范文一:变压器保护原理
保护原理
3.1差动保护
3.1.1 启动元件
保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立,且基本相同。
启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。
a) 差电流突变量启动元件的判据为:
| iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T) |>0.5Icd ;
其中:φ为a,b,c三种相别;
Icd为差动保护动作定值;
当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时,保护启动。
b) 差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时差电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。
3.1.2 差动电流速断保护元件
本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关,其动作判据为:
Id >Isd
其中:Id为变压器差动电流
Isd为差动电流速断保护定值
3.1.3 二次谐波制动元件
本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动, 其动作判据为:
I ⑵>Id * XB 2;
其中:I⑵为差动电流中的二次谐波含量;
Id为变压器差动电流;
XB2为差动保护二次谐波制动系数;
3.1.4 波形对称判别元件
本元件采用波形对称算法,将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时,本保护能瞬时动作。本保护原理已申请国家专利,专利号为ZL-95-1-12781.0。
3.1.5 比率制动元件
本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度,其动作判据为:
Icdd =|I1+I2+I3|;
Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|);
Icdd≥Icd 并且Izdd
或3Izd>Izdd>Izd , Icdd-Icd≥K1*(Izdd-Izd)
或Izdd>3Izd, Icdd-Icd- K1*2Izd≥K2*(Izdd-3Izd)
其中: I1为I侧电流;
I2为II侧电流;
I3为III侧电流;
Icd为差动保护电流定值;
Icdd为变压器差动电流;
Izdd为变压器差动保护制动电流,
Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值;
K1,K2为比率制动的制动系数,软件设定为K1=0.5,K2=0.7;
3.1.6 TA回路异常判别元件
本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况,发现异常情况发告警信号,并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为:
(1) |⊿iφ|≥0.1In且|IH|
(2) 相电流≤IWI且ID≥IWI ;
(3) 本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI (仅对TA为Y形接线方式);
(4) max(Ida,Idb,Idc)> IWI
(5) max(Ida,Idb,Idc)>0.577Icd
其中:⊿iφ为相电流突变量 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值;
Icd 为差动保护电流定值 In 为额定电流
IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流
ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值,取0.04倍的TA额定电流;
以上条件同时满足(1)、(2)、(3)、(4)判TA断线,仅条件(5)满足,判为差流越限。
3.1.7 变压器各侧电流相位补偿元件
变压器各侧电流互感器采用星形接线,二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。
变压器各侧TA二次电流相位由软件调整,装置采用Y ->Δ变化调整差流平衡。对于Y0/Δ-11的接线,其校正方法如下:
Ia’=(IA-IB)/ ;Ib’=(IB-IC)/ ;Ic’=(IC-IA)/ ;
如有其它接线方式,请在定货合同或技术协议中特别说明。
3.1.8 过负荷监测元件
本保护反应变压器的负荷情况,仅监测变压器各侧的三相电流。 动作判据为:
max(Ia,Ib,Ic)>Igfh;
其中: Ia、Ib、Ic为变压器各侧三相电流;
Igfh为变压器过负荷电流定值;
3.1.9 过负荷启动冷却器元件
本保护反应变压器的负荷情况,监测变压器高压侧三相电流。 动作判据为:
max(Iah,Ibh,Ich)>ITFH;
其中: Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流;
ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值;
3.1.10 过负荷闭锁调压元件
本保护反应变压器的负荷情况,仅监测变压器高压侧三相电流。 动作判据为:
max(Ia,Ib,Ic)>ITY;
其中: Ia,Ib,Ic为变压器高压侧三相电流;
ITY为变压器过负荷闭锁调压元件电流定值。
3.2 非电量保护
本保护完全独立于电气保护,仅反应变压器本体开关量输入信号,驱动相应的出口继电器和信号继电器,为本体保护提供跳闸功能和信号指示。
本非电量保护可选择信息上传功能,如非电量信息需通过通讯上传,请在保护技术协议或合同中说明。
3.3 断路器保护装置(PST-1206B)
本保护装置共有断路器失灵电流判别、断路器非全相保护和变压器冷却器全停延时回路。
断路器失灵电流判别元件为断路器失灵保护提供电流判别。
延时元件为非电量保护提供计时功能。
3.3.1 断路器失灵电流启动回路
按照25条反措要求,采用相电流、自产零序电流和负序电流元件判别断路器的失灵,第一时限解锁母差保护的复合电压元件,第二时限启动母差保护的断路器失灵回路。
3.3.2 断路器非全相保护
本保护只用于220KV侧分相跳闸的断路器;检测断路器的位置接点、自产零序电流和负序电流元件确定断路器的运行状态,延时跳被保护的断路器,并不启动本断路器的失灵保护。
本保护包括以下元件:
1) 过流元件,动作判据为:
3I0 >Ifqx ; I2 >I2dz ;
其中:3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流,3I0=Ia+Ib+Ic;
I2 为负序电流;
Ifqx为零序过流的电流定值;
I2dz为负序过流的电流定值;
2) 断路器位置节点检测元件
3.3.3 变压器冷却器全停延时回路
在变压器非电量保护中,冷却器全停保护在原有可直跳基础上增加保护逻辑,其动作逻辑为变压器冷却器全停接点和变压器油温高接点作为开入量(强电开入),变压器冷却器全停接点动作启动时间继电器,时间继电器动作且变压器油温高接点动作(与门)启动出口跳闸。变压器冷却器全停保护逻辑中是否经油温高闭锁可由控制字选择,变压器冷却器全停保护是否投入可采用投退控制字选择。
3.4 后备保护
3.4.1 复合电压闭锁(方向)过流保护
本保护反应相间短路故障,可作为变压器的后备保护。交流回路采用90°接线,本侧TV断线时,本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常,本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件:
1)复合电压元件,电压取自变压器各侧TV,动作判据为:
min(Uab,Ubc,Uca)Ufx;
以上两个条件为“或”的关系;
其中:Uab、Ubc、Uca为线电压; Uddy为低电压定值;
U2为负序电压; Ufx为负序电压定值;
2)功率方向元件,电压电流取自本侧的TV和TA,TA的正极性端指向母线,动作判据为:
a) 若方向由复压方向投退控制字选择为“0”时,方向指向变压器:
Uab~Ic Ubc~Ia Uca~Ib三个夹角(电流落后电压时角度为正),其中任一个满足式
45°>б>-135°最大灵敏角为-45°,动作特性为:
b) 若方向由控制字选择为“1”时,方向指向系统(母线),则动作区与正向相反。
c) 若方向由控制字选择为“2”时,表示方向元件退出,本保护变为复合电压闭锁过流保护。
3)过流元件,电流取自本侧的TA。动作判据为:
Ia>Ifgl; Ib>Ifgl; Ic>Ifgl;
其中:Ia,Ib,Ic为三相电流; Ifgl为过电流定值;
说明: 220kV侧复合电压方向过流保护,方向朝向变压器,以较短时限动作断开变压器110kV断路器;以较长时限动作断开变压器各侧断路器。
110kV侧复合电压方向过流保护,方向朝110kV母线,以较短时限动作断开110kV母联或母分断路器;以较长时限动作断开变压器本侧断路器。
35(10)kV侧复合电压方向过流保护,方向朝35kV母线,第一时限动作断开35kV母分断路器;第二时限动作断开变压器本侧断路器;第三时限动作断开变压器各侧断路器;
各侧复合电压方向过流保护方向元件的指向、方向元件的投入\退出可通过控制字选择;
当发生TV断线时,方向元件退出,闭锁复合电压方向过流保护;
