电力系统继电保护-第七章-变压器保护课件.ppt
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- 电力系统 保护 第七 变压器 课件
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1、第7章 变压器保护 电力系统继电保护电力系统继电保护第7章 变压器保护7.0 介绍 7.1 差动保护原理 7.2 变压器差动保护7.3 变压器的电流速断保护7.4 变压器过流和低电压保护7.5 变压器零序保护复习题7.0 介绍变压器典型故障不正常工作状态 变压器保护 变压器典型故障 变压器油箱内故障绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损变压器典型故障 变压器连接线故障套管绝缘损坏、连接铜排发生相间故障、相对地故障变压器不正常运行状态过热由冷却系统的油损失故障引起油箱漏油造成油面降低 外部故障引起的变压器异常 中性点过压,变压器中性点接地 运行中的变压器油温过高包括有载调压以及压力过高
2、 过励磁:大容量变压器,外加电压过高或频率降低 变压器保护 瓦斯保护 变压器内部故障、油面降低和绕组开焊故障,即使是匝数很少的短路故障。反响于油箱内部所产生的气体或油流而动作,应注意出口继电器的抖动,动作后应有自保持措施。本体瓦斯保护、有载调压瓦斯 重瓦斯 跳闸 轻瓦斯 信号 装设瓦斯保护的变压器容量界限:800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器 变压器保护 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 对于变压器内部的短路故障,如绕组尾部的相间短路故障、绕组很少的匝间短路故障,差动保护和电流
3、速断保护存在保护死区,也不能反映绕组的开焊故障 纵差保护适用于 1并列运行的变压器,容量为6300kVA以上时 2单独运行的变压器,容量为10000kVA以上时 3发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器,容量为6300kVA以上时 电流速断保护用于10000kVA以下的变压器,过电流保护的时限大于0.5s时 对2000kVA以上的变压器,当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时,宜装纵差保护 变压器保护 外部相间短路时应采取的保护过流保护:一般用于降压变压器,保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流复合电压起动的过电流保护:一般用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压
4、器上负序电流及单相式低电压起动的过电流保护:一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器阻抗保护变压器保护 外部接地短路时,应采取的保护 零序过流保护 零序方向保护 零序过压保护 过负荷保护:对于400kVA以上的变压器,当数台并列运行,或单独运行并作为其他负荷的备用电源时,应根据可能过负荷的情况,装设过负荷保护 过励磁保护:用于大容量变压器,反响实际工作磁密和额定工作磁密之比过励磁倍数而动作 其他保护:变压器本体和有载调压局部的油温保护;变压器的压力释放保护。变压器带负荷后起动风冷保护;过载闭锁带负荷调压的保护7.1 差动保护原理原理不平衡电流的影响减小不平衡电流的方法 动作特性制动特性差动保护
5、原理 正常运行或外部故障nNmMIIII,0nmkIIIkopunbII.0NMKIII差动保护原理 内部故障nNmMIIII,CTKnmknIIII/kopkII.NMKIII差动保护原理利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位原理构成内部故障正确动作不需与相邻保护配合受不平衡电流Iunb影响不平衡电流的影响稳态eMMmIII.eNNnIII.,()()/MNkmnMM eNN eCTN eM eunbIIIIIIIIInIII系统正常运行或外部故障时有不平衡电流的影响稳态)/(1.0max.TAkstunbnIKIeMeNunbIII.eMI.eNI.NMII1 I2IunbImInI理想特
