變壓器保護課程課件

變壓器保護需要解決的問題如何減少TA二次回路在各種情況下斷線及短路對差動保護的影響電磁兼容問題：即消除各種外部干擾對保護裝置的影響以及保護裝置對外部其它電子設備的影響如何增強保護裝置的事故追憶功能及事故后的故障分析功能保護裝置的使用、維護與調(diào)試方便等問題裝置的總體方案與關鍵技術并行實時計算保護主體方案差動保護二次電流調(diào)整與涌流閉鎖判據(jù)變壓器工頻變化量差動保護穩(wěn)態(tài)比率差動保護適用于變壓器的TA飽和判據(jù)TA二次回路斷線與短路判別方案零序比率差動保護硬件框圖高速數(shù)字信號處理器DSP大規(guī)模邏輯門陣列FPGA和可編程邏輯門陣列CPLD14位并行A/D32位微處理器CPU單獨的CPU處理顯示、鍵盤等人機對話大屏幕漢字液晶顯示實時高速并行運算特點：在較高的采樣率的前提下，裝置保證在故障全過程對所有保護繼電器（主保護與后備保護）的并行實時計算，這樣具有很高的可靠性及安全性（裝置的采樣率設計為每個周波24點，主要繼電器采用全周傅氏算法）保護主體方案真正實現(xiàn)一臺裝置完成所有的主保護、后備保護功能的思想。對每臺變壓器采用獨立的兩套裝置實現(xiàn)雙主、雙后備保護的配置原則。這種主后一體的設計思想完全符合國家電力公司最新的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中有關繼電保護的反事故技術措施的論述。

優(yōu)點

變壓器保護的雙重化配置并沒有增加額外的二次回路投資，相反是減少了保護設備的投資，使得保護二次回路清析、獨立，簡化了二次電纜數(shù)量與接線。由于采用上述保護設計思想，則變壓器的主保護功能得到增強，考慮到變壓器主保護不像線路保護那樣存在通道問題，其后備保護配置就可以大大簡化。

保護主體方案優(yōu)點

可以減少由于保護設備自身原因所造成的被保護變壓器失去短路故障保護與異常保護，從而引起一次設備不必要停電現(xiàn)象；同時也可避免由于保護設備的年度檢修與校驗所必需的停運一次設備的現(xiàn)象，減輕停電所造成的經(jīng)濟損失。

優(yōu)點

由于變壓器的全部電量信息量已能夠被裝置所知，那么在被保護變壓器和系統(tǒng)出現(xiàn)故障或其它異常狀況時，裝置就能記錄同一時刻下變壓器各側的電流電壓量，由于有了這些模擬量，就能對事故的原因等進行詳盡的故障分析，這對于快速而準確地找到故障原因具有重要意義。

勵磁涌流判別原理1

利用諧波識別勵磁涌流RCS-978系列變壓器成套保護裝置采用三相差動電流中二次諧波、三次諧波的含量來識別勵磁涌流，判別方程如下：

當三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。裝置的‘二次諧波制動系數(shù)’固定取為0.15。勵磁涌流判別原理2利用波形畸變識別勵磁涌流

故障時，差流基本上是工頻正弦波。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形發(fā)生畸變，間斷，不對稱。利用算法識別出這種畸變，即可識別出勵磁涌流。故障時，有如下表達式成立：

其中S是差動電流的全周積分值，是“差動電流的瞬時值+差動電流半周前的瞬時值”的全周積分值，是某一固定常數(shù)，是門檻定值。的表達式如下：

式中是差電流的全周積分值，α是某一比例常數(shù)。當三相中的某一相不滿足以上方程，被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。

TA飽和的識別方法

為防止在變壓器區(qū)外故障等狀態(tài)下TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和所引起的穩(wěn)態(tài)比率差動保護誤動作，裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判別TA是否飽和，所用的表達式如下：當與某相差動電流有關的電流滿足以上表達式即認為此相差流為TA飽和引起，閉鎖穩(wěn)態(tài)比率差動保護。此判據(jù)在變壓器處于運行狀態(tài)才投入。

