变压器差动保护原理及调试方法.ppt
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1、1变压器差动保护原理及调试方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2变压器差动保护简述变压器差动保护简述 一、一、n纵联差动保护是变压器电气量的纵联差动保护是变压器电气量的主保护主保护。规程规。规程规定电压等级在定电压等级在10kV以上以上,容量在,容量在10MVA及以上及以上的变压器需配置纵联差动保护。的变压器需配置纵联差动保护。n差动保护可以反应变压器差动保护可以反应变压器内部绕组内部绕组相间相间和和接地接地故故障。障。n差动保护可以反应差动保护可
2、以反应引出线引出线至至电流互感器电流互感器之间的之间的相相间间及及接地接地故障。故障。n差动保护可以反应差动保护可以反应一定程度上一定程度上的的内部绕组内部绕组匝间短匝间短路路故障。故障。23CJCJ高压侧高压侧TA极性标注极性标注低压侧低压侧TA极性标注极性标注差动继电器差动继电器整定值整定值6A电流互感器电流互感器(TA)变压器变压器变压器差动保护的基本构成变压器差动保护的基本构成差动保护的基本原理差动保护的基本原理(1)一、一、34CJCJI Icdcd0020A20A20A20A一个穿越性质一个穿越性质的短路电流通的短路电流通过变压器向短过变压器向短路点提供路点提供高压侧一次电流高压侧
3、一次电流从极性端流进二从极性端流进二次电流从极性端次电流从极性端流出流出保护规定保护规定的的TA正正方向定义方向定义低压侧一次电流低压侧一次电流从极性端流出二从极性端流出二次电流从极性端次电流从极性端流进流进在区外穿越性质的短路电流作在区外穿越性质的短路电流作用下,如果两侧用下,如果两侧TA能正确传变,能正确传变,理论上流过差动继电器的差流理论上流过差动继电器的差流Icd0Icd0,所以此时:所以此时:差动保护不动作!差动保护不动作!变压器区外故障演示变压器区外故障演示变压器区外变压器区外发生故障发生故障此故障点因由该此故障点因由该处线路保护切除处线路保护切除故障故障差动保护的基本原理差动保护
4、的基本原理(2)一、一、45变压器区内变压器区内发生故障发生故障20A20A10A10AI Icdcd=30A=30A20A20A10A10A此时差动继此时差动继电器动作电器动作变压器区内故障演示变压器区内故障演示差动保护的基本原理差动保护的基本原理(3)一、一、56微机变压器差动保护的构成微机变压器差动保护的构成CJCJ 微机变微机变压器差压器差动保护动保护设定微设定微机保护机保护计算参计算参考方向考方向均以母均以母线流向线流向变压器变压器为正方为正方向向微机差动保护需要进行的计算微机差动保护需要进行的计算:微机差动保护的动作判据微机差动保护的动作判据:差动保护门槛值差动保护门槛值一般整定为
5、一般整定为(0.4-0.80.4-0.8)Ie Ie 譬如譬如2A2A差动保护比例制动系差动保护比例制动系数例如:数例如:0.5以上两式均成立以上两式均成立则差动保护动作则差动保护动作差动保护的基本原理差动保护的基本原理(4)一、一、67微机变微机变压器差压器差动保护动保护变压器区外故障分析变压器区外故障分析计算结果计算结果:将计算结果代入判据:将计算结果代入判据:+-0+-=2i i1 10门槛门槛2A00.52i i1 1i i1 1差动保护不动作差动保护不动作实际短路实际短路电流与参电流与参考方向考方向相同相同实际短路实际短路电流与参电流与参考方向考方向反向反向差动保护的基本原理差动保护
6、的基本原理(5)一、一、78微机变微机变压器差压器差动保护动保护变压器区内故障分析(双电源)变压器区内故障分析(双电源)计算结果计算结果:将计算结果代入判据:将计算结果代入判据:+0+2i i1 1门槛门槛2A0.50差动保护动作差动保护动作实际短路实际短路电流与参电流与参考方向考方向相同相同实际短路实际短路电流与参电流与参考方向考方向相同相同2i i1 12i i1 10差动保护的基本原理差动保护的基本原理(6)一、一、89微机变微机变压器差压器差动保护动保护变压器区内故障分析(单电源)变压器区内故障分析(单电源)计算结果计算结果:将计算结果代入判据:将计算结果代入判据:+0+0i i1 1
