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1、2023/3/141提纲变压器保护概述常规差动保护基本理论纵差保护（比率差动、差动速断、采样值差动）原理零序、分侧（或分相）差动保护原理第1页/共25页2023/3/142变压器保护概述电力变压器的分类n按接线形式分：普通变和自耦变（三相、分相）n按绕组数分：三卷变和两卷变 n按用途分：升压变、降压变和系统联络变 电力变压器的结构n铁芯、绕组、外壳、油箱、油、套管、引线、冷却器n有载调压 变压器的绕组接线图（普通变、自耦变）第2页/共25页2023/3/143变压器保护概述变压器的常见故障n油箱内：相间短路、接地短路、匝间短路等n油箱外：套管和引出线上发生相间短路和接地短路 变压器的不正常运行
2、状态n外部相间短路引起的过电流n外部接地短路引起的过电流和中性点过电压n由于负荷超载引起的过负荷n由于漏油等原因引起的油面下降第3页/共25页2023/3/144差动保护基本原理常规差动保护理论基础n基尔霍夫电流定律:对于任一集中参数电路中的任一闭合面，在任一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。n关键词:集中参数电路,闭合面,同一时刻,所有支路,代数和集中参数电路I1I2.In第4页/共25页2023/3/145差动保护基本原理常规差流的计算n正常情况下,差流为零;故障情况下,形成新的电流支路,平衡关系被打破，产生差流n不考虑TA传变误差和TA饱和,不需要制动n实际应用中,需要考虑
3、TA传变误差、TA饱和等因素的影响,使用带比率制动的差动保护第5页/共25页2023/3/146差动保护基本原理差动保护的应用n发电机完全纵差、母线差动是基于基尔霍夫电流定律的n不考虑分布电容的情况下，线路差动是基于霍夫电流定律的，但是长线路具有分布参数，不能忽略分布电容的影响，要进行补偿n变压器纵差不是基于基尔霍夫电流定律的n差动保护反映的是电流的平衡关系第6页/共25页2023/3/147差动保护基本原理变压器纵差基本原理变压器纵差基本原理（包括：比率差动、差动速断、（包括：比率差动、差动速断、采样值差动）采样值差动）n基于变压器原理基于变压器原理 理想变压器：理想变压器：U1*I1=U2
4、*I2 即：即：I1*n+I2=0 n为一次和二次绕组匝数比为一次和二次绕组匝数比n反应的是能量的平衡反应的是能量的平衡n平衡系数和匝数比、平衡系数和匝数比、TA变比变比有关有关第7页/共25页2023/3/148变压器差动保护变压器零序差动基变压器零序差动基本原理本原理n基于基尔霍夫电流定律基于基尔霍夫电流定律n主要用于自耦变主要用于自耦变n平衡系数只与平衡系数只与TA变比变比有关有关变压器分侧差动基变压器分侧差动基本原理本原理第8页/共25页2023/3/149变压器差动保护变压器纵差保护的特点n励磁涌流nY/转换n各侧平衡系数的调节n有载调压引起的不平衡电流n可反映相间、接地、匝间短路故
5、障第9页/共25页2023/3/1410变压器差动保护变压器零序、分侧差动保护的特点n不怕励磁涌流n不需Y/转换n各侧平衡系数只与TA变比有关，与电压等级无关n有载调压不会引起不平衡电流n零差：可反映单相接地短路，不反映相间短路n分侧差动：可反映相间、接地短路，不反映匝间短路第10页/共25页2023/3/1411变压器差动保护Y-转换原理转换原理n为什么要进行为什么要进行Y-转换转换nY-和和-Y的区别的区别对涌流制动特性的影响对涌流制动特性的影响消除零序电流消除零序电流nPRS-778采用采用Y-转换转换第11页/共25页2023/3/1412变压器差动保护Y/-11转换示转换示例例n矢量
6、图矢量图n差流计算差流计算（已乘了平衡系数）（已乘了平衡系数）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、制动电流定值都要相应差流、制动电流定值都要相应放大放大 倍倍IhaIhbIhcIlaIlbIlcIha-IhbIhb-Ihc30Ihc-Iha第12页/共25页2023/3/1413变压器差动保护各侧平衡系数计算示例n和电压等级成正比，和TA变比成正比n和二次额定电流成反比n和变压器容量无关n由于采用Y-转换，侧要放大 倍n以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：n例如：某变压器/-1
7、2-12-11接线，高、中、低压侧额定电压220kV、110kV、10kV，TA变比：600/1、1000/1、2000/1，则高、中、低压侧平衡系数分别为：1、第13页/共25页2023/3/1414变压器差动保护差动速断保护n在纵差保护区内发生严重故障时，快速切除故障n不经励磁涌流闭锁，靠定值躲n不经TA断线闭锁n区外故障TA严重饱和时，经TA饱和闭锁第14页/共25页2023/3/1415变压器差动保护比率差动保护n经励磁涌流闭锁：二次谐波、波形识别n经TA断线闭锁，可选择：闭锁不闭锁小电流闭锁，大电流不闭锁n区外故障TA轻微饱和，可利用比率制动特性制动n区外故障TA严重饱和时，设专门的
8、TA饱和闭锁元件：利用制动电流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和 故障：差流和制动电流突变量同时出现TA饱和：先出现制动电流突变量，几毫秒后出现差流第15页/共25页2023/3/1416变压器比率差动保护动作特性曲线动作特性曲线第16页/共25页2023/3/1417变压器比率差动保护励磁涌流特征n尖脉冲，偏向时间轴一侧，不对称n波形不连续，有间断角n含有丰富的谐波分量第17页/共25页2023/3/1418比率差动保护励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动n对/接线变压器，差流反映形接线侧两相电流相量差,故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用两个相电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高
9、了涌流制动的可靠性。n采用涌流复合制动逻辑：在变压器无故障时采用“或”逻辑制动方式可靠地避开涌流，空投于故障变压器时自动转换为分相制动方式。n二次谐波定值、波形不对称定值越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作 第18页/共25页2023/3/1419比率差动保护励磁涌流制动原理二：波形识别n故障时，有如下表达式成立：（4-3）式中：为 的半波积分值，为 的半波积分值；为波形不对称系数。为差流导数前半波某一点的数值，为差流导数后半波对应点的数值。一般整定为之间，一般推荐取。n波形不对称定值Kb越小躲励磁涌流能力越强，保护越不容易动作 第19页/共25页2023/3/1420采样值差动保护采样值
10、差动n采样值与稳态量的区别：采样值差动是微机保护特有的一种差动保护。它将传统的相量转变为各采样点（瞬时值）的比率差动，并依靠多点重复判断来保证可靠性。n理论基础与常规差动相同nR取S规则n模糊区IrId第20页/共25页2023/3/1421采样值差动保护采样值差动本身具备识别励磁涌流和外部故障TA饱和的能力，不需要另外附加励磁涌流闭锁判据。其数据窗小于一个周波，故可快速切除绝大多数非轻微的变压器相间及接地故障。它的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个“速动段”，有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响。第21页/共25页2023/3/1422零序差动保护零序比差各侧的零序电流均由各侧三相绕组自产得到 第22页/共25页2023/3/1423变压器其他保护过激磁保护复合电压闭锁方向过流保护阻抗保护零序过流保护间隙保护非全相保护非电量保护第23页/共25页2023/3/1424演示完毕，谢谢！第24页/共25页2023/3/14变压器保护基本原理25感谢您的观看！第25页/共25页