RCS985-变压器

1、RCS-985RCS-985微机变压器保护微机变压器保护 1.1电力变压器保护相关的技术规定条文摘录电力变压器保护相关的技术规定条文摘录 1.2.1 对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行方式，对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行方式，应按本条的规定装设相应的保护装置：应按本条的规定装设相应的保护装置： a. 绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路；接地短路； b. 绕组的匝间短路；绕组的匝间短路； c. 外部相间短路引起的过电流；外部相间短路引起的过电流； d. 中性点直接接地或经小电

2、阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；及中性点过电压； e. 过负荷；过负荷； f. 过励磁；过励磁； g. 中性点非直接接地侧的单相接地故障；中性点非直接接地侧的单相接地故障； h. 油面降低；油面降低； i. 变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。 1.2.2 对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变要性的不同，应装设下列保

3、护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。压器的各侧断路器。 a. 电流速断保护：用于电压电流速断保护：用于电压10kV及以下，容量在及以下，容量在10MVA及以下的变压器。及以下的变压器。 b. 纵差保护：用于电压为纵差保护：用于电压为35kV及以上，容量在及以上，容量在1OMVA及以上的变压器。及以上的变压器。对于电压为对于电压为lOkV的重要变压器当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可的重要变压器当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。采用纵差保护。 c. 电压为电压为220kV及以上变压器，采用双重纵差保护。及以上变压器，采用双重纵差保护。 d. 对于发电机变压器组，当

4、发电机与变压器之间没有断路时，按对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间没有断路时，按2.2.3.4条条规定执行。规定执行。 e. 纵联差动保护应满足下列要求：纵联差动保护应满足下列要求： f. 应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流； g. 在变压器过励磁时不应误动作；在变压器过励磁时不应误动作； h.在电流回路断线时应发出断线信号；在电流回路断线时应发出断线信号； 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，应采用快速切除故障的辅助措施。在设备检

5、修，如不能包括引出线时，应采用快速切除故障的辅助措施。在设备检修等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器。此时套等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器。此时套管和引线故障由后备保护动作切除。管和引线故障由后备保护动作切除。 1.2.3 对外部相间短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间对外部相间短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间短路后备保护，保护带延时动作于相应的断路器。短路后备保护，保护带延时动作于相应的断路器。 a.在满足灵敏性和选择性要求的情况，应优先选用简单可靠的电流、电压在满足灵敏性和选择性要求的情况，应优先选用简单可靠的电流、电压保护作为相间短路

6、后备保护。选择的顺序是：过电流保护、复合电压保护作为相间短路后备保护。选择的顺序是：过电流保护、复合电压(负序电压和线间电压负序电压和线间电压)启动的过电流保护、复合电流保护（负序电流和启动的过电流保护、复合电流保护（负序电流和单相式电压启动的过电流保护）。对电流、电压保护不能满灵敏性和选单相式电压启动的过电流保护）。对电流、电压保护不能满灵敏性和选择性要求的择性要求的330kV及以上变压器可采用阻抗保护。及以上变压器可采用阻抗保护。 b.过电流保护宜用于过电流保护宜用于110kV及以下，中小容量的降压变压器。保护的整定及以下，中小容量的降压变压器。保护的整定值要考虑变压器可能出现的过负荷。值

7、要考虑变压器可能出现的过负荷。 c. 110Kv 220kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，用过电流降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，用过电流保护不能满足灵敏度要求时，宜采用复合电压起动的过电流保护或复合保护不能满足灵敏度要求时，宜采用复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。电流保护。 d.对对330kV及以上变压器，当按及以上变压器，当按2.3.5.2条和条和2.3.5.3条装设保护不能满足系条装设保护不能满足系统正常运行情况故障时灵敏性和选择性，可采用阻抗保护。保护配置要统正常运行情况故障时灵敏性和选择性，可采用阻抗保护。保护配置要简化。阻抗继电器可采用带偏移特性的阻抗继电器

8、、方向阻抗继电器或简化。阻抗继电器可采用带偏移特性的阻抗继电器、方向阻抗继电器或全阻抗继电器。全阻抗继电器。 总体方案为总体方案为双主双后双主双后，即双套主保护、双套后备保护、双套，即双套主保护、双套后备保护、双套异常异常运行保护运行保护的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保护集成在一套装置中。护集成在一套装置中。 对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装置采用不同组置采用不同组TATA，均有独立的出口跳闸回路。，均有独立的出口跳闸回路。 非电量保护出口跳闸回路完全