3.4.2 复合电压闭锁过流保护
本保护反应相间短路故障,可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件:
1)复合电压元件,电压取自变压器各侧TV,动作判据为:
min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ;
以上两个条件为“或”的关系;
其中:Uab、Ubc、Uca为线电压; Uddy为低电压定值;
U2为负序电压; Ufx为负序电压定值;
2)过流元件,电流取自本侧的TA。动作判据为:
Ia>Ifgl ; Ib>Ifgl ; Ic>Ifgl ;
以上三个条件为“或”的关系,其中:
Ia,Ib,Ic为三相电流; Ifgl为过电流定值;
说明:220KV侧复合电压过流保护:动作断开变压器各侧断路器。
110KV侧复合电压过流保护:第一时限动作断开变压器本侧母联或分段断路器;
第一时限动作断开变压器本侧断路器
3.4.3 零序(方向)过流保护
本保护反应单相接地故障,可作为变压器的后备保护。交流回路采用0°接线,电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时,本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常,本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件:
1) 零序过流元件,动作判据为:
3I0 >I0gl ;
其中:3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流
3I0=Ia+Ib+Ic
I0gl为零序过流的电流定值;
2)零序功率方向元件,动作判据为:
3U0~3I0夹角δ(电流落后电压时角度为正,3U0>1V)
-195°>δ>-15°
其中:
3U0为三相电压Ua,Ub,Uc在软件中和成的零序电压,
3U0=Ua+Ub+Uc。
最大灵敏角为-105°,动作特性为:
当零序功率方向选择控制字=“0”时,零序功率方向指向变压器,
保护动作区-15°>б>-195°,最大灵敏角为-105°;
当零序功率方向选择控制字=“1”时,零序功率方向指向系统(母线),
保护动作区165°>б>-15°,最大灵敏角为75°;
当零序功率方向选择控制字=“2”时,零序功率方向元件退出。
说明:220KV侧装设两段式零序方向电流保护,方向指向变压器,每段的第一时限跳变压器110kV断路器;第二时限跳变压器各侧断路器。
110kV侧装设两段式方向零序电流保护,方向指向110kV母线,每段的第一时限跳110kV母联或母分断路器;第二时限跳变压器本侧断路器。
3.4.4 零序过流保护
本保护反应单相接地故障,可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件:
1)零序过流元件,动作判据为:
3I0 >I0gl ;
其中:3I0为零序电流,取自本侧TA。
I0gl为零序过流的电流定值;
说明:零序电流保护,跳变压器各侧断路器。
3.4.5 间隙零序保护
本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流,可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件:
1)间隙零序过压元件,动作判据为:
3U0 >U0L ;
其中:3U0为零序电压,取自本侧零序TV;
U0L为间隙零序过压的电压定值;
2)间隙零序过流元件,动作判据为:
3I0g >Iggl ;
其中:3I0g为间隙零序电流,取自本侧中性点间隙TA;
Iggl为间隙零序过流的电流定值;
说明:间隙零序保护的过压元件和过流元件各带时间元件,保护动作跳变压器各侧断路器。
3.4.6 公共绕组零序过流保护
本保护反应自藕变压器中性点电流,本保护包括以下元件:
公共绕组零序过流元件,动作判据为:
Izxd >Iz ;
其中:Izxd为公共绕组自产零序电流,取自本侧公共绕组TA;
Izxd=Ia+Ib+Ic,Ia、Ib、Ic为公共绕组三相电流;
Iz为公共绕组零序过流的电流定值;
说明:公共绕组零序过流保护,保护动作跳变压器各侧断路器。
3.4.7 公共绕组复压过流保护
本保护作为变压器的总后备保护。本保护包括以下元件:
1)复合电压元件,电压取自变压器各侧TV,动作判据为:
min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ;
以上两个条件为“或”的关系;
其中:Uab、Ubc、Uca为线电压; Uddy为低电压定值;
U2为负序电压; Ufx为负序电压定值;
2)过流元件,电流取自公共绕组的TA。动作判据为:
Ia>Ifgl ; Ib>Ifgl ; Ic>Ifgl ;
以上三个条件为“或”的关系,其中:
Ia,Ib,Ic为三相电流; Ifgl为过电流定值;
说明:公共绕组复压过流保护:动作断开变压器各侧断路器。
3.4.8 公共绕组过负荷保护
本保护仅反应自藕变压器公共绕组情况,仅监测公共绕组A相电流。动作判据为: Ia >Igfh ;
其中: Ia为公共绕组A相电流;Igfh为变压器公共绕组过负荷电流定值;
3.4.9 TV回路异常判别元件
本元件仅在保护正常运行时投入;当保护启动后,退出本元件。动作判据为:
1) U2>8V;
2) min(Uab,Ubc,Uca)
3) U1
U1、U2分别为本侧的正序电压和负序电压。
满足条件1)、2)判为TV断线,满足3)判为TV三相失压。
范文二:变压器差动保护原理
变压器差动保护
一:这里讲的是差动保护的一种,即变压器比例制动式完全纵差保护(以下简称差动); 二:差动保护的定义
由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义,这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下
一个定义:当区内发生某些短路性故障的时候,在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同,相位不同的短路电流,当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时,跳开变压器各侧断路器的保护,就是变压器差动保护
三:下面我以两圈变变压器为例,针对以上所述变压器差动保护的定义,对差动保护进行阐述:
1、 图一所示:为一两圈变变压器,降压变,具体参数如下:主变高压侧电压U高=110KV,主变低压侧电压U低=10KV,变压器容量Sn=240000KVA, 高压侧CT变比1000/5,低压侧的CT变比是1500/5.计算平衡系数。
I1’:流过变压器高压侧的一次电流; I”: 流过变压器低压侧的一次电流;
I2’:流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流; I2”:流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT2的二次电流; nh: 高压侧电流互感器CT1变比; nl: 低压侧电流互感器CT2变比; nB:变压器的变比;
各参数之间的关系:I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2” I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内:CT1到CT2的范围之内;
3
、反映故障类型:高压侧内部相间短路故障,高压侧(中性点直接接地)单相接地故障以及匝间、层间短路故障; 四:差动的特性
比率制动:如图二所示,为差动保护比率特性的曲线图: 动保护的比率特性:
o:图二的坐标原点;
f:差动保护的最小制动电流; d:差动保护的最小动作电流; p:比率制动斜线上的任一点; e:p点的纵坐标; b:p点的横坐标;
动作区:在of范围内,由于电流小于最小制动电流,因此在此范围内,只要电流大于最小动作电流Iopo,差动保护动作;当电流大于f点时,由于电流大于最小制动电流,此时保护开始进行比率制动运算,曲线抬高,此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作;因此,图中阴影部分,即差动保护的动作区; 制动区:当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候,由于受比率制动系数的制约,保护部动作,这个区域就是差动保护的制动区;
比率制动系数K:实际上比率制动系数,就是图二中斜线的斜率,因此我们只要计算出此斜线的斜率,就等于算出了比率制动系数。以p点为例:计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of);举例说明一下:差动保护有关定值整定如下:最小动作电流Iopo=2,最小制动电流Iopo=5,比率制动系数k=0.5;按照做差动保护比率制动系数的方法,施加高压侧电流I1=6A,180度,低压侧电流I2=6A,0度,固定I1升I2,当I2升到9.4A的时候保护动作,计算一下此时的比率制动系数。由于两圈变差动的制动电流为(I1+I2)/2,因此,Izd=(9.4+6)/2=7.7,所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52;
