CSC326变压器保护-保护配置及原理.

屠黎明2008-12-17CSC-326系列数字式变压器保护装置保护配置及原理•适用于1000kV及以下各种电压等级的变压器•适用于各种接线方式的变压器•适用于普通变、自耦变等各种类型变压器•可用于最大六侧制动的变压器保护•适用于变电站综合自动化系统，也可用于常规变电站。适用范围装置型号电压等级装置型号应用场合主保护后备保护备注1000kVCSC-326HCSC-326HA五侧差动三侧主变，主后一体两侧差动短引线，主后一体CSC-326HB三侧差动――补偿变三侧差动调压变保护330kV～500kVCSC-326C五侧差动四侧主后一体CSC-326CK最大六侧差动六侧主后一体CSC-326EB最大四侧差动三侧主后备保护TA分开220kVCSC-326A三侧差动两侧主后一体，低压不带分支CSC-326B四侧差动三侧主后一体，低压不带分支CSC-326D五侧差动四侧主后一体，低压带分支CSC-326DK最大六侧差动六侧主后一体，低压带分支CSC-326EA四侧差动四侧主后备保护TA分开装置型号电压等级装置型号应用场合主保护后备保护备注110kVCSC-326FCSC-326FA最大四侧差动四侧主后一体CSC-326FB最大三侧差动――主保护CSC-326FC最大六侧差动――后备保护CSC-326FD――四侧后备保护110kV及以下CSC-326GCSC-326GD最大四侧差动无主保护CSC-326GH――高压侧后备保护，含测控功能CSC-326GL――低压侧后备保护，含测控功能•比率差动保护•分相差动/零差保护•相间阻抗和接地阻抗保护•复压闭锁（方向）过电流保护•零序电压闭锁零序（方向）过电流保护•零序过电压保护和间隙零序过电流保护•过激磁保护•失灵联跳变压器保护•非全相保护•失灵启动•充电保护•过负荷保护•TA断线和TV断线检测保护功能配置CT接线方式为计算差动电流及后备保护方向元件指向的基准：1、变压器各侧相电流互感器均应采用星性接线，二次电流直接接入装置。2、各侧相电流互感器均以母线侧为极性端，减极性指向变压器（中性点零序TA的极性端在变压器侧)。3、装置内部电流回路装有小TA（电流变换器），装置端子图上标“’”的为接装置内部TA非极性端的端子。CT接线说明适用范围a、10MVA容量及以上的单独运行的变压器b、6.3MVA容量及以上的并联运行的变压器c、重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时保护范围变压器内部绕组的相间短路故障变压器内部绕组的匝间短路故障基本要求a、应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；b、在变压器过励磁时不应误动作；c、在电流回路断线时应发出断线信号，并有条件的闭锁差动保护；d、在正常情况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。差动保护配置原则为防止区外故障时，变压器内部损耗以及CT饱和等原因造成保护的误动引入制动电流与差动电流的相互配合的一种差动保护方式。比率差动保护CSC326比率差动保护主要组成部分：保护起动差流速断比率制动励磁涌流制动TA断线检测差流越限告警1、差动保护启动元件)2()()()(TtiTtiTtitiiIiQd2）差流启动元件以相电流突变量为主要的启动元件，差流启动元件作为辅助启动元件1）突变量启动元件cdcdqdddcdqddIICBAIMaxIII8.0,,,maxmax比率差动保护11max121NiizdNiidzIIIIIKID0.6Ie5IeIsdIcdKb1=0.2Kb3=0.7IdzIzd2、差动保护的动作曲线比率差动保护zdecdebeeezdbdzezdecdebezddzezdcdzdbdzIIIIKIIKIDIIKIIIIIIKIIKIDIIIIIKI56.0)6.05()5(56.06.0)6.0(6.013113、差动保护的动作方程如下比率差动保护额定电流中压侧的平衡系数＝低压侧的平衡系数＝nnnUSI113TAHTAMnHnMnnUU11TAHTAnHnnnUUL1L1比率差动保护4、平衡系数以及额定电流的计算变压器各侧TA二次电流相位由软件自校正，采用在Y侧进行校正相位。