7、门槛门槛2A0.5差动保护动作差动保护动作实际短路实际短路电流与参电流与参考方向考方向相同相同i i1 1i i1 1i i1 1i i1 10.5i i1 1差动保护的基本原理差动保护的基本原理(7)一、一、910差动保护的动作特性分析(差动保护的动作特性分析(1)区外故障计算结果区外故障计算结果:+-0+-=2i i1 1+0+2i i1 1区内故障计算结果区内故障计算结果:变变 量量恒恒 量量I IsetsetI Ie e0 0IcdIcdIrIr(I Ir rI15%I15%Iyl1yl1认为是涌流,对差认为是涌流,对差动保护进行制动动保护进行制动当当I Iyl2yl215%I15%I
8、yl1yl1,且基波有一定的且基波有一定的幅值,则认为是故障,开放保护。幅值,则认为是故障,开放保护。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(1)二、二、如何识别涌流(如何识别涌流(2)2425波形不对称制动波形不对称制动 n在微机型变压器纵差保护中,采用波形对称算法,将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。其计算方法如下:n首先将流入差动元件的差流进行微分(差分算法),滤去电流中的直流分量,使电流波形不偏移横坐标轴(即时间轴)的一侧,然后比较每个周期内差电流的前半波与后半波的量值。n另外一种做法是对差流进行0-360的全周积分,滤除直流分量后的故障电流一般是关于时间轴对称的正弦波,全周积分
9、值应为零,而励磁涌流波形畸变,同时有衰减过程,因此全周积分值不为零。K为不对称系数,通常等于1/2。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(1)二、二、如何识别涌流(如何识别涌流(3)2526n涌流的间断角闭锁原理n 励磁涌流波形间断是指涌流波形出现为零的时刻,或者所说接近零。这主要是变压器铁芯在涌流磁通低谷退出饱和区时涌流磁通低谷退出饱和区时,变压器励磁阻抗恢复为较高值,此时只有较小的励磁电流,此时的励磁电流可认为等同于正常运行时变压器的励磁电流,该值是极小的,一般不能被TA转变到二次来,因此使得涌流波形出现中断。这是励磁涌流的特点,可抓住这一特点来识别涌流,实现闭锁差动。但是间断角闭
10、锁的使用也碰到两个难题两个难题,一是对保护采样速率和一是对保护采样速率和A/D的分辨率要求,二是的分辨率要求,二是对称性涌流的识别有难度。对称性涌流的识别有难度。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(1)二、二、如何识别涌流(如何识别涌流(4)2627n励磁涌流录波图:差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(1)二、二、如何识别涌流(如何识别涌流(5)2728空充主变时励磁涌流和故障波形空充主变时励磁涌流和故障波形差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(1)二、二、如何识别涌流(如何识别涌流(6)2829 变压器区内发生严重短路故障时,有可能造变压器区内发生严重短路故障时,
11、有可能造成成TA饱和,饱和,TA饱和后将产生偶次谐波,特别是饱和后将产生偶次谐波,特别是TA暂态饱和后二次谐波分量相当可观,这将造成暂态饱和后二次谐波分量相当可观,这将造成本来运用于防止励磁涌流误动的比例差动误制动,本来运用于防止励磁涌流误动的比例差动误制动,造成差动保护延迟动作,甚至拒动。造成差动保护延迟动作,甚至拒动。因此引入差因此引入差动速断,以加速切除区内严重短路故障。动速断,以加速切除区内严重短路故障。n差动速断保护的特点差动速断保护的特点:按躲过变压器可能的最大励磁涌流整定,差按躲过变压器可能的最大励磁涌流整定,差动速断只判差流的幅值,不判制动电流的比例关动速断只判差流的幅值,不判
12、制动电流的比例关系,也不判波形的特征。系,也不判波形的特征。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(2)二、二、差动速断的引入差动速断的引入2930n二次谐波制动的比例差动保护在空充变压器时,由于励磁二次谐波制动的比例差动保护在空充变压器时,由于励磁涌流而没有制动住误动了是很正常的,涌流而没有制动住误动了是很正常的,如果说送一百次变如果说送一百次变压器有一两次的误动其实是好事情,难得一次没有制动住压器有一两次的误动其实是好事情,难得一次没有制动住这说明我们的定值恰到好处,这说明我们的定值恰到好处,为防变压器空投涌流造成差为防变压器空投涌流造成差动保护误动作,目前国内外的变压器差动保护的励
