1、3/8/2022主變保護基本原理3/8/2022精選課件1提綱o變壓器保護概述變壓器保護概述o常規差動保護基本理論常規差動保護基本理論o縱差保護（比率差動、差動速斷、采縱差保護（比率差動、差動速斷、采樣值差動）原理樣值差動）原理o零序、分側（或分相）差動保護原理零序、分側（或分相）差動保護原理3/8/2022精選課件2變壓器保護概述o電力變壓器的分類電力變壓器的分類n按接線形式分：普通變和自耦變按接線形式分：普通變和自耦變 （三相、分相）（三相、分相）n按繞組數分：三卷變和兩卷變按繞組數分：三卷變和兩卷變 n按用途分：升壓變、降壓變和系統聯絡變按用途分：升壓變、降壓變和系統聯絡變 o電力變壓器

2、的結構電力變壓器的結構n鐵芯、繞組、外殼、油箱、油、套管、引線、冷卻器鐵芯、繞組、外殼、油箱、油、套管、引線、冷卻器n有載調壓有載調壓 o變壓器的繞組接線圖（普通變、自耦變）變壓器的繞組接線圖（普通變、自耦變）3/8/2022精選課件3變壓器保護概述o變壓器的常見故障變壓器的常見故障n油箱內：相間短路、接地短路、匝間短路等油箱內：相間短路、接地短路、匝間短路等n油箱外：套管和引出線上發生相間短路和接地短路油箱外：套管和引出線上發生相間短路和接地短路 o變壓器的不正常運行狀態變壓器的不正常運行狀態n外部相間短路引起的過電流外部相間短路引起的過電流n外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓外部接地短

3、路引起的過電流和中性點過電壓n由于負荷超載引起的過負荷由于負荷超載引起的過負荷n由于漏油等原因引起的油面下降由于漏油等原因引起的油面下降3/8/2022精選課件4差動保護基本原理o常規差動保護理論基礎常規差動保護理論基礎n基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 :對于任一集中參數電路中的任一閉合面，在任對于任一集中參數電路中的任一閉合面，在任一時刻，通過該閉合面的所有支路電流的代數和等于零。一時刻，通過該閉合面的所有支路電流的代數和等于零。 n關鍵詞關鍵詞:集中參數電路集中參數電路,閉合面閉合面,同一時刻同一時刻,所有支路所有支路,代數和代數和集中參數電路I1I2.In01）（tInii3/8/20

4、22精選課件5差動保護基本原理o常規差流的計算常規差流的計算n正常情況下正常情況下,差流為零差流為零;故障情況下故障情況下,形成新的電流支路形成新的電流支路,平衡關系被打破，產生差流平衡關系被打破，產生差流n不考慮不考慮TA傳變誤差和傳變誤差和TA飽和飽和,不需要制動不需要制動n實際應用中實際應用中,需要考慮需要考慮TA傳變誤差、傳變誤差、TA飽和等因素的飽和等因素的影響影響, 使用帶比率制動的差動保護使用帶比率制動的差動保護niiIId13/8/2022精選課件6差動保護基本原理o差動保護的應用差動保護的應用n發電機完全縱差、母線差動是基于基爾霍夫電發電機完全縱差、母線差動是基于基爾霍夫電流

5、定律流定律的的n不考慮分布電容的情況下，線路差動是基于霍不考慮分布電容的情況下，線路差動是基于霍夫電流定律的，但是長線路具有分布參數，不夫電流定律的，但是長線路具有分布參數，不能忽略分布電容的影響，要進行補償能忽略分布電容的影響，要進行補償n變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律變壓器縱差不是基于基爾霍夫電流定律的的n差動保護反映的是電流的平衡關系差動保護反映的是電流的平衡關系3/8/2022精選課件7差動保護基本原理o變壓器縱差基本原理變壓器縱差基本原理（包括：比率差動、差動速斷、（包括：比率差動、差動速斷、采樣值差動）采樣值差動）n基于變壓器原理基于變壓器原理 理想變壓器：理想變壓器：U1*I

