變壓器保護原理與整定

關(guān)于變壓器保護原理與整定第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第一部分10/35KV線路保護

繼電保護保護功能低周、低壓減載重合閘和保護加速中性點不接地電網(wǎng)單相接地檢測中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地檢測

第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.繼電保護保護功能

三段式電流保護方向電流保護低電壓閉鎖方向電流保護低周、低壓減載重合閘和保護加速

第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三段式電流保護電流速斷保護(Ⅰ段)Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max (Krel取1.2—1.3)帶時限電流速斷保護(Ⅱ段)Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2 (Krel取1.1—1.2)過電流保護(Ⅲ段)Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset.Ⅲ.2 (Krel取1.1)Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/KrKrel取1.2；Kr取0.9—0.95； Kss大于1；時間:階梯形時限靈敏度:電流保護靈敏度大于1.5(近后備)及1.2(遠后備)應(yīng)用:末端饋線保護一般只需二段式。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三段式電流保護動作電流及時限特性BCDAABCD第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月方向電流保護

方向問題圖4-54方向元件用900接線：-900<arg(Ig/Ug*eja)<900為正方向

第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月低電壓閉鎖方向電流保護

其中一段的邏輯圖4-55

第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月低周、低壓減載低周減載邏輯見圖4-56第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月低周、低壓減載低壓減載邏輯見圖4-57第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月重合閘和保護加速邏輯框圖4|58

第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二.中性點不接地電網(wǎng)單相接地檢測基波零序電流大小選線基波零序電流與零序電壓的相位關(guān)系選線基波零序群體比幅比相選線基波零序電流補償選線零序電壓移相后的零序功率選線零序無功功率選線第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三.中性點經(jīng)消弧線圈接地

電網(wǎng)中單相接地檢測5次諧波分量選線5次諧波群體比幅比相選線零序有功功率選線第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第二部分電力變壓器的繼電保護

變壓器的故障和保護配置變壓器縱差動保護接線數(shù)字式變壓器縱差動保護數(shù)字式縱差動保護整定計算變壓器相間短路的后備保護

第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.變壓器的故障和保護配置1.變壓器的故障和不正常運行變壓器的故障 油箱內(nèi)部故障 油箱外部故障不正常運行工況 過負荷（對稱） 過勵磁（大容量變壓器） 溫度壓力第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.變壓器的故障和保護配置2.變壓器保護配置瓦斯保護（主保護）縱差動保護或電流速斷保護（主保護）外部相間短路的后備保護接地保護不正常運行的保護第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二．變壓器縱差動保護接線

1.縱差動保護的基本工作原理相位校正、幅值校正、接地故障時零序電流問題原理接線如圖3-12第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

常規(guī)縱差動保護接線

第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月電流的相位校正星形側(cè)差動回路電流：IbY-IaY=(IB1-IA1)/nTA1IcY-IbY=(IC1-IB1)/nTA1IaY-IcY=(IA1-IC1)/nTA1三角形側(cè)差動回路電流：-Ia/nTA2=(Iad-Ibd)/nTA2=(IA1-IB1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ib/nTA2=(Ibd-Icd)/nTA2=(IB1-IC1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ic/nTA2=(Icd-Iad)/nTA2=(IC1-IA1)/nTA2*(Ny/Nd)對穿越性正序,負序電流兩側(cè)差動回路的電流反相。第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

數(shù)字式縱差動保護接線第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月電流的相位校正Y側(cè)用軟件進行相位校正(和d側(cè)相位一致) Iα=(IaY-IBy)/√3 Iβ=(IbY-IcY)/√3 Iγ=3(IcY-IAy)/√3電流平衡調(diào)整 一次電流I1N=SN/√3*UＮφφ 二次電流I2N=I1N/nTA 以高壓側(cè)為基準側(cè)（I2N.B）計算其他各側(cè)平衡系數(shù)Kbal=I2N.B/I2N其他各側(cè)電流：I2N’=Kbal*I2N第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

常規(guī)縱差動保護接線

第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.變壓器的故障和保護配置2.變壓器保護配置瓦斯保護（主保護）縱差動保護或電流速斷保護（主保護）外部相間短路的后備保護接地保護不正常運行的保護第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：常規(guī)保護中互感器變比選擇計算。變壓器20MVAUn=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%Yn,d11接線.試選擇TA變比并計算不平衡電流.

