22、ATA保護判據(jù)的特點保護判據(jù)的特點 區(qū)內(nèi)故障時，無論區(qū)內(nèi)故障時，無論TATA是否飽和，制動電流和差電流的工頻變化量是否飽和，制動電流和差電流的工頻變化量電流同步出現(xiàn)。電流同步出現(xiàn)。TATA保護判據(jù)的特點保護判據(jù)的特點 區(qū)外故障時，如果區(qū)外故障時，如果TATA飽和，制動電流與差電流的工頻變化量電流飽和，制動電流與差電流的工頻變化量電流先后異步出現(xiàn)先后異步出現(xiàn) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 A 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 B 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 10

23、0 120 -100 0 100 C 相(A) t (ms) TA飽和時波形飽和時波形TA嚴重飽和時的主要特征嚴重飽和時的主要特征 1）二次電流波形有嚴重缺損，顯著非正弦。）二次電流波形有嚴重缺損，顯著非正弦。 2）在短路后）在短路后TA很快進入深飽和，以致二次繞組的感應(yīng)電動勢降為零很快進入深飽和，以致二次繞組的感應(yīng)電動勢降為零。在相應(yīng)的一段時間內(nèi)二次電流為零，此時一次電流全部成為勵磁電。在相應(yīng)的一段時間內(nèi)二次電流為零，此時一次電流全部成為勵磁電流。流。 3）當一次電流全部成為勵磁電流后其瞬時值下降時）當一次電流全部成為勵磁電流后其瞬時值下降時TA逐漸退出飽和逐漸退出飽和，當它下降到零繼而改變

24、極性時鐵心安全退出飽和，二次繞組的感應(yīng)，當它下降到零繼而改變極性時鐵心安全退出飽和，二次繞組的感應(yīng)電動勢增大，二次電流又幾乎與一次電流相等，但這時鐵心中有相當電動勢增大，二次電流又幾乎與一次電流相等，但這時鐵心中有相當大的剩磁存在。大的剩磁存在。 4）當一次電流恢復初始的極性又上升時，由于有剩磁存在鐵心又很快）當一次電流恢復初始的極性又上升時，由于有剩磁存在鐵心又很快飽和，二次電流又降為零。飽和，二次電流又降為零。 5）在短路開始時鐵心要維持磁通不變，或者說勵磁回路的電感不允許）在短路開始時鐵心要維持磁通不變，或者說勵磁回路的電感不允許其電流突變，一次電流全部變換為二次電流，其電流突變，一次電

25、流全部變換為二次電流，TA無誤差。這段時間雖無誤差。這段時間雖短，一般為短，一般為38ms ,但可以被差動保護所利用。但可以被差動保護所利用。TA飽和處理方法飽和處理方法(1)為防止在區(qū)外故障時為防止在區(qū)外故障時TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和時可能引起的穩(wěn)態(tài)比的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和時可能引起的穩(wěn)態(tài)比率差動保護誤動作，裝置采用各相差電流的綜合諧波作為率差動保護誤動作，裝置采用各相差電流的綜合諧波作為TA飽和的判據(jù)，飽和的判據(jù)，其表達式如下：其表達式如下：In Knxb*I1其中其中In為某相差電流中的綜合諧波，為某相差電流中的綜合諧波，I1為對應(yīng)相差電流的基為對應(yīng)相差電流的基波，波，Knxb為某一比例常數(shù)。為某

26、一比例常數(shù)。故障發(fā)生時，保護裝置利用差電流工頻變化量和制動電流工故障發(fā)生時，保護裝置利用差電流工頻變化量和制動電流工頻變化量是否同步出現(xiàn)，先判出是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，如區(qū)外故障，頻變化量是否同步出現(xiàn)，先判出是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，如區(qū)外故障，投入投入TA飽和閉鎖判據(jù)，可靠防止飽和閉鎖判據(jù)，可靠防止TA飽和引起的比率差動保護誤動。飽和引起的比率差動保護誤動。 TA飽和處理方法飽和處理方法(2)：高值比率差動高值比率差動 為避免區(qū)內(nèi)嚴重故障時TA飽和等因素引起的比率差動延時動作，裝置設(shè)有一高比率和高起動值的比率差動保護，利用其比率制動特性抗區(qū)外故障時TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA飽和時能