6、1=U2*I2 即：即：I1*n+I2=0 n為一次和二次繞組匝數比為一次和二次繞組匝數比n反應的是能量的平衡反應的是能量的平衡n平衡系數和匝數比、平衡系數和匝數比、TA變比有變比有關關3/8/2022精選課件8變壓器差動保護o變壓器零序差動基變壓器零序差動基本原理本原理n基于基爾霍夫電流定律基于基爾霍夫電流定律n主要用于自耦變主要用于自耦變n平衡系數只與平衡系數只與TA變比有變比有關關o變壓器分側差動基變壓器分側差動基本原理本原理3/8/2022精選課件9變壓器差動保護o變壓器縱差保護的特點變壓器縱差保護的特點n勵磁涌流勵磁涌流nY/轉換轉換n各側平衡系數的調節各側平衡系數的調節n有載調壓引

7、起的不平衡電流有載調壓引起的不平衡電流n可反映相間、接地、匝間短路故障可反映相間、接地、匝間短路故障3/8/2022精選課件10變壓器差動保護o變壓器零序、分側差動保護的特點變壓器零序、分側差動保護的特點n不怕勵磁涌流不怕勵磁涌流n不需不需Y/轉換轉換n各側平衡系數只與各側平衡系數只與TA變比有關，與電壓等級無關變比有關，與電壓等級無關n有載調壓不會引起不平衡電流有載調壓不會引起不平衡電流n零差：可反映單相接地短路，不反映相間短路零差：可反映單相接地短路，不反映相間短路n分側差動：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路分側差動：可反映相間、接地短路，不反映匝間短路3/8/2022精選課件11變壓

8、器差動保護oY-轉換原理轉換原理n為什么要進行為什么要進行Y-轉換轉換nY- 和和 - Y的區別的區別t對涌流制動特性的影響對涌流制動特性的影響t消除零序電流消除零序電流nPRS-778采用采用Y- 轉轉換換3/8/2022精選課件12變壓器差動保護oY/-11轉換示例轉換示例n矢量圖矢量圖n差流計算差流計算（已乘了平衡系數）（已乘了平衡系數）Ida=（Iha-Ihb）+IlaIdb=（Ihb-Ihc）+IlbIdc=（Ihc-Iha）+Ilcn注意：差流放大了注意：差流放大了 倍倍n差流、制動電流定值都要相應放差流、制動電流定值都要相應放大大 倍倍IhaIhbIhcIlaIlbIlcIha-

9、IhbIhb-Ihc30Ihc-Iha333/8/2022精選課件13變壓器差動保護o各側平衡系數計算示例各側平衡系數計算示例n和電壓等級成正比，和和電壓等級成正比，和TA變比成正比變比成正比n和二次額定電流成反比和二次額定電流成反比n和變壓器容量無關和變壓器容量無關n由于采用由于采用Y-轉換，轉換， 側要放大側要放大 倍倍n以高壓側為基準，其他側平衡系數計算公式：以高壓側為基準，其他側平衡系數計算公式：n例如：某變壓器例如：某變壓器/ -12-12-11接線，高、中、低壓側額接線，高、中、低壓側額定電壓定電壓220kV、110kV、10kV，TA變比：變比：600/1、1000/1、2000

10、/1，則高、中、低壓側平衡系數分別為：，則高、中、低壓側平衡系數分別為： 1、0.833、0.262331,*1122或KKUKUKIIKKTAHnHTAinininHphi3/8/2022精選課件14變壓器差動保護o差動速斷保護差動速斷保護n在縱差保護區內發生嚴重故障時，快速切除故障在縱差保護區內發生嚴重故障時，快速切除故障n不經勵磁涌流閉鎖，靠定值躲不經勵磁涌流閉鎖，靠定值躲n不經不經TA斷線閉鎖斷線閉鎖n區外故障區外故障TA嚴重飽和時，經嚴重飽和時，經TA飽和閉鎖飽和閉鎖3/8/2022精選課件15變壓器差動保護o比率差動保護比率差動保護n經勵磁涌流閉鎖：二次諧波、波形識別經勵磁涌流閉鎖