2、谐波制动:当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候,我们的装置就判此电流为非故障电流,进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之进行二次谐波判别,500kv及以上变压器,则还需进行5次谐波判别。以二次谐波为例:二次谐波系数=差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值。当谐波系数大于整定值时,保护被闭锁;小于整定值时,保护被开放;根据经验,二次谐波制动比可整定为0.15~0.2; 五、不平衡电流
实际上,差动保护比率制动也好,谐波制动也好,归根结底都是要躲过变压器的不平衡电流,而不平衡电流,也正是可能引起差动保护误动的最重要因素之一。 产生变压器不平衡电流有以下几个重要的原因: 由变压器励磁涌流Ily所产生的不平衡电流;
励磁涌流主要是由于在变压器空投时产生的含有大量高次谐波含量的电流 ,其中以2次谐波为主。我们的800变压器差动保护中有“二次谐波制动系数”一项定值,用来防止此原因造成的差动误动。 二次谐波制动系数:差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值; 根据经验,此系数可整定为15%~25%
由于变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流;
由于变压器常采用Y,d11的接线方式,因此,如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式,则二次侧电流由于相位不同,也会有一个差电流流入我们的保护装置。为了消除这种不平衡电流的影响,通常都是将变压器星星侧的三个电流互感器接成三角形,而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形,并适当考虑联结方式后即可把二次电流的相位校正过来。
但我们的保护要求现场二次侧电流互感器的接线都接为星形接线,因此, 一次侧为Y,d11的接线方式的变压器将产生差流,差动保护靠程序将此不平衡电流补偿掉,具体方法如下:
如图所示为Y,d11两卷变压器两侧绕组及电流互感器接线方式及其中通过的一次、二次电流流
Ia,Ib,Ic 表示流过变压器低压侧一次绕组的电流;
IAY’,IBY’,ICY’表示流过变压器高压侧电流互感器二次侧的电流; Ia△,Ib△,Ic△表示流过变压器低压侧电流互感器的一次侧电流; 各电流关系如下:
Ia= Ia△+ Ib Ia△= Ia- Ib Ib= Ib△+ Ic Ib△= Ib- Ic Ic= Ic△+ Ia Ic△= Ic- Ia
为了消除相位上带来的差异: Iah’= IAY- IBY
Ibh’= IBY- ICY Ich’= ICY- IAY
为了消除幅值上带来的差异:
Iah= Iah’/1.732=(IAY- IBY) Ibh= Ibh’/1.732=(IBY- ICY) Ich= Ich’/1.732=(ICY- IAY) 而低压侧电流保持不变 Ial= Ia△
Ibl= Ib△ Icl= Ic△
其中:Iah,Ibh,Ich 表示保护装置中实际采到的高压侧电流; Ial,Ibl,Icl表示保护装置中实际采到的高压侧电流;
因此,差动保护的高、低压侧电流相位一致,高压侧电流幅值不变。 3、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流
由于两侧的电流互感器都是根据产品目录选取标准的变比,而变压器的变比也是一致的,因此,三者的关系很难满足nl2/nl1=nB的要求,此时差动回路中将有电流流过。当采用具有速饱和铁心的差动继电器时,通常都是利用它的平衡线圈Wph、来消除此茶电流的影响。
4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
由于两侧电流互感器型号不同,他们的饱和特性、励磁电流(归算置同一侧)也就不同,因此,在差动回路中所产生的不平衡电流也就较大。此时应采用电流互感器的通行系数。 5、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
带负荷调整变压器的分接头,是电力系统中采用带负荷调压的变压器来调整电压的方法,实际上改变分接头就是改变变压器的变比nB。如果差动保护已按照某一变比调整好,则当分接头改换时,就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。对由此而产生的不平衡电流,应在总差动保护的整定值中予以考虑。 六、整定计算
差动电流的定值整定比较复杂,需要考虑的各种因素很多,这里只对一些定值做一个简单的介绍,仅作参考:
1、最小动作电流的整定
差动最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流,即 Iop.min=Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na (87) 式中:IN——变压器额定电流; na——电流互感器的变比;
Krel——可靠系数,取1.3~1.5;
Ker——电流互感器的比误差,10P型取0.03×2,5P型和TP型取0.01×2; ΔU——变压器调压引起的误差,取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值); Δm——由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差,初设时取0.05。 在工程实用整定计算中可选取Iop.min=(0.2~0.5)IN/na。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。
根据实际情况(现场实测不平衡电流)确有必要时也可大于0.5IN/na。 2、最小制动电流Ires.0的整定 最小制动电流宜取
Ires.0=(0.8~1.0)IN/na。 3、不平衡系数的整定
平衡系数通常是以高压侧为基准尽心计算的。 Kph=1 Kpm=Ih/Im Kpl=Ih/Il 式中:Kph——高压侧平衡系数 Kpm——中压侧平衡系数 Kpl——低压侧平衡系数 Ih——高压侧二次额定电流 Im——中压侧二次额定电流 Il——低压侧二次额定电流
下面以一实例计算一下变压器的平衡系数: 一电厂主变各侧参数如下:高压侧电压等级110KV,变比600/5,电抗器侧电压等级6.3KV,变比1000/5,机尾侧电压等级6.3KV,变比4000/5,则各侧平衡系数计算如下: 高压侧二次电流 i1=Sn/(1.732×110×600/5)A 电抗器侧二次电流 i2=Sn/(1.732×6.3×1000/5)A 机尾侧二次电流 i3=Sn/(1.732×6.3×4000/5)A 高压侧平衡系数k1定为1,则
电抗器侧平衡系数k2为:i1/i2=0.095 机尾侧平衡系数k3为 :i1/i3=0.38
由于我们差动保护定值平衡系数的整定范围为0.1——4,电抗器侧的平衡系数超范围,因此三侧平衡系数可同时乘以3,得出k1=3, k2=0.285, k3=1.14,
范文三:变压器瓦斯保护原理
变压器瓦斯保护原理
变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器,它安装在油箱与油枕之间的连接管中。当变压器发生内部故障时,因油的膨胀和所产生的瓦斯气体沿连接管经瓦斯继电器向油枕中流动。若流动的速度达到一定值时,瓦斯继电器内部的挡板被冲动,并向一方倾斜,使瓦斯继电器的触点闭合,接通跳闸回路或发出信号,如图所示
图中:瓦斯继电器KG的上触点接至信号,为轻瓦斯保护;下触点为重瓦斯保护,经信号继电器KS、连接片XE起动出口中间继电器KOM,KOM的两对触点闭合后,分别使断路器QF1、QF2、跳闸线圈励磁。跳开变压器两侧断路器,即
直流
直流-, 起动KOM。 直流+ -,跳开断路器QF1。 直流+ 直流-,跳开断路器QF2。 再有,连接片XE也可接至电阻R,使重瓦斯保护不投跳闸而只发信号。
变压器瓦斯保护原理接线图
范文四:变压器差动保护原理
主变差动保护
一、主变差动保护简介
主变差动保护作为变压器的主保护,能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ,差动保护是输入的两端CT电流矢量差,当两端CT电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。
差动保护是保护两端电流互感器之间的故障(即保护范围在输入的两端CT之间的设备上),正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等,方向相反,相位相同,两者刚好抵消,差动电流等于零;故障时两端电流向故障点流,在保护内电流叠加,差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作,跳开两侧的断路器,使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成
纵联差动保护是按比较被保护元件(1号主变)始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较,在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2,其二次侧按环流法接线,即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧,则将他们二次的同极性端子相连,再将差动继电器的线圈并入,构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路,而两侧的回路称为差动保护的两个臂。
(二)、纵联差动保护的工作原理
根据基尔霍夫第一定律,?