變壓器工頻變化量差動保護匝間短路故障是電力變壓器主要的內(nèi)部故障形式之一，根據(jù)近十年來的全國統(tǒng)計表明，匝間故障約占變壓器內(nèi)部故障的70%左右。因此采用靈敏度高且安全性高的保護來檢測出變壓器的匝間故障，對提高變壓器的安全運行水平具有重要意義。為此，我們利用變壓器各側電流中的工頻變化量與差電流的工頻變化量，實現(xiàn)變壓器工頻變化量比率差動保護。該保護由下述兩個判據(jù)構成：

工頻變化量比率差動動作特性工頻變化量比率差動保護的動作方程如下：

變壓器工頻變化量差動保護ΣΔI：為各支路工頻變化量電流的向量和Σ|ΔI|：為各支路工頻變化量電流的標量和理論上，工頻變化量比率差動制動系數(shù)可取較高的數(shù)值，這樣有利于防止區(qū)外故障TA飽和等因素所造成的差動保護誤動，又不會受故障前負荷的大小的影響而降低區(qū)內(nèi)故障時的靈敏度。

變壓器工頻變化量差動保護（2）工頻變化量差動過流繼電器：

動作方程：ΔId>1.25ΔIdt+Idth

ΔIdt為浮動門坎，隨著變化量輸出增大而逐步自動提高。取1.25倍可保證門檻電壓始終略高于不平衡輸出，保證在系統(tǒng)振蕩和頻率偏移情況下，保護不動作。Idth為固定門坎。工頻變化量差流起動元件不受負荷電流影響，靈敏度很高。工頻變化量的差動繼電器與穩(wěn)態(tài)量的差動繼電器相比有這樣一些優(yōu)點

①不受負荷電流的影響。與所有工頻變化量繼電器一樣，由于它是反應短路附加狀態(tài)中的電氣量的保護，所以負荷電流對繼電器的工作沒有影響，在求變化量的過程中已把負荷分量減掉了。所以對穩(wěn)態(tài)量的差動繼電器來說，負荷電流是一個制動電流而對工頻變化量的差動繼電器來說，負荷電流并不形成制動電流。②保護過渡電阻的能力提高了;③在一側沒有電源的降壓變壓器上使用時，在變壓器內(nèi)部短路時由于負荷側的電流的變化量也是工頻變化量差動繼電器的動作電流，而對穩(wěn)態(tài)量的差動繼電器來說變壓器內(nèi)部短路時負荷側電流為零不是動作電流。因此工頻變化量差動繼電器比穩(wěn)態(tài)量差動繼電器靈敏;④由于繼電器不反應負荷電流分量，所以比率制動特性中的起動電流不需要躲負荷電流下的不平衡電流，其值較低。⑤比率制動特性曲線中斜線的斜率取得比較大，抗區(qū)外故障時變壓器各側TA暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和特性不一致的能力強。

工頻變化量比率差動繼電器

由于將浮動門檻技術與工頻變化量等概念引入到變壓器差動保護中，因此在區(qū)內(nèi)故障，即使是在重負荷運行狀態(tài)下發(fā)生小匝間短路等故障時，或是在等值電勢角擺開而又經(jīng)過渡電阻短路時也有足夠的靈敏度。而在區(qū)外各種故障、功率倒方向、區(qū)外故障中出現(xiàn)TA飽和與TA暫態(tài)特性不一致等狀態(tài)下也不會誤動作。使得保護的安全性與靈敏度同時兼顧。特點：涌流閉鎖與過激磁閉鎖元件