27、可靠正確動作。高值比率差動不判TA飽和。穩(wěn)態(tài)高值比率差動的動作方程如下： rdedIIII7 . 02 . 11.2Ie0IdIr0.70Icdsd動作區(qū)速斷動作區(qū)高值和低值差動的配合1）區(qū)內(nèi)輕微故障，短路電流小，TA不飽和：低值比率差動靈敏動作2）區(qū)內(nèi)嚴重故障，短路電流大，TA飽和：低值閉鎖，高值動作3）區(qū)外輕微故障，短路電流小，TA不飽和：差流為0，低值和高值都不動作4）區(qū)外嚴重故障，短路電流大， TA飽和：低值閉鎖，高值差動由于定值比較高，差流進入不到動作區(qū)，也不會動作。3.3勵磁涌流勵磁涌流識別原理識別原理 在正常運行時勵磁電流比較小，一般不超過額定電流的3%,可是在: (1)變壓器空

28、載合閘（空投） (2)區(qū)外故障切除后電壓恢復時這兩種情況下可能出現(xiàn)很大的勵磁電流。 勵磁涌流波形特征： 勵磁涌流的最大幅值很大，可能達到變壓器額定電流的510倍。變壓器容量越小，該倍數(shù)越大。 有很大的非周期分量。波形偏于時間軸的一側(cè)，因此波形嚴重不對稱。 有大量的諧波分量，尤其是二次諧波分量含量較大。二次諧波與基波分量的比值一般均大于0.15。 波形出現(xiàn)間斷，間斷角一般大于60o。 12II變壓器空載合閘示意變壓器空載合閘示意 勵磁涌流的波形與合閘瞬間電壓的相位、鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量和變壓器容量的大小、鐵芯材料的性質(zhì)和磁化曲線、變壓器的飽和磁密、合閘回路的阻抗和時間常數(shù)等因素有關(guān)。

29、 如果合閘時正好電壓達到最大值，就不會出現(xiàn)非周期性的磁通，也就不會出現(xiàn)勵磁涌流，而只有正常時的勵磁電流。 如果合閘時正好電壓為零，勵磁涌流最大。所以三相變壓器中三相的勵磁涌流大小是不一樣的。考慮到變壓器空投時電源三相電壓互差1200，所以無論在何時合閘至少有二相會出現(xiàn)不同程度的勵磁涌流。 空投變壓器時勵磁涌流錄波圖（實際（實際500kV500kV自耦變壓器）自耦變壓器）勵磁涌流閉鎖原理勵磁涌流閉鎖原理1（諧波制動原理）（諧波制動原理）涌流判別通過控制字可以選擇二次諧波制動原理或波形判別原理。（1）諧波制動原理裝置采用三相差動電流中二次諧波與基波的比值作為勵磁涌流閉鎖判據(jù)，動作方程如下：其中I2

30、為每相差動電流中的二次諧波，I1為對應(yīng)相的差流基波，K2xb為二次諧波制動系數(shù)整定值。推薦K2xb整定為0.15。122IKIxb勵磁涌流閉鎖原理勵磁涌流閉鎖原理2（波形判別原理）（波形判別原理） 式中式中 差電流的全周積分值。差電流的全周積分值。 SS1S2 兩個相距半周的差電流瞬時值兩個相距半周的差電流瞬時值 之和的全周積分值。之和的全周積分值。 S+=S1-S2 大于大于1的常數(shù)。的常數(shù)。 門檻值。門檻值。 tbSSSKSSSbKtSS1S2S1S2勵磁涌流短路電流裝置利用三相差動電流中的波裝置利用三相差動電流中的波形判別作為勵磁涌流識別判據(jù)。內(nèi)形判別作為勵磁涌流識別判據(jù)。內(nèi)部故障時，各

31、側(cè)電流經(jīng)互感器變換部故障時，各側(cè)電流經(jīng)互感器變換后，差流基本上是工頻正弦波。而后，差流基本上是工頻正弦波。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形是間斷不對稱的。在，波形是間斷不對稱的。當滿足以下判據(jù)時，當滿足以下判據(jù)時，與門分相與門分相開放差動保護開放差動保護：Y /d-11接線變壓器電流相量圖：接線變壓器電流相量圖：*A a IABIICcIIbaIIabIIcBC c b3.4變壓器高低壓側(cè)電流的相位補償變壓器高低壓側(cè)電流的相位補償對于連接組號為Yd-11的變壓器，高壓側(cè)繞組為Y接線，低壓側(cè)為接線，這樣造成高低壓側(cè)電流有30度的相位差，必須對電流相位進行補償