?
I?0
;式中?表示变压器各侧电流的向量和,其物理意义是:变
I
?
压器正常运行或外部故障时,若忽略励磁电流损耗及其他损耗,则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此,纵差保护不应动作。
当变压器内部故障时,若忽略负荷电流不计,则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流,其纵差保护动作,切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
(1)正常运行和区外故障时,被保护元件两端的电流和入继电器的电流为
的方向如图1.5.5(a)所示,则流
继电器不动作。
(2)区内故障时,被保护元件两端的电流和电流为
的方向如图1.5.5(b)所示,则流入继电器的
此时为两侧电源提供的短路电流之和,电流很大,故继电器动作,跳开两侧的断路器。 由上分析可知,纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域,即被保护元件的全部,而在保护范围外故障时,保护不动作。因此,纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合,是全线快速保护,且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍
主要元件有:1)比率差动保护元件,2)励磁涌流闭锁元件,3)TA饱和闭锁元件,4)TA断线闭锁(告警)元件,5)差动速断元件,6)过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍:
(1)比率差动保护元件:变压器在正常负荷状态下,差动回路中的不平衡电流很小,但当发生区外短路故障时,由于电流互感器可能饱和等等因素,会使不平衡电流增大,当不平衡电流超过了保护动作电流时,差动保护就会误动。比率差动保护就是用来区分差流是由内部故障还是不平衡输出(特别是外部故障)引起的,它引入了外部短路电流作为制动电流,当外部短路电流增大时,制动电流随之增大,使得继电器的动作电流也相应增大,这样就可以有效的躲过不平衡电流,避免误动的出现。比率差动元件采用初始带制动的变斜率比率制动特性,由低值比率差动(灵敏)和高值比率差动(不灵敏)两个元件构成。为了保证区内故障的快速切除,只有低值比率差动元件(灵敏)设有TA饱和判据,高值比率差动元件(不灵敏)不设TA饱和判据。
三折线比率差动保护的动作特性如图5.1所示。 图5.1比率差动保护动作特性图
??Id??I?d???Id???Ir??I?d?
?0.2Ir?Icdqd.....................................................Ir?0.5Ie
?Kbl[Ir?0.5Ie]?0.1Ie?Icdqd..........................0.5Ie?Ir?6Ie?0.75[Ir?6Ie]?Kbl?5.5Ie??0.1Ie?Icdqd........Ir?6Ie
m
?0.5?Ii
i?1m
?
?
i?1
Ii
比率差动动作方程:
式中:
Ie
为变压器额定电流;
I1~Im
分别为变压器各侧电流;
Icdqd
为稳态比率差动起动电流;
)。
Id
为
差动电流;Ir为制动电流;
Kbl
为比率制动系数整定值(
0.2?Kbl?0.75
比率差动保护按相判别,满足以上条件时动作。但是保护出口必须还要经过TA的饱和判别,TA断线判别(可选),励磁涌流判别。
由图可以看出,具有比率制动特性差动元件的动作特性主要由起动电流,拐点电流,比率制动系数(即特性曲线的斜率)决定,而动作特性又决定了差动元件的动作灵敏度和躲区外故障的能力,当这三个量中的两个固定以后,比率制动系数越小,或拐点电流越大,或初始动作电流越小,差动元件的动作灵敏度越高,而此时躲区外故障的能力越差。
(2) TA饱和闭锁元件:区外短路故障时,若一侧电流互感器出现饱和,则差动回路中的不平衡电流将会增大,容易导致纵差保护误动作,为了解决TA饱和对差动保护的影响,首先设置一个高定值比率差动动作区,它是不需要经过TA的饱和判别的,即图中的阴影部分,其保护判据如下:
?Id?0.6?Ir?0.8Ie??1.2Ie
?
