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1、变压器发生的各种故障类型油箱内部故障各相绕组之间的相间短路单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障油箱外部故障引出线的相间短路绝缘套管闪络或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路变压器不正常工作状态外部短路或过负荷，过电流油箱漏油造成油面降低变压器中性点接地外加电压过高或频率降低，过励磁等第1页/共68页应装设的继电保护装置瓦斯保护，防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低，重瓦斯跳闸，轻瓦斯信号纵差动保护和电流速断保护防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路相间短路的后备保护。作为（1）(2)的后备过电流保护复合电
2、压起动的过电流保护负序过电流零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路过负荷保护：防御变压器对称过负荷过励磁保护：防御变压器过励磁第2页/共68页变压器本体保护变压器非电量的本体主保护有反映变压器油箱内部故障的温度、油位、油流、气流等的本体重瓦斯、有载调压重瓦斯和压力释放。三个本体保护的安开关量光隔输入的方法引入微机保护的输入端，来实现保护的出口跳闸与发信。发信的轻瓦斯仅作为遥信开关量由微机监控系统采集。第3页/共68页内容介绍差动保护原理变压器星三角变换问题完全消除零序不完全消除零序变压器励磁涌流问题空载合闸涌流恢复性涌流和应涌流TA饱和问题外部故障下的TA暂态饱和外部故障切除条件
3、下的TA局部暂态饱和第4页/共68页影响因素数字变压器差动保护的构成第5页/共68页差动保护原理正常内部故障因此可以将KCL定义为动作量，当认为是区内故障，差动保护动作第6页/共68页提高差动保护的灵敏度将动作边界整定在不平衡电流曲线之上，不平衡电流随着外部故障电流的增大而增大动作电流制动电流（区外故障穿越性电流）定义第7页/共68页变压器不平衡电流的来源1.计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流2.由变压器带负荷调节分接头而产生的不平衡电流3.电流互感器传变误差产生的不平衡电流Y/delta变换造成的固有相位差4、变压器励磁涌流（空载合闸涌流、外部故障切除涌流，和应涌流。）第8页/共68页
4、变压器差动保护的原理性问题星三角变换问题励磁涌流识别问题TA饱和问题变压器差动保护不同于发电机差动保护相同安-匝原理第9页/共68页星三角变换问题Y/delta变压器在正常运行时一次侧和二次侧就有固定的30度相位差，如何解决？通过TA的变比和连接方式进行校正在装置中进行幅值和相位的校正第10页/共68页通过TA的变比和连接方式进行校正第11页/共68页在装置内部进行幅值和相位校正1：完全消除零序2：不完全消除零序第12页/共68页1：完全消除零序电流向高压二次侧归算，是一种相间差动保护，变压器差动保护不反映零序分量第13页/共68页2：不完全消除零序电流向高压二次侧归算往二次侧电流最大一侧进行
5、归算，准确度更高第14页/共68页不完全消除零序的优点可以提高区内接地故障的灵敏度第15页/共68页ABB采用的方法基波差动电流的计算流过电力变压器原边，付边（及第三边）的电流，引入一“公分母”则可在数字式继电器中互相进行比较。“公分母”通常为电力变压器的付边。若付边作为基准边，那么原边电流（以及第三边电流）须始终换算（折算）到付边，它们的相位也须考虑到。RET521的差动保护算法以付边为基准边。以Yd1 接线为例子Idif _ a(i)=Ia(i)IA(i)IC(i)*(n1/n2)(相L1)Idif _ b(i)=Ib(i)IB(i)IA(i)*(n1/n2)(相L2)Idif _ c(i
