变压器保护原理与配置方法

,变压器保护原理与配置,目 录,一、变压器保护配置及故障类型 二、变压器保护的主要相关元件 三、220kV-500kV变压器保护原理 四、变压器保护硬件 五、变压器保护的定值配置,1.1变压器的故障形式,引出线间相间短路,外部故障,变压器故障,内部故障,引出线单相接地短路,绕组相间短路,绕组与铁芯间的短路,绕组断线故障,绕组引线与外壳单相接地,绕组匝间短路,1.2 220kV变压器保护的基本分类,变压器保护,电量保护,非电量保护,瓦斯保护、压力释放、非全相保护,主保护,后备保护,复压闭锁过流保护,阻抗保护,零序和间隙保护,过负荷保护,差动保护,电流互感器和电压互感器是一次元件 电流互感器和电压互感器是采集电网电流电压的主要一次设备之一 电流互感器和电压互感器是提供保护装置正确选择判断电网故障的设备 电流互感器和电压互感器的容量要满足保护装置要求,2.1 电流互感器（TA）和电压互感器（TV）,1.6 220kV变压器电流互感器（TA）极性,高压侧；一次以母线侧为正 二次以极性点为正一致正起 中压侧；一次以变压器侧为正 二次以极性点为正一致正起 低压侧；一次以变压器侧为正 二次以极性点为正一致正起,1、CT内阻测量 2、CT接地点要求 3、CT变比测试 4、CT开路的危害 5、CT中线的检查及意义 6、CT绝缘测试 7、向量检测 CT 10%误差计算,2.2 电流互感器验收概述及相关注意事 项,CT伏安特性测试,2.3 220kV变压器电压互感器（TV）极性,高压侧；二次以极性点为正 一次一致正起 中压侧；二次以极性点为正 一次一致正起 低压侧；二次以极性点为正 一次一致正起,2.4 高压断路器及隔离开关,断路器、隔离开关是电网一次系统变换运行方式的主要元件 断路器是继电保护切除电网故障的最终执行元件,3.1 220 kV电压等级以上变压器保护,配置双重化的主、后备保护一体变压器电气量保护和一套非电量保护。 主保护 配置差动保护；主变瓦斯保护；主变压力释放 可配置零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的故障分量差动保护。,3.2三相交流电 交流电是保护装置识别故障的基本元素,3.3变压器的接线组别 Y-Y- 12-11,3.4变压器绕组与TA幅值相位校正,差动保护二次侧TA组别和相量 -Y 5,a1 b1 c1 c1 a b1 * * * b c *a * b *c a1,缺点：第一次投运的变压器，若某相差动TA的极性接错，分析及处理相对较麻烦。另外，实现差动元件的闭锁也比较困难。,差动保护TA相位校正,改变差动TA接线方式进行相位补偿,3.5差动保护基本原理 基于基尔霍夫电流定律的差动电流（不是电气连接，电磁耦 合，励磁电流）,比率差动保护基本原理,RCS-978GC差动保护比率制动系数计算和试验实例,首先计算差动保护平衡系数 计算变压器各侧一次额定电流 高压侧525kV 中压侧230kV Sn高=750MVA n高= 3000/1 n中=2500/1,I高=0.275 I中= 0.753 K平衡系数=I高/I中=0.365 高压 中压 平衡点1 0.5Ie 0.13750* 0.3767180* 动作点1 0.5Ie Ia1 0.13750* Ib1 0.8760180* 平衡点2 6Ie 1.64900* 4.5180180* 动作点2 6Ie Ia2 1.64900* Ib2 2.5680180*,K=(Id2-Id1)/(Ir2-Ir1) Id1=|Ia1-KPIb1|=|0.1375-0.875·0.3651|=0.1822 A Ir1 =1/2|Ia1-KPIb1|=0.22862 A Id2 =|Ia2-KPIb2|=|1.649-2.568·0.365|=0.7116 A Ir2 =1/2|Ia2-KPIb2|=1.293 A K=(0.7116-0.1822)/(1.293-0.229)=0.498,3.2 后备保护的定义,a主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除 被保护设备和线路故障的保护。 b后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护,a高压侧后备保护 复压闭锁过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限；第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。 零序过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。 间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。 零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。 变压器高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。变压器高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50 ms延时后跳变压器各侧断路器。 过负荷保护，延时动作于信号。,带偏移特性的阻抗保护。指向变压器的阻抗不伸出中压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。设置一段两时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。,b中压侧后备保护 复压闭锁过流（方向）保护。