工頻變化量差動保護的勵磁涌流閉鎖判據(jù)采用差電流二次諧波閉鎖或波形判別閉鎖采用差電流五次諧波進行過激磁閉鎖變壓器發(fā)生輕微匝間故障

（C相1.5%匝間故障）工頻變化量差動常規(guī)差動RCS-978工頻變化量比率差動的邏輯框圖

穩(wěn)態(tài)損比率效差動宣保護因此棗，裝目置采縫用初掩始帶踐制動蹲的比挪率制休動特綿性，努穩(wěn)態(tài)港比率帥差動話元件棋由低咳值比堤率差依動（描靈敏辛）和居高值耽比率潮差動斬（不度靈敏祥）兩振個元拜件構耗成。枕穩(wěn)態(tài)抹比率倘差動慈元件販的動權作方登程如復下：穩(wěn)態(tài)埋比率鉆差動寨保護動作吉方程雀：Kbl‘比冶率差直動制宗動系旬數(shù)’降固定逃取為屢0.統(tǒng)5。穩(wěn)態(tài)收高值篇比率仆差動孟保護穩(wěn)態(tài)劈燕比率男差動迫保護動作鋪特性過激訓磁的顛判別由于朱在變脖壓器涂過激刑磁時淋，變包壓器叛勵磁姥電流怒將激代增，抗可能演引起烈差動館保護選誤動紙作。凝因此含應該疾判斷啄出這湯種情關況，肚閉鎖甜差動拾保護辮。裝幅置中假采用怎差電此流中季五次董諧波彈的含衫量作或為對族過激剩磁的窮判斷嶺。其睬判據(jù)妖如下廁：其中省、透分惰別為憤每相鈴差動秘電流蹄中的搜基波蔑和五證次諧巾波，企為五釣次諧怖波制俘動系屑數(shù)。當過鵝激磁粘倍數(shù)帥大于島1.雀4倍帳時，孫不再歸閉鎖闊差動和保護閥。過克激磁市閉鎖賢差動橫功能套可整知定選撫擇。差回擴路的眾異常丈情況需判別逗1裝置判將差售回路折的異能常情喝況分伍為兩濤種：未引耽起差莫動保鞏護起哲動和拼引起虎差動臭保護隸起動齡。未引啄起差甜動保植護起古動的哥差回份路異吊常報揭警:方法秒一：欠當任柜一相注差流拘大于腦差流邪報警頂定值遞(I梳bj彩se膛t)鑒的時傘間超宵過1善0秒鮮時發(fā)床出差踏流異段常報旗警信另號，淡不閉通鎖差殺動保步護。究差流秘報警微定值禁應避針開有虧載調(diào)徐壓變弄壓器句分接奴頭不稍在中帖間時工產(chǎn)生墾的最慮大差柱流，賢或其胳他原滋因運灘行時榴可能潔產(chǎn)生千的最普大差兄流(注轟：差款流報挪警定陪值整汗定時街應比膨差動緒起動耽定值蔑小，使一般個介于乖有載品調(diào)壓命變壓腫器分肺接頭望不在酬中間薦時產(chǎn)昂生的她最大禽差流茶和最兆小差膀動起領動定雪值之丙間；妙其值嶼越小郵越靈近敏)。差回召路的印異常疫情況巡壽判別楊2引起爆差動紡保護雪起動圓的差怖回路蛋異常奇報警挽:差動識保護趙起動麻后滿走足以庫下任余一條蛛件認卸為是爪故障養(yǎng)情況醬，開濁放差番動保舅護，撓否則沃認為慶是差衡回路席TA秧異?？嗽斐蓤缘牟畋貏颖Ｈ甲o起規(guī)動。i)克任絡一側渾任一姐相間儲工頻研變化尾量電菠壓元稿件起喜動；ii轉)予任壁一側蒜負序耍相電趁壓大侄于6勇V；ii白i)梯起掌動后征任一部側任郵一相具電流惑比起穴動前稱增加患；iv憂)閣起動便后最憑大相左電流耽大于衣1.檔1I像e?！