9、独立，和操作回路独立组屏。非电量保护出口跳闸回路完全独立，和操作回路独立组屏。1.2 保护总体方案设计思想保护总体方案设计思想二二 硬件平台硬件平台装置面板和背面布置图6B7B8B9C10B10C11B12B11C12C9B发电机变压器组保护装置南瑞继保电气有限公司RCS-985运 行报 警跳 闸确认区号取消33键盘调试接口1A1B3A3B4A4B5B5A2A2B 2.1 机箱结构机箱结构2.2 先进的硬件核心先进的硬件核心 一一 高速数字信号处理器高速数字信号处理器DSPDSP 大规模逻辑门阵列大规模逻辑门阵列FPGAFPGA 可编程逻辑门阵列可编程逻辑门阵列CPLDCPLD 并行高精度并行

10、高精度A/DA/D 3232位微处理器位微处理器CPUCPU 独立的独立的CPUCPU处理显示、键盘等人机对话处理显示、键盘等人机对话 大屏幕汉字液晶显示大屏幕汉字液晶显示 高速数字信号处理器DSP32位微处理器CPU 双CPU系统：低通、低通、ADAD采样、保护计算、逻辑输出采样、保护计算、逻辑输出1 1、CPU2CPU2作用于启动继电器，作用于启动继电器，CPU1CPU1作用于跳闸矩阵作用于跳闸矩阵 2 2、启动一致性启动一致性，CPU1CPU1和和CPU2CPU2的启动元件相同，保护才出口的启动元件相同，保护才出口3 3、两个、两个CPUCPU系统之间均进行完善的自检和互检，任一系统之间

11、均进行完善的自检和互检，任一CPUCPU板故板故障，闭锁装置并发报警信号障，闭锁装置并发报警信号2.3先进的硬件核心二先进的硬件核心二2.4 RCS-985硬件配置示意图硬件配置示意图交流信号低通滤波A/DDSP1DSP2CPU1外部开入串口打印出口继电器CPU板低通滤波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJCPLDCPLD滤波器DC/DC5V12V24V至装置内部其他插件光耦24V至相应插件220/11024V24V-地220/110-人机CPU显示人机通讯口人机通讯口人机通讯口 灵活的跳闸矩阵：每一种保护均可经跳闸矩阵整定出口方式灵活的跳闸矩阵：每一种保护均

12、可经跳闸矩阵整定出口方式2.5 跳闸矩阵的功能特点2.6 保护功能压板保护功能压板6B36B2投 主 变 相 间 后 备投 主 变 接 地 保 护6B56B4投 主 变 不 接 地 保 护投 发 变 组 差 动6B76B6备 用投 高 厂 变 差 动6B96B8投 高 厂 变 高 压 侧 后 备投 高 厂 变 A分 支 后 备6B116B10备 用备 用6B126B136B14对 时打 印6B16B15信 号 复 归投 主 变 差 动 保 护24V光 耦 +（ 输 入 ）6B17投 高 厂 变 B分 支 后 备5B75B6投 三 次 谐 波 电 压 保 护投 转 子 一 点 接 地 保 护5B

13、95B8投 转 子 两 点 接 地 保 护投 定 子 过 负 荷5B115B10投 负 序 过 负 荷投 失 磁 保 护5B135B12投 失 步 保 护投 过 电 压 保 护5B155B14投 逆 功 率 保 护5B205B19投 励 磁 过 负 荷5B225B21备 用断 水 保 护 投 跳5B245B23热 工 保 护 投 跳投 励 磁 变 差 动 保 护备 用投 频 率 保 护投 误 上 电 保 护投 起 停 机 保 护5B165B175B185B255B3投 发 电 机 差 动 保 护投 发 电 机 后 备 保 护5B55B4投 发 电 机 匝 间 保 护投 定 子 接 地 零 序

14、电 压 保 护24V光 耦 +（ 输 入 ）5B29投 过 励 磁 保 护保 护 功 能 压 板三变压器差动保护三变压器差动保护3.1变压器差动保护首先规定首先规定TATA的正的正极性端在母线侧，极性端在母线侧，电流参考方向由电流参考方向由母线流向变压器母线流向变压器为正方向。为正方向。变压器变斜率比例差动变压器变斜率比例差动321321111222)/()()2/()()()()(IIIIIIIIIIKKKnInKKbnKKKnIIIbnIIKInIIIIKIdrerblrblbleblrblblblblrercdqderbldercdqdrbld 假设定值单中：假设定值单中：各侧电流都转为

15、标么值代入差动方程对变压器差动，；)(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差动方程变换为：差动方程变换为：由上式可以看出，差动方程分两段，第一段为抛物由上式可以看出，差动方程分两段，第一段为抛物线，第二段为直线，在平面图上如下图所

