电网运行培训之主变部分-讲课

1、1主变保护主变保护2主讲内容主讲内容一、主变保护装置介绍一、主变保护装置介绍二、功能配置及动作特性二、功能配置及动作特性三、主变保护接线、原理三、主变保护接线、原理四、四、影响影响保护正确动作的几个因素保护正确动作的几个因素五、五、110110 kV主变保护整定计算主变保护整定计算六、主变保护典型案例分析六、主变保护典型案例分析3一、主变保护装置介绍一、主变保护装置介绍4以以110kV仿真变电站变压器保护装置为例仿真变电站变压器保护装置为例 PST-1202C变压器保护（二次谐波制动）变压器保护（二次谐波制动） PST-1202D变压器保护（波形对称制动）变压器保护（波形对称制动） PST-1

2、2操作箱及本体保护（非电量）操作箱及本体保护（非电量）5PST1200PST1200面板面板6PST1200PST1200面板信号面板信号7PST1200PST1200背板说明背板说明8PST1200PST1200正常显示正常显示装置正常上电运行、超过装置正常上电运行、超过 5 分钟无键盘分钟无键盘操作、从主菜单返回进入正常显示画面，操作、从主菜单返回进入正常显示画面，装置轮流显示画面装置轮流显示画面 1 和画面和画面 2 的内容。的内容。可以用可以用 Q 键使装置停止显示自动切换而键使装置停止显示自动切换而停留在画面停留在画面 1 或画面或画面 2装置运行定值区号装置运行定值区号保护压板状态

3、保护压板状态(=投入投入 =退出退出)三相电压和三电流的有效值和角度三相电压和三电流的有效值和角度装置当前运行时间装置当前运行时间9PST1200PST1200事件显示事件显示10投入投入二次谐波闭锁差动二次谐波闭锁差动投入低复压方向过流保护投入低复压方向过流保护I I段段投入高复压方向过流保护投入高复压方向过流保护I I、IIII段段投入低复压闭锁投入低复压闭锁投入高复压过流保护投入高复压过流保护 投入投入闭锁中备自投闭锁中备自投投入高零序方向过流保护投入高零序方向过流保护I I、IIII段段 投入投入闭锁低备自投闭锁低备自投投入高零序过流保护投入高零序过流保护投入高间隙过流投入高间隙过流投

4、入高投入高零序电压零序电压投入高复压闭锁投入高复压闭锁投入中复压方向过流保护投入中复压方向过流保护I I段段投入中复压方向过流保护投入中复压方向过流保护II II 段段投入中复压闭锁投入中复压闭锁投入低复压方向过流保护投入低复压方向过流保护I I段段主要功能压板主要功能压板11 保护电源空开作用及回路保护电源空开作用及回路 三侧电压空开作用及回路三侧电压空开作用及回路 复归按钮作用及回路复归按钮作用及回路PST1200PST1200空开及按钮空开及按钮12二、功能配置及动作特性二、功能配置及动作特性13保保护护配配置置表表PST1200PST1200保护类型保护类型段数段数每段时限数每段时限数

5、备注备注主保护主保护差动速断差动速断比例差动比例差动高压侧高压侧过流过流1 11 1经复合电压闭锁经复合电压闭锁零序过流零序过流3 32/2/1 1I I、II段可经方向和二次谐波闭锁段可经方向和二次谐波闭锁间隙零序过流间隙零序过流1 11 1间隙过流、零序过压可以间隙过流、零序过压可以“或或”方式出口方式出口零序过压零序过压1 11 1过负荷过负荷2 21 1启动冷却器启动冷却器2 21 1闭锁有载调压闭锁有载调压1 11 1中压侧中压侧过流过流2 23 3I I、II段可经方向和复合电压闭锁段可经方向和复合电压闭锁零序过压零序过压1 11 1过负荷过负荷2 21 1启动冷却器启动冷却器2

6、21 1闭锁有载调压闭锁有载调压1 11 1低压侧低压侧过流过流2 23 3I III可经复合电压和方向闭锁可经复合电压和方向闭锁过负荷过负荷1 11 1零序过压零序过压1 11 114保护功能保护功能保护范围保护范围时限时限/出口出口用途说明用途说明主保护差动速动/二次谐波制动差动主变三侧开关CT之间0”/T3主变内部及引线各种故障瞬时动作的主保护。（中、低压侧接地除外）高后备高压侧复压过流保护主变、中低压侧母线及出线2.1/T3作为主变、中低压侧母线、出线相间故障的后备中性点间隙保护/零序电压保护主变高压内外接地0.5/T3作为变压器接地故障的近后备和外部接地故障的远后备保护高压侧零序方向

