变电站第三章第三讲课件

第三章第三章主变压器的保护与监控主变压器的保护与监控第三章主变压器的保护与监控1上节回顾上节回顾差动保护与差动电流正常运行内部故障不平衡电流产生原因电流平衡调整及调整系数计算上节回顾差动保护与差动电流2&3.3变压器的比率制动式差动保护变压器的比率制动式差动保护&3.3.1比率制动式差动保护的基本概念&3.3.2和差式比率制动的差动保护原理&3.3.3变压器励磁涌流的判断及二次谐波系数&3.3.4差动速断保护&3.3.5电流互感器断线监视&3.3变压器的比率制动式差动保护&3.3.1比率制3&3.3.1比率制动差动保护基本概念比率制动差动保护基本概念不平衡电流整定动作值随不平衡电流的增大而不得不大，直接影响差动保护的灵敏度：比率制动式差动保护原理：比率制动式差动保护原理：保护的动作电流（差动电流定值）随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。比率：差动保护差动电流与制动电流之比比率：差动保护差动电流与制动电流之比&3.3.1比率制动差动保护基本概念不平衡电流整定动作值4&3.3.1比率制动差动保护基本概念比率制动差动保护基本概念制动电流：一般按最大差电流相的三侧电流制动电流：一般按最大差电流相的三侧电流之最大者之最大者1：不平衡电流；2：无制动时整定电流；3：差动保护区内短路时的差电流；4：制动特性差动继电器保护特性&3.3.1比率制动差动保护基本概念制动电流：一般按最大5&3.3.2和差式比率制动的差动保和差式比率制动的差动保护原理护原理差动短路电流：制动电流：&3.3.2和差式比率制动的差动保护原理差动短路电流：6&3.3.2和差式比率制动的差动保和差式比率制动的差动保护原理护原理&3.3.2和差式比率制动的差动保护原理7&3.3.2和差式比率制动的差动保和差式比率制动的差动保护原理护原理动作判断：最小动作电流Iop.min定值大于额定负载时的不平衡电流计算：&3.3.2和差式比率制动的差动保护原理动作判断：8过激磁时，励磁电流急剧增大，波形严重畸变。电压达到120%140%时，励磁电流可达10%43%，可能使差动保护误动作。此时励磁电流是对称性的电流，二次谐波制动不起作用，采用五次谐波制动。电压达到115%120%时，五次谐波含量最大，之后其含量降低，电压达到140%，降低到35%，但此时可以允许差动保护跳闸。&3.3.3变压器励磁涌流的判断及二变压器励磁涌流的判断及二次谐波系数次谐波系数过激磁时，励磁电流急剧增大，波形严重畸变。电9 差动保护原理复杂，用到各种滤波环节，使得保护动作速度较慢。差动速断保护不经过滤波，直接利用差电流的全波幅值作为动作量，没有制动量，可在内部严重故障时快速动作。动作方程：躲过最大励磁涌流；躲过外部短路时最大不平衡电流；通常为正常运行负荷电流的56倍。&3.3.4差动速断保护差动速断保护差动保护原理复杂，用到各种滤波环节，使得保护动作速度10不同装置的判据有很大不同。不同装置的判据有很大不同。举例：(1)发生突变后电流减小（而不是增大）；(2)本侧三相电流中有一相或两相无电流，且对侧三相电流无变化。满足以上条件时判为TA二次回路断线。&3.3.5电流互感器断线监视电流互感器断线监视不同装置的判据有很大不同。举例：&3.3.511三、微机型变压器差动保护的逻辑三、微机型变压器差动保护的逻辑逻辑逻辑示意图示意图三、微机型变压器差动保护的逻辑逻辑示意图12&4变压器后备保护变压器后备保护变压器必须装设的相间短路的、反映外部接地的及中性点过电压保护装置，作为相邻元件以及变压器内部故障的后备保护。&4变压器后备保护变压器必须装设的相间短13后备保护组成：后备保护组成：根据变压器容量和保护灵敏度要求，后备保护的方式主要有复合电压启动的（方向）过电流保护、负序电流和单相过电流保护、负序电流和单相低电压启动的过流保护、阻抗保护。低电压启动的过流保护、阻抗保护。为防止变压器长期过负载运行带来的绝缘加速老化，还应装设负载保护负载保护。后备保护组成：根据变压器容量和保护灵敏度要求，后备保护的方式14&4.1后备保护启动元件后备保护启动元件三个相电流突变量启动元件；零序电流越限启动：零序电压越限启动：若含有反时限过激磁保护，则当过激磁倍数大于下限定时限定值时，保护启动；任意稳态电气量保护定值（阻抗保护除外）。&4.1后备保护启动元件三个相电流突变量启动元件；15&4.2复合电压闭锁过流保护复合电压闭锁过流保护原理：利用原理：利用低电压和负序过电压低电压和负序过电压反映系统故障防反映系统故障防止保护误动，其灵敏度比低压启动的过电流保护止保护误动，其灵敏度比低压启动的过电流保护灵敏度高。灵敏度高。