16、示：线，第二段为直线，在平面图上如下图所示：变压器变斜率比率差动方程分析变压器变斜率比率差动方程分析比率差动的动作特性比率差动的动作特性IenIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2动作区制动区速断动作区区内故障时：如图示，各侧短路电流都是由母线流向变压器，和参考方向一致，为正值，所以差动电流很大，容易满足差动主程，差动保护动作。321IIIId 区外故障时：如图示在低压母线上发生故障。高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理，流入的电流等于流出的电流，即相量和为0，所以差动电流差动保护不动作。032

17、1IIIId变压器差动变压器差动TA选择选择各侧名称高厂变高压侧TA2高厂变高压侧TA发电机机端TA主变低压侧TA主变二分支TA主变一分支TA主变差动定义 011011各侧TA选择原则如下：主变高压侧TA：如果是3/2接线，主变一分支TA、主变二分支TA全选；其他只选主变一分支。发电机侧TA：可以选择发电机机端TA或主变低压侧TA。高厂变高压侧TA：如果厂变高压侧有一组大变比TA、一组小变比TA，选择高厂变高压侧TA2，即大变比TA；如果厂变高压侧只有一组TA，选择高厂变高压侧TA，此时在定值整定时要将厂变高压侧大变比的TA变比和厂变高压侧变比的TA变比整定成相同。主变差动各侧电流的折算主变差

18、动各侧电流的折算主变差动所用电流为主变高压侧电流（主变差动所用电流为主变高压侧电流（3/2接线为一分支和二分支）、主变低压侧电流、高接线为一分支和二分支）、主变低压侧电流、高厂变高压侧电流，由于各侧电流处于不同的电压等级，所以在差动运算前，要对各侧电流厂变高压侧电流，由于各侧电流处于不同的电压等级，所以在差动运算前，要对各侧电流进行折算，折算到同一个电压等级。在进行折算，折算到同一个电压等级。在RCS985中，电流的折算方法是采用标么值。中，电流的折算方法是采用标么值。标么值定义标么值定义：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各侧的额定电流做为基准电流。：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各

19、侧的额定电流做为基准电流。对于主变各侧额定电流的计算公式如下（统一选取主变额定容量为基准容量）：对于主变各侧额定电流的计算公式如下（统一选取主变额定容量为基准容量）：1）主变高压侧：）主变高压侧：2）主变低压侧：）主变低压侧：3）高厂变高压侧）高厂变高压侧：各参数定义如下：各参数定义如下：SN：主变额定容量：主变额定容量U1N：主变高压侧额定线电压：主变高压侧额定线电压 N1：主变高压侧：主变高压侧TA变比变比U2N：主变低压侧额定线电压：主变低压侧额定线电压 N2：主变低压侧：主变低压侧TA变比变比 N3：高厂变高压侧：高厂变高压侧TA变比变比 1113NUSInne2223NUSInne3

20、233NUSInne3.2TA饱和对差动保护的影响饱和对差动保护的影响 e1 1）由磁化曲线，知道一）由磁化曲线，知道一次电流的波形，可以画出次电流的波形，可以画出磁通的波形。磁通的波形。 2 2）由电磁感应定理：）由电磁感应定理： 可由磁通可由磁通画出画出e e2 2波形波形。 3 3）由于电流互感器二次）由于电流互感器二次侧相当于一个纯电阻回路，侧相当于一个纯电阻回路，由：由：e e2 2=R=R2 2i i2 2 可得二次电流可得二次电流i i2 2波形。波形。dtdNe22eTATA饱和判据的特点饱和判据的特点全新的全新的“异步法异步法” TATA饱和判据饱和判据抗抗TATA饱和算法：

21、饱和算法：利用变压器、发电机差电流中谐波含量和波形特征来识别电利用变压器、发电机差电流中谐波含量和波形特征来识别电流互感器是否饱和。流互感器是否饱和。关键判据：关键判据：根据根据TATA饱和也是在短路过了一段时间后才饱和的理论先初步判出饱和也是在短路过了一段时间后才饱和的理论先初步判出是区外故障时，再投入抗是区外故障时，再投入抗TATA饱和算法。初步判出区外故障的判据为：饱和算法。初步判出区外故障的判据为： 制动电流工频变化量制动电流工频变化量 差动电流工频变化量差动电流工频变化量满足上两判据时间大于一定值初步判为区外故障。满足上两判据时间大于一定值初步判为区外故障。2thd1thrIIIIT