6、)=Ic(i)IC(i)IB(i)*(n1/n2)(相L3)第16页/共68页ABB采用的方法（双绕组）Ia“*n2=IA*n1变压器a相铁芯柱上安-匝相等归算到低压侧Ic“*n2=IC*n1变压器c相铁芯柱上安-匝相等Ia=IA*(n1/n2)不能测量的电流可表示成能测量Ic=IC*(n1/n2)端电流的函数Ia=IaIc=(IAIC)*(n1/n2)不能测量的Ia和Ic现被除去Idif_a=Ia(IAIC)*(n1/n2)a相差动电流表达式Idif_a=Ia(IAIC)*(Ur1/sqrt(3)/Ur2匝比通常由额定电压获取第17页/共68页变压器励磁涌流问题空载合闸涌流外部故障切除涌流和
7、应涌流第18页/共68页单相变压器励磁涌流产生的机理第19页/共68页假设条件假设条件变压器励磁涌流的基本原理及其特点变压器励磁涌流是变压器铁芯饱和所致单相变压器励磁涌流分析假设条件：(1)合闸电源为无穷大，合闸时母线电压不变化；(2)合闸回路电阻不考虑；(3)忽略漏抗压降；(4)铁芯的磁特性处理为两段折线，不考虑磁滞回线的影响。第20页/共68页单相涌流的解析分析（磁链）单相涌流的解析分析（磁链）设单相变压器合闸电源电压为：其中：为电压合闸角假设变压器一次绕组匝数N=1，变压器空载合闸的过程方程如下：由上式以及可得：其中：为空载合闸前的铁芯剩磁；为对应于的稳态磁通的幅值，。第21页/共68页
8、励磁涌流产生的图解分析第22页/共68页等效分析第23页/共68页励磁涌流表达式励磁涌流表达式单相变压器励磁涌流的表达式为：其中：为合闸回路的基波电抗。由上式可见，单相变压器励磁涌流主要与如下因素有关：（1）系统电压；（2）合闸初相角；（3）剩磁的大小和方向；（4）饱和磁通的大小第24页/共68页空载合闸变压器涌流波形空载合闸变压器涌流波形下图为由动模试验得到的单相变压器励磁涌流的波形，可见励磁涌流间断且含有较大的二次谐波分量。第25页/共68页涌流的间断角涌流的间断角当变压器空投或区外故障切除电压恢复正常的过程中，由于磁通不能突变，磁通中出现了非周期性的暂态分量，与铁芯剩磁一起使变压器铁芯饱
9、和，同时由于电压是交变的，因而在一个周波内变压器铁芯周期性地进入饱和区和退出饱和区。因此，涌流的波形存在间断角，单相变压器励磁涌流的间断角大小为：第26页/共68页变压器励磁涌流的特点：（1）有很大的峰值；（2）含有大量的偶次谐波分量，其中以二次谐波最为显著；（3）单相变压器励磁涌流中认为必有直流分量，对三相变压器而言，往往三相中有一相涌流没有直流分量对称涌流；（4）无论单向涌流还是对称涌流都有间断角。第27页/共68页三相变压器涌流特点三相变压器涌流特点三相变压器差动保护的二次电流相位调整通常采用星形向三角形变换来调整差流平衡，这样从电流互感器二次侧流入差动保护的电流实际上是变压器一次侧的两
10、相电流之差。因此，研究三相变压器纵差保护应对两相电流之差的特征进行分析。由于差关系的存在，三相变压器励磁涌流中可能出现对称涌流。第28页/共68页三相涌流波形三相涌流波形图为动模试验得到的三相变压器励磁涌流的波形，其中：a、c为单向涌流的波形，b为对称涌流的波形。图动模试验得到的三相励磁涌流的波形第29页/共68页三角侧绕组内有环流（零序涌流）不经过星三角变换，差流中也有对称涌流！ABC第30页/共68页两种不同转角方式比较近年来，变压器差动保护在空载合闸时出现了一些新的误动现象，变压器某一相的差动电流出现了内部故障相类似的特征。由于环流的影响，会导致Y0侧线电流中出现对称性涌流。从躲空载合闸
