浅谈变压器 的继电保护 谭政摘要:变压器是供 电系统中很重要的电气原件, 虽然结构可靠, 故障机会较少,但在实际运 行中仍有可能发生各种类型的故障和异常运行,为了保证电力系统的安全运行,并将故障 和异常运行对电力系统的影响限制到最小范 围,必须根据变压器容量大小,电压等级等因 素装设必要地,动作可靠性高的继 电保护装置.以往 的继电保护装置采用 电磁型继电器和 简易微机装置,随着 电力电子技术的不断发展,集成型微机继 电保护装置已逐渐成熟 ,本 文就变压器的微机继 电保护原理等进行简单的分析. 变压器保护 的配置原则 1 . 1反应变压器油箱 内部故 障和 油面降低 的瓦斯保护 容量为 8 0 0 KV A 及 以上 的油浸式变压 器, 均应装设瓦斯保护.当油箱内部故障产 生轻微瓦斯或油面下降时, 保护装置应瞬时 动作于信号; 当产生大量瓦斯时, 瓦斯保护 应动作于断开变压器各 电源测断路器. 对于 高压侧未装设断路器的线路 一变压器组, 未 采取使瓦斯保护能切除变压器 内部故障的 技术措施时, 瓦斯保护可仅动作于信号. 对 于容量为 4 0 0 KV A 以上的车间内油浸式变 压器 ,也应装设瓦斯保护. 1 . 2相间短路保护 反应变压器绕组和引出线的相 问短路 的纵联差动保护或电流速断保护 , 对其中性 点直接接地侧绕组和 引出线的接地短路 以 及绕组匝间短路也能起保护作用. 容量为 6 3 0 KV A 以下并列运行的变压 器以及 l 0 0 0 0 K V A以下单独运行的变压器 , 当后备保护时限大于 0 . 5 S时,应装设 电流 速断保护. 容量为 6 3 0 K V A及 以上 , 厂用变压器和 并列运行 的变压器 ,1 o 0 0 0 Kv A及以上厂用 备用变压器,以及 2 0 0 0 K V A及以上用电流 速断保护灵敏性不够的变压器, 可装设纵联 差动保护 . 1 . 3后备保护 对于 由外 部相 间短路 引起 的变压器过 3 9 电流,可采用下列保护作为后备保护 ( 1 ) 过电流保护,宜用于降压变压器, 保护装 置的整定值 应考虑事故时可能出现 的过负荷 . ( 2 )复合 电压 ( 包括负序 电压及线电 压)起动 的过流保护 , 宜用于升压变压器和 系统联络变压器及过 电流保护 不符合灵敏 性要求的降压变压器. ( 3 )负序 电流保护和单相式低 电压起 动的过流保护, 可用于 6 3 0 0 0 K V A及 以上 的 升压变压器 . ( 4 )对于升压变压器和系统联络变压 器,当采用上述 ( 2 )( 3 )保护不能满足灵 敏性和选择性要求时,可采用阻抗保护. 上述各项保护动作后 , 应带时限动作于 跳闸.1.4中性点直接接地 电网中的变压器 外部 接地短路 时的零序 电流保护 1 1 0 K V及以上中性点直接接地电网中, 如果变压器中性点可能接地运行, 对于两侧 或三侧 电源 的升压变压器或降压变压器上 应装设零序电流保护, 作为变压器主保护的 后备保护 ,并作为相邻元件 的后备保护. 1 . 5过负荷保护 对于 4 0 0 K V A及以上的变压器 , 当数台 并列运行或单台运行作 为其它负荷的备用 电源时, 应根据可能过负荷 的情况装设过负 荷保护. 对自耦变压器和多绕组变压器 , 保 护装置应能反映公共绕组及各侧 过负荷 的 情况.过负荷保护应接于一相 电流上,带时 限动作于信号.在无人值守的变电所, 必要 时过负荷保护可动作与跳闸或断开部分负 荷.2、变 压器 保护 的原理 及相 关整 定计算 现在, 微机继 电保护装置以其采用数码 显示、操作简单、显示直观、体积小、接线 简单, 灵敏度高等一系列优点已普遍应用在 变压器保护中. 通过对变压器容量,电压等 级等因素的综合考虑计算, 即可选择适当的 微机保护装置. 变压器的差动保护作为变压 器的主保 护在变压器保护中起着十分重要的作用, 因 此本文就变压器的差动保护做简要介绍: 2 . 1差动保护 ( 1 ) 差动速断 差动速 断保护实质上是反映差动 电流 的过电流保护,不经任何闭锁回路,直接快 I c d I s d I d z O 0 速动作于出口. 动作判据: 任一相差动 电流大于差动速 断定值.( 电流指向变压器为正方向) ( 2 ) 比率差动 比率制动式差动保护的特点是: 动作电 流随外部短路电流的增大而增大, 既可保证 外部短路不误动 , 同时对于 内部短路又有较 高的灵敏度. 