許繼發(fā)變組保護原理與整定之差動保護

1、XJ Group Corporation 大型發(fā)變組保護原理與整定-差動保護1.差動保護的一般問題2.勵磁涌流3.TA飽和4.變壓器差動保護與整定5.發(fā)電機差動保護與整定XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題1.1 差動保護的理論基礎(chǔ)基爾霍夫電流定律（KCL） 00Nkkki對任一集總參數(shù)電路中的任一節(jié)點，在任一瞬間，流出該節(jié)點的所有電流的代數(shù)和恒為零，即就參考方向而言，流出節(jié)點的電流在式中取正號，流入節(jié)點的電流在式中取負號。基爾霍夫電流定律是電荷守恒定律在電路中的體現(xiàn)。XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題XJ Group Corporat

2、ion 1.差動保護的一般問題差動保護在理論上并不適用于變壓器內(nèi)部故障保護差動保護應(yīng)用于變壓器內(nèi)部故障保護的原因：1） 正常運行時勵磁電流?。?） 內(nèi)外部短路時,系統(tǒng)電壓降低，使鐵芯的工作磁密降低，則勵磁電流比正常運行時更低，對差動保護的影響可以忽略。差動回路中包含有磁路，破壞了基爾霍夫電流定律使用的條件XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題1.2 差動保護的特點u1）選擇性:同時測量并比較被保護設(shè)備各端電流的幅值及相位關(guān)系，能正確反應(yīng)正常運行、區(qū)外故障與區(qū)內(nèi)故障的不同；而后備保護僅測量某一端的電流與（或）電壓，為不越級跳閘，其動作值與動作時限必須與相鄰元件配合，或加

3、裝方向元件。u2）速動性:因具有天然的選擇性，所以不需與相鄰元件的保護在定值和時間上配合，動作快速；XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題3）靈敏性：區(qū)外故障時，差動電流僅為不平衡電流，區(qū)內(nèi)故障時差動電流遠大于制動電流；1|)| |,max(|2121IIIIIIAresopXJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題4）可靠性:采用比率制動特性，并采取必要的閉鎖條件（如二次諧波、五次諧波閉鎖）。XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題1）不平衡電流大：變壓器自身：鐵芯非線形造成的勵磁電流、調(diào)壓分接頭調(diào)整造成的變比變化測量回

4、路： TA的計算變比與標稱變比不一致、TA飽和及傳變特性不一致等保護裝置： 電流變換器測量誤差、模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差等1.3 縱差保護應(yīng)用于變壓器內(nèi)部故障時需解決的問題XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題2) 二次電流不相等問題： 變壓器具有兩個或多個電壓等級，各側(cè)TA額定參數(shù)不同，因此各側(cè)二次電流值不相等，保護裝置通過引入平衡系數(shù)來解決；HnHUSI3MnMUSI3LnLUSI3haHhNII maMmNIIlaLlNII h1IIKbmbIIK2lbIIK 3項目名稱各側(cè)參數(shù)高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)TA一次電流TA接線方式Y(jié)YYTA二次電流平衡系數(shù)XJ Group Corpo

5、ration 1.差動保護的一般問題3) Y，D兩側(cè)電流相位問題:通過硬件或軟件移相來解決 軟件移相： DY YD3/ )(3/ )(3/ )(acccbbbaaIIIIIIIII3/ )(3/ )(3/ )(bccabbcaaIIIIIIIIIXJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題4) Y側(cè)零序電流問題: 對于Yn/D接線的變壓器，當Yn側(cè)區(qū)外單相接地時，Yn側(cè)相電流中含有零序電流，而該零序電流反應(yīng)在D側(cè)，只是引起環(huán)流，在D側(cè)線電流中沒有零序電流，從而造成差流。為了消除此不平衡電流，需濾除零序電流的影響。主要采取以下兩種方式： YD時直接濾去零序 DY時用Y側(cè)相電流

6、減去自產(chǎn)零序XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題（續(xù)上頁）變壓器差動保護領(lǐng)域的熱點和難點問題5) 鐵磁非線性引起的勵磁涌流和過勵磁問題： 變壓器鐵芯的鐵磁非線性可能引起變壓器在空載合閘、重合閘、過激磁等情況下產(chǎn)生很大的勵磁電流；6）TA飽和及暫態(tài)傳變特性不一致問題XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題l1.4 發(fā)電機與變壓器比率制動式差動保護的比較序號需要解決的問題發(fā)電機差動解決措施變壓器差動解決措施1不平衡電流大多折線比率制動曲線。多折線比率制動曲線，抬高最小動作電流整定值。2Y，D側(cè)電流相位電流軟件移相3各側(cè)二次電流不相等引入平衡系數(shù)(

7、較少)引入平衡系數(shù)4Yn側(cè)零序電流問題Y型接線電流轉(zhuǎn)為D型接線，直接濾去零序電流。 5變壓器鐵芯鐵磁非線形引起的過勵磁五次諧波制動XJ Group Corporation 1.差動保護的一般問題l（續(xù)上頁）序號需要解決的問題發(fā)電機差動解決措施變壓器差動解決措施6對匝間故障的反應(yīng)不反應(yīng)匝間故障能反應(yīng)匝間故障7變壓器鐵芯鐵磁非線形引起的勵磁涌流勵磁涌流識別方式：二次諧波或波形比較8TA鐵芯鐵磁非線形引起的飽和及傳變特性不一致問題“時差法”“虛擬制動”的TA飽和解決方案“時差法”“虛擬制動”的TA飽和解決方案9差動的選擇性、速動性、可靠性、靈敏性的辯證統(tǒng)一發(fā)電機差動的綜合解決方案：變特性、多折線變壓