11、涌流的角度分析，基于Y0侧相电流差（）的差动转角方式二次谐波含量损失不会很大；而基于Y0侧消零序电流的（）可能在某些空投情况下某一相的二次谐波特征消失，空载合闸时该相二次谐波无法制动引起差动保护误动，因此本文提出该原理不适宜采用分相二次谐波制动原理的观点供同行商榷。第31页/共68页涌流助增现象第32页/共68页相间差动方式第33页/共68页减零序方法第34页/共68页涌流中的二次谐波分析第35页/共68页第36页/共68页工业试验中的三相涌流第37页/共68页第38页/共68页仿真与实际误动分析第39页/共68页励磁涌流对变压器差动保护的影响差动保护的理论基础是KCL定律 当被保护设备是变压
12、器时，当变压器空载合闸或外部故障切除电压恢复时，有：由于励磁涌流的数值很大，可以与故障电流相比拟，因此如果不采取一定的措施，必将导致差动保护误动作。故需要正确识别出励磁涌流，并在涌流情况下闭锁差动保护。第40页/共68页典型的涌流识别方法介绍典型的涌流识别方法介绍1二次谐波制动原理判据：“或”门制动方式缺陷：合闸于内部故障时的出口延时问题加速判据：如低电压加速第41页/共68页典型的涌流识别方法介绍典型的涌流识别方法介绍2间断角闭锁原理（1）涌流的间断角特征：第42页/共68页典型的涌流识别方法介绍典型的涌流识别方法介绍（2）判据：当差流的间断角大于65度时，判别为励磁涌流；当间断角小于65度
13、且波宽大于140度时，则判别为可能不是励磁涌流。（3）局限性：a.要求很高的采样率对硬件的要求较高；b.CT传变的影响反向电流。第43页/共68页典型的涌流识别方法介绍典型的涌流识别方法介绍波形对称原理(1)基本思想：比较微分电流的前后半波的对称性来识别涌流。(2)判据：(3)波形对称原理的本质：偶次谐波分量/基波与基次谐波第44页/共68页典型的涌流识别方法介绍典型的涌流识别方法介绍应用最新的数学工具识别涌流的方法a.用神经网络识别涌流；样本的获取、计算速度的问题b.利用小波分析是识别涌流；处理速度的问题硬件的要求高c.利用模糊贴近度和模糊多判据识别涌流。第45页/共68页差动动作逻辑第46
14、页/共68页内部故障变压器差动保护动作轨迹第47页/共68页外部故障变压器差动保护动作轨迹第48页/共68页变压器外部故障切除恢复性涌流变压器外部故障切除恢复性涌流近年来，变压器差动保护出现区外故障切除后误动的报道。但长期以来，变压器区外故障切除后的电压恢复过程被认为与变压器的空载合闸一致，实际上，变压器在外部故障切除后的电磁暂态过程有其自身的特点。变压器经历外部故障切除扰动可以按故障电流是否流经变压器来划分成两种情况：一种是短路故障时故障电流不流过变压器，另一种是故障电流流过变压器。第49页/共68页外部故障切除示意图切除越快，恢复涌流产生的可能性越小；切除越慢，恢复涌流产生的越大。因此对于
15、超高压电网，故障切除快，电压支撑强，恢复涌流很难产生；第50页/共68页变压器区外发生故障故障传递剩磁第51页/共68页变压器外部故障期间铁芯磁链变压器区外故障被切除第52页/共68页和应涌流产生的机理分析和应涌流产生的机理分析第53页/共68页第54页/共68页一次和应涌流事故举例一次和应涌流事故举例（另例）长时间非周期分量的作用引起TA局部暂态饱和第55页/共68页TA饱和问题近年来保护动作统计表明数字变压器差动保护的动作准确率偏低，除了和变压器励磁涌流有关外，另外一个重要的因素就是电流互感器的饱和问题。第56页/共68页引起TA饱和的主要因素外部故障电流引起的TA暂态饱和励磁涌流引起的TA饱和外部故障切除引起TA局部暂态饱和太阳黑子爆发引发的地磁诱发电流 直流偏磁引起的TA 饱和第57页/共68页TA的暂态模型令第58页/共68页饱和的稳态分析第59页/共68页TA的暂态饱和l+l-l+第60页/共68页外部故障TA暂态饱和差动动作轨迹（1）第61页/共68页外部故障TA暂态饱和差动动作轨迹（2）第62页/共68页TA饱和类型分类第63页/共68页TA的暂态饱和与局部暂态饱和第64页/共68页扬州外部故障切除差动保护误动问题第65页/共68页第66页/共68页谢谢！谢谢！联系：袁宇波 13512512863第67页/共68页感谢您的观看！第68页/共68页