电厂继电保护课件变压器保护.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电厂继电保护课件变压器保护,任务,1.,针对变压器的故障和异常运行状态配置变压,器保护。,2.,分析变压器纵差保护的原理及后备保护的动,作情况。,知识点,1.,变压器的故障和异常运行状态，变压器的保,护配置。,2.,变压器纵差保护的基本原理。,3.,变压器相间短路及接地短路后备保护的构成,原理。,目标,1.,熟练掌握变压器纵差保护的原理、特点。,2.,掌握变压器相间短路及接地短路后备保护的,作用、原理。,6.1,变压器的故障不正常运行状态及保护,变压器的故障类型,油箱内部故障：,绕组的相间短路，绕组的匝间短路，中性点直接接地侧绕组的接地短路，铁芯的烧损。,油箱外部故障：,套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。,变压器的不正常运行状态,外部短路引起的过电流；,过负荷；,外部接地短路引起的中性点过压；,油面降低；,油温升高；,过励磁。,根据,继电保护和安全自动装置技术规,程,GB/T14285-2006,的规定，针对变压器的,故障和不正常运行状态，应装设相应的保护。,变压器应装设的继电保护装置,变压器应装设的继电保护装置,一般装设以下保护：,1.,瓦斯保护,2.,纵差动保护或电流速断保护,3.,相间短路的后备保护,4.,接地短路的后备保护,5.,过负荷保护,6.,过励磁保护,7.,其他保护，如冷却器故障、压力释放等,配置举例,RCS-978,变压器保护装置（南瑞公司）,PST1200,系列数字式变压器保护装置（南自公司）,瓦斯保护,是变压器的主保护之一。,瓦斯保护的主要元件是,瓦斯（气体）继电器,，,安装位置在油箱与油枕的连接导管中。,6.2,变压器的瓦斯保护,瓦斯,继电器,油枕,油箱,QJ-15,50,80,（直径）型气体继电器,气体继电器的外形：,QJ4-50C,型气体继电器,下开口杯,上开口杯,干簧触点,干簧触点,平衡锤,放气阀,探针,支架,挡板,进油挡板,永久磁铁,永久磁铁,FJ3-80,型气体继电器的结构图,QJ1-80,型气体继电器结构图,罩,顶针,气塞,磁铁,开口杯,重锤,探针,开口销,弹簧,挡板,磁铁,螺杆,干簧触点,调节杆,干簧触点,套管,排气口,瓦斯继电器结构,上开口杯,下挡板,磁铁及干簧接点,气孔及接线柱,探针,瓦斯保护原理接线图,轻瓦斯动作于信号,轻瓦斯动作后应检查变压器油样，,判别故障类型、程度,重瓦斯动作于跳闸，同时发出信号,通常气体容积的整定范围为,250,300cm,3,一般油流速度整定范围为,瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应变压器油箱内的各种故障。特别是能反应轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的保护。,瓦斯保护不能反应变压器,油箱外,套管和引出线的故障，需与纵差动保护一起作为变压器的主保护。,6.3,变压器的纵差动保护,变压器纵差动保护与输电线路纵联差动保护的基本原理相同。,变压器纵差动保护的基本原理和接线方式,KD,TA2,TA1,核心问题是,不平衡电流问题,两侧电流的参考方向为母线指向变压器。,差动电流,:,纵差动保护的动作判据为：,为纵差动保护的动作电流。,差动电流大于差动继电器的动作电流，保护动作。,变压器正常运行或纵差动保护范围外部故障时，,变压器纵差动保护范围内部故障时，,差动电流为零，保护不动作；,若使,基本原理,:,6.3.2,变压器纵差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法,分析不平衡电流形成原因,计算不平衡电流大小,整定差动保护动作值,躲过不平衡电流影响,减小不平衡电流,采取措施,降低动作值，提高灵敏度,变压器差动保护不平衡电流产生的原因有：,变压器励磁涌流产生的不平衡电流,变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流,变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流,变压器带负荷调节分接头而产生的不平衡电流,变压器两侧电流互感器的型号不同产生的不平衡电流,1.,变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流,对于,Y,，,d11,接线的,变压器，正常运行时,d,侧电流超前,Y,侧电流30,0,，,形成不平衡电流。