8、器差動的綜合解決方案：變特性、多折線、增量差動、零序（分側(cè)）差動、速動區(qū)、速斷區(qū)。XJ Group Corporation 2.勵磁涌流2.1 鐵磁材料的基本特征XJ Group Corporation 2.勵磁涌流XJ Group Corporation 2.勵磁涌流2.2 單相變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的機理 二次側(cè)開路，假設(shè)一次匝數(shù)為一匝，并忽略漏阻抗壓降，由電壓和磁鏈的關(guān)系：rTtmmettcos)cos()(/)sin(tUdtdmr為空載合閘前的鐵芯剩磁；m為穩(wěn)態(tài)磁通的幅值。XJ Group Corporation 2.勵磁涌流)( ,)(, 0)cos(cosssmrsmsBBBtXUL

9、i周期分量合閘初相引起的非周期分量剩磁引起的非周期分量XJ Group Corporation 2.勵磁涌流 由上式可知影響單相變壓器勵磁涌流波形特征的主要因素有：1）系統(tǒng)電壓的大小，系統(tǒng)等值阻抗大小和相角u2）合閘初相角，合閘前鐵芯剩磁的大小和方向u3）鐵芯材料特性（磁化特性、磁滯特性、局部磁滯回環(huán)）u4）鐵芯硅鋼片組裝工藝水平（拼接殘余氣隙大?。﹗ 影響三相變壓器勵磁涌流波形特征的因素除上述還有：u5）變壓器三相繞組的接線方式和中性點接地方式u6）三相鐵芯結(jié)構(gòu)形式（三相三柱或三相五柱、單相變壓器）mrsmsBBBtXULi)cos(cosXJ Group Corporation 2.勵磁涌

10、流0.290.2950.30.3050.310.3150.320.3250.330.3350.34-200-10001002003004000.250.2550.260.2650.270.2750.280.285-10001002003004005000.260.270.280.290.30.310.32-900-800-700-600-500-400-300-200-1000100A相涌流B相涌流C相涌流XJ Group Corporation 2.勵磁涌流比較項目單相變壓器三相變壓器（兩相差流）二次諧波特征涌流為尖頂波，含非周期分量和高次諧波。高次諧波分量電流中，二次諧波成分最大。涌流為尖

11、頂波，含非周期分量和高次諧波。三相涌流中常有一相或兩相的二次諧波含量小，但是至少有一相的含量較大。非周期分量特征必有直流分量，導(dǎo)致波形偏向時間軸的一側(cè)。三相中可能有一相涌流沒有直流分量，該相涌流雖然波形畸變，有各次諧波分量，但對時間軸保持對稱，即出現(xiàn)對稱涌流.間斷角特征合閘角0 時間斷角最小；間斷角有時大于120間斷角可能有一相小于60涌流峰值條件合閘角0 合閘角30接線方式影響Y/D接線從Y側(cè)空投時,D側(cè)的“環(huán)流助增效應(yīng)”使Y側(cè)相勵磁涌流與單相變壓器相比有所減少.2.3 三相變壓器與單相變壓器勵磁涌流的比較XJ Group Corporation 2.勵磁涌流“環(huán)流助增效應(yīng)”對勵磁涌流的影響

12、 Y/接線的三相變壓器在空載合閘時，由于三相磁通不平衡(飽和情況不一致),可能會引起三角形側(cè)有循環(huán)電流。該循環(huán)電流使得相勵磁涌流與單相變壓器相比有所減少，這種作用稱“助增效應(yīng)”。XJ Group Corporation 2.勵磁涌流2.4 勵磁涌流識別方式1.二次諧波識別：1).諧波比最大相制動2).分相諧波制動3).綜合相諧波制動2121212)max(KIIIIIIdcdcdbdbdada 2111222)max()max(KIIIIIIdcdbdadcdbda ，則則判判為為勵勵磁磁涌涌流流。如如果果21 .2 .KIIdd 21112)max(KIIIIdcdbdad XJ Group

13、 Corporation 2.勵磁涌流2.波形對稱識別：3.間斷角原理 難點：高采樣率 高采樣精度 TA傳變引起間斷角變形4.磁通特性法 (理論研究階段)5.其它），判為勵磁涌流。（如果102222KKiiiiTnnTnnXJ Group Corporation 2.勵磁涌流勵磁涌流2.5 WFB800A2.5 WFB800A保護裝置勵磁涌流識別方式保護裝置勵磁涌流識別方式1.1.二次諧波識別：二次諧波識別： K K2 2為裝置整定的為裝置整定的“二次諧波制動系數(shù)二次諧波制動系數(shù)”，采用三相，采用三相“或或”閉鎖方式，即任一相勵磁涌流滿足上式，閉鎖三相差動。閉鎖方式，即任一相勵磁涌流滿足上式，

14、閉鎖三相差動。，則則判判為為勵勵磁磁涌涌流流。如如果果21 .2 .KIIdd 2.2.波形比較識別：波形比較識別： “ “二次諧波制動系數(shù)二次諧波制動系數(shù)”固定為固定為0.150.15，采用三相，采用三相“或或”閉鎖閉鎖方式，滿足下式時開放保護（綜合諧波開放）。方式，滿足下式時開放保護（綜合諧波開放）。ZHKIIi22XJ Group Corporation 2.勵磁涌流勵磁涌流fNBSE44. 42.6 WFB800A2.6 WFB800A保護裝置變壓器過勵磁識別保護裝置變壓器過勵磁識別 變壓器過電壓或過勵磁時，變壓器過電壓或過勵磁時，磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B增大，鐵芯勵磁增大，鐵芯勵磁