6、性1CT2CT不平衡电流的影响暂态 在差动保护范围外部发生故障的暂态过程中,由于两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同,在差回路中将产生暂态不平衡电流。P122不平衡电流的影响暂态 外部短路暂态过程中变压器两侧电流互感器励磁电流大大增加,由于两侧互感器铁芯饱和程度不同,两侧总励磁电流的差即暂态过程中不平衡电流加大。从分析及实验记录的不平衡电流波形可知,外部短路暂态不平衡电流比稳态不平衡电流大,并含有较大直流分量。不平衡电流的影响暂态.max.maxK.max0.1(/)0.1 10%CT I unbaperstKCTaperstiKKInKK误差非周期分量同型系数最大外部故障电流减小不平衡电流
7、的方法 对于稳态不平衡电流 采用型号和特性完全一样的D级电流互感器。带气隙,短路时不饱和。减小二次侧负载(10%误差电流)合理选择二次局部的电缆以减小负载 保持差动继电器输入端子之间的阻抗平衡减小不平衡电流的方法 对于暂态不平衡电流采用 TP系列 CT TPX(加大铁心截面减小磁通密度)TPY,TPZ(加大铁心间隙减小剩磁)采用速饱和变流器采用速饱和变流器铁芯截面较小,易于饱和的中间变流器。直流分量使速饱和变流器饱和。交流分量电流难于转换到速饱和变流器的刚边,差动继电器不会动作动作判据差动保护动作判据11 ,01opMMNopNNopjMMNNNNopNIIIIIIIIIIeArgIIIIII
8、这里和是参考相量通常,1801,00jMMNNjMNIIIeIIeI 对外部故障对内部故障动作判据差动保护动作判据:opNMIII动作判据结论opNMIII 1NopjNMIIeIIopNunbIII半径制动区灵敏度半径误差制动判据 mnmnopmnmnIIk IIIkIIII这里制动系数动作电流制动电流 7.2 变压器差动保护 原理 不平衡电流 差动保护整定原那么 带有速饱和变流器的差动继电器 比例制动的差动继电器 二次谐波制动的差动继电器 连续角制动的差动继电器 波形对称识别励磁涌流原理1211211122ctctTctctnnIInnInIII原理 差动保护区:互感器之间的电气局部 接线
9、上应注意的问题:1由于变压器YN,d接线的关系,变压器两侧电流间存在相位移动,必须进展相位校正 2满足了相位关系,需注意到两侧TA变比的不同,为保证外部故障时差动电流尽量小,应进展幅值校正 3YN侧保护区外故障时,零序电流仅在变压器一侧流通,为保证差动保护不动作,应考虑其影响。不平衡电流 励磁涌流 接线 计算变比与实际变比不同 变压器带负荷调整分接头 结论励磁涌流 介绍 励磁涌流的本质 励磁涌流的特征介绍neii%5%3neii86励磁电流:一次电源提供并且引起不平衡电流正常运行时外部故障时,考虑电压降低,可以忽略励磁电流的影响变压器充电(合闸)或外部故障后电压恢复时,励磁电流励磁电流的本质a
10、permT/2m+sur Voltage Magnetic flux-m Voltage Magnetic fluxmT/2P123励磁电流的特征励磁涌流与合闸时电源电压初相角、铁芯剩磁、饱和磁密、系统阻抗等有关,而且直承受三相绕组的接线方式和铁芯构造形式影响,也与电流互感器接线方式及其特性的影响。具有以下特点:包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧包含有大量的高次谐波,二次谐波为主,含量超过20%。波形之间出现连续%test1test2test3test41st100100100100DC668062732nd363150233rd76.99.4104th96.25.4-5t
11、h5-12065接线 Y,D11 接线引起 Y侧电流滞后 D侧电流 30o.如果两侧二次电流 I2N=5A,差流 2.588A.接线Tctctctctnnnnn)3/(31211计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流Side115kV(Y)10.5kV(d)额定电流(A)1581732CT接线dYCT 计算变比1.732(158/5)=273/51732/5CT 标准变比300/5=602000/5=400差流1.732(158/60)=4.551732/400=4.32不平衡电流4.55-4.32=0.23变压器带负荷调整分接头调整分接头会改变变比P121结论 最大不平衡电流:式中 -非周期
