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220kV变电站继电保护的配置和工作原理220kV变电站变压器保护的配置•一、主保护•1、主保护：是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度切除保护设备和线路故障的保护。•2、变压器的主保护为：差动保护、重瓦斯。•差动保护是反映变压器绕组、套管及引出线上的接地和相间故障。•重瓦斯是反映变压器油箱内部绕组的匝间短路及铁芯烧坏故障。•3、差动保护是由比率制动保护和差电流速断保护组成。4、比率制动保护是由二次谐波制动躲变压器空投励磁涌流，比率制动特性躲区外故障的电流差动保护。该保护的动作是受二次谐波制动和比率制动特性的闭锁。IsdIcdIzd3IzdIzIdK1=0.5K2=0.7IdIsdIcdK1=0.4--0.7IZdIZ•4.1励磁涌流闭锁原理•1）二次谐波闭锁原理•IdΦ2Kxb2IdΦ•IdΦ2为差动电流中的二次谐波分量；二次谐波Kxb2制动系数•IdΦ为差动电流中的基波分量。•采用或门闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，闭锁比率差动保护。•2）模糊识别闭锁原理（有称波形对称原理）•采用按相闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，仅闭锁该相比率差动保护。•4.2差电流速断保护•差电流速断保护反映变压器高压侧严重故障，CT饱和相比率差动保护不能可靠动作，当任一相电流大于差动速断定值时，差动速断保护瞬时动作，跳开各侧开关。它不受其它因素闭锁。•我们现在220kV变电站主变保护配置采用不同原理不同厂家的装置，型号为四方的CSC-326D、许继的WBH-801、南自的PST-1200、WBZ-500G、H•南瑞RCS-978E•差动保护接线图差动保护差动保护差动保护***•保护原理PST-1200•3.1二次谐波闭锁原理的差动保护（SOFT-CD1）•3.1.1启动元件•保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。•启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。•a)差电流突变量启动元件的判据为：•|iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T)|0.5Icd；•其中：φ为a,b,c三种相别；•Icd为差动保护动作定值；•当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。•b)差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。•3.1.2差动电流速断保护元件•本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：•IdIsd•其中：Id为变压器差动电流•Isd为差动电流速断保护定值•3.1.3二次谐波制动元件•本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动,其动作判：•I⑵Id*XB2；•其中：I⑵为差动电流中的二次谐波含量；•Id为变压器差动电流；•XB2为差动保护二次谐波制动系数；•3.1.4五次谐波制动元件•本元件是为了在变压器过励磁时防止差动保护误动,其动作判据为：•I⑸Id*XB5•其中：I⑸为差动电流中的五次谐波含量；•Id为变压器差动电流•XB5为差动保护五次谐波制动系数,软件设定为0.38；•3.1.5比率制动元件•本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为：•两侧差动：Icdd=|I1+I2|；Izdd=max(|I1|,|I2|)；•三侧差动：Icdd=|I1+I2+I3|；Izdd=max(|I1|,|I2|,|I3|)；•四侧差动：Icdd=|I1+I2+I3+I4|；Izdd=max(|I1|,|I2|,|I3|,|I4|)；•五侧差动：Icdd=|I1+I2+I3+I4+I5|；Izdd=(|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|)/2；••Icdd≥Icd并且Izdd≤Izd•或3IzdIzddIzd，Icdd-Icd≥K1*(Izdd-Izd)•或Izdd3Izd，Icdd-Icd-K1*2Izd≥K2*(Izdd-3Izd)•其中：I1为Ⅰ侧电流；I2为Ⅱ侧电流；•I3为Ⅲ侧电流；I4为Ⅳ侧电流；•I5为Ⅴ侧电流；Icd为差动保护电流定值；•Icdd为变压器差动电流；Izdd为变压器差动保护制动电流，•Izd为差动保护比率制动拐点电流定值,软件设定为高压侧额定电流值；•K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7；IsdIcdIzd3IzdIzIdK1=0.5K2=0.7•3.1.6TA回路异常判别元件•本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为：•(1)|⊿iφ|≥0.1In且|IH||IQ|；•(2)相电流≤IWI且ID≥IWI；•(3)本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI（仅对TA为Y形接线方式）；•(4)max(Ida,Idb,Idc)IWI•(5)max(Ida,Idb,Idc)0.577Icd•其中：⊿iφ为相电流突变量Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值；•Icd为差动保护电流定值In为额定电流•IQ前一次测量电流IH当前测量电流•ID无流相的差动电流IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；•以上条件同时满足(1)、（2）、（3）、（4）判TA断线，仅条件（5）满足，判为差流越限。•3.1.7变压器各侧电流相位补偿元件•变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。•变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y-Δ变化调整差流平衡。