22、ATA保护判据的特点保护判据的特点 区内故障时，无论区内故障时，无论TATA是否饱和，制动电流和差电流的工频变化量是否饱和，制动电流和差电流的工频变化量电流同步出现。电流同步出现。TATA保护判据的特点保护判据的特点 区外故障时，如果区外故障时，如果TATA饱和，制动电流与差电流的工频变化量电流饱和，制动电流与差电流的工频变化量电流先后异步出现先后异步出现 -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饱和时波形饱和时波形TA严重饱和时的主要特征严重饱和时的主要特征 1）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦。）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦。 2）在短路后）在短路后TA很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降为零很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降为零。在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为励磁电。在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为励磁电流。流。 3）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时TA逐渐退出饱和逐渐退出饱和，当它下降到零继而改变

24、极性时铁心安全退出饱和，二次绕组的感应，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次绕组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这时铁心中有相当电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这时铁心中有相当大的剩磁存在。大的剩磁存在。 4）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心又很快）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心又很快饱和，二次电流又降为零。饱和，二次电流又降为零。 5）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感不允许）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，其电流突变，一次电

25、流全部变换为二次电流，TA无误差。这段时间虽无误差。这段时间虽短，一般为短，一般为38ms ,但可以被差动保护所利用。但可以被差动保护所利用。TA饱和处理方法饱和处理方法(1)为防止在区外故障时为防止在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为率差动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和的判据，饱和的判据，其表达式如下：其表达式如下：In Knxb*I1其中其中In为某相差电流中的综合谐波，为某相差电流中的综合谐波，I1为对应相差电流的基为对应相差电流的基波，波，Knxb为某一比例常数。为某

26、一比例常数。故障发生时，保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工故障发生时，保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工频变化量是否同步出现，先判出是区内故障还是区外故障，如区外故障，频变化量是否同步出现，先判出是区内故障还是区外故障，如区外故障，投入投入TA饱和闭锁判据，可靠防止饱和闭锁判据，可靠防止TA饱和引起的比率差动保护误动。饱和引起的比率差动保护误动。 TA饱和处理方法饱和处理方法(2)：高值比率差动高值比率差动 为避免区内严重故障时TA饱和等因素引起的比率差动延时动作，装置设有一高比率和高起动值的比率差动保护，利用其比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA饱和时能

27、可靠正确动作。高值比率差动不判TA饱和。稳态高值比率差动的动作方程如下： rdedIIII7 . 02 . 11.2Ie0IdIr0.70Icdsd动作区速断动作区高值和低值差动的配合1）区内轻微故障，短路电流小，TA不饱和：低值比率差动灵敏动作2）区内严重故障，短路电流大，TA饱和：低值闭锁，高值动作3）区外轻微故障，短路电流小，TA不饱和：差流为0，低值和高值都不动作4）区外严重故障，短路电流大， TA饱和：低值闭锁，高值差动由于定值比较高，差流进入不到动作区，也不会动作。3.3励磁涌流励磁涌流识别原理识别原理 在正常运行时励磁电流比较小，一般不超过额定电流的3%,可是在: (1)变压器空

28、载合闸（空投） (2)区外故障切除后电压恢复时这两种情况下可能出现很大的励磁电流。 励磁涌流波形特征： 励磁涌流的最大幅值很大，可能达到变压器额定电流的510倍。变压器容量越小，该倍数越大。 有很大的非周期分量。波形偏于时间轴的一侧，因此波形严重不对称。 有大量的谐波分量，尤其是二次谐波分量含量较大。二次谐波与基波分量的比值一般均大于0.15。 波形出现间断，间断角一般大于60o。 12II变压器空载合闸示意变压器空载合闸示意 励磁涌流的波形与合闸瞬间电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量和变压器容量的大小、铁芯材料的性质和磁化曲线、变压器的饱和磁密、合闸回路的阻抗和时间常数等因素有关。

29、 如果合闸时正好电压达到最大值，就不会出现非周期性的磁通，也就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。 如果合闸时正好电压为零，励磁涌流最大。所以三相变压器中三相的励磁涌流大小是不一样的。考虑到变压器空投时电源三相电压互差1200，所以无论在何时合闸至少有二相会出现不同程度的励磁涌流。 空投变压器时励磁涌流录波图（实际（实际500kV500kV自耦变压器）自耦变压器）励磁涌流闭锁原理励磁涌流闭锁原理1（谐波制动原理）（谐波制动原理）涌流判别通过控制字可以选择二次谐波制动原理或波形判别原理。（1）谐波制动原理装置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，动作方程如下：其中I2