15、電流增大，變壓器原副邊電流電流增大，變壓器原副邊電流差值增大，同時考慮到低頻情差值增大，同時考慮到低頻情況下況下TATA的測量誤差，則差流可的測量誤差，則差流可能較大，造成差動保護誤動。能較大，造成差動保護誤動。變壓器電動勢表達式為：變壓器電動勢表達式為：fEB XJ Group Corporation 2.2.勵磁涌流勵磁涌流 當變壓器過電壓或過勵磁造成勵磁電流急劇增大時，電流中當變壓器過電壓或過勵磁造成勵磁電流急劇增大時，電流中的五次諧波分量較大，在的五次諧波分量較大，在1.15U1.15Ue e1.4U1.4Ue e時，五次諧波分量在時，五次諧波分量在35355050之間。之間。 五次諧

16、波制動判據(jù)為：五次諧波制動判據(jù)為：式中：式中： 為差流中的五次諧波，為差流中的五次諧波， 為差流中的基波，為差流中的基波， 為整定為整定的五次諧波系數(shù)。的五次諧波系數(shù)。如果某相差流滿足上式，同時閉鎖三相差動保護。如果某相差流滿足上式，同時閉鎖三相差動保護。1 .55 .*opopIKI5 .opI1 .opI5KXJ Group Corporation 3.TA飽和飽和 3.1 3.1 影響電流互感器傳變特性的主要因素影響電流互感器傳變特性的主要因素 1)1)一次系統(tǒng)時間常數(shù)的影響，短路后暫態(tài)過程越長越容易飽和；一次系統(tǒng)時間常數(shù)的影響，短路后暫態(tài)過程越長越容易飽和； 2)2)短路電流偏移度的影

17、響，即短路電流非周期分量最大值與周期短路電流偏移度的影響，即短路電流非周期分量最大值與周期分量幅值的百分比越大越容易飽和；分量幅值的百分比越大越容易飽和； 3)3)鐵芯中剩磁大小、方向的影響；鐵芯中剩磁大小、方向的影響； 4)4)二次回路阻抗。二次回路阻抗。 TPYTPY級電流互感器鐵芯有氣隙、剩磁減少到飽和磁密的級電流互感器鐵芯有氣隙、剩磁減少到飽和磁密的10%10%、暫態(tài)傳遞性能好。暫態(tài)傳遞性能好。 P P級電流互感器僅考慮通過最大穩(wěn)態(tài)短路電流下具有準確級電流互感器僅考慮通過最大穩(wěn)態(tài)短路電流下具有準確性，鐵心沒有氣隙、剩磁大、易飽和。性，鐵心沒有氣隙、剩磁大、易飽和。fNE44.4XJ G

18、roup Corporation 3.TA飽和飽和3.2 TA3.2 TA飽和的機理飽和的機理1 1）正常運行時，）正常運行時，TATA鐵芯工作在低磁密情況下，勵磁阻抗很大，鐵芯工作在低磁密情況下，勵磁阻抗很大，流入勵磁支路的勵磁電流很小，則流入勵磁支路的勵磁電流很小，則TATA能夠正確傳變一次電流；能夠正確傳變一次電流；2 2）在故障情況下，由于故障電流大（周期性分量大）及故障暫）在故障情況下，由于故障電流大（周期性分量大）及故障暫態(tài)電流中含有衰減的非周期分量，使鐵芯的工作磁密大幅提態(tài)電流中含有衰減的非周期分量，使鐵芯的工作磁密大幅提高高, ,進入飽和區(qū)，引起進入飽和區(qū)，引起TATA的飽和（

19、暫態(tài)飽和與穩(wěn)態(tài)飽和）。的飽和（暫態(tài)飽和與穩(wěn)態(tài)飽和）。XJ Group Corporation 3.TA飽和飽和3.3 TA3.3 TA飽和的特征飽和的特征1 1）一次電流過）一次電流過零點附近存在一個線性傳遞區(qū)零點附近存在一個線性傳遞區(qū)，使得區(qū)外故障時，使得區(qū)外故障時差動電流在一個周期內(nèi)差動電流在一個周期內(nèi)不是連續(xù)不是連續(xù)的。的。2 2）短路后）短路后TATA中的勵磁電流上升到使鐵心飽和需要時間，在此之中的勵磁電流上升到使鐵心飽和需要時間，在此之前前TATA能無誤差地準確傳變。這個正確傳變時間大約為能無誤差地準確傳變。這個正確傳變時間大約為3ms3ms5ms5ms。XJ Group Corpo

20、ration 3.TA3.TA飽和飽和3.4 3.4 抗抗TATA飽和的傳統(tǒng)方法飽和的傳統(tǒng)方法1 1）高比率制動系數(shù)）高比率制動系數(shù)特點特點: :用較大的比率制動系數(shù)避越不平衡電流用較大的比率制動系數(shù)避越不平衡電流缺點缺點:TA:TA深度飽和時，二次電流發(fā)生嚴重畸變，不平衡電流大幅深度飽和時，二次電流發(fā)生嚴重畸變，不平衡電流大幅增加，比率制動系數(shù)的作用削弱或消失。增加，比率制動系數(shù)的作用削弱或消失。2 2）諧波制動）諧波制動特點特點: :暫態(tài)飽和用二次諧波制動暫態(tài)飽和用二次諧波制動 穩(wěn)態(tài)飽和用三次諧波制動穩(wěn)態(tài)飽和用三次諧波制動缺點缺點: :固定的諧波制動比不能與各種飽和深度相匹配，在某些飽固定