I?0.8Ie?r
Id
,Ir,Ie的定义与上文相同。当Id,Ir确定的工作点落入该区域时,纵差动保护可以经TA断线判
别(可选),励磁涌流判别后快速动作。如果工作点没有在高定值比率差动动作区时,通常利用二次电流中的二次和三次谐波含量来判别TA是否饱和,其判据如下:
?I?2?k?2xb*I?1? I?k*I?3xb?1??3
式中:
I?1,I?2,I?3
分别为电流中的基波、二次和三次谐波;
k?2xb,k?3xb
为比例常数。
当与某相差动电流有关的电流满足上式时即认为此相差流是由TA饱和引起的,此时闭锁稳态比率差动保护。
(3)TA断线闭锁(告警)元件:变压器带有一定的负荷时,若电流互感器二次回路断线,则会造成纵差动保护的起动元件、差动元件动作,从而导致纵差动保护误动作,即使变压器负荷电流很小甚至空载情况下,当电流互感器二次回路断线时,纵差保护虽然不动作,但当区外故障时,必然会造成纵差保护的误动作。所以应设置TA二次断线闭锁。
TA二次断线判据分未引起差动保护起动和引起差动保护起动两种情况。起动元件未动作时,满足就判为TA二次断线:任一相差流大于设定值且 号,但不闭锁纵差保护。
起动元件动作后,以下条件没有一条满足的也判为TA二次断线:1)任一侧负序相电压大于6V;2)起动后任一侧任一相电流比起动前增加;3)起动后最大相电流大于1.1倍额定电流;4)任一侧任一相间工频变化量电压元件起动。
判TA断线后瞬时闭锁保护(通过控制字选择也可不闭锁保护仅发出报警信号,也可在额定负荷下才闭锁保护,或不闭锁保护发出报警),无论是异常报警是否引起差动保护起动,均说明差动回路存在问题,或定值存在问题,应该受到同等重视。比如当差回路断线时,在轻负荷情况下不会引起差动起动,但会引起差流报警,如果此时及时处理,就可以避免负荷增加后或者区外故障引起的差动保护误动作。
(4)差动电流速断保护元件
比率制动的差动保护能作为变压器的主保护,但在严重内部故障时,短路电流很大,TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化,TA二次侧电流发生严重畸变,高次谐波分量增大,从而使涌流判别元件误
Id?kIr
(k=15%~20%),判断线后延时10秒发报警信
判为励磁涌流,致使差动保护拒动或延缓动作,严重损坏变压器,所以变压器比率制动的差动保护还应配有差动速断保护。 其动作判据为:Id >Isd
其中:Id为变压器差动电流,Isd为差动电流速断保护定值,当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。 (5)过激磁闭锁元件:
由于变压器过激磁(过激磁:铁磁性材料都有一个最大磁感强度,超过这个最大磁感强度,线圈中的电流无论再怎么增大,硅钢片中的磁感强度都不会再怎么显著地增加,所谓过激磁就是指线圈中的电流超过了某一个值,使硅钢片中的最大磁感强度达到了极限.)时,其激增的励磁电流会导致差动保护误动作,故应判断出这种情况,闭锁差动保护。由于发生过激磁时,励磁电流中的五次谐波含量大大增加,故采用差电流中五次谐波的含量作为对过激磁的判别,其判据如下:I5th?k5xb*I1st,其中
I1st,I5th
分别为每相差动电流中的基波和五次谐波,k5xb为五次谐波制动系数。当过激磁倍数大于1.4
时,不再闭锁差动保护。
朗目山风电厂主变差动保护装置简介
朗目山风电厂主变差动保护使用:CSC-326GD 数字式变压器差动保护装置。 1.装置型号说明:
2.装置简介:
CSC-326GD 为适用于110kV 及以下电压等级的变压器差动保护装置,最大支持四侧差动。装置包括两块硬件完全相同的CPU,主CPU 负责保护元件的动作出口,启动CPU 负责开放启动继电器,这种冗余设计的方法完全杜绝了因硬件原因(如A/D 转换回路损坏)所引起的保护误动;主CPU 实时与启动CPU 之间互检交流计算量,一旦发现某块CPU 的A/D 通道异常,可以给出告警信息,避免保护拒动。
装置可以配置开入开出插件(DIO),完成变压器分接头的档位采集和分接头控制。 3. 保护程序整体结构
保护CPU 程序的总体结构包括主程序、采样中断服务程序和故障处理程序及录波处理程序。
朗目山风电厂主变差动保护情况
1、差动速断保护
当任一相差动电流大于差动速断整定值时,差动速断保护瞬时动作,跳开各侧开关,其动作判据为:I d > I sd
(其中: I d 为变压器差动电流, I sd 为差动电流速断保护定值。) 2、 比率差动保护 2.1 比率差动保护特性
由于变压器各侧TA性能、变比有差异以及各侧绕组连接组别的不同,差动回路存在不平衡电流,采用常规三段式折线特性,能够保证区外故障不平衡电流最大时不发生误动,又能保证切除区内故障的灵敏性,动作方程如下,特性曲线见图4
其中I e 为变压器额定电流, I 1....... m 分别为变压器各侧电流, I cd 为稳态比率差动起动定值, I d 为差动电流, I r为制动电流, k 为比率制动系数整定值( 0.2 ≤ k ≤ 0.7 ),推荐整定为k = 0.5。
程序中按相判别,任一相满足以上条件时,比率差动保护动作。比率差动保护经过励磁涌流判别、TA 断线判别(可选择)后出口。 2.2 励磁涌流闭锁原理 1) 二次谐波闭锁原理
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:I dφ2 >K xb .2 I dφ (式中, I dφ2为差动电流中的二次谐波分量, K xb.2 为二次谐波制动系数, I dφ为差动电流中的基波分量。)
采用或门闭锁方式,即三相差流中某相判为励磁涌流,闭锁整个比率差动保护。 2) 模糊识别闭锁原理
设差流导数为I (k) ,每周的采样点数是2n 点,对数列:
可认为X (k)
越小,该点所含的故障信息越多,即故障的可信度越大;反之, X (k) 越大,该点所包含的涌流的信息越多,即涌流的可信度越大。取一个隶度函数,设为A[X (k)] ,综合半周信息,对k = 0,1,2...n ,
求得模糊贴进度N
为:取门槛值为K,当N>K 时,认为是故障,当N
启动元件返回后,连续5s 内差流均不越限,则差动保护整组复归。 3.2 TA 断线检测
正常情况下判断TA 断线是通过检查所有相别的电流中有一相或两相无流且存在差流(差流大于差流越限值),即判为TA 断线。 在有电流突变时,判据如下:
1) 发生突变后电流减小(而不是增大)。2) 本侧三相电流中有一相或两相无流,且对侧三相电流无变化。(满足以上条件时判为TA 二次回路断线。)
TA 二次断线后,发出告警信号,并可选择闭锁或不闭锁差动保护出口。 3.3 差流越限告警
正常情况下,差动压板投入时,监视各相差流异常,在保护未启动的情况下,延时5 秒发出告警信号,判据如下:I dφ>0.3 I cd式中,I dφ为各相差动电流。 4、差动保护动作逻辑图