30、为每相差动电流中的二次谐波，I1为对应相的差流基波，K2xb为二次谐波制动系数整定值。推荐K2xb整定为0.15。122IKIxb励磁涌流闭锁原理励磁涌流闭锁原理2（波形判别原理）（波形判别原理） 式中式中 差电流的全周积分值。差电流的全周积分值。 SS1S2 两个相距半周的差电流瞬时值两个相距半周的差电流瞬时值 之和的全周积分值。之和的全周积分值。 S+=S1-S2 大于大于1的常数。的常数。 门槛值。门槛值。 tbSSSKSSSbKtSS1S2S1S2励磁涌流短路电流装置利用三相差动电流中的波装置利用三相差动电流中的波形判别作为励磁涌流识别判据。内形判别作为励磁涌流识别判据。内部故障时，各

31、侧电流经互感器变换部故障时，各侧电流经互感器变换后，差流基本上是工频正弦波。而后，差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时，有大量的谐波分量存励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形是间断不对称的。在，波形是间断不对称的。当满足以下判据时，当满足以下判据时，与门分相与门分相开放差动保护开放差动保护：Y /d-11接线变压器电流相量图：接线变压器电流相量图：*A a IABIICcIIbaIIabIIcBC c b3.4变压器高低压侧电流的相位补偿变压器高低压侧电流的相位补偿对于连接组号为Yd-11的变压器，高压侧绕组为Y接线，低压侧为接线，这样造成高低压侧电流有30度的相位差，必须对电流相位进行补偿

32、后，才能做差动运算3/ )(3/ )(3/ )(ACCCBBBAAIIIIIIIII电流相位补偿公式电流相位补偿公式RCS985中变压器差动（发变组差动）电流相位补偿采用Y侧向侧补偿的方法，公式如下：主变差动各侧电流的折算主变差动各侧电流的折算主变差动所用电流为主变高压侧电流（主变差动所用电流为主变高压侧电流（3/2接线为一分支和二分支）、主变低压侧电流、高接线为一分支和二分支）、主变低压侧电流、高厂变高压侧电流，由于各侧电流处于不同的电压等级，所以在差动运算前，要对各侧电流厂变高压侧电流，由于各侧电流处于不同的电压等级，所以在差动运算前，要对各侧电流进行折算，折算到同一个电压等级。在进行折算

33、，折算到同一个电压等级。在RCS985中，电流的折算方法是采用标么值。中，电流的折算方法是采用标么值。标么值定义标么值定义：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各侧的额定电流做为基准电流。：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各侧的额定电流做为基准电流。对于主变各侧额定电流的计算公式如下（统一选取主变额定容量为基准容量）：对于主变各侧额定电流的计算公式如下（统一选取主变额定容量为基准容量）：1）主变高压侧：）主变高压侧：2）主变低压侧：）主变低压侧：3）高厂变高压侧）高厂变高压侧：各参数定义如下：各参数定义如下：SN：主变额定容量：主变额定容量U1N：主变高压侧额定线电压：主变高压侧额定线电压

34、 N1：主变高压侧：主变高压侧TA变比变比U2N：主变低压侧额定线电压：主变低压侧额定线电压 N2：主变低压侧：主变低压侧TA变比变比 N3：高厂变高压侧：高厂变高压侧TA变比变比 1113NUSInne2223NUSInne3233NUSInneRCS-985T调试调试 如图示，在如图示，在Y高压侧和高压侧和低压侧做差动试验。低压侧做差动试验。高压侧电流是高压侧电流是A进进N出，低压侧是出，低压侧是a进进c出。出。 高压侧电流：代入折算公式：高压侧电流：代入折算公式：IA 0；IB0；IC0；折算后：折算后：IA10；IB 0 ；IC 1180 ；低压侧电流：低压侧电流：Ia1180；Ib0

35、；Ic 10 ；3/ )(3/ )(3/ )(ACCCBBBAAIIIIIIIII3比率差动的动作特性比率差动的动作特性IenIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2动作区制动区速断动作区差动试验差动试验序号 一侧电流(机端)二侧电流(中性点)制动电流(Ir)(I1+I2)/2 实测差电流(Id) Ie计 算 差 电流值(Id) Ie A Ie A Ie 1 2 3 4 5 6 7 假设定值单中：假设定值单中：各侧电流都转为标么值代入差动方程对变压器差动，；)(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差动方程变换为：差动方程变换为：由上式可以看出，差动方程分两段，第一段为抛物由上式可以看出，差动方程分两段，第一段为抛物线，第二段为直线，在平面图上如下图所示：线，第二段为直线，在平面图上如下图所示：变压器变斜率比率差动方程分析变压器变斜率比率差动方程分析主变差动保护定值主变差动保护定值序号序号定值名称定值名称定值范