12、分量系数 -同型系数 -变比引起的误差 -分接头调整引起的误差 -外部故障时的最大电流 ctkstaperunb.nIUfKKImax.max)%10(aperKstKfUctknImax.差动保护整定原那么 纵差动保护起动电流的整定原那么 (1)在正常运行情况下,为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作,保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流If max。当负荷电流不能确定时,可采用变压器的额定电流Ie.b,引入可靠系数k(一般采用1.3),那么保护装置的起动电流为.maxdzkfIK I(2)躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流,此时继电器的起动电流应为.maxdzkbpI
13、K I差动保护整定原那么 (3)无论按上述哪一个原那么考虑变压器纵差动保护的起动电流,都还必须能够躲开变压器励磁涌流的影响。当变压器纵差动保护采用波形鉴别或二次谐波制动的原理构成时,它本身就具有躲开励磁涌流的性能,一般无需再另作考虑。而当采用具有速饱和铁心的差动继电器时,虽然可以利用励磁涌流中的非周期分量使铁心饱和,来避越励磁涌流的影响,但根据运行经历,差动继电器的起动电流仍需整定为Idz1.3Ieb/n时,才能躲开励磁涌流的影响。对于各种原理的差动保护,其躲开励磁涌流影响的性能,最后还应经过现场的空载合闸试验加以检验。差动保护整定原那么 纵差动保护灵敏系数的校验.mindlmdzIKI式中I
14、dmin应采用保护范围内部故障时,流过继电器的最小短路电流。即采用在单侧电源供电时,系统在最小运行方式下,变压器发生短路时的最小短路电流,按照要求,灵敏系数一般不应低于2。当不能满足要求时,则需要采用带有制动特性的差动继电器。必须指出,即使灵敏系数的校验能够满足要求,但变压器内部的匝间短路,轻微故障等情况,纵差动保护往往也不能迅速而灵敏地动作。运行经验表明,在此情况下。常常都是瓦斯保护首先动作,然后待故障进一步发展,差动保护才动作。显然可见,差动保护的整定值越大,则对变压器内部故障的反应能力也就越低。带有速饱和变流器的差动继电器比例制动2/NMrNMdIIIIIImax.,:unbdNMrdr
15、NMIIIIIMinIMaxIIIExternalNMdunbrdrNMIIIIIMaxIMinIIIInternal,:max.)(0.0.min.unbopopopdIIIII比例制动unbopoprIIINOI0.roprIIK rropdIKII.0.0:()()oproprrPQSIOPp IONIp II特性曲线0.0.rropopIIIIp.0.0.02.2.0,oprrrNNIIIIII当时最小动作电流拐点制动电流 一般变压器副边额定电流rION比例制动 不管是双绕组变压器还是三绕组变压器,差动保护的动作电流均是流入变压器电流之和,对制动电流那么有如下形式1212rIII121
16、2rIII12rIII123max,rIIII比例制动op.0.r.0.max.max.msen:1.,-f 2.I(0.2 0.4)/3.I(0.5 1)/(10%)4.(10%),1.35.:KN TCTN TCToprelaperstdrrdrelaperstreldInInIKKKfU IKIIKKKfUKI 选择变比和分接头 计算相对误差和 差动电路的二次电流取计整算拐点制动电流一灵骤般敏性定步in2opI二次谐波制动的差动保护 1.二次谐波制动-对变压器充电或外部故障恢复时产生励磁涌流进展制动(20%)2.与比例制动和差动速断相结合比例制动 抑制外部故障引起的不平衡电流 差动速断
17、(1)抑制内部严重故障使CT饱和产生大量谐波(2)当系统带有长线路或用电缆线连接变压器或变压器低压侧存在并联电容补偿时,变压器内部故障差动电流中二次谐波含量可能较高,将引起2次谐波制动的纵差动保护拒动或延时动作。二次谐波制动的差动保护 采用差动速断可局部解决这一问题;或者当电压低于70%额定电压时解除2次谐波制动,可使问题得到改善;采用制动电流IR,差动电流Id间比值小于某一值时解除2次谐波制动,同样可改善这一问题30%RdIKIK可取3.误动的可能性 对于某些大型变压器,变压器的工作磁通m(幅值)与铁芯饱和磁通sat之比有时取得较低,导致励磁涌流中二次谐波含量较低,保护可能误动。msat1.
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