总之,差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的.差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点,那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等,差动电流等于零。当设备出现故障时,流进被保护设备的电流和流出的电流不相等,差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时,保护动作,将被保护设备的各侧断路器跳开,使故障设备断开电源
范文五:变压器保护原理与整定计算
讲义2:
变压器保护原理与整定计算
变压器在电力系统中应用非常普遍,占有很重要的地位。因此提高变压器工作的可靠性,对于保证电力系统的安全稳定运行具有十份重要的意义。
现代生产的变压器,在构造上是比较可靠的,故障机会较少。但在实际运行中,还要考虑发生各种故障和异常工作情况的可能性,因此必须根据变压器的容量和重要程度装设专用的保护装置。
变压器的故障可分为本体故障和引出线故障两种。本体故障主要是:相间短路. 绕组的匝间短路和单相接地短路。发生本体故障是很危险的因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘,烧毁铁芯,而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体,还可能引起变压器油箱的爆炸。变压器的引出线故障,主要是引出线上绝缘套管的故障,这种故障可能导致引出线的相间或接地短路。
变压器的异常工作情况主要是:由于外部短路和过负荷引起的过电流,过电压,过激磁及其他异常工作情况(油面降低,油温升高,冷控失电以及冷却器全停等)
1 .变压器的保护配置:
1.1防御变压器内部(本体和引出线)的多相短路, 单相接地短路以及绕组匝间短路的差动保护。
1.2防御相间短路的相间后备保护(复合电压闭锁过流)
1.3防御大接地系统变压器中性点过电压的间隙保护。
1.4防御大接地系统接地短路的零序电流保护。
1.5防御变压器过负荷的过负荷保护。
1.6变压器的非电量保护。
2. 变压器差动保护的特殊问题
差动保护是变压器内部故障最主要的快速保护,他的基本原理是建立在磁势平衡的基础之上。与发电机差动保护和母差保护相比,变压器差动保护有许多特殊的问题。
2.1变压器每相原边电流之差(正常运行时的励磁电流)将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源,特别是当变压器过励磁运行时,励磁电流可达变压器额定电流的水平,势必引起差动保护误动跳闸。更有甚者,在空载变压器突然合闸时,或者变压器外部短路切除而变压器端电压突然恢复时,暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小可与短路电流相比拟,在这样大的不平衡电流作用下,要求变压器差动保护不误动,的确是一个相当复杂困难的技术问题。
2.2变压器具有多个电压等级,且各侧电压在运行中经常调整,这将增大变压器差动保护的不平衡电流。
2.3构成变压器差动保护的电流互感器接于各侧不同的电压等级,其型号和额定参数均不相同,由此产生的不平衡电流比发电机差动保护大的多。
2.4一般情况下,变压器各侧的电流相位可能不同。变压器通常采用Y/Δ-11接线方式,因此其两端电流的相位相差30°如果两侧的电流互感器均采用常规的全Y 型接线,,则二次电流虽然大小
相等,但由于相位不同也仍然会有一个差电流流入继电器,其大小为:Ibp=I2Y -I 2Δ=2I2Y sin 15°
2.5变压器各侧的电流互感器的变比不能选的完全合适,因为各侧的电流互感器都是采用定型产品,所以实际需要的计算变比与产品的标准变比往往比一样,因此在差动回路将出现不平衡电流。
3.变压器差动保护的实现方式
如前所述,变压器差动保护的突出问题是不平衡电流特别大,而且不能完全消除。因此实现变压器差动保护需要解决的主要矛盾是,采取各种措施来躲过这些不平衡电流的影响。在满足选择性的条件下,确保变压器内部故障时,差动保护应具有足够的灵敏度并块速动作。
涌流识别方式和比例制动方式构成变压器差动保护的两大支柱。涌流识别方式是由励磁涌流的基本特征决定的:比例制动方式则直接决定了变压器内部故障时,差动保护的灵敏度和动作速度。
3.1励磁涌流的产生的原因
一般情况下,在变压器投入前铁芯中总有剩余磁通。当变压器空载投入电网,在加上电压的瞬间,磁通不能突变,因此必然产生暂态磁通,使投入瞬间的总磁通等于剩余磁通。所以,暂态过程中的总磁通比稳态磁通大的多。这将导致变压器铁芯深度饱和,励磁电流急剧增大,这就是变压的器励磁涌流。
3.1.1当投入瞬间的稳态磁通最大瞬时值与剩余磁通方向相反,则总磁通最大,对应的励磁涌流也最大。
3.1.2由于稳态磁通与电源电压间相角差为90°因此,当电压瞬时值为零的瞬间投入变压器,则产生的总磁通最大,对应的励磁涌流也最大。
3.1.3变压器投运前,其铁芯中的剩余磁通越大,则产生的总磁通越大,对应的励磁涌流也越大。
3.2 励磁涌流的基本特征:据有关资料分析,励磁涌流具有以下基本特征:
3.2.1包含有很大的具有衰减性质的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧。
3.2.2包含有大量的高次谐波,最突出的是二次谐波。
3.2.3励磁涌流波形出现明显的间断。
3.2.4励磁涌流的最大值不是出现在合闸瞬间,而是出现在合闸后半个周期。
3.2.5励磁涌流的最大值虽然很大,但在最大值附近衰减速度很快。随着涌流的衰减,其衰减速度逐渐变慢,最后衰减至变压器正常的励磁电流。
3.2.6大容量变压器励磁涌流倍数较小,衰减较慢:小容量变压器励磁涌流倍数较大,衰减较快。
3.3防御励磁涌流的基本方式
在空载变压器突然合闸时,或者变压器外部短路切除而变压器端
电压突然恢复时,暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小可与变压器内部短路电流相比拟。其它的不平衡电流与励磁涌流比较起来则小的多,可以忽略,此时的不平衡电流主要就是励磁涌流。如何防御励磁涌流引起变压器差动保护误动跳闸就成为变压器差动保护的突出问题。
3.3.1按躲过空载变压器突然合闸时的励磁涌流和外部短路时的不平衡电流整定的差动保护,叫做差动速断保护。这是一种最简单的变压器差动保护。
由于励磁涌流衰减较快,考虑到保护的固有延时,差动速断保护电流定值可略小于励磁涌流最大值。
差动速断保护的优点是接线简单,动作迅速;缺点是对大容量变压器灵敏度很低,甚至不能满足运行要求。所以一般只用在较小容量的低压配电变压器上,作为相间短路的保护。