21、的諧波制動比不能與各種飽和深度相匹配，在某些飽和深度下仍可能無法閉鎖保護。和深度下仍可能無法閉鎖保護。XJ Group Corporation 3.TA3.TA飽和飽和3.5 “3.5 “時差法時差法”“虛擬制動虛擬制動”的的TATA飽和判據(jù)飽和判據(jù) 1)1)時差法：時差法： 利用故障起始時刻差動電流和制動電流的關(guān)系判斷區(qū)內(nèi)、利用故障起始時刻差動電流和制動電流的關(guān)系判斷區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，即：區(qū)外故障，即： 區(qū)內(nèi)故障，差動電流與故障電流同時出現(xiàn)；區(qū)內(nèi)故障，差動電流與故障電流同時出現(xiàn)； 區(qū)外故障，差動電流在區(qū)外故障，差動電流在TATA飽和后出現(xiàn)。飽和后出現(xiàn)。 區(qū)內(nèi)故障開放差動，區(qū)外故障投入?yún)^(qū)內(nèi)故障開

22、放差動，區(qū)外故障投入TATA飽和判據(jù)，保證區(qū)外飽和判據(jù)，保證區(qū)外故障故障TATA飽和差動可靠不動，區(qū)外故障飽和差動可靠不動，區(qū)外故障TATA飽和轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時差動飽和轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時差動保護快速動作。保護快速動作。XJ Group Corporation 3.TA3.TA飽和飽和區(qū)內(nèi)故障時差動電流與制動電流同時出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障時差動電流與制動電流同時出現(xiàn)XJ Group Corporation 3.TA飽和飽和區(qū)外故障并區(qū)外故障并TATA飽和時差動電流滯后于制動電流出現(xiàn)飽和時差動電流滯后于制動電流出現(xiàn)XJ Group Corporation 3.TA飽和飽和l a a）故障起始位置確定：）故障起始位置確

23、定：l 不管故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，故障相電流都會產(chǎn)生突變。不管故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，故障相電流都會產(chǎn)生突變。采用制動電流突變量啟動識別故障起始點。突變量方程如下：采用制動電流突變量啟動識別故障起始點。突變量方程如下： effffIKTkiTkiKTkiki21| )()2/(| )2/()(|式中，式中，是制動電流，是制動電流，i ij j為各側(cè)電流的采樣瞬時值，為各側(cè)電流的采樣瞬時值，T T為采樣周期，若連續(xù)三點滿足上式則認為第一個點為故障起始為采樣周期，若連續(xù)三點滿足上式則認為第一個點為故障起始點。點。njjii1fXJ Group Corporation 3.TA3.TA飽和飽和l

24、b b）采樣值差動實現(xiàn)區(qū)內(nèi)、區(qū)外判別）采樣值差動實現(xiàn)區(qū)內(nèi)、區(qū)外判別 ：區(qū)內(nèi)故障時，從故障起始時刻開始差動電流區(qū)內(nèi)故障時，從故障起始時刻開始差動電流i id d始終大于制動始終大于制動電流電流i ir r（過零點除外），而區(qū)外故障（過零點除外），而區(qū)外故障TATA飽和時，從故障起始時刻飽和時，從故障起始時刻到到TATA飽和時刻即在飽和時刻即在TATA傳變的線性區(qū)內(nèi)，制動電流大于差動電流。傳變的線性區(qū)內(nèi)，制動電流大于差動電流。主判據(jù)為：主判據(jù)為：式中式中rdii|,5.0|,|11njjffrnjjdiiiiii從故障故障起始點連續(xù)判三個點，如果連續(xù)三個點中有兩從故障故障起始點連續(xù)判三個點，如果連

25、續(xù)三個點中有兩個或三個點滿足上式時，判定該故障為區(qū)內(nèi)故障，開放差動保個或三個點滿足上式時，判定該故障為區(qū)內(nèi)故障，開放差動保護；反之認為是區(qū)外故障護；反之認為是區(qū)外故障, ,投入投入TATA飽和判據(jù)，轉(zhuǎn)入飽和判據(jù)，轉(zhuǎn)入TATA飽和開放判飽和開放判據(jù)；當無法確定故障起始點時，保護延時一段時間動作。據(jù)；當無法確定故障起始點時，保護延時一段時間動作。XJ Group Corporation 3.TA3.TA飽和飽和2) 2) 虛擬制動的虛擬制動的TATA飽和判據(jù)飽和判據(jù) 根據(jù)差動電流自身信息，虛擬一個制動電流，然后統(tǒng)計采樣根據(jù)差動電流自身信息，虛擬一個制動電流，然后統(tǒng)計采樣數(shù)據(jù)窗內(nèi)大于該制動電流的點數(shù)