&4.2复合电压闭锁过流保护原理：利用低电压和负序过电压16变电站第三章第三讲课件171 1、低电压元件低电压元件低电压元件低电压元件2、负序电压元件负序电压元件1、低电压元件2、负序电压元件183、过电流元件过电流元件3、过电流元件194 4、动作延时、动作延时、动作延时、动作延时4、动作延时20&4.3变压器零序保护变压器零序保护1.变压器中性点直接接地时的保护2.中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护：全绝缘变压器中性点设有放电间隙的分级绝缘变压器中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器&4.3变压器零序保护变压器中性点直接接地时的保护21变压器中性点直接接地时的保护原理变压器中性点直接接地时的保护原理变压器中性点直接接地时的保护原理22中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护（全绝缘变压器）（全绝缘变压器）（全绝缘变压器）（全绝缘变压器）中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护（全绝缘变压器）23中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护（分级绝缘变压器）（分级绝缘变压器）（分级绝缘变压器）（分级绝缘变压器）中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护（分级绝缘变压器24&4.4变压器过负荷保护变压器过负荷保护在大多数情况下，变压器过负荷是对称的，因此变压器过负荷只用一个电流继电器，接于任一相电流之中，经延时作用于信号。过负荷保护动作时段用于发告警信号，段用于启动冷却器，段用于闭锁有载调压。&4.4变压器过负荷保护在大多数情况下，变压器过负荷是25&4.5变压器相间短路后备保护的配变压器相间短路后备保护的配置原则置原则双绕组变压器主电源侧；单侧电源的三绕组变压器或自耦变压器电源侧和主负荷侧；多侧电源的三绕组变压器各侧均配置后备保护。&4.5变压器相间短路后备保护的配置原则双绕组变压器26&5变压器微机监控、变压器微机监控、保护装置实例保护装置实例一类集成变压器保护单元（变压器差动、高低压侧后备、非电量保护及三相操作回路等）一类保护单元仅完成一部分变压器保护任务。&5变压器微机监控、保护装置实例一类集成变压器保护单元27RCS9000变压器保护测控变压器保护测控装置装置简介简介 RCS9000系列变压器保护测控装置是适用于110KV及以下电压等级的变压器成套保护装置。成套保护由差动保护、后备保护和非电量保护组成。对于35KV或66KV变压器，一般可用RCS-9679变压器保护装置，本装置中有差动保护，高、低压侧后备保护，非电量保护及三相操作回路等功能，如要对变压器进行测控则需另加单元测控装置。对于110KV变压器，一般配置为RCS-9671/3（差动保护）+RCS-9681（高压侧后备保护测控）+RCS-9682（低压侧后备保护测控）+RCS-9661（非电量保护+操作回路+压切回路）+RCS9603(直流量、变压器挡位控制)构成对变压器的全部保护和测控功能。RCS9000变压器保护测控装置简介RCS9000系28&5.1RCS9671/3变压器差动保护变压器差动保护装置装置 装置为由多微机实现的变压器差动保护，适用于110KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器，满足四侧差动的要求。本装置包括差动速断保护，比率差动保护，中、低侧过流保护，CT断线判别。RCS-9671装置中的比率差动保护采用二次谐波制动，RCS-9673装置中的比率差动保护采用偶次谐波判别原理。&5.1RCS9671/3变压器差动保护装置装置29&5.1.1保护总体流程30*I3Y*I1I2*I4Y&5.1.2模拟量输入采集图*I3Y*I1I231装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：&5.1.3比率差动元件装置采用三折线比率差动原理，其32IdIcdqdKbl1Ir3Ie0.5IeIdIcdqdKbl1Ir3Ie0.5Ie33 在RCS-9671保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下：式中Id2为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Id为对应的三相差动电流中的基波，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。&5.1.4二次谐波制动在RCS-9671保护中，34 RCS-9673保护利用三相差流的偶次谐波作为励磁涌流识别判据。