例如对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。3/)('BAAIII3/)('CBBIII3/)('ACCIII变压器接线型式，根据定值，相位差自动校正比率差动保护5、主变各侧电流的相位补偿1CLK接线方式钟点数无2Se变压器额定容量MVA3UHe高压侧额定电压kV5HTA1高压侧TA一次值A6HTA2高压侧TA二次值A9UMe中压侧额定电压kV11MTA1中压侧TA一次值A12MTA2中压侧TA二次值A15ULe低压侧额定电压kV16LTVN低压侧TV变比17LTA1低压侧TA一次值A18LTA2低压侧TA二次值A比率差动保护6、差动保护的相关定值变压器在空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，将产生励磁涌流，该励磁涌流流入差动保护的差动回路，若差动保护不能够躲过这一电流，就会误动作。因此，当前变压器差动保护的核心问题是如何正确地识别励磁涌流和内部故障电流。关于励磁涌流1、主变差动保护为何要设置励磁涌流闭锁励磁涌流是由于变压器铁芯磁通饱和所引起的冲击电流，其大小与变压器的等值阻抗、合闸初相角、剩磁大小、绕组接线方式、铁芯结构及材质等因素有关。在变压器的铁芯磁通未饱和时，励磁绕组电感很大，励磁电流很小甚至可忽略不计；而当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于磁链不能突变，会产生自由直流分量，导致变压器铁芯磁通饱和，变压器励磁绕组电感降低，将出现数值很大的励磁电流，也就是我们所说的励磁涌流。关于励磁涌流2、励磁涌流的产生1、励磁涌流幅值很大且衰减，含有非周期分量，当合闸初相角改变时，对各相别的励磁涌流影响不同。对于中小变压器：励磁涌流可以达到额定电流的10倍以上，且衰减很快。对于大型变压器：励磁涌流一般不超过额定电流的4-5倍，衰减慢，有时可达到1分钟。2、波形呈间断特性：短路电流波形对称并且连续，励磁涌流不连续。关于励磁涌流3、励磁涌流的特点激磁涌流的特点对称涌流：波形不连续，出现间断，波形上下对称。严重情况下θw.max=120θj.max=50.8非对称涌流：波形偏于时间轴一侧，波形上出现间断，严重情况下θw.max=155.4θj.max=80w、d分别为差动电流的波宽与间断角。关于励磁涌流4、励磁涌流的波形特征分析和实践表明Y/-11,Y0/-11接线的励磁涌流中，差动回路中有一相对称涌流，另外两相呈非对称性涌流，且这两相非对称性涌流其中一相为正极性，另一相呈负极性关于励磁涌流5、励磁涌流的波形特征二次谐波原理采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据；或门闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，闭锁比率差动保护dxbdIKI2.2比率差动保护1、谐波闭锁的比率差动五次谐波原理针对激磁涌流持续时间较长的大型电力变压器，可以选择投入五次谐波闭锁的比率差动保护。采用三相差动电流中五次谐波与基波的比值作为激磁涌流闭锁判据；或门闭锁方式，即三相差流中某相判为激磁涌流，闭锁比率差动保护dxbdIKI5.25.xbK为五次谐波制动系数（固定取0.35）比率差动保护对主变的差流求导之后所得到的波形进行波形对称性分析。从而区分是否为故障状态的一种方法。基本思路是：在一周波加一点的数据窗内，首先用向前微分法求得差流的导数波形，目的是去除直流分量，之后将差流导数波形的前半波和后半波做比较k=1，2，3….n一周采样点为2n)()()()()(kXnkIkInkIkI比率差动保护2、模糊控制原理nknkXAN1/)]([可认为X(k)越小，该点所含的故障信息越多，即故障的可信度越大；反之，X(k)越大，该点所包含的涌流的信息越多，即涌流的可信度越大。