26、數(shù)據(jù)窗內(nèi)大于該制動電流的點數(shù)N N，如果，如果NMNM，則開放差動保護，則開放差動保護，否則閉鎖差動保護。否則閉鎖差動保護。 內(nèi)部故障差流波形分析，以每周波采樣內(nèi)部故障差流波形分析，以每周波采樣2424點為例：點為例：01020304050607080-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81在一個差動電流周波內(nèi)選取采樣點在一個差動電流周波內(nèi)選取采樣點最大值的最大值的k k倍作為制動電流。倍作為制動電流。 k=0.8sin(2k=0.8sin(2* *pi/N)pi/N)0.20.2。理想情況下，當理想情況下，當M=20M=20時，內(nèi)部故障時，內(nèi)部故障時即可開放差動，考慮

27、一定的裕度時即可開放差動，考慮一定的裕度M=19M=19。XJ Group Corporation 3.TA3.TA飽和飽和XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4.1 4.1 變壓器變壓器TATA裝配與可選差動保護方案裝配與可選差動保護方案XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4.2 WFB800A4.2 WFB800A保護裝置變壓器穩(wěn)態(tài)量縱聯(lián)差動保護方案保護裝置變壓器穩(wěn)態(tài)量縱聯(lián)差動保護方案XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整

28、定變壓器差動保護方案與整定1 1）靈敏動作區(qū)靈敏動作區(qū)：反映弱故障，經(jīng)過：反映弱故障，經(jīng)過TATA飽和、飽和、TATA斷線、勵磁涌流斷線、勵磁涌流閉鎖，動作時間小于閉鎖，動作時間小于40ms40ms，防止外部切除后差動保護誤動；，防止外部切除后差動保護誤動；3 3）一般動作區(qū)一般動作區(qū)：經(jīng)過：經(jīng)過TATA飽和、飽和、TATA斷線、勵磁涌流閉鎖，動作時斷線、勵磁涌流閉鎖，動作時間小于間小于30ms30ms；4 4）速動動作區(qū)速動動作區(qū)：反映雙側(cè)電源金屬性故障，不經(jīng)過任何閉鎖條：反映雙側(cè)電源金屬性故障，不經(jīng)過任何閉鎖條件，保證快速性，動作時間小于件，保證快速性，動作時間小于15ms15ms。5 5

29、）速斷動作區(qū)速斷動作區(qū)：反映強故障，不經(jīng)過任何閉鎖條件，保證快速：反映強故障，不經(jīng)過任何閉鎖條件，保證快速性，動作時間小于性，動作時間小于20ms20ms。2 2）附加長延時動作區(qū)附加長延時動作區(qū)：經(jīng)過：經(jīng)過TATA飽和、飽和、TATA斷線、勵磁涌流閉鎖，斷線、勵磁涌流閉鎖，防止區(qū)外故障防止區(qū)外故障TATA飽和造成差動保護誤動；飽和造成差動保護誤動；XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定變壓器穩(wěn)態(tài)量縱聯(lián)差動保護定值整定變壓器穩(wěn)態(tài)量縱聯(lián)差動保護定值整定1 1）最小動作電流最小動作電流的整定：的整定：最小動作電流應(yīng)大于變壓器額定負載時

30、的不平衡電流，即最小動作電流應(yīng)大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即I Iop.0op.0K Krelrel(K(Kerer+U+m)I+U+m)IN N/n/na a式中：式中：I IN N變壓器額定電流；變壓器額定電流；n na a電流互感器的變比；電流互感器的變比；K Krelrel可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.31.1.；K Kerer電流互感器的比誤差，電流互感器的比誤差，10P10P型取型取0.030.032 2，5P5P型和型和TPTP型取型取0.010.012 2；UU變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(

31、(百分百分值值) )；mm由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取0.050.05。在工程實用整定計算中可選取在工程實用整定計算中可選取I Iopop(0.2(0.20.5)I0.5)IN Nn na a。一般工程宜。一般工程宜采用不小于采用不小于0.3I0.3IN N/n/na a的整定值。的整定值。XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定2 2）最小制動電流最小制動電流的整定：的整定：起始制動電流宜取起始制動電流宜取I Ires.0res.0(0.8(0.81.0)I1.0

32、)IN N/n/na a3 3）比率制動系數(shù)比率制動系數(shù)的整定：為保證在外部短路時，最大穿越性三相短路電的整定：為保證在外部短路時，最大穿越性三相短路電流造成的不平衡電流不使保護動作，對于兩圈變流造成的不平衡電流不使保護動作，對于兩圈變I Iop.set.maxop.set.maxK KrelrelI Iunb.maxunb.maxK Krelrel(K(KererK KapapK Kcccc+U+m)I+U+m)Id.maxd.max外外/n/na a式中，式中，K Kapap非周期分量系數(shù)，兩側(cè)非周期分量系數(shù)，兩側(cè)CTCT都為都為TPTP型型，K Kapap1.01.0，兩側(cè)，兩側(cè)CTCT

33、都為都為P P型，型，K Kapap1.51.52.02.0；K Kcccc同型系數(shù)，如果兩側(cè)同型系數(shù)，如果兩側(cè)CTCT同型同型，K Kcccc1.01.0；對于三圈變壓器，外部故障最大不平衡電流還需考慮非故障側(cè)非周期分對于三圈變壓器，外部故障最大不平衡電流還需考慮非故障側(cè)非周期分量和變比誤差。量和變比誤差。則則一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如0.50.5。res.0ad.max(3)op.0op.set.maxres.0res.maxop.0op.set.maxInIIIIIIISXJ Group Corporation 4. 4. 變