37、围定值范围整定步长整定步长1比率差动起动定值0.1-1.50 (Ie)0.01 (Ie)2差动速断定值2-14.00 (Ie)0.01 (Ie)3比率差动起始斜率0.05-0.150.014比率差动最大斜率0.500.800.015谐波制动系数0.10-0.350.016差动保护跳闸控制字0000-FFFF1以下是运行方式控制字整定1表示投入，0表示退出1差动速断投入0，12比率差动投入0，13工频变化量比率差动投入0，14涌流闭锁原理选择0，10：二次谐波闭锁1：波形判别5TA断线闭锁比率差动0，1主变差动保护逻辑框图主变差动保护逻辑框图比率差动元件&差动保护硬压板投入比率差动保护软

38、压板投入TA瞬时断线判别&差流起动元件&涌流开放元件过激磁闭锁差动判别TA饱和判别元件高值比率差动元件&差动保护硬压板投入比率差动保护软压板投入TA瞬时断线判别比率差动保护跳闸&差动起动元件&涌流开放元件=1差动速断元件&差动保护硬压板投入差动速断保护软压板投入&差动起动元件差动速断保护跳闸四四 变压器后备保护变压器后备保护4.1 相间阻抗保护相间阻抗保护 阻抗保护作为发变组相间后备保护。阻抗元件取保护安装处相间电阻抗保护作为发变组相间后备保护。阻抗元件取保护安装处相间电压、相间电流。压、相间电流。 主变阻抗保护可通过整定值选择采用方向阻

39、抗圆、偏移阻抗圆或全主变阻抗保护可通过整定值选择采用方向阻抗圆、偏移阻抗圆或全阻抗圆。阻抗圆。1）当某段阻抗反向定值整定为零时，选择）当某段阻抗反向定值整定为零时，选择方向阻抗圆方向阻抗圆；2）当某段阻抗正向定值大于反向定值时，选择）当某段阻抗正向定值大于反向定值时，选择偏移阻抗圆偏移阻抗圆；3）当某段阻抗正向定值与反向定值整定为相等时，选择）当某段阻抗正向定值与反向定值整定为相等时，选择全阻抗圆全阻抗圆。阻抗元件灵敏角阻抗元件灵敏角78度，阻抗保护的方向指向由整定值整定实现，一般度，阻抗保护的方向指向由整定值整定实现，一般正方向指向主变，正方向指向主变，TV断线时自动退出阻抗保护。断线时自动

40、退出阻抗保护。 阻抗元件的动作特性如图所示：图中: I为相间电流，U为相间电压，Zn为阻抗反向整定值，Zp为阻抗正向整定值。 TV断线对阻抗保护的影响：当装置判断出变压器高压侧TV断线时，自动退出阻抗保护。 阻抗元件的比相方程为：jxRnZInZIUpZIUpZIUm270)()(90nPZIUZIUArg4.2 复合电压闭锁方向过流复合电压闭锁方向过流 复合电压方向过流保护主要作为主变压器相间故障的后复合电压方向过流保护主要作为主变压器相间故障的后备保护。通过整定控制字可选择各段过流是否经过复合电压备保护。通过整定控制字可选择各段过流是否经过复合电压闭锁，是否经过方向闭锁，是否投入。闭锁，是

41、否经过方向闭锁，是否投入。 方向元件：采用正序电压，并带有记忆，近处三相短路方向元件：采用正序电压，并带有记忆，近处三相短路时方向元件无死区。装置后备保护分别设有控制字时方向元件无死区。装置后备保护分别设有控制字过流方过流方向指向向指向来控制过流保护各段的方向指向。当来控制过流保护各段的方向指向。当过流方向指过流方向指向向控制字为控制字为0时，表示方向指向变压器，灵敏角为时，表示方向指向变压器，灵敏角为45；当；当过流方向指向过流方向指向控制字为控制字为1时，方向指向系统，灵时，方向指向系统，灵敏角为敏角为225。方向元件的动作特性如下图所示，阴影区为。方向元件的动作特性如下图所示，阴影区为动

42、作区。动作区。 同时装置分别设有控制字同时装置分别设有控制字过流经方向闭锁过流经方向闭锁来控制过来控制过流保护各段是否经方向闭锁。当流保护各段是否经方向闭锁。当过流经方向闭锁过流经方向闭锁控制字控制字为为1时，表示本段过流保护经过方向闭锁。时，表示本段过流保护经过方向闭锁。Ilm=45Ilm=225UlUla)方向指向变压器方向指向变压器 b)方向指向系统方向指向系统方向指向系统或变压器时的保护范围方向指向系统或变压器时的保护范围 过流保护方向元件指向系统时，此时做为系统故障的后备保护，保护范围是本侧母线故障及母线出口处故障。 方向元件指向变压器时，保护范围是：变压器故障、对侧母线故障及母线出