,方法,1.,变压器,星形,侧的电流互感器接成三角形，,三角形,侧的电流互感器接成星形。,对策：,相位补偿,将变压器各侧二次电流调整为同相,c,b,a,C,B,A,KD1,KD2,KD3,一次电流,二次电流,一次电流,二次电流,一次电流,纵差动保护电流相量图,二次电流,同相,Y,侧,侧,不同相,采用相位补偿接线后，对于,TA,接成三角形的一侧，流入差动臂的电流增加了，应对该侧的,TA,变比进行修正。,变压器星形侧电流互感器变比,变压器三角形侧电流互感器变比,方法,2.,在保护内部采用软件算法进行相位补偿,变压器,各,侧电流互感器,均,接成星形。,PST1200,采用,RCS978,采用,主变,Y,侧,主变侧,主变,Y,侧,主变侧不变换,2.,变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流,观察算例：,TA,变比标准化问题解决方法：,电磁型差动继电器（如,BCH,、,DCD,系列）：,使用平衡绕组,W,ph,同时在整定时考虑,f,，,f,为平衡线圈选取误差，取,微机型变压器保护：,软件算法中引入补偿系数平衡二次电流采样值,电流二次回路串入自耦变流器，微调二次电流,3.,变压器带负荷调节分接头而产生的不平衡电流,变压器,调整分接头时一侧额定电流改变，,而另一侧电流不变，产生不平衡电流,解决方法：计算变压器额定电流以中间的分接头为准，,整定动作电流时考虑调压范围的一半。,调压范围的一半,最大外部故障电流,4.,变压器两侧电流互感器的型号不同产生的不平衡电流,TA,励磁电流,TA,误差,TA,励磁电流差异,差动保护不平衡电流,不平衡电流经验公式,减小措施：在整定计算中考虑。引入同型系数。,5.,变压器励磁涌流产生的不平衡电流,励磁电流属于不平衡电流。,正常时，励磁电流较小，,2,5,额定电流，整定时很容易躲过。,变压器空载合闸或外部故障切除时，电压突变，,变压器产生,励磁涌流,，对差动保护影响很大。,如何躲避,励磁涌流,影响，,是研究变压器差动保护面临的主要难点之一。,励磁涌流产生的原因,根据能量守恒定律，铁芯中的磁通不能突变。,+,m,-,m,r,u,per,aper,T/2,T,t,u,变压器,.m,=2,m,+,r,per,+,aper,+,r,per,周期分量,稳态磁通,aper,非,周期分量,暂态磁通,r,剩磁,当电压突变时,t,.m,i,m,i,i,m,t,.m,半周波后磁通达到最大,由于铁芯饱和,电流激增,i,m,励磁涌流录波（空载合闸）,必须研究励磁涌流与短路电流的波形区别，,利用电流波形识别励磁涌流，,当发生励磁涌流时闭锁差动保护，防止误动。,励磁涌流幅值可达,4-8,倍额定电流。,励磁涌流随着磁通中非周期分量一起衰减，最后消失，,励磁电流回到正常值，涌流衰减时间为秒级。,差动保护以动作电流躲过，会导致内部故障拒动。,差动保护以动作时间躲过，故障切除时间过长。,励磁涌流的波形特点：,3.,波形存在间断角。,2.,含有大量高次谐波，其中以二次谐波成分为主。,1.,含有较大的非周期分量；波形偏于时间轴一侧，严重不对称。,防止励磁涌流引起纵差保护误动的措施：,2.,利用二次谐波制动躲过励磁涌流。,1.,采用带速饱和铁芯的差动继电器,3.,采用鉴别短路电流和励磁涌流波形间断角原理的纵差动保护。,励磁涌流产生原因,励磁涌流波形特点,防止励磁涌流影响方法,电压突变，磁通不能突变,产生暂态磁通，铁芯严重饱和,励磁电流激增,含有很大非周期分量，波形严重不对称,含有较大二次谐波分量,波形具有间断角,二次谐波制动,间断角鉴别,采用速饱和铁芯的差动继电器,空载合闸或外部故障切除时,不平衡电流产生原因,TA,变比标准化,变压器各侧电流不同相,TA,型号不一致,变压器,调整分接头,励磁涌流,技术措施,整定计算考虑,相位补偿，数值补偿,自耦变流器补偿或平衡线圈补偿,采用速饱和变流器,二次谐波制动,间断角原理,综上所述，整定用,整定计算考虑,纵差动保护的构成及工作原理,二次谐波制动差动保护的构成,制动特性：动作电流不是常数，与制动电流有关,思路：取短路电流为制动量，当短路电流增加时，不平衡电流增大，但因为制动电流增加、动作电流提高，可以使动作电流始终高于不平衡电流，防止差动保护误动。,各种比率制动方法区别在于制动电流的选取及制动特性曲线。,制动特性：,制动特性的数学表达式：,微机保护采用软件方法实现制动特性，折线特性显然比曲线特性实现、整定均简单，微机保护均采用折线特性。,两种特性均有使用,各种制动特性及不同的制动量选择有不同的整定方法，实际工作中必须对照具体保护设备技术说明书相关内容进行整定计算。