34、壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4 4）差流速斷電流差流速斷電流的整定：的整定：按避越最大勵磁涌流按避越最大勵磁涌流或外部短路時最大不平衡電流或外部短路時最大不平衡電流整定。對大型發(fā)變組，整定。對大型發(fā)變組，由于不存在很大勵磁涌流的客觀條件，整定值相對小一些。工程中一般由于不存在很大勵磁涌流的客觀條件，整定值相對小一些。工程中一般整定為整定為(6(68)I8)IN N/n/na a5 5）二次諧波制動系數(shù)二次諧波制動系數(shù)的整定：根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動比可整定為的整定：根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動比可整定為15%15%20%20%。對于大型發(fā)變組，其整定值可能為。對于大型發(fā)變組，其整定值

35、可能為10%10%或以下?；蛞韵?。6 6）五次諧波制動系數(shù)五次諧波制動系數(shù)的整定：根據(jù)經(jīng)驗，五次諧波制動比可整定為的整定：根據(jù)經(jīng)驗，五次諧波制動比可整定為25%25%50%50%。工程中一般整定為。工程中一般整定為35%35% 。XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定1 1）增量差動的設(shè)置原則）增量差動的設(shè)置原則 不是解決速度問題不是解決速度問題 而是解決靈敏度問題。而是解決靈敏度問題。l2 2）增量差動解決的問題：）增量差動解決的問題： 輕微匝間故障輕微匝間故障 振蕩中故障振蕩中故障 高阻接地故障高阻接地故障ndIIII.21|

36、)|.| |,(|21nrIIIMaxI4.3 WFB800A4.3 WFB800A保護裝置變壓器增量差動保護方案保護裝置變壓器增量差動保護方案XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定 增量差動的優(yōu)點增量差動的優(yōu)點1 1）只反映故障分量，不受發(fā)電機、變壓器正常運行時負荷電）只反映故障分量，不受發(fā)電機、變壓器正常運行時負荷電流的影響；流的影響；2 2）過渡電阻影響很?。唬┻^渡電阻影響很??；3 3）采用浮動門檻啟動，防止負荷波動、振蕩時誤啟動；）采用浮動門檻啟動，防止負荷波動、振蕩時誤啟動；4 4）采用高比率制動系數(shù)和虛擬制動的）采用高

37、比率制動系數(shù)和虛擬制動的TATA飽和判據(jù)抗飽和判據(jù)抗TATA飽和；飽和；5 5）采用制動電流上升特性判別，防止區(qū)外故障切除時誤動；）采用制動電流上升特性判別，防止區(qū)外故障切除時誤動； XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4.4 WFB800A4.4 WFB800A保護裝置變壓器分側(cè)差動保護方案保護裝置變壓器分側(cè)差動保護方案 分側(cè)差動主要應(yīng)用于分相變壓器或自耦變壓器，能反映變分側(cè)差動主要應(yīng)用于分相變壓器或自耦變壓器，能反映變壓器內(nèi)部相間短路和單相接地故障。分相差動的特點為：壓器內(nèi)部相間短路和單相接地故障。分相差動的特點為：1 1）

38、差動回路不含勵磁支路，與空載合閘涌流及過勵磁電流無關(guān)，）差動回路不含勵磁支路，與空載合閘涌流及過勵磁電流無關(guān)，因此保護原理簡單，類似發(fā)電機差動保護；因此保護原理簡單，類似發(fā)電機差動保護；2 2）繞組兩端）繞組兩端TATA同型使不平衡電流減小，調(diào)節(jié)分接頭不產(chǎn)生不平同型使不平衡電流減小，調(diào)節(jié)分接頭不產(chǎn)生不平衡電流，因此動作電流整定低，靈敏度高；衡電流，因此動作電流整定低，靈敏度高；3 3）TATA二次側(cè)三相星形接線，不濾除零序電流，因此對于單相接二次側(cè)三相星形接線，不濾除零序電流，因此對于單相接地故障有較高靈敏度；地故障有較高靈敏度；4 4）不反應(yīng)變壓器繞組匝間短路與開焊斷線，同于發(fā)電機差動保）不

39、反應(yīng)變壓器繞組匝間短路與開焊斷線，同于發(fā)電機差動保護。護。XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定變壓器分側(cè)差動保護定值整定變壓器分側(cè)差動保護定值整定1 1）最小動作電流最小動作電流的整定：的整定：I Iop.0op.0K KrelrelI Iunb.maxunb.max式中：式中：I Iunb.maxunb.max為額定負荷下的不平衡電流，可以實測；為額定負荷下的不平衡電流，可以實測；K Krelrel可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.

40、31.31.1.；不存在不存在TATA變比不匹配和調(diào)壓分接頭調(diào)節(jié)引起的不平衡電流問題，其變比不匹配和調(diào)壓分接頭調(diào)節(jié)引起的不平衡電流問題，其整定值相對縱差定值較小，一般工程采用整定值相對縱差定值較小，一般工程采用(0.1(0.10.3)I0.3)IN N/n/na a的整定值。的整定值。2 2）最小制動電流最小制動電流的整定：的整定：起始制動電流宜取起始制動電流宜取I Ires.0res.0(0.8(0.81.0)I1.0)IN N/n/na aXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定3 3）比率制動系數(shù)比率制動系數(shù)的整定：為保證在外

41、部短路時，最大穿越性三相短路電的整定：為保證在外部短路時，最大穿越性三相短路電流造成的不平衡電流不使保護動作，則流造成的不平衡電流不使保護動作，則I Iop.set.maxop.set.maxK KrelrelI Iunb.maxunb.maxK KrelrelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max外外/n/na a一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如0.40.40.50.5。res.0ad.max(3)op.0op.set.maxres.0res.maxop.0op.set.maxInIIIIIIISXJ Gr

