变电站第三章第三讲课件.pptx

1、 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&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 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 制动电流：一般

2、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 差动短路电流：制动电流：lhII dIlhII resImin.0.1.11.2min.0.1max.dz)()()(IopresresresresopresresopIIIKIIKIIIKI 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：zdIdI)1.0(,K21UfKKphk制动系数iebphwctxknIfUfKK/)(IIunbop.min过激磁时，励磁电流急剧增大，波形严重畸变。

3、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。15ddKII%35K例：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。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：setopdII.setopI.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。不同装置的判据有很大不同。不

4、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。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 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。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

5、装设负载保护负载保护。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）。setII.0033setUU.0033 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。2、负序电压元件负序电压元件3、过电流元件过电流元件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

6、器中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器 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。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。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。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35

7、KV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。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

8、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。采 样计 算保 护 启 动差 动 判 别涌 流 判 别比 率 差 动 动 作C T 断 线 判 别C T 断 线D X B S=1闭 锁 比 率差 动 保 护采 样 中 断过 流 保 护跳 闸 逻 辑返 回 主 程 序YNYYYNN正 常 运 行 程 序图 2.1.3*I3Y*I1I2*I4Y 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：cdqddIIerII5.0)5.0(erblcdqddIIKIIereIII3

9、5.0ereblcdqddIIIKII35.2erII34321iiiiId43215.0IIIIIrIdIcdqdKbl1Ir3Ie0.5Ie 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。dxbdIKI2 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

10、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SKSTSS STSTSS SSSKSS 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。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。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

11、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)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。SCTUKnph1111SCTUKnph2122SCTUKnph3133SCTUKnph41443 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(

12、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。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

13、-9661A与9661的区别是有两个电压并列回路而无电压切换回路。+-+-0103母刀闸母刀闸02 0406 1UA107 1UB112 1UC113 1UN11YQ27 信号2+2YQ1YQ直流电源-28 同时动作电压切换回路+-+-+-+-16 1UN205 1UA210 1UB211 1UC21YQ1YQ2YQ2YQ2YQ2YQ2YQ2YQ2YQ1YQ1YQ1YQ1YQ08 1UA09 1UB14 1UC15 1UN23 2UC222 2UB217 2UA218 2UA124 2UC119 2UB12YQ2YQ2YQ1YQ1YQ1YQ20 2UA26 2UC21 2UB2YQ1YQ25

14、信号1+30 PT失压-+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-9

15、661A 电压并列回路+-TWJ3TYJHYJHWJ1TWJ2TWJ3+-TWJ2TWJ1+-TBJV+-TBJTBJV+-HBJTBJVHBJ+-+-KKJTBJ+-TBJHWJ2+-HWJ1+-+-TYJ+-HYJHYJTYJ02 04 控制电源+03 跳位监视06 控制电源-01 合闸线圈12 重合闸14 手动合闸10 手动跳闸08 保护跳闸05 跳闸线圈07 合位监视18 跳闸压力13 合闸压力16 气压不足25 合闸位置123 跳闸位置121 位置公共1110920 信号公共KKJ合后位置26 合闸位置224 跳闸位置222 位置公共2HWJ1TWJ22827WJ3跳闸位置3029C

16、JJ事故总信号HWJ2B操作回路图+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-01 1314151618复归冷控失电有载轻瓦本体轻瓦油温高压力释放备用2本体重瓦有载重瓦备用1备用309 106688855777TJ1BTJ2BTJ6CTJ7CTJ8C冷控失电有载轻瓦本体轻瓦油温高压力释放备用2本体重瓦有载重瓦备用1备用307 08远动信号本体轻瓦XJ2B65XJ5B6XJ4BXJ3B66油温高压力释放有载重瓦本体重瓦备用15备用355备用2中央信号XJ1B6冷控失电有载轻瓦505 06TJ8BTJ7B66TJ6B6本体重瓦有载重瓦压力释放备用3备用155备用2跳闸出

17、口503 04TJ8ATJ5AXJ5ATJ7ATJ4AXJ4ATJ6ATJ3AXJ3ATJ2AXJ2ATJ1AXJ1A02 直流电源+直流电源-遥信信号公共中央信号公共跳闸出口公共28253027292017221921232426装置非电量逻辑 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

18、风冷；7）过载闭锁有载调压；8）故障录波。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。

19、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）。）。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

20、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：装置设有三段零序过流保护，每段均一个时限，分别设有整定装置设有三段零序过流保护，每段均一个时限，分别设有整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。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

21、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；满足上述任一条件后延时满足上述任一条件后延时1010秒报母线秒报母线PTPT断线，发出装置异常报断线，发出装置异常报警信号（警信号（BJJBJJ继电器动作），待电压恢复保护也自动恢复正常。在继电器动作），待电压恢复保护也自动恢复