7、过流（二段）母线：本侧母线线路I段：1.2/THML;1.5/THII段：3.2/THML;3.5/TH 3.8/T3作为高压侧（母线、线路）接地故障的保护高压侧过负荷10”发信号中低后备复压方向过流（二段）母线（可选）：本侧母线、线路I段：0.6/TlML;0.9/Tl； 1.2/T3II段：1.2/TlML;1.5/Tl； 1.8/T3作为低压母线、出线相间故障的保护。 低压侧过负荷10”发信号主变保护定值及动作特性主变保护定值及动作特性15三、主变保护接线、原理三、主变保护接线、原理161 1、主变主保护差动保护、主变主保护差动保护17差动保护差动保护-接线示意图接线示意图零序差动零序差

8、动 纵联差动纵联差动差动速断差动速断图为双绕组变压器差动保图为双绕组变压器差动保护接线图。护接线图。差动速断：快速切除主变差动速断：快速切除主变故障。故障。零序差动：对主变接地故零序差动：对主变接地故障有较高的灵敏度。障有较高的灵敏度。18区内故障时区内故障时：如图示，各侧短路如图示，各侧短路电流都是由母线流电流都是由母线流向变压器，和参考向变压器，和参考方向一致，为正值，方向一致，为正值，所以差动电流所以差动电流很大，容易满足差很大，容易满足差动方程，差动保护动方程，差动保护动作。动作。321IIIId差动保护差动保护-基本原理基本原理19 区外故障时：区外故障时：如图示在低压母线上发如图示

9、在低压母线上发生故障。高、中压侧短生故障。高、中压侧短路电流由母线流向变压路电流由母线流向变压器，为正值。低压侧电器，为正值。低压侧电流由变压器流向母线，流由变压器流向母线，为负值。把变压器看成为负值。把变压器看成电路上的一个节点，由电路上的一个节点，由节点电流定理，流入的节点电流定理，流入的电流等于流出的电流，电流等于流出的电流，即相量和为即相量和为0，所以差，所以差动电流动电流差动保护不动作。差动保护不动作。0321IIIId差动保护差动保护-基本原理基本原理20差动速断保护的逻辑框图差动速断保护的逻辑框图 差动保护差动保护-逻辑框图一逻辑框图一21工频变化量比率差动的逻辑框图工频变化量比

10、率差动的逻辑框图 差动保护差动保护-逻辑框图二逻辑框图二22差动保护差动保护-零差零差1、零差保护对接地故障有很高的灵敏度。其原、零差保护对接地故障有很高的灵敏度。其原理与比例差动保护相同。基于理与比例差动保护相同。基于KCL原理，利用原理，利用是否有差流而动作。零差是比较是否有差流而动作。零差是比较Y侧首未两端零侧首未两端零序电流，比例差动是比较二侧（三侧）每相的序电流，比例差动是比较二侧（三侧）每相的电流。电流。2、 零序差动保护可保护变压器零序差动保护可保护变压器Y侧的各种接地侧的各种接地故障，但它都不能保护变压器故障，但它都不能保护变压器Y侧的匝间短路。侧的匝间短路。3、零序差动保护不

11、必经励磁涌流判据、零序差动保护不必经励磁涌流判据 闭锁。闭锁。232 2、主变相间后备保护复压过流保护、主变相间后备保护复压过流保护24复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护-接线示意图接线示意图复压过流方向保护复压过流方向保护复压过流保护复压过流保护复压过流方向保护复压过流方向保护复压过流保护复压过流保护过励磁保护过励磁保护复压过流保护复压过流保护电源电源电源电源负荷负荷20010130030120111025复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护-描述描述（1 1）变压器过电流保护通常是作为主变压器内部故障）变压器过电流保护通常是作为主变压器内部故障及相邻设备短路故障的后备保护，分侧配置。及相邻设备短

12、路故障的后备保护，分侧配置。（2 2）如果在过电流保护的灵敏度不足的情况下，一般）如果在过电流保护的灵敏度不足的情况下，一般采用复合电压闭锁过电流保护。采用复合电压闭锁过电流保护。 （3）复合电压是由负序电压、低电压或组成，高、中）复合电压是由负序电压、低电压或组成，高、中每一侧的复合电压均由高、中两侧或的关系提供。低压侧每一侧的复合电压均由高、中两侧或的关系提供。低压侧的复合电压由本侧提供。的复合电压由本侧提供。 （4）复压过流保护是否加装方向元件，由以下条件决）复压过流保护是否加装方向元件，由以下条件决定：定： 反向短路电流是否大于本后备保护的动作电流？反向短路电流是否大于本后备保护的动作