13、磁涌流动保护误动作,目前国内外的变压器差动保护的励磁涌流判据普遍采用二次谐波制动原理,对于二次谐波的制动值判据普遍采用二次谐波制动原理,对于二次谐波的制动值整定一般规程和厂家均推荐为整定一般规程和厂家均推荐为15%至至20%,我们不敢将我们不敢将其整得太灵敏,也不能太迟钝,就是要恰倒好处!其整得太灵敏,也不能太迟钝,就是要恰倒好处!太迟钝太迟钝了变压器送一次就跳一次,太灵敏了真正区内故障时会增了变压器送一次就跳一次,太灵敏了真正区内故障时会增大误制动的可能,特别是区内严重短路故障而电流互感器大误制动的可能,特别是区内严重短路故障而电流互感器发生暂态饱和时,互感器二次会出现一定份量的偶次谐波,发
14、生暂态饱和时,互感器二次会出现一定份量的偶次谐波,此时虽然有差动速断来弥补比例差动被误制动而带来的危此时虽然有差动速断来弥补比例差动被误制动而带来的危害,但毕竟必例差动被误制动了,我们要应尽量避免这种害,但毕竟必例差动被误制动了,我们要应尽量避免这种误制动的发生。误制动的发生。相比,偶尔一台空充的变压器发生误跳闸相比,偶尔一台空充的变压器发生误跳闸和一台变压器区内故障时比例差动保护的拒动,权衡利弊和一台变压器区内故障时比例差动保护的拒动,权衡利弊我们宁愿发生前者。我们宁愿发生前者。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(3)二、二、空充主变时,差动保护误动的应对空充主变时,差动保护误动的
15、应对(1)3031 一旦发生变压器空充时,比例差动保护动作,一旦发生变压器空充时,比例差动保护动作,必须慎重对待。在再次试送前,必须要求认真检查必须慎重对待。在再次试送前,必须要求认真检查一次设备,确认无故障后方能进行。当发生下列情一次设备,确认无故障后方能进行。当发生下列情况时,更应慎重。况时,更应慎重。在比例差动动作同时,伴随有在比例差动动作同时,伴随有压力释放、压力突压力释放、压力突变、轻瓦斯变、轻瓦斯等主变本体信号。等主变本体信号。一些不怕励磁涌流的差动保护动作,如一些不怕励磁涌流的差动保护动作,如分侧差动、分侧差动、高阻差动、零序差动高阻差动、零序差动等。等。双套保护配置的不同制动原
16、理的比例差动保护在双套保护配置的不同制动原理的比例差动保护在空充主变时空充主变时同时动作同时动作的概率极小。的概率极小。有有差动速断差动速断动作。动作。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(3)二、二、空充主变时,差动保护误动的应对空充主变时,差动保护误动的应对(2)以上几点,务必谨记!以上几点,务必谨记!3132故障电流不流过变压器故障电流不流过变压器 纯恢复性涌流造成差动保护误动。其作用原理等同空充纯恢复性涌流造成差动保护误动。其作用原理等同空充主变励磁涌流对差动保护的影响,但这里的涌流幅值一般小主变励磁涌流对差动保护的影响,但这里的涌流幅值一般小于空充变压器时,且二次谐波的比列大
17、于空充变压器时,从于空充变压器时,且二次谐波的比列大于空充变压器时,从这一点来说,对制动是有利的。对于选择最大则电流为制动这一点来说,对制动是有利的。对于选择最大则电流为制动电流的比例差动,则较大的涌流可能成为制动电流。电流的比例差动,则较大的涌流可能成为制动电流。差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(4)二、二、区外故障切除后,差动保护的误动问题(区外故障切除后,差动保护的误动问题(1)3233故障电流流过变压器故障电流流过变压器 恢复性涌流同时叠加由于差动恢复性涌流同时叠加由于差动TA特性误差造成传变负荷电流时差流特性误差造成传变负荷电流时差流过大而误动。此时在涌流和过大而误动。此
18、时在涌流和TA特性误差的共同作用下,差流波形可能更特性误差的共同作用下,差流波形可能更为对称,从而有更小的二次谐波比,这对制动不利,容易造成差动保护误为对称,从而有更小的二次谐波比,这对制动不利,容易造成差动保护误动。该种原因很难定量分析。故障电流的非周期分量造成动。该种原因很难定量分析。故障电流的非周期分量造成TA的过大的剩的过大的剩磁是造成区外故障切除后,差动保护误动的主要原因。磁是造成区外故障切除后,差动保护误动的主要原因。I IsetsetI Ie e0 0IcdIcd动作区动作区K1=0.5非动作区非动作区K2=0.73I3Ie e差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(4)二