22、正常。在断线期间，断线期间，根据整定控制字选择是退出经方向或复合电压闭锁的根据整定控制字选择是退出经方向或复合电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消方向和复合电压闭锁。当各段复压过各段过流保护还是暂时取消方向和复合电压闭锁。当各段复压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。当本侧当本侧PTPT检修或旁路代路时，为保证该侧后检修或旁路代路时，为保证该侧后备保护的正确动作，需投入备保护的正确动作，需投入“本侧本侧PTPT退出退出”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)复合电压闭锁（方向）过流保护

23、自动解复合电压闭锁（方向）过流保护自动解除本侧复合电压闭锁，只是经过其他侧复合电除本侧复合电压闭锁，只是经过其他侧复合电压闭锁（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；本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪个保护动作，本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪个保护动作，跳何开关可以按需自由整定。跳何开关可以按需自由整定。RCS9681RCS9681共有三组出口跳闸继共有三组出口跳闸继电器：出口电器：

24、出口1 1（CK1CK1）、出口）、出口2 2（CK2CK2）、出口）、出口3 3（CK3CK3）。原则）。原则上，出口跳闸继电器上，出口跳闸继电器2 2用于跳开主变各侧开关。出口跳闸继用于跳开主变各侧开关。出口跳闸继电器电器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 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。

25、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。201202203204205210211212213214脉冲开入公共+24V脉冲开入3脉冲开入4脉冲开入1脉冲开入2串口 TXDRXD时钟同步串口A串口B地SYNASYNB485A485BP485AP485B输入电压UcU0地101102103104105106109110111112113114115116117118IAICIAICUaCPUACIaIcIaIcIBIB光收光发IbIbUb

26、UnU0n地215209208207206602615620619618617616612614613611610609605608607606604603OUT3601公共1遥跳1公共2遥跳2遥合2公共3遥跳3遥合3信号公共装置报警OUT2510518520519514516517515512513511502506508509507504505503501OUT1410418420419414416417415412413411402406408409407404405403401UBL1UBL2BSJBJJTXJBSTYTFQDGFH远动信号公共BSJBJJTJYX73103183203

27、19投不接地零序314信号复归本侧PT退出QTCFYDZ316317315投复压过流投接地零序置检修状态312313311302306YX5YX6YX4308309307YX3YX2YX1304305303DC301107108119120测量CT保护CT121123122124零序电流间隙电流I0I0gI0I0g遥合1出口 3出口 1出口 2地中央信号公共装置电源-装置电源+光耦公共负 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）

28、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。复合电压闭锁过流：复合电压闭锁过流：本装置设四段复合电压闭锁过流保护，各段电流及时本装置设四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各段保间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制各段保护的投退。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

29、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，方向元件指向本侧系统，方向元件灵敏角为压器时，方向元件指向本侧系统，方向元件灵敏角为225225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。应按相整定；低电压取自线电压，应按线整定。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，序过电压报警信号，取低压母线取低压母线P

30、TPT开口三角电压开口三角电压作为判别，动作后报运行异常信号作为判别，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：装置取三相最大电流作为判别，装置取三相最大电流作为判别，过负荷动作后过负荷动作后给出一付过负荷报警接点，并报运行异常信号给出一付过负荷报警接点，并报运行异常信号(BJJ(BJJ动作动作)。201202203204205210211212213214脉冲开入公共+24V脉冲开入3脉冲开入4脉冲开入1脉冲开入2串口 TXDRXD时钟同步串口A串口B地SYNASYNB485A485BP485AP485BCPU光收光发附图RCS-9682背板端子地2152092

31、08207206602615620619618617616612614613611610609605608607606604603OUT3601信号公共装置报警OUT2510518520519514516517515512513511502506508509507504505503501OUT1410418420419414416417415412413411402406408409407404405403401UBL1UBL2中央信号公共BSJBJJTXJGFH远动信号公共BSJBJJTJ310318320319314信号复归316317315置检修状态312313311302306YX43

32、08309307YX3YX2YX1304305303DC301公共1遥跳1遥合1公共2遥跳2遥合2遥合3公共3遥跳3公共4遥跳4遥合4公共5遥跳5遥合5YX5YX6YX7YX8QTCFYDZ保护CTIbIb118117地119IcIc120108107115113111109测量CTIaIaICIC116114IAIAIBIB110112105103101输入电压U0nU0UcUn106104UaUb102AC121122124123出口3出口1I0I0出口2地装置电源-装置电源+光耦公共负 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。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73.545/315855.460/3158158A1730AY1730/5=346300/5=602000/5=4001730/400=4.32Iunb=4.55 4.32=0.23(A)