对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：•Ia’=(IA-IB)/；Ib’=(IB-IC)/；Ic’=(IC-IA)/；•3.2波形对称原理的差动保护（SOFT-CD2）•3.2.1启动元件•同3.1.1•3.2.2差动电流速断保护元件•同3.1.2•3.2.3波形对称判别元件•本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时，本保护能瞬时动作。•二、后备保护•后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护•可分为远后备和近后备。•远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的。•近后备是当主保护或断路器拒动时，由本电力设备或线路的保护来实现的。•1、高后备即220kV后备保护•A、220kV复压闭锁方向过流I段•复合电压元件：由负序过电压和低电压判据组成，负序过电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障及不对称相间故障。•过电流：按躲过变压器额定电流•复合电压闭锁过流保护•本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：•1)复合电压元件，电压取自本侧的TV或变压器各侧TV，动作判据为：•min(Uab,Ubc,Uca)Uddy；U2Ufx；•以上两个条件为“或”的关系；•其中：Uab、Ubc、Uca为线电压；Uddy为低电压定值；•U2为负序电压；Ufx为负序电压定值；•2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为：•IaIfgl；IbIfgl；IcIfgl；•以上三个条件为“或”的关系，其中：复压闭锁（方向）过流相间方向元件可投退过电流复合电压元件动作可投退保护软压板投入保护硬压板投入保护启动元件动作＆t＆跳闸•本保护配置一段两时限，每一时限的跳闸逻辑可整定。•Ia,Ib,Ic为三相电流；Ifgl为过电流定值；•对于220kV和110kV两侧都有电源的变压器•220kV复压闭锁过流需经方向判别；方指向系统即220kV母线。•220kV复压闭锁方向过流I段1时限3.3S（3.5S）跳212母联。•220kV复压闭锁方向过流I段2时限3.6S（4.0S）跳201(202)开关。•B、220kV复压闭锁过流II段不带方向•220kV复压闭锁过流II段1时限10S（4.5S）跳112母联。•220kV复压闭锁过流II段2时限跳10S（5.0S）101(102)开关。•220kV复压闭锁过流II段3时限跳3.9S（5.5S）三侧开关。•对于220kV侧有电源的终端变压器•220kV复压闭锁方向过流保护功能退出。•220kV复压闭锁方向过流I段1时限10S跳212母联。•220kV复压闭锁方向过流I段2时限10S跳201(202)开关。•220kV复压闭锁过流II段不带方向•220kV复压闭锁过流II段1时限2.1S跳112母联。•220kV复压闭锁过流II段2时限跳2.4S101(102)开关。•220kV复压闭锁过流II段3时限跳2.7S三侧开关。•C、220kV侧中性点接零序方向过流保护•零序方向过流保护I段退出；•零序方向过流保护(取消方向)II段1时限5.5S跳212开关，II段2时限6S跳三侧。220kVI母220kVII母•零序方向过流保护的零序电流取自中性点零序CT•本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0°接线，电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：•1)零序过流元件，动作判据为：•3I0I0gl；•其中：3I0为零序电流，取自本侧零序TA。•I0gl为零序过流的电流定值；•2)零序功率方向元件，动作判据为：•3U0～3I0夹角δ（电流落后电压时角度为正，3U05V）•-15°δ-195°•其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流或外接通道的电流，•3I0=Ia+Ib+Ic•3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压，•3U0=Ua+Ub+Uc。•最大灵敏角为-105°，动作特性为：D、220kV侧中性点间隙零序保护•本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件：•1)间隙零序过压元件，动作判据为：•3U0U0L；•其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV；•U0L为间隙零序过压的电压定值；•2)间隙零序过流元件，动作判据为：•3I0gIggl；•其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA；•Iggl为间隙零序过流的电流定值；3I03U0-105°•E、非全相保护和启动失灵（保护型号：CSC-122B）•本保护检测断路器位置节点，同时判零序电流或负序电流，保护动作出口仅跳本侧开关或变压器各侧开关.本保护仅适用于分相跳闸的断路器。本保护包括以下元件：•1)过流元件，动作判据为：•3I0Ifqx；I2I2dz；•其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流，3I0=Ia+Ib+Ic；•I2为负序电流；•Ifqx为零序过流的电流定值；•I2dz为负序过流的电流定值；•2)断路器位置节点检测元件间隙保护压板投入后备保护启动&&间隙零序电流定值零序电压定值=1第一时限控制字投入&保护动作跳本侧断路器T1第二时限控制字投入&保护动作跳各侧断路器T2•F、过负荷监测元件•本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器各侧的三相电流。动作判据为：•max(Ia,Ib,Ic)Igfh；•其中:Ia、Ib、Ic为变压器各侧三相电流；•Igfh为变压器过负荷电流定值，返回系数为.875；•过负荷启动冷却器元件•本保护反应变压器的负荷情况，监测变压器高压侧三相电流。动作判据为：•max(Iah，Ibh，Ich)ITFH；•其中:Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流；•ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值，返回系数为.875；•过负荷闭锁调压元件•本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器高压侧三相电流。动作判据断路器三相位置不一致判别非全相保护压板投入非全相保护第一时限控制字投入后备保护启动&保护动作跳本侧断路器负序电流定值零