,2,二次谐波制动特性,二次谐波制动方法是根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特点，当检测到差动电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁，以防止励磁涌流引起的误动。,二次谐波制动元件的动作判据为：,、,分别为差动电流中的基波分量和二次谐波分量的幅值，,称为二次谐波制动比，按躲过各种励磁涌流下最小的二次谐波含量整定，整定范围通常为，具体数值根据现场空载合闸试验或运行经验来确定。,防止主变未并列时因高压侧接地误跳母联,波形偏于时间轴一侧，严重不对称。,中性点对地电压为高压母线处零序电压,采用带速饱和铁芯的差动继电器,中性点不接地变压器：中性点过压,QJ-15,50,80（直径）型气体继电器,配置零序过电流 3I0,纵差动保护或电流速断保护,励磁电流属于不平衡电流。,绕组的相间短路，绕组的匝间短路，中性点直接接地侧绕组的接地短路，铁芯的烧损。,2 变压器纵差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法,(3)与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。,构成及保护原理,变压器纵差动保护范围内部故障时，,正常时，励磁电流较小，25额定电流，整定时很容易躲过。,f为平衡线圈选取误差，取,而另一侧电流不变，产生不平衡电流,3.,差动电流速断特性,当变压器内部发生严重故障时，差动电流很大，使电流互感器饱和，引起纵差动保护延迟动作，此时，在纵差动保护中增设了差动电流速断部分，当差动电流大于差动电流速断部分的动作电流时，保护直接作用于出口。,差动电流速断的整定值按照躲过变压器的最大励磁涌流和区外短路时的最大不平衡电流计算：,4.,二次谐波制动差动保护的构成,6.4,变压器相间短路的后备保护,变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备又是相邻母线或线路的后备保护。,保护形式可采用,过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和低阻抗保护,等。,6.4.1,过电流保护,保护原理与线路电流,段保护相同,I,过电流保护,1.,构成：,2.,整定原则,灵敏度较低，很难满足要求，实际应用较少,保护的动作电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定,最大负荷电流按以下情况考虑，并取最大值：,保护的灵敏系数按下式校验：,6.4.2,低电压起动过电流保护,保护原理,U,加装了电压元件，电流保护部分动作值较过电流保护低，灵敏度有所提高。,1.,构成及保护原理,低电压起动过电流保护,构成：,2.,整定原则,电流元件的整定值按躲过变压器的额定电流整定,低电压元件的动作电压按以下条件整定，并取最小值。,(1),按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定,(2),按躲过电动机自起动时的电压整定,低电压元件的灵敏系数按下式校验,6.4.3,复合电压起动过电流保护,1.,构成及保护原理,电流保护部分与低电压起动过电流保护相同。,电压部分由两部分组成：,负序过电压，反应不对称故障,单相式低电压，反应对称故障,与低电压起动过电流保护相比，电流部分动作值、,灵敏度一样；电压部分灵敏度提高。,复合电压起动过电流保护,构成：,2.,整定原则,负序过电压继电器的动作电压按躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压来整定，通常取,电流元件和低电压元件的整定原则与低电压起动过电流保护相同。,负序过电压元件的灵敏系数按下式校验：,要求近后备,远后备,6.4.4,负序电流及单相低电压起动的过电流保护,对于大容量变压器，采用复合电压起动的过电流保护，保护的灵敏系数可能不满足要求。可采用负序电流保护。,1.,构成：,该保护由两部分组成：,负序电流部分：反应不对称短路。,低电压起动过电流部分：反应对称短路。,负序电流保护,构成：,(1),躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流。,2.,整定原则,(2),躲开线路一相断线时引起的负序电流。