32、后，才能做差動運算3/ )(3/ )(3/ )(ACCCBBBAAIIIIIIIII電流相位補償公式電流相位補償公式RCS985中變壓器差動（發(fā)變組差動）電流相位補償采用Y側(cè)向側(cè)補償?shù)姆椒?，公式如下：主變差動各?cè)電流的折算主變差動各側(cè)電流的折算主變差動所用電流為主變高壓側(cè)電流（主變差動所用電流為主變高壓側(cè)電流（3/2接線為一分支和二分支）、主變低壓側(cè)電流、高接線為一分支和二分支）、主變低壓側(cè)電流、高廠變高壓側(cè)電流，由于各側(cè)電流處于不同的電壓等級，所以在差動運算前，要對各側(cè)電流廠變高壓側(cè)電流，由于各側(cè)電流處于不同的電壓等級，所以在差動運算前，要對各側(cè)電流進行折算，折算到同一個電壓等級。在進行折算

33、，折算到同一個電壓等級。在RCS985中，電流的折算方法是采用標么值。中，電流的折算方法是采用標么值。標么值定義標么值定義：電流的實際值和基準值的比值，一般選取各側(cè)的額定電流做為基準電流。：電流的實際值和基準值的比值，一般選取各側(cè)的額定電流做為基準電流。對于主變各側(cè)額定電流的計算公式如下（統(tǒng)一選取主變額定容量為基準容量）：對于主變各側(cè)額定電流的計算公式如下（統(tǒng)一選取主變額定容量為基準容量）：1）主變高壓側(cè)：）主變高壓側(cè)：2）主變低壓側(cè)：）主變低壓側(cè)：3）高廠變高壓側(cè)）高廠變高壓側(cè)：各參數(shù)定義如下：各參數(shù)定義如下：SN：主變額定容量：主變額定容量U1N：主變高壓側(cè)額定線電壓：主變高壓側(cè)額定線電壓

34、 N1：主變高壓側(cè)：主變高壓側(cè)TA變比變比U2N：主變低壓側(cè)額定線電壓：主變低壓側(cè)額定線電壓 N2：主變低壓側(cè)：主變低壓側(cè)TA變比變比 N3：高廠變高壓側(cè)：高廠變高壓側(cè)TA變比變比 1113NUSInne2223NUSInne3233NUSInneRCS-985T調(diào)試調(diào)試 如圖示，在如圖示，在Y高壓側(cè)和高壓側(cè)和低壓側(cè)做差動試驗。低壓側(cè)做差動試驗。高壓側(cè)電流是高壓側(cè)電流是A進進N出，低壓側(cè)是出，低壓側(cè)是a進進c出。出。 高壓側(cè)電流：代入折算公式：高壓側(cè)電流：代入折算公式：IA 0；IB0；IC0；折算后：折算后：IA10；IB 0 ；IC 1180 ；低壓側(cè)電流：低壓側(cè)電流：Ia1180；Ib0

35、；Ic 10 ；3/ )(3/ )(3/ )(ACCCBBBAAIIIIIIIII3比率差動的動作特性比率差動的動作特性IenIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2動作區(qū)制動區(qū)速斷動作區(qū)差動試驗差動試驗序號 一側(cè)電流(機端)二側(cè)電流(中性點)制動電流(Ir)(I1+I2)/2 實測差電流(Id) Ie計 算 差 電流值(Id) Ie A Ie A Ie 1 2 3 4 5 6 7 假設(shè)定值單中：假設(shè)定值單中：各側(cè)電流都轉(zhuǎn)為標么值代入差動方程對變壓器差動，；)(63 . 0I7 . 01 . 021nIKKecdqdblblrrblrblblblrblblblblrIIKKKnnKK

36、bnKKK05. 01 . 04 . 26)605. 01 . 0()(05. 0)62/(0.10.7)2/()(1112）（)(5 . 17 . 0)()(3 . 01 . 005. 022errcdqderblderrrcdqdrbldnIIIIbnIIKInIIIIIIKI差動方程變換為：差動方程變換為：由上式可以看出，差動方程分兩段，第一段為拋物由上式可以看出，差動方程分兩段，第一段為拋物線，第二段為直線，在平面圖上如下圖所示：線，第二段為直線，在平面圖上如下圖所示：變壓器變斜率比率差動方程分析變壓器變斜率比率差動方程分析主變差動保護定值主變差動保護定值序號序號定值名稱定值名稱定值范