3.3.2针对励磁涌流中包含有很大的具有衰减性质的非周期分量这一特点,采用加强性速饱和变流器(即带短路线圈的速饱和变流器)构成的差动继电器---BCH-2型差动继电器。
在变压器空载投入或外部故障时,在差动回路中出现的励磁涌流和不平衡电流中存在较大的非周期分量时,速饱和变流器迅速饱和传变工作变坏,降低了保护的灵敏度,相当于提高了保护的动作电流,也直接起到了直流助磁(制动)的作用。
应当指出,在变压器内部发生故障的最初瞬间,故障电流中也有非周期分量,BCH-2要等此非周期分量衰减到一定程度后才能动作。
在一次回路时间常熟较大时,(如超高压电网大型发变组出口故障)保护动作的延时将非常可观,无法满足稳定运行的基本要求。因此,BCH-2型保护装置仅适用中低压电网中较小容量变压器。
当变压器采用BCH-2型保护装置,由于外部故障不平衡电流太大,而灵敏度不够时,可采用带制动绕组的BCH-1型保护装置。 BCH-1型保护装置的执行继电器和速饱和变流器的铁芯与BCH-2型保护完全相同。其不同之处在于:
BCH-1型保护装置带一个制动绕组,躲外部故障不平衡电流的能力力较强,但躲励磁涌流的能力力较弱,常用于带负荷调压的变压器,多侧电源的变压器及三绕组变压器:
BCH-2型保护装置带一个短路绕组,躲励磁涌流的能力力较强,但躲外部故障不平衡电流的能力力较弱,常用于单侧电源双绕组普通变压器。
3.3.3二次谐波是励磁涌流最突出两个主要特征之一,利用二次谐波识别励磁涌流构成的变压器差动保护(简称谐波差动)应用非常广泛,运行最成熟。从电磁型,晶体管型,集成电路型到微机变压器保护装置,谐波差动保护一直占据着主导地位。
谐波差动保护的基本原理是从差流中分别提取二次谐波分量和基波分量。然后比较二次谐波I2与基波分量I1的比例: Kxb=I2/I1 当Kxb >15%--20%时即认为是励磁涌流,闭锁差动保护。另外利
用各支路电流构成比例制动回路,防御外部故障不平衡电流对差动保护的影响。
3.3.4利用涌流波形来识别励磁涌流而构成的变压器差动保护(简称波形差动),是变压器差动保护的两种基本类型之一,是由我国自主研发的新型变压器差动保护装置,在国内亦有多年的运行经验和良好的运行业绩。
变压器波形差动有两种主要形式:
首先是间断角差动保护,其基本原理是检测差流波形的间断角Φjd, 当Φjd >60°时即认为是励磁涌流,闭锁差动保护。同样利用各支路电流构成比例制动回路,防御外部故障不平衡电流对差动保护的影响。
其次是波形对称差动保护,其基本原理是检测差流波形的正半周负半周是否对称。将差流微分以后,短路电流任意一个周期内正负半周是基本对称的:励磁涌流任意一个周期内正负半周是不对称的,由此构成了涌流识别另外一种基本原理,
波形对称差动保护是在微机变压器保护装置的发展过程中,最近出现的新型保护,为变压器主保护双重化提供了一种新的选择。
4.BCH-2型差动保护整定计算
4.1根据基建或运行单位提供的变压器名牌参数和CT 变比和CT 接线方式计算变压器各侧二次额定电流(归算至同一容量,一般指最大容量Sbe ):
变压器各侧主接线: Yo/Y/Δ-11
变压器各侧CT 接线: Δ/Δ/ Yo -1
IeⅠ=Sbe/√3Ue Ⅰ 高压侧一次电流
IeⅡ=Sbe/√3Ue Ⅱ 中压侧一次电流 IeⅢ=Sbe/√3Ue Ⅲ 低压侧一次电流
ieⅠ=√3Ie Ⅰ/NⅠ 高压侧二次电流
ieⅡ=√3Ie Ⅱ/NⅡ 中压侧二次电流 ieⅢ= IeⅢ/NⅢ 低压侧二次电流
上述计算对各种常规差动保护都是适用的。微机变压器差动保护是否适用,要根据具体情况确定。
4.2根据变压器各侧二次额定电流选择电流最大的一侧作为基本侧,并按下面三个条件决定保护定值:
4.2.1躲过变压器空载合闸及外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流
Idz=1.3Iej (4.2.1)
4.2.2躲过变压器外部故障的最大不平衡电流
Idz=1.3Ibp=1.3(Ibp1+ Ibp2+Ibp3) (4.2.2) Ibp1=0.1Idmax 故障侧CT 极限误差
Ibp2=ΔU ⅠId Ⅰ+ΔU ⅡId Ⅱ 主变调压不平衡误差
Ibp3=Δfph ⅠId Ⅰ+Δfph ⅡId Ⅱ 非基本侧不平衡误差
对双绕变压器(4.2.2)可改为:
Idz=1.3(0.1+ΔU+0.05)Idmax (4.2.3)
4.2.3考虑CT 断线时应躲过变压器正常运行的最大负荷电流
Idz=1.3Ifhj (4.2.4) 根据以上三个条件算出的结果,选用最大电流作为整定值。
4.3确定基本侧差动线圈的匝数
基本侧继电器动作电流:idzj=KjxIdzjb/Wjb (4.3.1) 差动线圈的计算匝数: Wcdj=(IW)O/ idzj (4.3.2) 按继电器线圈的实际抽头选用较小而接近的匝数作为差动线圈的整定匝数Wcdz 。根据实际整定的工作匝数折算保护的一二次动作电流,并核算保护的可靠系数是否满足整定要求。
4.4确定平衡线圈和工作线圈的匝数
4.4.1平衡线圈的匝数
平衡线圈的计算匝数:
WphⅠj=(Iejb/IeⅠ -1)Wcdz
WphⅡj=(Iejb/IeⅡ -1)Wcdz
按继电器线圈的实际抽头选用接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数Wphz 。
根据实际整定的平衡线圈匝数折算非基本侧的不平衡系数,如|Δfph|≯>0.05 , 则继续进行计算。反之如|Δfph|>0.05, 则应代入(4.2.2) 式从新计算动作电流。
4.4.2工作线圈的匝数
各侧工作线圈的匝数等于本侧平衡线圈整定匝数Wphz 加差动线圈整定匝数 Wcdz:
Wg=Wphz+Wcdz (4.4.2) 基本侧工作线圈的匝数一般就取差动线圈整定匝数 Wcdz,如差动保护灵敏度不够,且有备用平衡线圈时,也可采用(4.4.2)式 。
4.5短路线圈的抽头
BCH-2继电器短路线圈共有四组抽头可调。短路线圈的匝数越多,躲过励磁涌流的性能就越好,但在内部短路时,短路电流中有较大的非周期分量,继电器的动作延时就越长,因此。要根据具体情况来考虑。一般情况下,中小型变压器宜选用较大的匝数,大型变压器宜选用较小的匝数。最后选用的抽头是否合适,应经过变压器空投试验来确定。
4.6灵敏度校验
应选用变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电流I Σmin (归算到基本侧)校验灵敏度
Klm= IΣmin/Idzj
要求Klm ≥2。否侧应选用BCH-1性差动保护。
5.BCH-1型差动保护整定计算
BCH-1和BCH-2型差动保护整定计算的大部分内容是基本相同的,主要的区别在于前者有制动线圈无短路线圈,后者无制动线圈有短路线圈。其它的区别是:
5.1 BCH-1躲涌流的能力稍差,躲涌流的可靠系数应稍大(1.5)