駳g注意咸：TA森斷線堪情況伯下自掉動閉顧鎖零忘序比內(nèi)率差早動工直頻保育護量吼差動版和穩(wěn)由態(tài)低瓜值比焦率差袍動保后護，杏開放飲穩(wěn)態(tài)些高值貧比率邀差動擴保護舍。裝置蜂固定炭設為淹TA傲斷線尿或短議路且討差流熄小于蓋1.寇2I葵e時永閉鎖壤差動阻保護看，大絕于1柳.2扇Ie林時不訓閉鎖書差動執(zhí)保護虎。工頻彈保護百量差殃動敘始終蕉受T猴A斷蘋線閉素鎖差回蝴路異普常報稅警后裙注意不論部是異舌常報暗警是膨否引勵起差鞭動保瓣護起度動，偏均說凱明差護動回熊路存南在問墳題，樂或定值存挑在問托題，模應該渴受到報同等撤重視蠢。例燙如：果當差派回路孤斷線銅時，舒在輕士負荷物情況甚下不會俗引起屯差動被起動船，但呈會引鎮(zhèn)起差攜流報解警,陵如果菊此時春及時享處理公，就交可以滋避免撥負荷增加雁后或害者區(qū)捏外故仗障引賓起的燭差動類保護絞動作猾（在拴不閉思鎖情歲況下姥）。變壓讀器零跡序電裳流差啦動保知護變壓我器的民零序拾電流轎差動魔保護歌主要牲應用管于自改耦變般壓器舉中。漆只要機變壓虹器Y堂側中獅性點承直接癢接地烘，就鵲可以聽構成攻零序宋電流歡差動粘保護痰。零序翼電流庸差動陶保護新是根鍛據(jù)接盛點電毀流定流理構溝成的懷。由皇于流毯過繞幕組各避側T株A的虹電流首是同脫一串挺聯(lián)電饞路中太的電冠流，診這幾襯個電警流之融間沒晴有電蛇磁感森應關斃系，辯因此節(jié)變壓儲器的哀勵磁矮電流鼻不會擊產(chǎn)生碰不平誦衡電慮流。決所以僻這種調(diào)差動鉗保護唱不必鍛經(jīng)勵落磁涌要流判撐據(jù)的給閉鎖證，也急不必澤經(jīng)過狀勵磁呀判據(jù)揮的閉挎鎖。兵也正滔因為醋構成福差動劉保護齡所用蘿的繞紗組各駛側電燥流間奮沒有務電磁流感應怕關系悔，所決以它謠不能料保護刊匝間盟短路基。零序娛電流呼差動托保護輛可保小護變柴壓器趟Y側撿兩個偶（三啦個）捷TA派間的戴各種喇接地姑短路輪。由驕于不慘存在止變壓巴器有前載調(diào)紗壓產(chǎn)豪生的蠟不平旅衡電備流，言此外廁也沒濁有由腳于T肥A變驗比不管匹配暗產(chǎn)生安的不所平衡成電流組，因裝此它美的定疼值比碰前面雷講的懼差動番保護霉的定彼值低濫，所爽以這盡種差斧動保顫護保舍護Y算側的掠接地垂短路限靈敏階度要巴高一稱些。零序貧比率湖差動統(tǒng)原理零序比很率差發(fā)動保添護主虜要應脈用于綁自耦嶄變壓復器，忠其動匪作方掃程如迅下：其中枝、困、合分慮別為狐I側捉、I駝I側剖和公眠共繞僵組側鵲零序季電流糊，澆為零拋序比歷率差鏡動起驚動定變值，寫為趨零序通差動漠電流溫，逢為較零序候差動沖制動悶電流粗，但為音零序筑差動品比率巨制動圍系數(shù)兼整定練值，覽為T災A二洲次額略定電震流。資推薦詳整定粒為0硬.5易。當滿村足以撲上條險件時戀，零簡序比旗率差仗動動榴作。軋零差糟各側基零序呀電流界通過新裝置晴自產(chǎn)削得到騾，這震樣可再避免業(yè)各側正零序電TA鉛極性嬸校驗宋問題累。零序堪比率株差動委原理當滿黃足以賺上條永件時每，零游序比限率差妄動動偏作?？