37、圍定值范圍整定步長整定步長1比率差動起動定值0.1-1.50 (Ie)0.01 (Ie)2差動速斷定值2-14.00 (Ie)0.01 (Ie)3比率差動起始斜率0.05-0.150.014比率差動最大斜率0.500.800.015諧波制動系數(shù)0.10-0.350.016差動保護跳閘控制字0000-FFFF1以下是運行方式控制字整定1表示投入，0表示退出1差動速斷投入0，12比率差動投入0，13工頻變化量比率差動投入0，14涌流閉鎖原理選擇0，10：二次諧波閉鎖1：波形判別5TA斷線閉鎖比率差動0，1主變差動保護邏輯框圖主變差動保護邏輯框圖比率差動元件&差動保護硬壓板投入比率差動保護軟

38、壓板投入TA瞬時斷線判別&差流起動元件&涌流開放元件過激磁閉鎖差動判別TA飽和判別元件高值比率差動元件&差動保護硬壓板投入比率差動保護軟壓板投入TA瞬時斷線判別比率差動保護跳閘&差動起動元件&涌流開放元件=1差動速斷元件&差動保護硬壓板投入差動速斷保護軟壓板投入&差動起動元件差動速斷保護跳閘四四 變壓器后備保護變壓器后備保護4.1 相間阻抗保護相間阻抗保護 阻抗保護作為發(fā)變組相間后備保護。阻抗元件取保護安裝處相間電阻抗保護作為發(fā)變組相間后備保護。阻抗元件取保護安裝處相間電壓、相間電流。壓、相間電流。 主變阻抗保護可通過整定值選擇采用方向阻

39、抗圓、偏移阻抗圓或全主變阻抗保護可通過整定值選擇采用方向阻抗圓、偏移阻抗圓或全阻抗圓。阻抗圓。1）當某段阻抗反向定值整定為零時，選擇）當某段阻抗反向定值整定為零時，選擇方向阻抗圓方向阻抗圓；2）當某段阻抗正向定值大于反向定值時，選擇）當某段阻抗正向定值大于反向定值時，選擇偏移阻抗圓偏移阻抗圓；3）當某段阻抗正向定值與反向定值整定為相等時，選擇）當某段阻抗正向定值與反向定值整定為相等時，選擇全阻抗圓全阻抗圓。阻抗元件靈敏角阻抗元件靈敏角78度，阻抗保護的方向指向由整定值整定實現(xiàn)，一般度，阻抗保護的方向指向由整定值整定實現(xiàn)，一般正方向指向主變，正方向指向主變，TV斷線時自動退出阻抗保護。斷線時自動

40、退出阻抗保護。 阻抗元件的動作特性如圖所示：圖中: I為相間電流，U為相間電壓，Zn為阻抗反向整定值，Zp為阻抗正向整定值。 TV斷線對阻抗保護的影響：當裝置判斷出變壓器高壓側(cè)TV斷線時，自動退出阻抗保護。 阻抗元件的比相方程為：jxRnZInZIUpZIUpZIUm270)()(90nPZIUZIUArg4.2 復合電壓閉鎖方向過流復合電壓閉鎖方向過流 復合電壓方向過流保護主要作為主變壓器相間故障的后復合電壓方向過流保護主要作為主變壓器相間故障的后備保護。通過整定控制字可選擇各段過流是否經(jīng)過復合電壓備保護。通過整定控制字可選擇各段過流是否經(jīng)過復合電壓閉鎖，是否經(jīng)過方向閉鎖，是否投入。閉鎖，是