5.2 BCH-1躲外部故障不平衡的能力较强。由于制动线圈一般接于外部故障不平衡电流最大的一侧。动作电流不考虑制动侧外部故障,因而灵敏度可以提高。
5.3 BCH-1制动系数和制动线圈匝数
为防止保护在区外故障时误动,应采用可能最大的制动系数,使不平衡电流Ibp 小于有制动情况下的动作电流。
最大制动系数: Kzd=Ijg/Ijz=1.4(Ibp/Idz)max
制动线圈匝数: Wzd=Kzd.Wgz/0.9=Kzd(Wcdz+Wphz)/0.9
5.3灵敏度校验
BCH-1型差动保护应选用区内故障总的最小短路电流I Σmin (归算到基本侧)校验灵敏度当制动线圈无电流时灵敏度校验与BCH-2相同。
当制动线圈有电流时,应选用最小动作安匝(IW)dz和最大制动安匝(IW)zd校验灵敏度Klm :
Klm= (IW)dz/(IW)zd 要求Klm ≥2。
6. LCD-11型差动保护整定计算
6.1根据基建或运行单位提供的变压器名牌参数和CT 变比和CT 接线方式计算变压器各侧二次额定电流(归算至最大容量Sbe ):
变压器各侧主接线: Yo/Y/Δ-11
变压器各侧CT 接线: Δ/Δ/ Yo -1
IeⅠ=Sbe/√3Ue Ⅰ 高压侧一次电流
IeⅡ=Sbe/√3Ue Ⅱ 中压侧一次电流 IeⅢ=Sbe/√3Ue Ⅲ 低压侧一次电流
ieⅠ=√3Ie Ⅰ/NⅠ 高压侧二次电流
ieⅡ=√3Ie Ⅱ/NⅡ 中压侧二次电流 ieⅢ= IeⅢ/NⅢ 低压侧二次电流
6.2根据变压器各侧二次额定电流设置变流器并选择变流器的抽头位置。
一般情况下应在变压器各侧对称设置变流器,原因在于LCD 型差动保护动作参数均按额定电流(5A 或1A )设置,如偏离额定电流差动保护动作特性将发生变化。另外,如变流器不对称设置,在外部故障时,各回路暂态响应差异较大,不利于差动保护的安全运行。
6.2.1变压器各侧对称设置变流器时,可直接按变压器各侧二次额定电流选择变流器的抽头位置。
ieⅠ/5 ieⅡ/5 ieⅢ/5
6.2.2变压器各侧不对称设置变流器时,以不设变流器的那一侧作基本侧(一般以二次额定电流最接近5A 的一侧作基本侧),选择变流器的抽头位置,将非基本侧二次额定电流变成基本侧二次额定电流。
假设Ⅰ侧为基本侧, ⅡⅢ侧为非基本侧
Ⅱ侧变流器的计算抽头位置 NⅡ/5=ieⅡ/ieⅠ Ⅲ侧变流器的计算抽头位置 NⅢ/5=ieⅢ/ieⅠ
需要说明,变流器的计算抽头仅供参考,应以现场试验抽头为准。
6.2.3最小动作电流Idzo
最小动作电流Idzo 要躲过正常运行的最大不平衡电流: Idzo=1.3(0.1+ΔU Ⅰ+ΔU Ⅱ+Δf Ⅰ+Δf Ⅱ) Iej
一般情况下 Kb1=(0.3―0.5)Iej
6.2.4最小制动电流Izdo
最小制动电流Izdo 一般取额定电流Ie
6.2.5基波电流比例制动系数Kb1
Kb1等于正常运行的最大不平衡电流除以二次额定电流Iej: Kb1=Ibp/Iej=1.3(0.1+ΔU Ⅰ+ΔU Ⅱ+Δf Ⅰ+Δf Ⅱ)
一般情况下 Kb1=0.3―0.5
6.2.6二次谐波制动系数Kb2一般在装置内部固定。
Kb2=0.15―0.2
6.2.7差动速断保护
差动速断定值可按躲过外部故障最大不平衡电流以及空载变压器突然合闸时可能出现的最大励磁涌流整定。
中小型变压器可整定较大的倍数,如8―12倍
大型变压器可整定较小的倍数, 如4―8 倍
7.复合电压闭锁过流保护
复合电压闭锁过流保护可作为变压器内外部各种故障的后备保护,主要由复合电压元件,过流元件及时间元件等构成。
7.1相间低电压定值U1应躲过正常运行的最地运行电压。 U1=0.7Ue=70 V
7.2负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压。 U2=0.07Ue=7 V
7.3过电流定值Idz 应躲过正常运行的最大负荷电流。 Idz=1.4Ibe
电流元件的灵敏度校验:
近后备灵敏度Klmj=1.5―2.0
远后备灵敏度Klmy ≥1.2
7.4时间定值Tdz
7.4.1变压器中低压侧的时间定值Tdz 应考虑与中低压侧出线的时间定值Tdz 相配合,
7.4.2变压器高压侧的时间定值Tdz 应考虑与中低压侧的时间定值Tdz 相配合,
7.5复合电压元件的配置要求
为了解决复合电压元件灵敏度不够的问题,要求变压器各侧复合电压元件或门闭锁各侧电流元件,并应注意PT 失压的问题。
8. 零序电流保护定值
零序电流保护作为大接地系统接地故障的后备保护。其电流一般取自变压器中性点接地刀闸支路,因此只适应中性点直接接地的变压器。
8.1变压器零序电流定值应考虑与出线的零序电流定值相配合。
8.2变压器零序保护时间应考虑与出线的零序保护时间相配合。
8.3零序电流灵敏度要求
近后备灵敏度Klmj=1.5
远后备灵敏度Klmy ≥1.2
9.变压器中性点过电压保护(间隙保护)
在大接地系统中,如失去所有的变压器中性点而单相接地故障依然存在,变压器中性点对地电压将升高到相电压,出线端的相电压将升高到线电压,这对分级绝缘变压器的绝缘安全构成威胁。因此,必须在变压器中性点接地刀闸支路旁并接放电间隙,同时设置零序过压保护来保障变压器中性点的绝缘安全。
间隙放电后,电弧的能量会很快烧毁间隙,为保护间隙必需尽快切除变压器。所以又在间隙回路设置间隙过流保护。
9.1零序过压保护定值Uoj :按PT 开口可能出现的最大零序电压整定 Uoj=180 V
9. 2间隙过流定值, 按规程规定一次值一般取 Ioj=100 A
9. 3间隙保护时间Toj 一般取两段时间0.3/0.5 S。
9.3.1中低压侧接有小电源时,0.3S 跳电源联络线。0.5 S跳
主变各侧。
9.3.1中低压侧无源时, 0.5 S跳主变各侧。
10. 母差保护简介
母线发生故障必需尽快切除才能保证系统安全时,必需设置母差保护。
目前运行的母差保护主要由三种,电流相位比较式母差保护:中阻抗母差保护:微机母差保护。
10.1电流相位比较式母差保护的起动元件是BCH-2型差动继电器,选择元件是LXB 型母联电流相位比较式继电器,在十几年前曾广泛使用。
10.2中阻抗母差保护属引进型,最突出的特点是它的抗饱和特性。在20世纪90年代曾广泛使用。
10.3微机母差保护,目前运行的主要有两种,一种是WMZ-41A :另一种是BP-2A 。
10.3.1 WMZ-41A型微机母差保护装置采用各支路电流的绝对值之和Σ∣i ∣作制动电流:用同步识别法防御CT 饱和:用瞬时值计算差动保护,速度较快(整组动作时间12ms ):用复合电压闭锁出口提高了整组可靠性。
10. 3. 2 BP-2A型微机母差保护装置采用复式比例制动原理,在区内故障时无制动作用,灵敏度很高:用同步识别法防御CT 饱和:
用有效值计算差动保护,速度较慢(整组动作时间20ms ):用复合电压闭锁出口提高了整组可靠性。