13、电流？ 反向保护的时限是否大于本后备保护的时限？反向保护的时限是否大于本后备保护的时限？ 以上两条件都满足时应装设方向元件。方向元件可通过以上两条件都满足时应装设方向元件。方向元件可通过控制字投退控制字投退26复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护-描述描述 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口处故障。27复压闭锁过流保护复压闭锁过流保护-逻辑框图逻辑框图复压方向过流保护应复压方向过流保护应有三段时限，第一时有三段时限，第一时限（与本侧出线保护限（与本侧出线保护的时限配合

14、）跳母联的时限配合）跳母联断路器，第二时限跳断路器，第二时限跳本侧断路器，第三时本侧断路器，第三时限跳主变三侧断路器。限跳主变三侧断路器。283 3、主变的接地后备保护零序过流保护、主变的接地后备保护零序过流保护 （中性点直接接地）（中性点直接接地）29复压闭锁零序过流保护复压闭锁零序过流保护-接线图接线图0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF30（1 1）变压器零序过电流保护通常是作为主变压器内部）变压器零序过电流保护通常是作为主变压器内部故障及相邻设备接地故障的后备保护，中性点接地侧配置。故障及相邻设备接地故障的后备保护，中性点接地侧配置。 （2）复压零序

15、过流保护加装方向元件，通常方向指向）复压零序过流保护加装方向元件，通常方向指向母线侧，可以保护相邻元件（母线、线路）接地远后备保母线侧，可以保护相邻元件（母线、线路）接地远后备保护。护。 （3 3）应有三段时限，第一时限（与本侧出线保护的时）应有三段时限，第一时限（与本侧出线保护的时限配合）跳母联断路器，第二时限跳本侧断路器，第三时限配合）跳母联断路器，第二时限跳本侧断路器，第三时限跳主变三侧断路器。如下图示限跳主变三侧断路器。如下图示复压闭锁零序过流保护复压闭锁零序过流保护-描述描述31复压闭锁零序过流保护复压闭锁零序过流保护-逻辑图逻辑图32复压闭锁零序过流保护复压闭锁零序过流保护-逻辑图

16、逻辑图334 4、主变的接地后备保护间隙保护、主变的接地后备保护间隙保护 （中性点间隙接地）（中性点间隙接地）34间隙保护间隙保护-描述描述当变压器中性不接地运行时，当变压器中性不接地运行时，如图示，当发生单相接地故障，如图示，当发生单相接地故障，中性点中性点N N电位升高到相电位，如电位升高到相电位，如果不设放电间隙，容易把中性点果不设放电间隙，容易把中性点绝缘击穿。绝缘击穿。此时设放电间隙，防止过电压，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，同时间隙击穿后有间隙零序电流，间隙过流保护动作。间隙过流保护动作。35间隙保护间隙保护-原理接线及逻辑框图原理接线及逻辑框图 间隙保

17、护间隙保护间隙电流间隙电流间隙间隙间隙间隙TATA3I03I03U03U0TVTV变压器变压器高压母线高压母线间隙保护原理接线图间隙保护原理接线图信号信号3I03I0I0opI0op3U03U0U0opU0op1 1& &S St t0 0出口出口 间隙保护逻辑框图间隙保护逻辑框图S-变压器中性点接地变压器中性点接地刀闸的辅助触点，当刀闸的辅助触点，当变压器中性点接地运变压器中性点接地运行时，行时，S闭合，当变闭合，当变压器中性点接地不运压器中性点接地不运行时行时, S打开。打开。I0op与变压器的零序阻抗、间隙放电时的电弧电阻等因素有关，一般一般保护的一次保护的一次动作电流可

18、动作电流可取为取为100A 100A 左右左右U0op要大于在部分中性点接地的系统中发生单相接地时或中性点不接地变压器两相运行时，可能出现的最大零序电压 ；要小于中性点直接接地系统中失去接地点时发生单相接地，开口三角绕组可能出现的最低电压 。一般取一般取180V180V( (高压系统电压互高压系统电压互感器开口绕组每相额定电压为感器开口绕组每相额定电压为100V100V） 365 5、主变非电量保护、主变非电量保护37非电量保护原理非电量保护原理1.1.从变压器本体来的非电量信号从变压器本体来的非电量信号( (如轻瓦如轻瓦斯信号等斯信号等) )经过装置重动后给出中央信经过装置重动后给出中央信号