41、否經(jīng)過方向閉鎖，是否投入。 方向元件：采用正序電壓，并帶有記憶，近處三相短路方向元件：采用正序電壓，并帶有記憶，近處三相短路時方向元件無死區(qū)。裝置后備保護分別設(shè)有控制字時方向元件無死區(qū)。裝置后備保護分別設(shè)有控制字過流方過流方向指向向指向來控制過流保護各段的方向指向。當來控制過流保護各段的方向指向。當過流方向指過流方向指向向控制字為控制字為0時，表示方向指向變壓器，靈敏角為時，表示方向指向變壓器，靈敏角為45；當；當過流方向指向過流方向指向控制字為控制字為1時，方向指向系統(tǒng)，靈時，方向指向系統(tǒng)，靈敏角為敏角為225。方向元件的動作特性如下圖所示，陰影區(qū)為。方向元件的動作特性如下圖所示，陰影區(qū)為動

42、作區(qū)。動作區(qū)。 同時裝置分別設(shè)有控制字同時裝置分別設(shè)有控制字過流經(jīng)方向閉鎖過流經(jīng)方向閉鎖來控制過來控制過流保護各段是否經(jīng)方向閉鎖。當流保護各段是否經(jīng)方向閉鎖。當過流經(jīng)方向閉鎖過流經(jīng)方向閉鎖控制字控制字為為1時，表示本段過流保護經(jīng)過方向閉鎖。時，表示本段過流保護經(jīng)過方向閉鎖。Ilm=45Ilm=225UlUla)方向指向變壓器方向指向變壓器 b)方向指向系統(tǒng)方向指向系統(tǒng)方向指向系統(tǒng)或變壓器時的保護范圍方向指向系統(tǒng)或變壓器時的保護范圍 過流保護方向元件指向系統(tǒng)時，此時做為系統(tǒng)故障的后備保護，保護范圍是本側(cè)母線故障及母線出口處故障。 方向元件指向變壓器時，保護范圍是：變壓器故障、對側(cè)母線故障及母線出

43、口處故障。指向系統(tǒng)時保護范圍指向系統(tǒng)時保護范圍指向變壓器時指向變壓器時保護范圍保護范圍 復合電壓元件：復合電壓元件： 復合電壓指相間電壓低或負序電壓高。對于變壓器某側(cè)復合電壓指相間電壓低或負序電壓高。對于變壓器某側(cè)復合電壓元件可通過整定控制字選擇是否引入其它側(cè)的電復合電壓元件可通過整定控制字選擇是否引入其它側(cè)的電壓作為閉鎖電壓，例如對于高壓側(cè)后備保護，裝置分別設(shè)壓作為閉鎖電壓，例如對于高壓側(cè)后備保護，裝置分別設(shè)有控制字，如有控制字，如過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖、過流保過流保護經(jīng)低壓側(cè)復壓閉鎖護經(jīng)低壓側(cè)復壓閉鎖等，來控制過流保護是否經(jīng)其他側(cè)等，來控制過流保護是否經(jīng)其他側(cè)復合

44、電壓閉鎖；復合電壓閉鎖； 當當過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖控制字整定控制字整定為為1時時，表示高壓側(cè)復壓閉鎖過流可經(jīng)過中壓側(cè)復合電壓起動；，表示高壓側(cè)復壓閉鎖過流可經(jīng)過中壓側(cè)復合電壓起動；當當過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖過流保護經(jīng)中壓側(cè)復壓閉鎖控制字整定為控制字整定為0時，表時，表示高壓側(cè)復壓閉鎖過流不經(jīng)過中壓側(cè)復合電壓起動。示高壓側(cè)復壓閉鎖過流不經(jīng)過中壓側(cè)復合電壓起動。 各段過流保護均有各段過流保護均有過流經(jīng)復壓閉鎖過流經(jīng)復壓閉鎖控制字，當控制字，當過過流經(jīng)復壓閉鎖流經(jīng)復壓閉鎖控制字為控制字為1時，表示本段過流保護經(jīng)復合時，表示本段過流保護經(jīng)復合電壓閉鎖。電壓閉鎖。 ZDZD

45、UUUU22 低電壓元件的動作電壓按躲過無故障運行時保護安裝處出現(xiàn)的最低低電壓元件的動作電壓按躲過無故障運行時保護安裝處出現(xiàn)的最低電壓來整定。電壓來整定。 式中：式中：額定線電壓（額定線電壓（TV二次值，取二次值，取100V）。）。 負序電壓元件按躲過正常運行時系統(tǒng)中出現(xiàn)的最大負序電壓整定。負序電壓元件按躲過正常運行時系統(tǒng)中出現(xiàn)的最大負序電壓整定。此外，還應(yīng)滿足相鄰線路末端兩相短路時負序電壓元件有足夠的動作此外，還應(yīng)滿足相鄰線路末端兩相短路時負序電壓元件有足夠的動作靈敏度。靈敏度。通常通常 式中：額定相電壓（式中：額定相電壓（TV二次值，取二次值，取57.7V）。）。NUU)7 . 06 .