11、：二次諧波、波形識別n經經TA斷線閉鎖，可選擇：斷線閉鎖，可選擇：t閉鎖閉鎖t不閉鎖不閉鎖t小電流閉鎖，大電流不閉鎖小電流閉鎖，大電流不閉鎖n區外故障區外故障TA輕微飽和，可利用比率制動特性制動輕微飽和，可利用比率制動特性制動n區外故障區外故障TA嚴重飽和時，設專門的嚴重飽和時，設專門的TA飽和閉鎖元件：利用制動電飽和閉鎖元件：利用制動電流與差動電流表現的時序一致性來判別是否飽和流與差動電流表現的時序一致性來判別是否飽和 t故障：差流和制動電流突變量同時出現故障：差流和制動電流突變量同時出現tTA飽和：先出現制動電流突變量，幾毫秒后出現差流飽和：先出現制動電流突變量，幾毫秒后出現差流3/8/2

12、022精選課件16變壓器比率差動保護o動作特性曲線動作特性曲線3/8/2022精選課件17變壓器比率差動保護o勵磁涌流特征勵磁涌流特征n尖脈沖，偏向時間軸一側，不對稱尖脈沖，偏向時間軸一側，不對稱n波形不連續，有間斷角波形不連續，有間斷角n含有豐富的諧波分量含有豐富的諧波分量3/8/2022精選課件18比率差動保護o勵磁涌流制動原理一勵磁涌流制動原理一:二次諧波復合制動二次諧波復合制動n對對 / 接線變壓器，差流反映接線變壓器，差流反映 形接線側兩相電流相量形接線側兩相電流相量差差,故當差流二次諧波未能制動時，可進一步用兩個相故當差流二次諧波未能制動時，可進一步用兩個相電流中的二次諧波進行制動

13、，這就大大提高了涌流制動電流中的二次諧波進行制動，這就大大提高了涌流制動的可靠性。的可靠性。 n采用涌流復合制動邏輯：在變壓器無故障時采用采用涌流復合制動邏輯：在變壓器無故障時采用“或或”邏輯制動方式可靠地避開涌流，空投于故障變壓器時自邏輯制動方式可靠地避開涌流，空投于故障變壓器時自動轉換為分相制動方式。動轉換為分相制動方式。 n二次諧波定值、波形不對稱定值越小躲勵磁涌二次諧波定值、波形不對稱定值越小躲勵磁涌流能力越強，保護越不容易動作流能力越強，保護越不容易動作 3/8/2022精選課件19比率差動保護o勵磁涌流制動原理二：波形識別勵磁涌流制動原理二：波形識別n故障時，有如下表達式成立：故障

14、時，有如下表達式成立：o （4-3）o式中：式中： 為為 的半波積分值，的半波積分值， 為為 的半波積分值；的半波積分值； o為波形不對稱系數。為波形不對稱系數。 為差流導數前半波某一點的數值，為差流導數前半波某一點的數值， o為差流導數后半波對應點的數值。為差流導數后半波對應點的數值。o一般整定為一般整定為0.10.2之間，一般推薦取之間，一般推薦取0.12。 n波形不對稱定值波形不對稱定值Kb越小躲勵磁涌流能力越強，保護越不容易動作越小躲勵磁涌流能力越強，保護越不容易動作 SKSb*S2TiiIIS2TiiIIbkiI2TiI3/8/2022精選課件20采樣值差動保護o采樣值差動采樣值差動n采樣值與穩態量的區別：采樣值與穩態量的區別：采樣值差動是微機保護特有的一種差動保護。它將傳統的相量轉變為各采樣點（瞬時值）的比率差動，并依靠多點重復判斷來保證可靠性。n理論基礎與常規差動相同理論基礎與常規差動相同nR取取S規則規則n模糊區模糊區IrId3/8/2022精選課件21采樣值差動保護o采樣值差動本身具備識別勵磁涌流和外部故障TA飽和的能力，不需要另外附加勵磁涌流閉鎖判據。o其數據窗小于一個周波，故可快速切除絕大多數非輕微的變壓器相間及接地故障。o它的設置主要是為一般的非輕微變壓器內部故障提供一個“速動段”，有助于消除二次諧波判據帶來的長延時影響。3/8/2