取一个隶属函数，设为求得模糊贴进度N为：取门槛值为K，当NK时，认为是故障，当NK时，认为是励磁涌流。采用按相闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，仅闭锁该相的比率差动保护。比率差动保护2、模糊控制原理正常情况下判断TA断线是通过检查所有相别的电流中有一相或两相无流且存在差流，即判为TA断线。在有电流突变时，判据如下：1、断线前主变各侧必须存在三相电流且差流差流越限定值（必须）2、发生突变后电流减小（而不是增大）低于0.06In3、本侧三相电流中有一相或两相无流，且对侧三相电流无变化4、差流大于0.3ICD满足以上条件时判为TA二次回路断线。TA二次断线后，发出告警信号，并可选择闭锁或不闭锁差动保护出口比率差动保护1、CT断线的检测当定值中投入CT断线检测功能后，可选择是否投入TA断线闭锁比率差动保护功能。投入TA断线闭锁比率差动保护时：利用ICT开放比率差动保护投入TA断线闭锁比率差动保护时：1、当差动电流小于断线开放差动定值时闭锁比率差动保护2、当差动电流大于断线开放差动定值时开放比率差动保护ICT断线开放差动定值比率差动保护2、CT断线检测的相关逻辑正常情况下，监视各相差流异常，延时5s发异常告警信号，判据如下：cdyxdIKI*yxK为装置内部固定的系数（固定取0.3）比率差动保护差流越限告警gmhdIIII|}||,||,max{|gmhrIIII中压侧的平衡系数＝公共绕组的平衡系数＝TAHTAMnnTAHTAGnn分相差动保护的动作方程分相差动保护的差动电流、制动电流取自自藕变压器高压侧、自藕变压器中压侧、公共绕组的电流CT。分相差动保护1、分相差动保护的原理0dI0rI0DI0BIDK0动作区gmhdIIII|}||,||,max{|gmhrIIII分相差动保护2、分相差动保护的原理0dI0rI0DI0BIDK0动作区平衡系数的计算中压侧的平衡系数＝公共绕组的平衡系数＝gcgbgamCmBmAhChBhAdIIIIIIIIII0|}||,||,max{|0gcgbgamCmBmAhChBhArIIIIIIIIIITAHTAMnnTAHTAGnn分相差动保护3、分相差动保护的动作方程对于变压器高、中压侧电流互感器：采用星形接线，不可采用常规接线，二次电流直接接入本装置，均以母线侧为极性端，以母线指向变压器为正方向指向。对于公共绕组电流互感器：采用星形接线，不可采用常规接线，二次电流直接接入本装置，其极性端远离变压器，以大地指向变压器为正方向指向。分相差动保护3、自藕变压器CT的接线要求1）差动速断电流定值ISD按躲过变压器空投时出现的最大涌流电流整定，一般整定为（3～12）Ie。2)差动保护电流定值ICD差动保护最小动作电流值，应按躲过正常额定负载时的最大不平衡电流整定。根据近年来变压器微机保护的实际运行情况来看，在工程实用整定计算中，建议选取ICD＝（0.5～1.0）Ie。差动保护的整定主变差动保护的相关定值3）比率制动系数KID差动保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。在工程实用整定计算中，建议选取KID＝0.4~0.5。4）TA断线开放差动定值当差动电流大于此定值时，自动解除TA断线对差动保护的闭锁功能。一般整定为1.2Ie（Ie为变压器高压侧的二次额定电流）。差动保护的整定主变差动保护的相关定值5）二次谐波制动系数可通过定值选择差动保护的涌流判据为二次谐波制动或模糊识别制动当差动保护的涌流判据采用二次谐波原理时，此整定值有效。工程中一般整定为0.15～0.20，推荐取0.15。差动保护的整定主变差动保护的相关定值6)零分差电流I0D根据近年来变压器微机保护的实际运行情况来看，在工程实用整定计算