46、0(NUNopUU%102NU TV異常對復合電壓元件、方向元件的影響：異常對復合電壓元件、方向元件的影響： 裝置設(shè)有整定控制字裝置設(shè)有整定控制字TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則來控制來控制TV斷線時方斷線時方向元件和復合電壓元件的動作行為。若向元件和復合電壓元件的動作行為。若TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制控制字為字為1，當判斷出本側(cè)，當判斷出本側(cè)TV異常時，方向元件和本側(cè)復合電壓元件不異常時，方向元件和本側(cè)復合電壓元件不滿足條件，但本側(cè)過流保護可經(jīng)其它側(cè)復合電壓閉鎖（過流保護經(jīng)過滿足條件，但本側(cè)過流保護可經(jīng)其它側(cè)復合電壓閉鎖（過流保護經(jīng)過其他側(cè)復合電壓閉鎖投入情況）；若其他側(cè)復

47、合電壓閉鎖投入情況）；若TV斷線保護投退原則斷線保護投退原則控制字控制字為為0，當判斷出本側(cè)，當判斷出本側(cè)TV異常時，方向元件和復合電壓元件都滿足條異常時，方向元件和復合電壓元件都滿足條件，這樣復合電壓閉鎖方向過流保護就變?yōu)榧冞^流保護；不論件，這樣復合電壓閉鎖方向過流保護就變?yōu)榧冞^流保護；不論TV斷斷線保護投退原則線保護投退原則控制字為控制字為0或或1，都不會使本側(cè)復合電壓元件，都不會使本側(cè)復合電壓元件起動其它側(cè)復壓過流。起動其它側(cè)復壓過流。 本側(cè)電壓退出對復合電壓元件、方向元件的影響：本側(cè)電壓退出對復合電壓元件、方向元件的影響： 當本側(cè)當本側(cè)TV檢修時，為保證本側(cè)復合電壓閉鎖方向過流的正確動

48、檢修時，為保證本側(cè)復合電壓閉鎖方向過流的正確動作，需投入作，需投入本側(cè)電壓退出本側(cè)電壓退出壓板或整定控制字，此時它對復合電壓壓板或整定控制字，此時它對復合電壓元件、方向元件有如下影響：元件、方向元件有如下影響：（1）本側(cè)復合電壓元件不啟動，但可由其它側(cè)復合電壓元件起動（過流）本側(cè)復合電壓元件不啟動，但可由其它側(cè)復合電壓元件起動（過流保護經(jīng)過其它側(cè)復合電壓閉鎖投入情況）；保護經(jīng)過其它側(cè)復合電壓閉鎖投入情況）；（2）本側(cè)方向元件輸出為正方向；）本側(cè)方向元件輸出為正方向；（3）不會使本側(cè)復合電壓元件起動其它側(cè)過流元件（其它側(cè)過流保護經(jīng)）不會使本側(cè)復合電壓元件起動其它側(cè)過流元件（其它側(cè)過流保護經(jīng)過本側(cè)

49、復合電壓閉鎖投入情況）。過本側(cè)復合電壓閉鎖投入情況）。4.3 變壓器的零序電流保護 大接地電流系統(tǒng)中，中心點直接接地的變壓器裝設(shè)零序電流保護作為接地短路的后備保護。 大接地電流系統(tǒng)中，中心點又可能不接地的分級絕緣變壓器需裝設(shè)間隙零序電流保護和零序過電壓保護作為接地短路的后備保護。 大接地電流系統(tǒng)中，中心點又可能不接地的全絕緣變壓器需裝設(shè)零序過電壓保護作為接地短路的后備保護。中心點直接接地的變壓器裝設(shè)零序電流保護作為接地短路的后備保護。0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF4.4 變壓器中性點間隙保護變壓器中性點間隙保護 間隙保護的作用是保護間隙保護的作用是保護