,(3),与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。,由于整定计算较复杂，在实际工程中可以粗略选取,灵敏度校验,要求,负序电流保护的灵敏度较高，接线也较简单，但整定计算比较复杂，通常用于,63MVA,及以上的升压变压器。,3.,特点,变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备又是相邻母线或线路的后备保护。,差动电流大于差动继电器的动作电流，保护动作。,如自耦变中性点必须接地运行,变压器相间短路及接地短路后备保护的构成,变压器纵差动保护的基本原理和接线方式,二次谐波制动方法是根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特点，当检测到差动电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁，以防止励磁涌流引起的误动。,瓦斯保护的主要元件是瓦斯（气体）继电器，,防止励磁涌流引起纵差保护误动的措施：,电流元件的整定值按躲过变压器的额定电流整定,变压器星形侧电流互感器变比,当发生励磁涌流时闭锁差动保护，防止误动。,*零序电流保护：中性点直接接地变压器的保护相同,6.5,变压器接地短路的后备保护,外部接地故障对变压器的危害：,中性点接地变压器：过流,中性点及高压侧绕组流过故障电流,中性点不接地变压器：中性点过压,中性点对地电压为高压母线处零序电压,除,500kV,主变,、自耦变，变压器中性点可接地运行也可不接地运行。,变压器中性点是否接地（运行方式）取决于：,变压器中性点的绝缘水平,绝缘水平较低的变压器中性点必须接地运行。,如,500kV,主变,变压器结构,如自耦变中性点必须接地运行,电网结构,变压器中性点接地设置应保证接地故障时健全相电压不过压、零序电流水平适当及相对稳定。,变压器接地后备保护判据,中性点接地运行变压器 零序过电流,3I,0,中性点不接地运行变压器 零序过电压,3U,0,放电间隙过流,为保护变压器中性点，,一般在中性点装设放电间隙,中性点必须接地运行的变压器,配置零序过电流,3I,0,中性点可接地或不接地运行的变压器,配置零序过电流，零序过电压，放电间隙零序过流,*,注意缩小故障范围,变压器后备保护动作首先切除母联、分段。,*,注意选跳顺序,全绝缘变压器、中性点带放电间隙的分级绝缘变压器,中性点耐压能力较好,先切除中性点接地运行主变，再切除中性点不接地运行主变。,中性点不带放电间隙的分级绝缘变压器,中性点耐压能力较差,先切除中性点不接地运行主变，再切除中性点接地运行主变。,中性点直接接地运行变压器的零序电流保护,配置两段零序电流保护，分别与线路零序,、,段配合,每段设置两个延时，短延时,t1,、,t3,切除母联、分段，,长延时,t2,、,t4,跳主变。,相邻线路零序,段最长动作时间,3I,0,II,3I,0,I,t,1,0,t,3,0,t,4,0,T,1,T,3,T,4,QF1,母联解列,（跳,QF,）,跳主变,（跳,QF1,、,QF2,）,QF,QF,1,TA,QE,T,2,t,2,0,QF2,防止主变未并列时因高压侧接地误跳母联,零序,段动作电流按与相邻元件零序电流,段配合整定，即,配合系数，取；,零序电流分支系数,相邻元件零序电流,I,段起动电流,零序电流分支系数等于最大运行方式下，,在相邻元件,I,段保护范围末端发生单相接地短路时，,流过本线路的零序电流与流过相邻元件的零序电流之比。,零序,段动作电流按与相邻元件零序电流,段配合整定，即,配合系数，取；,零序电流分支系数,相邻元件零序电流,段起动电流,零序电流分支系数等于最大运行方式下，,在相邻元件,段保护范围末端发生单相接地短路时，,流过本线路的零序电流与流过相邻元件的零序电流之比。,中性点可能接地可能不接地运行变压器的 接地保护,1.,全绝缘变压器,*,零序电流保护：中性点直接接地变压器的保护相同,*,零序电压保护：动作电压较高，,180-200V,仅当中性点接地变压器切除后，零序电压升高，才能动作。,可见：先切除中性点接地运行变压器，,再切除中性点不接地,运行,变压器。,抗干扰,2.,中性点装设放电间隙的分,级绝缘变压器,保护配置：,当放电间隙击穿，放电电流超过,100A,时，则不需要等中性点接地运行主变跳闸，直接跳开中性点不接地变压器。,除间隙零序电流保护，零序电流、零序电压保护与全绝缘的变压器接地保护相同。,*,零序电流保护：中性点直接接地变压器的保护相同,*,零序电压保护：动作电压较高，,180-200V,*,间隙零序电流保护：,谢谢观看,谢谢观看,