沉悴钛痈鱾让枇阈蜃碾娏髡贤ㄟ^獲裝置朋自產(chǎn)閥得到留，這削樣可場避免仍各側等零序井TA好極性季校驗特問題何。若零臂序比余率差許動起扛動定燭值蒸，俯則其扣拐點塌電流愧自動祖設定壓為旱，查即動槽作方發(fā)程如愚下：零序提比率滾差動架保護騙的動劈燕作特寇性避免牌TA長暫態(tài)耐特性臂不同蔑導致車的零吃序比儉率差在動誤編動為避桃免由殿于T說A暫伍態(tài)特關性差丟異和銀TA耕飽和騾造成某的區(qū)怕外三訓相短宜路故認障時狗的涌‘錯樂誤的他差動蠟回路宜零序脊電流江’對逢零序觀比率精差動的的影斗響，姑裝置素采用蒜正序亂電流百制動歪的閉自鎖判誤據(jù)和熊TA懶飽和帥判據(jù)煮來避焦免。器正序爺電流稱制動葵的原著理是果，零暗差各晚側的護零序呈電流手大于鹽其正醒序電肚流的副倍時刻，認迎為零壟序電坑流由鋤故障包造成溝。其嚷表達生式如那下：其中促為某你側的旦零序枕電流告，滑為對游應側嚼的正炸序電蒜流，塑是某炭一比滅例常豪數(shù)。RC諸S-倦97幣8零驢序比駝率差桿動的譜邏輯派框圖復合扒電壓舞閉鎖灰過流過流峽保護皆主要火作為那變壓抄器相藏間故并障的伍后備柿保護彈。I將、I摩I側鞠各設不一段范過流蓋保護凱。I會II恨側過必流保漲護固抹定采割用主布變低庸壓側漠三角狀形環(huán)柏內(nèi)的咳TA帖，且日TA社引出王必須溫相電駐流接康線方門式，湊裝置愿內(nèi)部義低壓掌側過隊流所排用電胳流固期定為帳減去爽零序復電流拒（因灶為整封定計央算是箱按開喪關C寄T考企慮的途）。糖相過柱電流責保護蛇固定欲不經(jīng)陷過復冊壓閉斜鎖。零序幼方向奴過流糧保護零序樸過流禁保護繭，主奸要作攻為變朝壓器慢中性鋼點接出地運譜行時量接地砍故障兇后備緞保護曾。通訂過整容定控燥制字鉛可控師制零晃序過掌流是歐否經(jīng)認方向因閉鎖裙，是漲否投阻入，餓跳哪多幾側厲開關成。I傘、I紋I側俊設有敬一段袍一個誓時限域的零盟序過霜流保助護和桂一個河反時很限零友序過苗流保商護，反時柴限零狐序過五流保劈燕護所悠用電委流固票定為汗本側造外接托零序恥TA窗的電敲流搞。方向附元件瞧所采專用的小零序畜電流猛：零序爬方向資過流嬌保護負固定達采用既自產(chǎn)演零序能電流壇進行迎方向園和大柄小的撞判斷儲，宴TV臣斷線它之后接方向蝴元件語自動型滿足碌條件件，零則序方非向過箏流指召向固鏟定指抹向變膝壓器巷。零序殊方向變元件耽動作牙特性方向丸指向禍變壓鈴器●補注意晶：方向槳元件添所用巴零序涌電壓墻固定意為自震產(chǎn)零唇序電替壓。好以上棵所指層的方膽向均穗是指不零序局電流股外接慚套管諸TA秩或自爛產(chǎn)零創(chuàng)序電材流T采A的軋正極傘性端況在母筑線側癥（變鳥壓器川中性滾點的膠零序暢電流害TA為的正涉極性崖端在撐變壓炸器側扣），搏否則川以上攜說明碼將與尼實際內(nèi)情況牌不符瞞。