110KV側(cè) 11KV側(cè)一次額定電流(KA) 20/(√3*110) 20/(√3*11) =0.105 =1.05TA的接線方式 d11 Y12TA的一次計算電流(A)√3*105=182 1050TA的標準變比 200/5=40 1200/5=240TA的一次額定電流(A) 182/40=4.55 1050/240 =4.375差動回路不平衡電流(A) Ibp=4.55-4.375=0.175第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：微機保護中互感器變比選擇計算變壓器31.5MVAUn=(110+-2*2.5%)/38.5/11KVY，Y，d-12-11，試選擇TA變比并計算平衡系數(shù) 110KV側(cè) 38.5KV側(cè) 11KV側(cè)額定電流(A)31.5/(√3*110) 473 1650 =165TA的接線方式 Y Y YTA的計算變比 165/5 473/5 1650/5選用TA的變比 200/5=40 500/5 2000/5各側(cè)二次電流 165/40=4.125 4.73 4.125平衡系數(shù) 1 0.872I1/I3=1第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三．數(shù)字式變壓器縱差動保護1.變壓器縱差動保護遇到的問題正確識別勵磁涌流和內(nèi)部短路電流區(qū)外短路時的不平衡電流和保護的靈敏度外部短路切除電壓突然恢復(fù)的暫態(tài)過程中不誤動作電流互感器飽和不影響縱差動保護的正確動作

第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.變壓器勵磁涌流及其判別勵磁涌流的特點勵磁涌流幅值大、衰減、含非周期分量波形呈間斷特性圖3-14含有明顯2次諧波（15%以上）和偶次諧波

第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2次諧波電流制動

三相差動電流中的2次諧波 判別式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取15%--20% 差動電流Idφ可以用基波分量Idφ1。制動方式分為： 諧波比Id2/Id1最大相制動三相； 差動電流（基波）最大相諧波比制動三相； 2次諧波最大值與基波最大值諧波比制動三相偶次諧波電流制動判別電流波形間斷角識別勵磁涌流θj>650；

θw<1400

第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.區(qū)外短路時的不平衡電流和

保護的靈敏度

區(qū)外短路最大不平衡電流 Iunb.max=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm) ＊Ik.max/nTA比率制動特性 Iop.max=Krel＊Iunb.max 動作電流隨外部短路電流增大而增大稱為比率制動特性。第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月最大不平衡電流和比率制動特性第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月A．兩折線比率制動特性動作量：IOP=|I1/n1+I2/n2|制動量: Ires=1/2*|I1/n1-I2/n2| 或max(I1,I2,I3)動作條件：Iop>Iq （Ires<=Ig） Iop>Iq+S*（Ires-Ig）(Ires>Ig) 最小動作電流Iq,取0.4—0.6 最小制動電流Ig,取0.5—1.0第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月B．三折線比率制動特性

Iop>Iq （Ires<=Ig1） Iop>Iq+S1*（Ires-Ig1） (Ig1<Ires<=Ig2) Iop>Iq+S1*（Ig2-Ig1）+S2*（Ires-Ig2） (Ires>Ig2)Ig1取0.5；Ig2取3；S1取0.3—0.75；S2取1.0差動電流速斷保護TA斷線閉鎖保護

第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月四．數(shù)字式縱差動保護整定計算1.比率制動特性參數(shù)整定（兩折線特性）最小動作電流Iq Iunb.loa=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm)＊Iloa/nTA Iq=Krel*Iunb.loa Krel:雙繞組變1.2—1.3；三繞組變1.4—1.5最小制動電流Ig(裝置內(nèi)部固定取0.8In)斜率S:躲外部短路差動回路最大不平衡電流 S=(Krel*Iunb.max-Iq)/(Ires.max-Ig) Krel:取1.3—1.5；Ires.max=Ik.max/nTA制動系數(shù): Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/Ires.max)第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月校驗靈敏度 最小運行方式下Ik.min,對應(yīng)Ires的Iop

Ksen=Ik.min/Iop

應(yīng)不低于22.差動電流速斷定值躲初始勵磁涌流和外部短路故障的最大不平衡電流

Iop>K*In Iop>Krel*Iunb.max Krel取1.3—1.5 K:對6.3—31.5MVA取4.5--7； 對40—120MVA取3—6；容量大取低值。 靈敏度應(yīng)不低于1.2第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月五．變壓器相間短路的后備保護1.復(fù)合電壓起動過流保護低電壓定值 用低壓側(cè)電壓時

Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV） (0.8—0.9)/（1.2*1.05） 用高壓側(cè)電壓時:Uset=0.7*Un/nTV

靈敏度Ksen=Uset/Uc.max, 大于2.0(近后備)及1.5(遠后備)第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)合電壓起動過流保護邏輯圖3-51第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月負序電壓定值

U2.set=(0.06—0.08)UφN/nTV

靈敏度Ksen=U2.min/U2.set 大于2.0(近后備)及1.5(遠后備)電流元件定值 對雙繞組變壓器:

Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA) (1.2/0.95) 對三繞組變壓器

Iset.1=Kp*Iset.2/nTA (Kp取1.2) 靈敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA) 大于1.3-1.5(近后備)及1.2(遠后備)第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.低電壓起動過流 當IA或IB或IC超過定值與UAB或UBC或UCA低于定值時起動。3．負序電流和單相低電壓起動過流 提高變壓器不對稱短路和內(nèi)部較輕故障時的靈敏度。負序定值取0.1-0.2。4.阻抗保護 當電流保護靈敏度不能滿足要求時采用.5.變壓器過負荷保護(信號) 裝于電源側(cè),閉鎖有載調(diào)壓.一般:

