主变保护基本原理

主变保护基本原理主讲：江卫良深圳南瑞科技有限企业10/9/2023提要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10/9/20231变压器保护基本原理变压器保护概述电力变压器的分类按接线形式分：一般变和自耦变（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构造铁芯、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（一般变、自耦变）10/9/20232变压器保护基本原理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营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因为负荷超载引起的过负荷因为漏油等原因引起的油面下降10/9/20233变压器保护基本原理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，经过该闭合面的全部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,全部支路,代数和集中参数电路I1I2...In10/9/20234变压器保护基本原理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饱和等原因的影响,使用带比率制动的差动保护10/9/20235变压器保护基本原理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，不能忽视分布电容的影响，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应的是电流的平衡关系10/9/20236变压器保护基本原理差动保护基本原理变压器纵差基本原理（涉及：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10/9/20237变压器保护基本原理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10/9/20238变压器保护基本原理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整有载调压引起的不平衡电流可反应相间、接地、匝间短路故障10/9/20239变压器保护基本原理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：可反应单相接地短路，不反应相间短路分侧差动：可反应相间、接地短路，不反应匝间短路10/9/202310变压器保护基本原理变压器差动保护Y-Δ转换原理为何要进行Y-Δ转换Y->Δ和Δ->Y的区别对涌流制动特征的影响消除零序电流PRS-778采用Y->Δ转换10/9/202311变压器保护基本原理变压器差动保护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-Iha10/9/202312变压器保护基本原理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因为采用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、2023/1，则高、中、低压侧平衡系数分别为：1、0.833、0.26210/9/202313变压器保护基本原理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，迅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10/9/202314变压器保护基本原理变压器差动保护比率差动保护经励磁涌流闭锁：二次谐波、波形辨认经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，可利用比率制动特征制动区外故障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体现的时序一致性来鉴别是否饱和故障：差流和制动电流突变量同步出现TA饱和：先出现制动电流突变量，几毫秒后出现差流10/9/202315变压器保护基本原理变压器比率差动保护动作特征曲线10/9/202316变压器保护基本原理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，有间断角具有丰富的谐波分量10/9/202317变压器保护基本原理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，差流反应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，这就大大提升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，保护越不轻易动作10/9/202318变压器保护基本原理比率差动保护励磁涌流制动原理二：波形辨认故障时，有如下体现式成立：（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，为差流导数后半波相应点的数值。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，保护越不轻易动作10/9/202319变压器保护基本原理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。它将老式的相量转变为各采样点（瞬时值）的比率差动，并依托多点反复判断来确保可靠性。理论基础与常规差动相同R取S规则模糊区IrId10/9/202320变压器保护基本原理采样值差动保护采样值差动本身具有辨认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。其数据窗不不小于一种周波，故可迅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种“速动段”，有利于消除二次谐波判据带来的长延时影响。10/9/202321变压器保护基本原理零序差