19、、远方信号、事件记录三组接点，同号、远方信号、事件记录三组接点，同时装置本身的时装置本身的 CPU CPU 也可记录非电量动也可记录非电量动作情况。作情况。2.2.直接跳闸的非电量信号直接起动装置直接跳闸的非电量信号直接起动装置的跳闸继电器。的跳闸继电器。 3.3.对于需要延时跳闸的非电量信号对于需要延时跳闸的非电量信号, ,由装由装置经过定值设定的延时起动装置的跳闸置经过定值设定的延时起动装置的跳闸继电器。继电器。38不需跳闸的非电量回路不需跳闸的非电量回路如：本体轻瓦斯、有载轻瓦斯、油温高、绕如：本体轻瓦斯、有载轻瓦斯、油温高、绕组温高、本体油位异常、有载油位异常等组温高、本体油位异常、有

20、载油位异常等39直接跳闸的非电量回路直接跳闸的非电量回路如：本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释如：本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、压力突变等放、压力突变等40延时跳闸的非电量回路延时跳闸的非电量回路如：冷控失电等如：冷控失电等41冷控失电保护冷控失电保护根据 DL/T 572-95电力变压器运行规程规定：强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载运行 20min。如 20min 后顶层油温尚未达到 75，则允许上升到 75，但在这种状态下运行的最长时间不得超过 1 小时。 42冷控失电回路冷控失电回路 43四、四、影响影响保护正确动作的几个因素保护正确动作的

21、几个因素44TA饱和对差动保护影响饱和对差动保护影响1、TA饱和对差动保护影响分析饱和对差动保护影响分析1）TA饱和时的特征饱和时的特征TA饱和时使二次电流波形缺损，非正饱和时使二次电流波形缺损，非正统波显著（含谐波成份大）。统波显著（含谐波成份大）。TA进入饱和一段时间内二次电流几乎进入饱和一段时间内二次电流几乎为为0。2）影响分析）影响分析如右图所示，如右图所示，在低压母线上发生故障。假在低压母线上发生故障。假设：设：I11000AI22000A则则I33000A；但是但是由于低压侧由于低压侧TA饱和饱和，测到的电流，测到的电流I3很很小，假设为小，假设为0，差流为，差流为3000A，使差

22、动保护，使差动保护误动作。误动作。3）处理方法：）处理方法：（1）利用分析谐波分量闭锁差动保护。）利用分析谐波分量闭锁差动保护。（2）设置高值与低值差动配合，消除饱和）设置高值与低值差动配合，消除饱和影响。饱和时取高值，不饱和时取低值。影响。饱和时取高值，不饱和时取低值。45励磁涌流对差动保护影响励磁涌流对差动保护影响励磁涌流定义：励磁涌流定义：正常情况下励磁电流很小，正常情况下励磁电流很小，但在变压器空投或外部故障切除电压恢复时，但在变压器空投或外部故障切除电压恢复时，励磁电流会很大，达励磁电流会很大，达5-10倍额定电流，称励倍额定电流，称励磁涌流。磁涌流。励磁涌流特征：励磁涌流特征：二次

23、谐波含量大、波形畸变、二次谐波含量大、波形畸变、有间断角等。有间断角等。对差动保护的影响：对差动保护的影响：如右图示，给主变充电如右图示，给主变充电合上高压侧断路器，合上高压侧断路器，I1很大，很大，I2和和I3均为均为0，形，形成差流，使差动保护误动作。成差流，使差动保护误动作。处理方法：处理方法：（1）利用识别二次谐波或波形闭锁差动方法。）利用识别二次谐波或波形闭锁差动方法。（2）采用工频变化量比率制动。）采用工频变化量比率制动。46一侧一侧TV断线对后备保护的影响断线对后备保护的影响 若TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为1，当判断出本侧TV异常时，方向元件和本侧复合电压元件不满

24、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TV断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为0，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断线保护投退原则断线保护投退原则控制字为0或1，都不会使本侧复合电压元件起动其它侧复压过流。47一侧一侧TV退出运行对保护的影响退出运行对保护的影响 当本侧当本侧TV检修，为保证本侧复合电压闭锁方向过检修，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作，需投入流的正确动作，需投入本侧复合电压退出本侧复合电压退出压板压板（退出本侧复合电压投入压板）或整定控制字，此时（退出本侧复合电压投入压板）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：它对复合电压元件、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元件起动（过流保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况）；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