滤除非周期分量后，在内部故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流有大量的偶次谐波分量存在。滤除非周期分量后，内部故障时，有下列关系式成立：是的全周积分值，即差动电流的幅值。是偶次谐波的幅值。是门坎定值 是防止 和 都很小时误判&5.1.5偶次谐波原理RCS-9673保护利用35 当任一相差动电流大于差动速断当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。整定值时瞬时动作于出口继电器。&5.1.6差动速断保护当任一相差动电流大于差动速36 本装置为变压器中、低压侧各设一段本装置为变压器中、低压侧各设一段过流保护，每段均为一个时限，分别设过流保护，每段均为一个时限，分别设置整定控制字控制各保护的投退。置整定控制字控制各保护的投退。&5.1.7过流保护本装置为变压器中、低压侧各设一37 当检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障报警信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错和出口三极管长期导通。当检测到下列故障时，发出运行异常信号(BJJ继电器动作)：a)CT告警 b)CT断线(可经控制字选择是否闭锁比率差动保护)&5.1.8装置告警当检测到装置本身硬件故障时，发出38 装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y转换及平衡系数调整。平衡系数的内部算法如下：以Kmode=1为例 对于变压器Y接线侧 对于变压器接线侧 若报“平衡系数错”，这说明平衡系数太大，最好改变CT变比以满足要求。这样更能保证差动保护的性能。&5.1.9各侧平衡系数的计算装置通过变压器容量，39 运行方式控制字在定值整定时输入，用作保护运行功能的切换。其中断线闭锁(DXBS)控制字投入后，一旦瞬时CT断线判别元件动作，则闭锁比率差动保护出口，其它保护元件正常运行，正常运行灯不熄灭。比率差动保护出口闭锁后，将一直保持，报警灯不熄灭，直到按面板上的“复位”键，使装置复位。反之，若DXBS控制字整定为“0”，则瞬时CT断线判别元件动作后仅发告警信号，所有保护元件均正常运行。&5.1.10保护运行时控制字的说明运行方式控制40&5.2 RCS&5.2 RCS9661/A9661/A变压器非电量变压器非电量保保护装置护装置 RCS9661为变压器的非电量保护装置。装置对从变压器本体来的非电量接点(如瓦斯等)重动后发出中央信号、远动信号，并送给本装置的CPU作为事件记录，其中中央信号磁保持。需要直接跳闸的则另外起动本装置的跳闸继电器。同时装置还有四路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路及两个电压切换回路。RCS-9661A与9661的区别是有两个电压并列回路而无电压切换回路。&5.2RCS9661/A变压器非电量保护装置R4142-+J1A-+J2A-+J3A-+J4A-+J5A-+J6A-+J7ASET+RST+SET-RST-J8AJ8BJ8CJ1BJ1CJ2BJ2CJ3CJ4CJ5BJ4BJ6CJ7BJ7C1UA1UB1UC1UN1UMA1UMB1UMCBY1+2UA2UB2UC2UN2UMA2UMB2UMCBY1-BY2+BY3+BY4+BY5+BY2-BY3-BY4-BY5-J5CBLYKYBYF电源电源+01并列02远控03远并04远分07091113151719212325272908101214161820222426283006说明：虚线框内电路表示在标准装置中未焊元件RCS-9661A电压并列回路-+J1A-+J2A-+J3A-+J4A-+J5A-+J434445&5.3 RCS-9681&5.3 RCS-9681变压器后备保护测控装置变压器后备保护测控装置 RCS-9681为用于110KV电压等级变压器的110KV侧后备保护测控装置。保护方面的主要功能有：1）三段复合电压闭锁过流保护（、段可带方向）；2）接地零序保护（三段零序过流保护）；3）不接地零序保护（一段定值二段时限的零序无流闭锁过压保护、一段定值二段时限的间隙零序过流保护）；4）保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定；5）过负荷发信号；6启动主变风冷；7）过载闭锁有载调压；8）故障录波。&5.3RCS-9681变压器后备保护测控装置RC46软件说明软件说明复合电压闭锁过流：复合电压闭锁过流：本装置设三段复合电压闭锁过流保护，各段电流及本装置设三段复合电压闭锁过流保护，各段电流及时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三段保护的投退。