50、中性點不接地變壓器中中性點不接地變壓器中性點絕緣安全的。性點絕緣安全的。 在變壓器中性點對地在變壓器中性點對地之間安裝一個擊穿間隙之間安裝一個擊穿間隙。在變壓器不接地運行。在變壓器不接地運行時，若因某種原因變壓時，若因某種原因變壓器中性點對地電位升高器中性點對地電位升高到不允許值時，間隙擊到不允許值時，間隙擊穿，產(chǎn)生間隙電流。穿，產(chǎn)生間隙電流。變壓器間隙保護是用流變壓器間隙保護是用流過變壓器中性點的間隙過變壓器中性點的間隙電流及電流及TV開口三角形電開口三角形電壓作為危及中性點安全壓作為危及中性點安全判據(jù)來實現(xiàn)的。判據(jù)來實現(xiàn)的。 保護的原理接線如圖所保護的原理接線如圖所示。示。變壓器中性不接地

51、運行時，如圖示，當發(fā)生單相接地故障，中性點N電位升高到相電位，如果不設(shè)放電間隙，容易把中性點絕緣擊穿。此時設(shè)放電間隙，防止過電壓，同時間隙擊穿后有間隙零序電流，間隙過流保護動作。間隙過流保護定值)(1000AnITopopI0TnVUop)180150(0秒3 . 0t1 1）動作電流）動作電流當流過擊穿間隙的電流大于或等于100A時保護動作，即： 式中：保護的動作電流； 間隙TA的變比。3 3）動作延時）動作延時為躲過暫態(tài)過電壓，間隙保護具有動作延時，一般其值為：2）動作電壓）動作電壓4.5 變壓器過勵磁保護變壓器過勵磁保護 變壓器過激磁運行時，鐵芯飽和，勵磁電流急劇增變壓器過激磁運行時，鐵

52、芯飽和，勵磁電流急劇增加，勵磁電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，從而使加，勵磁電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，從而使內(nèi)部損耗增大、鐵芯溫度升高。另外，鐵芯飽和之后內(nèi)部損耗增大、鐵芯溫度升高。另外，鐵芯飽和之后，漏磁通增大，在導線、油箱壁及其他構(gòu)件中產(chǎn)生渦，漏磁通增大，在導線、油箱壁及其他構(gòu)件中產(chǎn)生渦流，引起局部過熱。嚴重時造成鐵芯變形及損傷介質(zhì)流，引起局部過熱。嚴重時造成鐵芯變形及損傷介質(zhì)絕緣。絕緣。 為確保大型、超高壓變壓器的安全運行，設(shè)置變壓為確保大型、超高壓變壓器的安全運行，設(shè)置變壓器過激磁保護非常必要。器過激磁保護非常必要。過激磁保護的作用原理 過激磁保護的作用原理變壓器運行時，其輸入端

53、的電壓為：變壓器運行時，其輸入端的電壓為： （5-1）式中：式中：U電源電壓；電源電壓；W一次繞組的匝數(shù)；一次繞組的匝數(shù)；S變壓器鐵芯的有效截面；變壓器鐵芯的有效截面；f電源頻率；電源頻率；B鐵芯中的磁密。鐵芯中的磁密。由于繞組匝數(shù)由于繞組匝數(shù)W和鐵芯截面和鐵芯截面S均為定數(shù)，故由（均為定數(shù)，故由（5-1）可以得到：）可以得到： （5-2）式中：式中：K1/4.44WS，是常數(shù)。，是常數(shù)。由式（由式（5-2）可以看出，變壓器鐵芯中的磁密，與電源電壓成正比，與電）可以看出，變壓器鐵芯中的磁密，與電源電壓成正比，與電源的頻率成反比，即電源電壓的升高或頻率的降低，均會造成鐵芯中源的頻率成反比，即電源電壓的升高或頻率的降低，均會造成鐵芯中的磁密增大，進而產(chǎn)生過激磁。的磁密增大，進而產(chǎn)生過激磁。 在變壓器過激磁保護中，用到一個重要的物理量，稱之為過激磁倍數(shù)在變壓器過激磁保護中，用到一個重要的物理量，稱之為過激磁倍數(shù)n，它等于鐵芯中的實際磁密，它等于鐵芯中的實際磁密B與額定工作磁密與額定工作磁密Be之比，即：之比，即： （5-3）變壓器過激磁時，變壓器過激磁時，n1，n值越大，過激磁倍數(shù)越高，對變壓器的危值越大，過激磁倍