Iset=(Krel/Kr)*IN (1.05/0.85-0.95) 動作時間一般取9—10秒.第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.后備電流保護的配置單側(cè)雙繞組降壓變壓器

電源側(cè)保護1（和3配合）短時限跳低壓分段，長時限跳變壓器開關(guān)。單側(cè)電源三繞組降壓變壓器

低壓側(cè)保護2（和3配合） 短時限跳分段，長時限跳本側(cè)開關(guān) 電源側(cè)保護1（和2’、5配合） 短時限跳中壓側(cè)，長時限段跳三側(cè)開關(guān)兩側(cè)電源三繞組降壓變壓器（高壓為主）

無源側(cè)4（和5配合）:跳中壓側(cè)主電源側(cè)帶方向保護1（由變壓器到母線）（和6配合），不帶方向保護1（和4、7配合）第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三繞組降壓變壓器后備電流保護的配置

745

3

216第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月六．低壓變壓器的綜合保護

1．過流保護Ⅰ段電流速段:高壓繞組保護定值躲過低壓母線最大短路電流整定

躲過變壓器勵磁涌流靈敏度:保護安裝處短路時大于2Ⅱ段過電流，變壓器及相鄰后備定值:躲自啟動電動機啟動電流之和與分支過流保護配合靈敏度:低壓母線短路時大于1.5時間1.5—2.5s,也可用反時限特性.第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．過負荷保護躲額定電流,時間10—15s,也可用反時限特性.

3．負序電流保護不平衡和不對稱短路保護.啟動值I2.set(可取0.4)4．高壓側(cè)接地保護帶最大相電流制動的零序電流保護5．低壓側(cè)零序電流保護 啟動值: 躲正常運行時中線不平衡電流1.2*25%=0.3

與相鄰元件(有分支)零序保護配合(系數(shù)取1.1) 靈敏度:低壓母線接地短路時,大于1.5第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月負序電流保護和高壓側(cè)接地保護特性

第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第三部分高壓電動機保護電流縱差動保護電流速斷保護負序電流保護(不平衡保護)接地保護過熱保護過負荷保護啟動時間過長保護低電壓保護

第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一．電流縱差動保護用于定子繞組及引出線相間短路的保護。1.動作判據(jù)動作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制動量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相 用比率制動特性，如圖5-9、102.定值整定最小動作電流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系數(shù)(1.5*1*0.5or1.0*0.1)第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月兩相式縱差動保護

及比率制動特性第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月制動系數(shù) 躲最大啟動電流時的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取1.3--1.5；一般S為0.3—0.4)3．靈敏度校驗 Id=Ik.min/nTA

Ires=1/2*Ik.min 由Ires求對應(yīng)Iop Ksen=Id/Iop>=2 差動電流速斷保護取3—8倍額定電流

第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二．電流速斷保護1．動作判據(jù)

Imax≥Iset.H高定值,啟動中

Imax≥Iset.L低定值,啟動后投入

t≥tset保護延時

Imax:A相C相取大者(或正序電流)2．保護定值

高定值躲過最大啟動電流整定

Iset.H=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.5*實測or取7）低定值躲過自啟動電流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系數(shù)1.3*5)第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月時限 當電動機用斷路器出口時，動作時間取0s當電動機用F-C做出口時,取0.3秒,額定電流較大時取0.4s。此時Krel可取1.1。3.電動機啟動時間 用實測啟動時間乘1.2倍,一般電機可取10s。 用其判斷何時啟動結(jié)束。第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三.負序電流保護(不平衡保護)

負序保護用于作為匝間短路,斷相,相序反,電源不平衡及不對稱短路的后備保護，轉(zhuǎn)子開焊以及不對稱過負荷等。1.動作判據(jù)

I2≥I2.set(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.max

A：負序熱值；K2=I2.set/IN第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．負序保護定值

啟動值I2.set按躲過正常運行時允許的負序電流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN負序最長延時t2.max按電機能夠承受的最長時限整定，一般取20秒負序最短延時t2.min

無外部短路閉鎖時取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.5s一般用反時限特性，如圖5-19第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3．負序熱值Ａ

Ａ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的選取應(yīng)使Ａ>0.2秒第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月四.接地保護1.動作判據(jù)

Io≥Io.set當Iφmax≤1.05I2N

或Io≥[1+(Iφmax/I2N-1.05)/4]Io.set

當Iφmax>1.05I2N

to≥to.set 特性圖5-17采用最大相電流Iφmax作制動量第52頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．定值計算定值

電流定值按躲過電動機外部發(fā)生接地故障時的最大電容電流二次值，應(yīng)實測或按經(jīng)驗數(shù)據(jù)取得

Io.set=Ko*3Ioc(ko=2～3)時間定值

零序保護延時,一般取to.set=0秒