43、口处故障。指向系统时保护范围指向系统时保护范围指向变压器时指向变压器时保护范围保护范围 复合电压元件：复合电压元件： 复合电压指相间电压低或负序电压高。对于变压器某侧复合电压指相间电压低或负序电压高。对于变压器某侧复合电压元件可通过整定控制字选择是否引入其它侧的电复合电压元件可通过整定控制字选择是否引入其它侧的电压作为闭锁电压，例如对于高压侧后备保护，装置分别设压作为闭锁电压，例如对于高压侧后备保护，装置分别设有控制字，如有控制字，如过流保护经中压侧复压闭锁过流保护经中压侧复压闭锁、过流保过流保护经低压侧复压闭锁护经低压侧复压闭锁等，来控制过流保护是否经其他侧等，来控制过流保护是否经其他侧复合

44、电压闭锁；复合电压闭锁； 当当过流保护经中压侧复压闭锁过流保护经中压侧复压闭锁控制字整定控制字整定为为1时时，表示高压侧复压闭锁过流可经过中压侧复合电压起动；，表示高压侧复压闭锁过流可经过中压侧复合电压起动；当当过流保护经中压侧复压闭锁过流保护经中压侧复压闭锁控制字整定为控制字整定为0时，表时，表示高压侧复压闭锁过流不经过中压侧复合电压起动。示高压侧复压闭锁过流不经过中压侧复合电压起动。 各段过流保护均有各段过流保护均有过流经复压闭锁过流经复压闭锁控制字，当控制字，当过过流经复压闭锁流经复压闭锁控制字为控制字为1时，表示本段过流保护经复合时，表示本段过流保护经复合电压闭锁。电压闭锁。 ZDZD

45、UUUU22 低电压元件的动作电压按躲过无故障运行时保护安装处出现的最低低电压元件的动作电压按躲过无故障运行时保护安装处出现的最低电压来整定。电压来整定。 式中：式中：额定线电压（额定线电压（TV二次值，取二次值，取100V）。）。 负序电压元件按躲过正常运行时系统中出现的最大负序电压整定。负序电压元件按躲过正常运行时系统中出现的最大负序电压整定。此外，还应满足相邻线路末端两相短路时负序电压元件有足够的动作此外，还应满足相邻线路末端两相短路时负序电压元件有足够的动作灵敏度。灵敏度。通常通常 式中：额定相电压（式中：额定相电压（TV二次值，取二次值，取57.7V）。）。NUU)7 .06 .0(

46、NUNopUU%102NU TV异常对复合电压元件、方向元件的影响：异常对复合电压元件、方向元件的影响： 装置设有整定控制字装置设有整定控制字TV断线保护投退原则断线保护投退原则来控制来控制TV断线时方断线时方向元件和复合电压元件的动作行为。若向元件和复合电压元件的动作行为。若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制控制字为字为1，当判断出本侧，当判断出本侧TV异常时，方向元件和本侧复合电压元件不异常时，方向元件和本侧复合电压元件不满足条件，但本侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁（过流保护经过满足条件，但本侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁（过流保护经过其他侧复合电压闭锁投入情况）；若其他侧复合电

47、压闭锁投入情况）；若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字控制字为为0，当判断出本侧，当判断出本侧TV异常时，方向元件和复合电压元件都满足条异常时，方向元件和复合电压元件都满足条件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护；不论件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护；不论TV断断线保护投退原则线保护投退原则控制字为控制字为0或或1，都不会使本侧复合电压元件，都不会使本侧复合电压元件起动其它侧复压过流。起动其它侧复压过流。 本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响：本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响： 当本侧当本侧TV检修时，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动检修

48、时，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作，需投入作，需投入本侧电压退出本侧电压退出压板或整定控制字，此时它对复合电压压板或整定控制字，此时它对复合电压元件、方向元件有如下影响：元件、方向元件有如下影响：（1）本侧复合电压元件不启动，但可由其它侧复合电压元件起动（过流）本侧复合电压元件不启动，但可由其它侧复合电压元件起动（过流保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况）；保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况）；（2）本侧方向元件输出为正方向；）本侧方向元件输出为正方向；（3）不会使本侧复合电压元件起动其它侧过流元件（其它侧过流保护经）不会使本侧复合电压元件起动其它侧过流元件（其它侧过流保护经过本侧复合

