110kV主變保護培訓資料

1、110kV 主變保護培訓一、主變保護配置：變壓器的主保護為差動保護和重瓦斯保護。差動保護作為變壓器內(nèi)部以及套管引出線相間短路的保護以及中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路保護，同時對變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路也能反應。瓦斯保護能反應變壓器內(nèi)部的繞組相間短路、中性點直接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路、繞組匝間短路、鐵芯或其它部件過熱或漏油等各種故障。由上可以看出，差動保護對變壓器內(nèi)部鐵芯過熱或因繞組接觸不良造成的過熱無法反應，且當繞組匝間短路時短路匝數(shù)很少時， 也可能反應不出。 而瓦斯保護雖然能反應變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，但對于套管引出線的故障無法反應， 因此，通過瓦斯保護與差動保護共同組成變壓器的主保護

2、。其它保護均為后備保護， 其中電量保護包括相過流保護、零序過流保護、阻抗保護、間隙過流和間隙過壓保護、 過負荷保護，非電量保護元件包括氣體繼電器、壓力釋放閥、油壓突變繼電器、油位指示器、油溫度控制器、繞組溫度控制器等。二、差動保護原理：差動保護：反映變壓器內(nèi)部故障（包括三側(cè)或兩側(cè)CT 之間的電纜）。以兩圈變?yōu)槔?，采集變壓器兩?cè)的電流。正常情況，根據(jù)KCL定理，流入變壓器電流等于流出變壓器電流，即差流為零；如果變壓器內(nèi)部故障，肯定有一側(cè)的電流比較大，從而導致差流不為0，保護動作，見圖（ b）。如果是外部故障，流入變壓器電流仍然等于流出變壓器電流，保護不會動作，見圖（ a）。常見的差動有差流速斷、

3、比率差動等。微機型主變差動保護由二次諧波制動的比率差動保護和差動速斷保護組成。并針對系統(tǒng)頻繁發(fā)生的差動保護在差動回路TA 斷線或接觸不良時發(fā)生誤動問題，設計了 TA 斷線閉鎖裝置。1、 比率差動的原理及動作特性( 見下圖 ) :1 / 6變壓器在正常負荷狀態(tài)下，電流互感器的誤差很校這時，差動保護的差回路不平衡電流也很小，但隨著外部短路電流的增大，電流互感器就可能飽和，誤差也隨之增大，這時的不平衡電流也隨之增大。當電流超過保護動作電流時，差動保護就會誤動，因此，為了防止變壓器區(qū)外故障發(fā)生時差動保護誤動作，我們希望引入一種繼電器，其動作特性是：它的動作電流將隨著不平衡電流的增大而按比例增大，并且比

4、不平衡電流增大的還要快， 這樣誤動就不會出現(xiàn)。因此，我們在差動保護中引入了比率制動式差動繼電器，它除了以差動電流作為動作電流外，還引入了外部短路電流作為制動電流。當外部短路電流增大時，制動電流也隨之增大，使繼電器的動作電流也相應增大，從而有效地防止了變壓器區(qū)外故障發(fā)生時差動保護誤動作，制動特性曲線見圖1。比率差動動作特性方程: （以其中一種為例）Id IcdIrIB時Id-Icd kbl(Ir-IB)IrIB式中 Icd- 差動電流起動定值Id- 差動電流動作值，Id= i1 i2 Ir制動電流， Ir=0.5( I1 I2 )K-比率制動系數(shù)，一般取0.5IB- 曲線拐點，一般取0.5Ie即

5、: 當 Ir IB 時，比率差動不帶制動作用，Ir IB 時，比率差動有較大的制動作用。2、 差動速斷的作用:一般情況下比率制動原理的差動保護能作為電力變壓器主保護，但是在嚴重內(nèi)部故障時，短路電流很大的情況下，TA 嚴重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴重惡化，TA 的二次側(cè)基波電流為零， 高次諧波分量增大，反應二次諧波的判據(jù)誤將比率制動原理的差動保護閉瑣，無法反映區(qū)內(nèi)短路故障，只有當暫態(tài)過程經(jīng)一定時間TA 退出暫態(tài)飽和比率制動原理的差動保護才動作，從而影響了比率差動保護的快速動作，所以變壓器比率制動原理的差動保護還應配有差動速斷保護， 作為輔助保護以加快保護在內(nèi)部嚴重故障時的動作速度。差動速斷保護是差動電

6、流過電流瞬時速動保護。3、 差動保護需解決問題：3.1 不平衡電流2 / 63.1.1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器兩側(cè)電流相位不同電流互感器計算變比與實際變比不同變壓器各側(cè)電流互感器型號不同變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭3.1.2暫態(tài)情況下的不平衡電流的特點暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側(cè)。暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時間滯后一次側(cè)最大電流的時間（根據(jù)此特點靠保護的延時來躲過其暫態(tài)不平衡電流必然影響保護的快速性）。3.1.3減小不平衡電流的措施（ 1）減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流。變壓器差動保護各側(cè)用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的 D級電流互感器；當通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時，

