主变保护基本原理

2020/6/22主变保护基本原理主讲：江卫良深圳南瑞科技有限公司2020/6/22变压器保护基本原理1提纲变压器保护概述常规差动保护基本理论纵差保护（比率差动、差动速断、采样值差动）原理零序、分侧（或分相）差动保护原理2020/6/22变压器保护基本原理2变压器保护概述电力变压器的分类按接线形式分：普通变和自耦变（三相、分相）按绕组数分：三卷变和两卷变按用途分：升压变、降压变和系统联络变电力变压器的结构铁芯、绕组、外壳、油箱、油、套管、引线、冷却器有载调压变压器的绕组接线图（普通变、自耦变）2020/6/22变压器保护基本原理3变压器保护概述变压器的常见故障油箱内：相间短路、接地短路、匝间短路等油箱外：套管和引出线上发生相间短路和接地短路变压器的不正常运行状态外部相间短路引起的过电流外部接地短路引起的过电流和中性点过电压由于负荷超载引起的过负荷由于漏油等原因引起的油面下降2020/6/22变压器保护基本原理4差动保护基本原理常规差动保护理论基础基尔霍夫电流定律:对于任一集中参数电路中的任一闭合面，在任一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。关键词:集中参数电路,闭合面,同一时刻,所有支路,代数和集中参数电路I1I2...In01）（tInii2020/6/22变压器保护基本原理5差动保护基本原理常规差流的计算正常情况下,差流为零;故障情况下,形成新的电流支路,平衡关系被打破，产生差流不考虑TA传变误差和TA饱和,不需要制动实际应用中,需要考虑TA传变误差、TA饱和等因素的影响,使用带比率制动的差动保护niiIId12020/6/22变压器保护基本原理6差动保护基本原理差动保护的应用发电机完全纵差、母线差动是基于基尔霍夫电流定律的不考虑分布电容的情况下，线路差动是基于霍夫电流定律的，但是长线路具有分布参数，不能忽略分布电容的影响，要进行补偿变压器纵差不是基于基尔霍夫电流定律的差动保护反映的是电流的平衡关系2020/6/22变压器保护基本原理7差动保护基本原理变压器纵差基本原理（包括：比率差动、差动速断、采样值差动）基于变压器原理理想变压器：U1*I1=U2*I2即：I1*n+I2=0n为一次和二次绕组匝数比反应的是能量的平衡平衡系数和匝数比、TA变比有关I1I2U1U2n:12020/6/22变压器保护基本原理8变压器差动保护变压器零序差动基本原理基于基尔霍夫电流定律主要用于自耦变平衡系数只与TA变比有关变压器分侧差动基本原理2020/6/22变压器保护基本原理9变压器差动保护变压器纵差保护的特点励磁涌流Y/Δ转换各侧平衡系数的调节有载调压引起的不平衡电流可反映相间、接地、匝间短路故障2020/6/22变压器保护基本原理10变压器差动保护变压器零序、分侧差动保护的特点不怕励磁涌流不需Y/Δ转换各侧平衡系数只与TA变比有关，与电压等级无关有载调压不会引起不平衡电流零差：可反映单相接地短路，不反映相间短路分侧差动：可反映相间、接地短路，不反映匝间短路2020/6/22变压器保护基本原理11变压器差动保护Y-Δ转换原理为什么要进行Y-Δ转换Y-Δ和Δ-Y的区别对涌流制动特性的影响消除零序电流PRS-778采用Y-Δ转换IhaIhbIhcIlaIlbIlc2020/6/22变压器保护基本原理12变压器差动保护Y/Δ-11转换示例矢量图差流计算（已乘了平衡系数）Ida=（Iha-Ihb）+IlaIdb=（Ihb-Ihc）+IlbIdc=（Ihc-Iha）+Ilc注意：差流放大了倍差流、制动电流定值都要相应放大倍IhaIhbIhcIlaIlbIlcIha-IhbIhb-Ihc30Ihc-Iha332020/6/22变压器保护基本原理13变压器差动保护各侧平衡系数计算示例和电压等级成正比，和TA变比成正比和二次额定电流成反比和变压器容量无关由于采用Y-Δ转换，Δ侧要放大倍以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：例如：某变压器Ｙ/Ｙ/Δ-12-12-11接线，高、中、低压侧额定电压220kV、110kV、10kV，TA变比：600/1、1000/1、2000/1，则高、中、低压侧平衡系数分别为：1、0.833、0.262331,**1122或KKUKUKIIKKTAHnHTAinininHphi2020/6/22变压器保护基本原理14变压器差动保护差动速断保护在纵差保护区内发生严重故障时，快速切除故障不经励磁涌流闭锁，靠定值躲不经TA断线闭锁区外故障TA严重饱和时，经TA饱和闭锁2020/6/22变压器保护基本原理15变压器差动保护比率差动保护经励磁涌流闭锁：二次谐波、波形识别经TA断线闭锁，可选择：闭锁不闭锁小电流闭锁，大电流不闭锁区外故障TA轻微饱和，可利用比率制动特性制动区外故障TA严重饱和时，设专门的TA饱和闭锁元件：利用制动电流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和故障：差流和制动电流突变量同时出现TA饱和：先出现制动电流突变量，几毫秒后出现差流2020/6/22变压器保护基本原理16变压器比率差动保护动作特性曲线IrIdIcdqdIcdsdk1动作区Ir1Ir2制动区速断区k2k32020/6/22变压器保护基本原理17变压器比率差动保护励磁涌流特征尖脉冲，偏向时间轴一侧，不对称波形不连续，有间断角含有丰富的谐波分量2020/6/22变压器保护基本原理18比率差动保护励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动对/接线变压器，差流反映形接线侧两相电流相量差,故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用两个相电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高了涌流制动的可靠性。采用涌流复合制动逻辑：在变压器无故障时采用“或”逻辑制动方式可靠地避开涌流，空投于故障变压器时自动转换为分相制动方式。二次谐波定值、波形不对称定值越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作2020/6/22变压器保护基本原理19比率差动保护励磁涌流制动原理二：波形识别故障时，有如下表达式成立：（4-3）式中：为的半波积分值，为的半波积分值；为波形不对称系数。为差流导数前半波某一点的数值，为差流导数后半波对应点的数值。一般整定为0.1～0.2之间，一般推荐取0.12。波形不对称定值Kb越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作SKSb*S2TiiIIS2TiiIIbkiI'2TiI2020/6/22变压器保护基本原理20采样值差动保护采样值差动采样值与稳态量的区别：采样值差动是微机保护特有的一种差动保护。它将传统的相量转变为各采样点（瞬时值）的比率差动，并依靠多点重复判断来保证可靠性。理论基础与常规差动相同R取S规则模糊区IrId2020/6/22变压器保护基本原理21采样值差动保护采样值差动本身具备识别励磁涌流和外部故障TA饱和的能力，不需要另外附加励磁涌流闭锁判据。其数据窗小于一个周波，故可快速切除绝大多数非轻微的变压器相间及接地故障。它的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个“速动段”，有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响。2020/6/22变压器保护基本原理22零序差动保护零序比差各侧的零序电流均由各侧三相绕组自产得到I0rI0dI0cdqd动动动动动动k00.5Ie2020/6/22变压器保护基本原理23变压器其他保护过激磁保护复合电压闭锁方向过流保护阻抗保护零序过流保护间隙保护非全相保护非电量保护2020/6/22变压器保护基本原理24演示完毕，谢谢！