本側成電壓座退出倒對零鉗序電任壓閉辛鎖零宵序方磨向過府流的蓬影響苦：當本臥側T狹V檢黨修或惜旁路爽代路盯未切幟換T鄰V時鴨，為加保證她本側昂零序費電壓廳閉鎖宇零序筐方向庭過流汽的正城確動哪作，限需投丑入‘本側衡電壓忘退出’壓板營或整豈定控筒制字仇，此哄時它群對零不序電避壓閉葉鎖零掠序方驅向過耽流有舊如下保影響伴：i)殿方采向元攀件輸買出為臉正方膏向。過激誤磁保塞護眾所唯周知巷鐵芯計線圈疏的電意壓番（旗V）層與頻堆率勿（敗Hz揭）、層磁密權B（技T）英、鐵杜芯截付面票（烈）、饞線圈詠匝數(shù)界之間導有如叨下關過系：群。所塑以縮慧。當方變壓孟器在畢運行兄中電岡壓升赴高、渴頻率衫下降噴時會胸引起麗鐵芯興中的流磁密想增高搖。目幫前大頃型變遲壓器煤在正睛常運察行時飽的工驕作磁澡密設餅計得舞已比些較高顛了，蓬接近續(xù)飽和越磁密蔑。所長以在具運行膠中當艦電壓報升高接、頻徹率下探降時貨會引境起鐵貫芯飽柿和。砌如果河在在危鐵芯貸飽和俯狀態(tài)隱下長望時間就運行千，變五壓器下溫度寬會升槐高到伍不允振許的議程度儀引起禁變壓勇器的岡損傷獻、絕拐緣老帆化，忌危及李變壓村器的壞安全害。所水以高擾壓側修為3尤30蹤蝶kV蘭及以瘋上電記壓等密級的搏變壓虜器都立要裝專設過漂勵磁疊保護義。過激職磁保澇護過激謀磁保悄護主語要防刮止過啦電壓很和低碰頻率猜對變陡壓器滑造成獸的損惱壞。過激蕉磁程里度可宰用下虎式來扒衡量堪：通過沸計算乞n可讀以得璃知變錫壓器恭所處剃的狀州態(tài)，核額定此運行牲時n逼=1城，其錘中拆、慢分別張為電乘壓與虜頻率辜的標不么值焰。裝置闖設有著一段壺定時罪限過矛激磁影報警虛元件測和反桂時限弦過激貪磁跳赴閘氏。過激廊磁保象護由于無變壓掙器在棋不同朵的過猜勵磁消情況右下允脂許運罷行相閱應的尤時間副，因他此裝驕置還胖設有缺反時息限過尤激磁保元件耽。反扭時限辛動作疏特性察曲線禍由輸遙入的譯十組燃定值殿確定盞，因宗此能習夠適析應不基同的吉變壓蓮器過許勵磁脆要求考慮舞到過排激磁糞對變盜壓器征造成澡的危齒害主走要表惑現(xiàn)為腐變壓雞器局畫部過瓜熱，塌因此擾利用餐“有麻效值黑的概咱念”倘來計滿算過四激磁權倍數(shù)抱n，雅即：其中脫：T孩為過鋸激磁括開始甘到計獸算時洽刻的眉時間刑；n嘗(t擺)為巷過激額磁測洗量倍賺數(shù)，鈴它為費隨時書間變丑化的組函數(shù)哨。這唇樣過砌激磁裁測量專倍數(shù)您中既凍含有跌當前灣時刻耕的過嘉激磁部信息生，同析時也若含有易過激拿磁開寸始后醉各時律間段嬌的累聾積過潤激磁和信息戚。相間鐘阻抗梢繼電臥器保風護裝置尖I側皺、I米I側廣后備尾保護殃設有僵相間侵及接亮地阻戶抗I榜段和湖II灶段。哥相間肚阻抗沾保護融、接裳地阻捏抗保欺護方章向、文零序聽方向臨過流繁指向卵固定品指向再變壓上器。烈阻宴抗保哈護I拴段、帝接地態(tài)阻抗書保護傳I段手固定味經(jīng)過壯振蕩乓閉鎖互；阻鬼抗保降護I擊I段季、接崖地阻甚抗保州護I導I段嘗固定辰不經(jīng)膀過振錫蕩閉眉鎖。阻抗穗元件剃的動智作特顆性如堅圖所進示。君阻抗肌元件融靈敏紫角7欺5°效。阻抗休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