主变保护基本原理

1、2020/10/25,主变保护基本原理,主讲：江卫良,深圳南瑞科技有限公司,2020/10/25,变压器保护基本原理,2,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,3,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）,2020/10/25,变压器保护基本原理,4,

2、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,2020/10/25,变压器保护基本原理,5,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,6,差动保护基本原理,常规差流的计算

3、 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,2020/10/25,变压器保护基本原理,7,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,8,差动保护基本原理,变压器纵差基本原

4、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=0 n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,2020/10/25,变压器保护基本原理,9,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,10,变压器差动保护,变压器纵差保护的特点 励磁涌流 Y/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,2020/10/25,变压器保护基本原理,

5、11,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/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,2020/10/25,变压器保护基本原理,12,变压器差动保护,Y-转换原理 为什么要进行Y-转换 Y- 和 - 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- 转换,2020/10/25,变压器保护基本原理,13,变压器差动保护,Y/-11转换示例 矢量图 差流计算（已乘了平衡系数） Ida=（Iha-Ihb）+Ila Idb=

6、（Ihb-Ihc）+Ilb Idc=（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,2020/10/25,变压器保护基本原理,14,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-转换， 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/ -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、0.262,2020/10/25,变压器保

7、护基本原理,15,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,16,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,202

8、0/10/25,变压器保护基本原理,17,变压器比率差动保护,动作特性曲线,2020/10/25,变压器保护基本原理,18,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,19,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

9、。 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,2020/10/25,变压器保护基本原理,20,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0.10.2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,2020/10/25,变压器保护基本原理,21,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,2020/10/25,变压器保护基本原理,22,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。,2020/10/25,变压器