段保护的投退。、段可带方向闭锁，由控制字选段可带方向闭锁，由控制字选择，方向元件采用正序电压极化，方向元件和电流元择，方向元件采用正序电压极化，方向元件和电流元件接成按相起动方式。方向元件带有记忆功能以消除件接成按相起动方式。方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。当电流方向指向变近处三相短路时方向元件的死区。当电流方向指向变压器时，方向元件指向变压器，方向元件灵敏角为压器时，方向元件指向变压器，方向元件灵敏角为4545度。复合电压元件，其负序电压由相电压计算得到，度。复合电压元件，其负序电压由相电压计算得到，应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。复合应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。复合电压闭锁过流保护可取三侧复合电压，任一侧复合电电压闭锁过流保护可取三侧复合电压，任一侧复合电压动作均可起动过流保护动作（其它两侧动作后给出压动作均可起动过流保护动作（其它两侧动作后给出动作接点动作接点UblUbl）。）。软件说明复合电压闭锁过流：47接地保护：对于110KV及以上电压等级的变压器需要设置接地保护。本装置针对三种接地方式均设有保护：a)中性点直接接地运行；b)中性点不接地运行；c)经间隙接地运行中性点直接接地运行：装装置置设设有有三三段段零零序序过过流流保保护护，每每段段均均一一个个时时限限，分分别别设设有有整整定定控制字控制这三段保护的投退控制字控制这三段保护的投退。中性点不接地或经间隙接地运行：中性点不接地或经间隙接地运行：装置设有段两时限零序无流闭锁零序过压保护和段两时限间隙零序过流保护，两者第一时限出口跳闸用于缩短故障范围，第二时限均跳主变各侧开关。零序无流的定值同、段零序过流电流定值的最小值。接地保护：48过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压：装置设有三个定值分别对应这三项功能，取最大相电流作为判别。装置给出一付过负荷接点，一付启动风冷接点，一付过载闭锁有载调压接点（可选择为常开或常闭接点，如无特别指明，出厂时跳线选择为常闭）。PTPT断线：断线：PTPT断线判据如下：断线判据如下：a)a)正序电压正序电压U1U1小于小于3030伏，而任一相电流大于伏，而任一相电流大于0.06In0.06In；b)b)负序电压大于负序电压大于8 8伏；伏；满满足足上上述述任任一一条条件件后后延延时时1010秒秒报报母母线线PTPT断断线线，发发出出装装置置异异常常报报警警信信号号（BJJBJJ继继电电器器动动作作），待待电电压压恢恢复复保保护护也也自自动动恢恢复复正正常常。在在断断线线期期间间，根根据据整整定定控控制制字字选选择择是是退退出出经经方方向向或或复复合合电电压压闭闭锁锁的的各各段段过过流流保保护护还还是是暂暂时时取取消消方方向向和和复复合合电电压压闭闭锁锁。当当各各段段复复压压过过流保护都不经复压闭锁和方向闭锁时，不判流保护都不经复压闭锁和方向闭锁时，不判PTPT断线。断线。过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压：49当当本本侧侧PTPT检检修修或或旁旁路路代代路路时时，为为保保证证该该侧侧后后备备保保护护的的正正确确动动作作，需需投投入入“本本侧侧PTPT退退出出”压压板，此时该侧后备保护的功能有如下变化：板，此时该侧后备保护的功能有如下变化：a)a)复复合合电电压压闭闭锁锁（方方向向）过过流流保保护护自自动动解解除除本本侧侧复复合合电电压压闭闭锁锁，只只是是经经过过其其他他侧侧复复合合电电压闭锁（控制字压闭锁（控制字UBS=1UBS=1时）；时）；b)b)复合电压过流保护自动解除方向元件；复合电压过流保护自动解除方向元件；c)c)PTPT断线检测功能解除；断线检测功能解除；d)d)本侧复合电压动作功能解除；本侧复合电压动作功能解除；当本侧PT检修或旁路代路时，为保证该侧后备保护50跳闸逻辑矩阵跳闸逻辑矩阵 本本装装置置各各保保护护跳跳闸闸方方式式采采用用整整定定方方式式，即即哪哪个个保保护护动动作作，跳跳何何开开关关可可以以按按需需自自由由整整定定。RCS9681RCS9681共共有有三三组组出出口口跳跳闸闸继继电电器器：出出口口1 1（CK1CK1）、出出口口2 2（CK2CK2）、出出口口3 3（CK3CK3）。原原则则上上，出出口口跳跳闸闸继继电电器器2 2用用于于跳跳开开主主变变各各侧侧开开关关。出出口口跳跳闸闸继继电电器器1 1、3 3可由用户选择去跳何种开关。可由用户选择去跳何种开关。