设三时限，第一时限和第二时限带方向，方向可整定；第三时限不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。 限时速断过流保护，延时跳开本侧断路器。 零序过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。 间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。 零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。 过负荷保护，延时动作于信号。,带偏移特性的阻抗保护。指向变压器的阻抗不伸出高压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。设置一段四时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器，第四时限跳开变压器各侧断路器。,c 低压1（2）分支后备保护 过流保护。设一段二时限，第一时限跳开本分支分段，第二时限跳开本分支断路器（同时闭锁分支断路器自投）。 复压闭锁过流保护。设一段三时限，第一时限跳开本分支分段（同时闭锁分支断路器自投），第二时限跳开本分支断路器，第三时限跳开变压器各侧断路器。 过负荷保护，延时动作于信号。,复合电压闭锁过流作为相间故障的后备保护,复合电压闭锁过流分别由负序电压闭锁和正序电压闭锁构成相间电流保护。 min(Uab,Ubc,Uca)U2set U2 负序电压 U2set 负序电压定值 Uab,Ubc,Uca 线电压 Uset 正序电压定值,4.11 复压过流逻辑图,相间阻抗和接地阻抗 分别作为相间故障和接地故障的后备保护 指向变压器阻抗和指向母线阻抗,阻抗保护逻辑图,4.12 零序方向过流保护,零序过流保护，主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。 方向元件可投退，方向指向可整定 TV断线对方向元件的影响 电压投入硬压板对方向元件的影响,RCS-978变压器保护零序功率方向元件动作特性,零序过流保护逻辑图,变压器中性点间隙保护和零序电压保护,为了避免系统发生接地故障时，中性点不接地的变压器由于某种原因中性点电压升高成中性点绝缘的损坏，在变压器中性点安装一个放电间隙，放电间隙的另一端接地。当中性点电压升高至一定值时，放电间隙处将流过一个电流。该电流由于是在相当于中性点接地的线上流过，所以30电流，利用电流可以构成间隙电流保护。,1、接线原理,间隙保护,间隙,间隙电流0,3U0,动作方程,1,t,0,信号,出口,0为流过击穿间隙的电流（二次值）；3U0为TV开口三角形电压，I0P为间隙保护动作电流，通常整定100A，UOP为间隙保护动作电压，通常整定为180V,瓦斯继电器,变压器内部故障时，在故障点产生有电弧的短路电流，造成油箱内局部过热并使变压器油分解、产生瓦斯气体，进而造成喷油、冲动气体继电器进而带动继电器的辅助触电闭合，瓦斯保护动作。,瓦斯继电器,四、变压器保护的硬件原理,微机保护硬件系统通常包括那几个部分？ 答：数据处理单元，及微机主系统；数据采集单元，即模拟量输入和模数转换系统； 数字量输入/输出接口，即开关量输入输出系统；通信接口。另外，尚有：电源单元；人机接口单元，完成键盘处理和屏幕显示工作。,4.1 硬件架构,4.2 插件组成 电流输入插件（AC1） 电压、电流输入插件（AC2） 管理录波插件（MONI） 保护CPU 插件（CPU） 电源插件（DC） 信号插件2（SIG2） 信号插件1（SIG1） 跳闸出口插件（OUT） 人机部分固定于前面板上（HMI）,变压器保护柜（南瑞继保RCS-978）,打印机,压板,500kV变压器保护柜,屏后端子排,电流电压回路,直流回路,4.3 交流插件,4.4 CPU插件,4.5 出口插件,4.6 保护装置实际前后面板图,4.7 继电保护标准化作业流程图,4.8 安全措施参考标准,220kV主变保护检验，主变三侧回路停电，其他一次设备不停电 检查各回路跳闸出口压板在断开位置，必要时拆除主变保护跳高、中、低压母联、分段跳闸出口线，拆除主变保护跳高、中、低压旁路跳闸出口线，并用胶布包好 检查高、中压侧失灵启动压板在断开位置 在屏后端子排拆除启动失灵线，并用红色胶布包好 拆除至监控或中央信号触点正电源线，并用红色胶布包好 拆除至故障录波触点正电源线，并用红色胶布包好 短接屏后旁路交流电流回路试验端子外侧，确认短接好后，断开交流电流回路试验端子连接片，并固定，并做好标记 断开其余交流电流回路试验端子连接片，并固定 断开交流电压回路空开或拆除外部引入线，并用红色胶布包好,4.9 复压（方向）过流保护,复压方向过流保护，主要作为变压器相间短路故障的后备保护。 方向元件可投退，方向指向可整定 TV断线对复压的影响 电压投入硬压板对复压的影响,4.10 技术原则 在电压较低的情况下应保证方向元件的正确性，可通过控制字选择方向元件指向母线或指向变压器。方向元件取本侧电压，灵敏角固定不变，具备电压记忆功能。 高（中）压侧复压元件由各侧电压经“或门”构成；低压侧复压元件取本侧（或本分支）电压；低压侧电抗器复压元件取低压侧两分支电压。 具有PT断线告警功能。本侧PT断线后，该侧复压闭锁过流（方向）保护，退出方向元件，受其他侧复压元件控制；低压侧PT断线后，本侧（或本分支）复压闭锁过流保护不经复压元件控制。,五、变压器保护的定值配置,变压器保护的定值说明,1、装置参数定值 2、设备参数定值 3、主保护定值 4、各侧后备保护定值,5.1 装置参数定值,5.2 设备参数定值单,5.3 主保护定值单,5.4 高压侧后备保护定值单,5.5 跳闸矩阵定值,跳闸矩阵定义,谢 谢,谢谢 再见,