42、oup Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4.5 WFB800A4.5 WFB800A保護裝置變壓器零序差動保護方案保護裝置變壓器零序差動保護方案0IIIIICBAopACCBBAresIIIIIII,maxXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定0)()(IIIIIIIIMCMBMAHCHBHAopMBHCMAHBMCHAresIIIIIII,max方式一：方式一：公共繞組無公共繞組無 TAXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護

43、方案與整定MBHCMAHBMCHAresIIIIIII,max)()()(NCNBNAMCMBMAHCHBHAopIIIIIIIIII方式二：方式二：公共繞組有公共繞組有 TAXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定 零序差動主要應(yīng)用于普通變壓器、分相變壓器或自耦變零序差動主要應(yīng)用于普通變壓器、分相變壓器或自耦變壓器，能靈敏反映變壓器內(nèi)部單相接地故障。壓器，能靈敏反映變壓器內(nèi)部單相接地故障。 零序差動的特點為：零序差動的特點為：1 1）差動回路不含勵磁支路，與空載合閘涌流及過勵磁電流無）差動回路不含勵磁支路，與空載合閘涌流及過勵磁電

44、流無關(guān)，因此保護原理簡單；關(guān)，因此保護原理簡單；2 2）調(diào)節(jié)分接頭不產(chǎn)生不平衡電流，因此動作電流整定低，靈）調(diào)節(jié)分接頭不產(chǎn)生不平衡電流，因此動作電流整定低，靈敏度高；敏度高；3 3）TATA二次側(cè)三相星形接線，不濾除零序電流，因此對于單相二次側(cè)三相星形接線，不濾除零序電流，因此對于單相接地故障有較高靈敏度；接地故障有較高靈敏度；4 4）不反應(yīng)變壓器繞組相間、匝間短路與開焊斷線；）不反應(yīng)變壓器繞組相間、匝間短路與開焊斷線；5 5）中性點零序）中性點零序TATA的極性校驗不方便。的極性校驗不方便。XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定

45、 零序差動中，各側(cè)零序電流不采用硬件濾?。慈嗔阈虿顒又?，各側(cè)零序電流不采用硬件濾?。慈郥ATA同極同極性端并聯(lián)接入保護裝置）而采用軟件濾取，是防止變壓器單相接性端并聯(lián)接入保護裝置）而采用軟件濾取，是防止變壓器單相接地時并聯(lián)的地時并聯(lián)的非故障相非故障相TATA的汲出電流的汲出電流影響靈敏度。影響靈敏度。 unbcunbbabhIIII.abhIIXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定變壓器零序差動保護定值整定變壓器零序差動保

46、護定值整定1 1）最小動作電流最小動作電流的整定：的整定：a.a.按避越外部單相接地故障時的零序不平衡電流整定，即按避越外部單相接地故障時的零序不平衡電流整定，即I Iop.0op.0K Krelrel(K(KererK KapapK Kcccc+m)I+m)Idj.maxdj.max外外/n/na a b. b.按避越外部三相短路故障時的零序不平衡電流整定，即按避越外部三相短路故障時的零序不平衡電流整定，即I Iop.0op.0K KrelrelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max外外/n/na ac.c.按避越勵磁涌流引起的零序不平衡電流整定。按避越勵磁涌流

47、引起的零序不平衡電流整定。取上面三種情況中的最大值作為取上面三種情況中的最大值作為I Iop.0op.0的整定值。的整定值。2 2）最小制動電流最小制動電流的整定：的整定：起始制動電流宜取起始制動電流宜取I Ires.0res.0(0.8(0.81.0)I1.0)IN N/n/na aXJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定4.6 4.6 變壓器分相差動與低壓側(cè)小區(qū)差動保護方案變壓器分相差動與低壓側(cè)小區(qū)差動保護方案XJ Group Corporation 4. 4. 變壓器差動保護方案與整定變壓器差動保護方案與整定 變壓器可配置縱差

48、保護或分相差動保護；若僅配置分相差動變壓器可配置縱差保護或分相差動保護；若僅配置分相差動保護，在低壓側(cè)有外附保護，在低壓側(cè)有外附CTCT時，需配置低壓側(cè)小區(qū)差動保護。時，需配置低壓側(cè)小區(qū)差動保護。 分相差動的特點為：分相差動的特點為：1 1）相對于一般的縱聯(lián)差動，分相差動兩側(cè)繞組電流不存在角度）相對于一般的縱聯(lián)差動，分相差動兩側(cè)繞組電流不存在角度差，不需進行轉(zhuǎn)角處理，勵磁涌流較為真實，有利于勵磁涌流判差，不需進行轉(zhuǎn)角處理，勵磁涌流較為真實，有利于勵磁涌流判別；別；2 2）TATA二次側(cè)三相星形接線，電流不需進行轉(zhuǎn)角處理，不濾除零二次側(cè)三相星形接線，電流不需進行轉(zhuǎn)角處理，不濾除零序電流，因此對于