跳闸矩阵如下：跳闸矩阵如下：位 数9876543210保护元件跳闸出口I0jx2I0jx1U02U01L03L02L01GL3GL2GL1CK10001011011CK21111011111CK30001011011跳闸逻辑矩阵本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪51装置告警装置告警 当CPU检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障闭锁信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错和出口三极管长期导通。当CPU检测到下列故障时，发出装置异常报警信号(BJJ继电器动作)：a)过负荷；b)PT断线；c)三相电流不平衡经10秒延时报CT异常。装置告警当CPU检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障52RCS-9681背板图背板图RCS-9681背板图53&5.4 RCS-9682&5.4 RCS-9682变压器后备保护测控装置变压器后备保护测控装置 RCS-9682为用于110KV及以下电压等级的变压器低压侧或中压侧(35KV、10KV或6KV)的后备保护测控装置。保护方面的主要功能有：1）四段复合电压闭锁过流保护(段、段、段可带方向，段不带方向)；2）保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定；3）过负荷发信号；4零序过压报警；5）故障录波。&5.4RCS-9682变压器后备保护测控装置RCS54软件说明软件说明复合电压闭锁过流：复合电压闭锁过流：本本装装置置设设四四段段复复合合电电压压闭闭锁锁过过流流保保护护，各各段段电电流流及及时时间间定定值值可可独独立立整整定定，分分别别设设置置整整定定控控制制字字控控制制各各段段保保护护的的投投退退。、段段可可带带方方向向闭闭锁锁，由由控控制制字字选选择择，方方向向元元件件采采用用正正序序电电压压极极化化，方方向向元元件件和和电电流流元元件件接接成成按按相相起起动动方方式式。方方向向元元件件带带有有记记忆忆功功能能以以消消除除近近处处三三相相短短路路时时方方向向元元件件的的死死区区。当当电电流流方方向向指指向向变变压压器器时时，方方向向元元件件指指向向本本侧侧系系统统，方方向向元元件件灵灵敏敏角角为为225225度度。复复合合电电压压元元件件，其其负负序序电电压压由由相相电电压压计计算算得得到到，应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。软件说明复合电压闭锁过流：55软件说明软件说明 零序过电压报警零序过电压报警：110KV110KV变压器低压侧为不接地系统，变压器低压侧为不接地系统，若发生单相若发生单相接地故障，则会出现零序过电压。本装置设有零序接地故障，则会出现零序过电压。本装置设有零序过电压报警信号，过电压报警信号，取低压母线取低压母线PTPT开口三角电压作开口三角电压作为判别，动作后报运行异常信号为判别，动作后报运行异常信号(BJJ(BJJ动作动作)。过负荷报警：过负荷报警：装装置置取取三三相相最最大大电电流流作作为为判判别别，过过负负荷荷动动作作后后给给出出一一付付过过负负荷荷报报警警接接点点，并并报报运运行行异异常常信信号号(BJJ(BJJ动动作作)。软件说明零序过电压报警：56RCS-9682RCS-9682逻辑框图逻辑框图RCS-9682逻辑框图57RCS-9682背板图背板图RCS-9682背板图58课堂练习：课堂练习：某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5，选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的不平衡电流。课堂练习：某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为159例某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5，选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的不平衡电流。115kV10.5kV一次额定电流TA接线 TA计算变比TA实际变比二次电流 不平衡电流158A1730AY1730/5=346300/5=602000/5=4001730/400=4.32Iunb=4.55 4.32=0.23(A)课堂练习答案：课堂练习答案：例某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为11560