7、差動保護回路的二次負荷要能滿足 10%誤差的要求。（ 2）減小電流互感器的二次負荷。減小控制電纜的電阻( 適當增大導線截面，盡量縮短控制電纜長度 ) ；采用弱電控制用的電流互感器( 二次額定電流為lA) 等（ 3）采用帶小氣隙的電流互感器（ 4）減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補償（微機保護采用軟件校正）（ 5）減小電流互感器由于計算變比與標準變比不同而引起的不平衡電流采用數(shù)值補償。在變壓器微機保護的軟件中采用補償系數(shù)使差動回路的不平衡電流為最小。（ 6）由變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流，由整定值實現(xiàn)（ 7）由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流，由整定

8、值實現(xiàn)（ 8）減小暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響。差動保護采用具有速飽和特性的中間變流器3.2 勵磁涌流問題：在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下，變壓器勵磁電流的數(shù)值可達變壓器額定 6 8 倍變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌流。3.2.1勵磁涌流的特點：勵磁電流數(shù)值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏于時間軸的一側(cè)。3 / 6勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵磁涌流以2 次諧波為主。勵磁涌流的波形出現(xiàn)間斷角。3.2.2克服勵磁涌流對變壓器縱差保護影響的措施：采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構(gòu)成差動保護；利用二次諧波制動原

9、理構(gòu)成的差動保護；利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動保護；采用波形分析識別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動保護。三、主變非電量保護：變壓器非電量保護由保護裝置、電氣回路及安裝在變壓器上的非電量保護元件組成，利用溫度、壓力、流速等非電氣物理量對變壓器實施保護、指示、報警、控制、監(jiān)測。1、變壓器本體應裝設輕瓦斯及重瓦斯保護，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。在瓦斯保護繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板, 兩者都裝有密封的水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內(nèi)部

10、發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。 重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。4 / 62 、有載開關(guān)應裝設重瓦斯保護，并動作于跳閘。3 、變壓器本體應設置油面過高和過低信號，有載調(diào)壓開關(guān)宜

11、設置油面過高和過低信號。4 、變壓器應裝設溫度保護，當運行溫度過高時， 變壓器上層油溫和繞組溫度分兩級（即低值和高值）動作于信號，且兩級信號的設計應能讓變電站值班員能夠清晰辨別。5、變壓器本體應安裝壓力釋放閥，設置壓力釋放閥的個數(shù)須符合國標要求，壓力釋放應動作于信號。6、當變壓器配置有油壓突變繼電器時，該繼電器應動作于信號。7、自然油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)風冷變壓器，應裝設冷卻系統(tǒng)故障保護，當冷卻系統(tǒng)部分故障時應發(fā)信號。8、對強迫油循環(huán)風冷變壓器，應裝設冷卻器全停保護。當冷卻系統(tǒng)全停時，按第6 章的要求整定出口跳閘。9、為防止變壓器冷卻系統(tǒng)電源故障導致變壓器跳閘停電，強迫油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)必

12、須有兩個相互獨立的冷卻系統(tǒng)電源，并裝有自動切換裝置。10、對有兩組或多組冷卻系統(tǒng)（“油泵+片式散熱器”方式或冷卻器方式）的變壓器，應具備自動分組延時啟停功能。四、 110kV 主變保護配置及整定原則110kV主變保護（微機型）1重瓦斯按變壓器廠要求值整定（含有載）2輕瓦斯按變壓器廠要求值整定3壓力釋放按變壓器廠要求值整定4頂層油溫高報95警 15頂層油溫高報105警 26繞組溫度高報115警 17繞組溫度高報120警 28 油溫啟動風扇 按規(guī)范要求整定9冷卻器全停告按規(guī)范要求整定警10冷卻器全停跳按規(guī)范要求整定閘11電流閉鎖調(diào)壓 1.17Ie0s跳 主 變各側(cè)0s發(fā)信0s發(fā)信0s發(fā)信根據(jù)廣東0s發(fā)信電網(wǎng)油浸式電力變壓器0s發(fā)信非電量保護技術(shù)規(guī)范0s發(fā)信要求0s發(fā)信0s發(fā)信跳閘0.5s5 / 612差動按躲開勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不跳 主 變平衡電流整定0s各側(cè)13零序過流動作電流和時限與出線零序保護配跳 主 變合，各側(cè)按 東 電 生間隙過流動作電流 40 100A， 0.8s 跳 10kV 電14200123 號廠進線， 1.2S 跳主變各側(cè)文要求裝設動作電壓 150 180V， 0.8s 跳 10kV15零序過壓電廠進線， 1.2S 跳主變各側(cè)低壓側(cè)電流限跳變低，電流取自低1610000A0.5時速切閉 鎖 備壓側(cè) CTS自投跳