49、單相接地故障有較高靈敏度；序電流，因此對于單相接地故障有較高靈敏度；3 3）保護范圍較一般的縱聯(lián)差動小，不能保護低壓側(cè)內(nèi)部引線、）保護范圍較一般的縱聯(lián)差動小，不能保護低壓側(cè)內(nèi)部引線、套管故障，這部分范圍由低壓側(cè)小區(qū)差動補充。套管故障，這部分范圍由低壓側(cè)小區(qū)差動補充。 低壓側(cè)小區(qū)差動保護是由低壓側(cè)三角形兩相繞組內(nèi)部低壓側(cè)小區(qū)差動保護是由低壓側(cè)三角形兩相繞組內(nèi)部CTCT和一和一個反映兩相繞組差電流的外附個反映兩相繞組差電流的外附CTCT構(gòu)成的差動保護。構(gòu)成的差動保護。 XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定5.1 5.1 發(fā)電機發(fā)電機

50、TATA裝配與可選差動保護方案裝配與可選差動保護方案abc12完全縱差完全縱差 大部分汽輪發(fā)電機中性點只有大部分汽輪發(fā)電機中性點只有3 3個引出端，完全喪失了裝設(shè)零個引出端，完全喪失了裝設(shè)零序電流型橫差、裂相橫差、不完全縱差的可能性；序電流型橫差、裂相橫差、不完全縱差的可能性；XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定“三縱兩橫三縱兩橫”XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定“兩縱三橫兩縱三橫”XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定

51、發(fā)電機差動保護方案與整定5.2 5.2 發(fā)電機各種原理的差動的特點發(fā)電機各種原理的差動的特點 1 1）零序電流型橫差保護）零序電流型橫差保護a. a. 比較發(fā)電機兩部分之間的不平衡電流，靈敏度高、功能全比較發(fā)電機兩部分之間的不平衡電流，靈敏度高、功能全面、特別簡單；面、特別簡單；b. b. 反應(yīng)不同相的相間短路、同相不同分支或同相同分支匝間反應(yīng)不同相的相間短路、同相不同分支或同相同分支匝間短路以及分支繞組開焊故障；短路以及分支繞組開焊故障；c. c. 采用一套或兩套零序電流型橫差直接影響發(fā)電機中性點側(cè)采用一套或兩套零序電流型橫差直接影響發(fā)電機中性點側(cè)的引出方式，需綜合考慮各種因素，在定量分析的

52、基礎(chǔ)上的引出方式，需綜合考慮各種因素，在定量分析的基礎(chǔ)上確定；確定；d. TAd. TA變比選擇不能僅根據(jù)機組容量和工程經(jīng)驗選擇，應(yīng)依賴變比選擇不能僅根據(jù)機組容量和工程經(jīng)驗選擇，應(yīng)依賴于發(fā)電機運行條件下不平衡電流的實測結(jié)果和定子繞組內(nèi)于發(fā)電機運行條件下不平衡電流的實測結(jié)果和定子繞組內(nèi)部短路的大量仿真計算。部短路的大量仿真計算。 XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定2 2）裂相橫差保護）裂相橫差保護 比較發(fā)電機一相繞組兩部分之間的不平衡，分完全裂相橫比較發(fā)電機一相繞組兩部分之間的不平衡，分完全裂相橫差和不完全裂相橫差保護，反應(yīng)不同

53、相的相間短路、同相不同差和不完全裂相橫差保護，反應(yīng)不同相的相間短路、同相不同分支或同相同分支匝間短路以及分支繞組開焊故障；分支或同相同分支匝間短路以及分支繞組開焊故障；3 3）完全縱差保護）完全縱差保護 只能反映相間短路故障，不受繞組同相分支之間的不平衡只能反映相間短路故障，不受繞組同相分支之間的不平衡電流影響；電流影響；4 4）不完全縱差）不完全縱差 反映相間短路故障、匝間短路故障，隨中性點接入分支數(shù)反映相間短路故障、匝間短路故障，隨中性點接入分支數(shù)的增多對于匝間短路的靈敏性下降，對于相間短路的靈敏性上的增多對于匝間短路的靈敏性下降，對于相間短路的靈敏性上升。升。XJ Group Corpo

54、ration 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定XJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定5.3 5.3 發(fā)電機完全和不完全差動保護定值整定發(fā)電機完全和不完全差動保護定值整定1 1）最小動作電流的整定最小動作電流的整定I Iop.0op.0K KrelrelI Iunb.maxunb.max或或I Iop.0op.0K KrelrelK KererI Igngn/n/na a式中：式中：I Iunb.maxunb.max為額定負荷下的不平衡電流，可以實測；為額定負荷下的不平衡電流，可以實測；K Krelrel

55、可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.31.1.；2 2）最小制動電流的整定最小制動電流的整定起始制動電流宜取起始制動電流宜取I Ires.0res.0(0.8(0.81.0)I1.0)Igngn/n/na aXJ Group Corporation 5. 5. 發(fā)電機差動保護方案與整定發(fā)電機差動保護方案與整定3 3）比率制動系數(shù)的整定比率制動系數(shù)的整定：為保證在外部短路時，最大穿越性三相短路電：為保證在外部短路時，最大穿越性三相短路電流造成的不平衡電流不使保護動作，則流造成的不平衡電流不使保護動作，則I Iop.set.maxop.set.maxK KrelrelI Iunb.maxunb.maxK KrelrelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max外外/n/na a一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如一般理論計算值都偏小，工程應(yīng)用都取較大值，如0.40.40.50.5。res.0ad.max(3)op.0op.set.maxres.0res.maxop.0op.set.maxInIIIIIIIS4 4）不完全差動）不完全差動平衡系數(shù)平衡系數(shù)的計算：的計算：gnIgniItgnNInigniNI1K1tini2NNK名稱名稱機端機端中性點側(cè)某分支中性點側(cè)某分支TATA一次電流一次電流TATA二次電