49、电压闭锁投入情况）。过本侧复合电压闭锁投入情况）。4.3 变压器的零序电流保护 大接地电流系统中，中心点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护。 大接地电流系统中，中心点又可能不接地的分级绝缘变压器需装设间隙零序电流保护和零序过电压保护作为接地短路的后备保护。 大接地电流系统中，中心点又可能不接地的全绝缘变压器需装设零序过电压保护作为接地短路的后备保护。中心点直接接地的变压器装设零序电流保护作为接地短路的后备保护。0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF4.4 变压器中性点间隙保护变压器中性点间隙保护 间隙保护的作用是保护间隙保护的作用是保护中性

50、点不接地变压器中中性点不接地变压器中性点绝缘安全的。性点绝缘安全的。 在变压器中性点对地在变压器中性点对地之间安装一个击穿间隙之间安装一个击穿间隙。在变压器不接地运行。在变压器不接地运行时，若因某种原因变压时，若因某种原因变压器中性点对地电位升高器中性点对地电位升高到不允许值时，间隙击到不允许值时，间隙击穿，产生间隙电流。穿，产生间隙电流。变压器间隙保护是用流变压器间隙保护是用流过变压器中性点的间隙过变压器中性点的间隙电流及电流及TV开口三角形电开口三角形电压作为危及中性点安全压作为危及中性点安全判据来实现的。判据来实现的。 保护的原理接线如图所保护的原理接线如图所示。示。变压器中性不接地运行

51、时，如图示，当发生单相接地故障，中性点N电位升高到相电位，如果不设放电间隙，容易把中性点绝缘击穿。此时设放电间隙，防止过电压，同时间隙击穿后有间隙零序电流，间隙过流保护动作。间隙过流保护定值)(1000AnITopopI0TnVUop)180150(0秒3 . 0t1 1）动作电流）动作电流当流过击穿间隙的电流大于或等于100A时保护动作，即： 式中：保护的动作电流； 间隙TA的变比。3 3）动作延时）动作延时为躲过暂态过电压，间隙保护具有动作延时，一般其值为：2）动作电压）动作电压4.5 变压器过励磁保护变压器过励磁保护 变压器过激磁运行时，铁芯饱和，励磁电流急剧增变压器过激磁运行时，铁芯饱

52、和，励磁电流急剧增加，励磁电流波形发生畸变，产生高次谐波，从而使加，励磁电流波形发生畸变，产生高次谐波，从而使内部损耗增大、铁芯温度升高。另外，铁芯饱和之后内部损耗增大、铁芯温度升高。另外，铁芯饱和之后，漏磁通增大，在导线、油箱壁及其他构件中产生涡，漏磁通增大，在导线、油箱壁及其他构件中产生涡流，引起局部过热。严重时造成铁芯变形及损伤介质流，引起局部过热。严重时造成铁芯变形及损伤介质绝缘。绝缘。 为确保大型、超高压变压器的安全运行，设置变压为确保大型、超高压变压器的安全运行，设置变压器过激磁保护非常必要。器过激磁保护非常必要。过激磁保护的作用原理 过激磁保护的作用原理变压器运行时，其输入端的电

53、压为：变压器运行时，其输入端的电压为： （5-1）式中：式中：U电源电压；电源电压；W一次绕组的匝数；一次绕组的匝数；S变压器铁芯的有效截面；变压器铁芯的有效截面；f电源频率；电源频率；B铁芯中的磁密。铁芯中的磁密。由于绕组匝数由于绕组匝数W和铁芯截面和铁芯截面S均为定数，故由（均为定数，故由（5-1）可以得到：）可以得到： （5-2）式中：式中：K1/4.44WS，是常数。，是常数。由式（由式（5-2）可以看出，变压器铁芯中的磁密，与电源电压成正比，与电）可以看出，变压器铁芯中的磁密，与电源电压成正比，与电源的频率成反比，即电源电压的升高或频率的降低，均会造成铁芯中源的频率成反比，即电源电压的升高或频率的降低，均会造成铁芯中的磁密增大，进而产生过激磁。的磁密增大，进而产生过激磁。 在变压器过激磁保护中，用到一个重要的物理量，称之为过激磁倍数在变压器过激磁保护中，用到一个重要的物理量，称之为过激磁倍数n，它等于铁芯中的实际磁密，它等于铁芯中的实际磁密B与额定工作磁密与额定工作磁密Be之比，即：之比，即： （5-3）变压器过激磁时，变压器过激磁时，n1，n值越大，过激磁倍数越高，对变压器的危值越大，过激磁倍