19、、二、区外故障切除后,差动保护的误动问题(区外故障切除后,差动保护的误动问题(2)3334差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、区外接地故障,零序电流对差动保护的影响区外接地故障,零序电流对差动保护的影响3435差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、应对措施:应对措施:滤除零序电流!滤除零序电流!通常的两种做法:通常的两种做法:星型侧转角并滤零。(星型侧转角并滤零。(WBH-801、PST1200、CSC326、PRS778)星型侧滤零,三角侧转角。星型侧滤零,三角侧转角。(RCS978、PCS978)区外接地故障,零序电流对差动保护的影响区外接地故障,
20、零序电流对差动保护的影响3536差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、1.Y侧转角并滤零。(以侧转角并滤零。(以Y/-11接线的变压器为例)接线的变压器为例)根据根据TA极性及接线方极性及接线方式,流入保护装置的式,流入保护装置的实际电流向量关系实际电流向量关系Y/-11变压变压器实际两侧电器实际两侧电流向量关系流向量关系实际流入保护实际流入保护装置两侧电流装置两侧电流向量关系向量关系3637差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、两侧同名相电流相位差两侧同名相电流相位差150无法构成差动原理!无法构成差动原理!Y侧进行转角处理并修正幅值侧进行转角处理并修
21、正幅值Y侧各相参与差流计算用电流侧各相参与差流计算用电流 侧保持不变侧保持不变侧各相参与差流计算用电流侧各相参与差流计算用电流 实际的各相差流实际的各相差流+=各相差流各相差流应对措施应对措施1.Y侧转角并滤零。(以侧转角并滤零。(以Y/-11接线的变压器为例)接线的变压器为例)3738差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、如此转角的作用:如此转角的作用:相位补偿相位补偿滤除零序电流滤除零序电流区外接地故障时,中性点接区外接地故障时,中性点接地运行的变压器各相将感受地运行的变压器各相将感受到零序电流,各相零序电流到零序电流,各相零序电流幅值相等、方向相同。幅值相等、方向相同
22、。_=01.Y侧转角并滤零侧转角并滤零3839差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(5)二、二、两侧同名相电流相位差两侧同名相电流相位差150无法构成差动原理!无法构成差动原理!Y侧只进行滤零处理侧只进行滤零处理Y侧各相参与差流计算用电流侧各相参与差流计算用电流 侧进行转角并修正幅值侧进行转角并修正幅值侧各相参与差流计算用电流侧各相参与差流计算用电流 实际的各相差流实际的各相差流+=各相差流各相差流应对措施2.Y侧滤零、侧滤零、侧转角。(以侧转角。(以Y/-11接线的变压器为例)接线的变压器为例)3940 将主变非冲击侧的差动将主变非冲击侧的差动TA短接退出短接退出微机变微机变压器差压
23、器差动保护动保护微机变微机变压器差压器差动保护动保护差动保护的几个特殊问题差动保护的几个特殊问题(6)二、二、差动保护在新设备冲击启动时的一种特使用法差动保护在新设备冲击启动时的一种特使用法4041名名 称称使用的使用的TA特特 点点纵联差动纵联差动TA1、TA2、TA6可反应变压器各侧各类故障。可反应变压器各侧各类故障。能反应一定程度的匝间故障。能反应一定程度的匝间故障。分侧差动分侧差动TA1、TA2、TA3只能反应只能反应Y侧故障,不能反应侧故障,不能反应匝间故障,匝间故障,Y侧接地故障灵敏侧接地故障灵敏度高于纵差。不怕励磁涌流。度高于纵差。不怕励磁涌流。高阻差动高阻差动TA1、TA2、T
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