比率差动动作判据 :I c d ~ I d z O ,并且 I c d > _ I d z O +K1 ( I z d 一IzdO).式中: 差动 电流 I c d = l I h + I I I, 制动 电流 I z d = ( I I h I +I I l I 1 / 2 . I d z 0为差动启动电流定值,I z d 为制 动电流,I z d 0为比率差动拐点定值,K1为 比率制动系数 , I h为高压侧 电流,I l 为低压 侧 电流 , =a或 b或 C ,以下 同. 比率差动保护动作特性 曲线图如下 图所示:I动区 I z d O 为防止保护在不同工况下的误动, 比率 差动应有 以下 闭锁逻辑 : 1 ) 为防止变压器空投时的激磁涌流 误动,保护装置中采用二次谐波闭锁; 闭锁有效判据:任一相满足 I c d 2 > K2 I c d . 式中:I c d 2 差流二次谐波有效值. K 2二次谐波制动系数. 2 ) 为防止 C T二次回路断线产生差流 的误动, 保护装置中采用 C T断线闭锁功能, 闭锁原理如下: 前提条件: 本侧三相负荷电流均大于有 图中 : I c d 为差 动电 流:Izd为制 动电 流IdzO为 差 动启 动电 流 定值 I z d O为比率差 动拐 点 定值 : I s d为差动速 断定 值K1为比率 制动系 数定值流值 . 动作条件 : I . 至少一相 电流大于有流门槛值; I I . 一路 电流由有流变为无流,其它各 路(包括其它侧 )电流无变化: I I I . 本侧其它两相有电流; 同时满足 以上条件 闭锁差动并发 C T断线闭锁告警信号. 返回条件: I . 任一路电流大 于其 所在 侧对 应的"最大电流门槛值" : I I . 三相无差流; 满足以上任一条件 C T断线 闭锁返回 最大电流门槛值:1 . 2 I n ,I n 是本侧直 接输入电流对应的额定二次电流. 2 . 2与差动保护相关 的计算 1 )计算各侧额定一次 电流: I l n = S n / ~ / 3 UI n ,单位 A. 式中 S n . 设备额定容量 ( K V A) ,UI n . 该侧额定一次电压 ( KV) . 2 )计算各侧额定二次 电流 : 1 2 n K j x ' I 1 n / n l h 式中Kjx.与本体接线方式有关的接线 系数, Y型接线侧 K i x : √ 3, 接线侧 K j x = I , n l h . 该侧 C T变比. 3 ) 计算平衡系数 : 设高、 低侧的平衡系数分别为 Kn 、K 1 , 则:Kn=1 . 0 0: Kl = I h 2 n / l l 2 式中:I h 2 为高压侧额 定二次 电流 ; I l 2 为低压侧额定二次电流. 4 )相位调整: 当装置用于变压器差动保护时, 保护 内 部计算用二次电流一般需要做相位调整 , 调 整方法根据各侧 的接线调整方式 的整定值 而定,具体如下: 接线调整方式整定为 0 :相位外部已调 整好,内部不需要调整. 接线调整方式整定为 l( Y一一 l 1 ) : I a ' = I a - I b . I b ' _ I b — I c I c ' =I c . I a 接线调整方式整定为 2( Y 一. 1 ) : l a , =I a — I c . I b , = I b — I a I c ' = I c . I b 接线调整方式整定为 3( Y一. 7 ) : I a ' =I c — I a , I b' =I a — l b I c ' = I b — I c 接线调整方式整定为 4( Y一. 5 ) : I a ' = I b — I a , I b ' = l c — I b I c ' =I a . I c 5 )逻辑框图 3 、结束 语 变压器微机继 电保护测控装置在 马钢, 沙钢等一系列工程设计项 目中已经普 遍运用, 而且应用效果很好. 在设计过程 中, 41 只要本着经济, 合理的原则 , 选择合适 的保 护测控装置 , 就能确保变压器故障对线路和 设备的影 响程度降到最低.
下载该文档
文档格式：PDF
更新时间：2014-08-18
下载次数：0
点击次数：2
浅谈变压器 的继电保护 谭政摘要:变压器是供 电系统中很重要的电气原件, 虽然结构可靠, 故障机会较少,但在实际运 行中仍有可能发生各种类型的故障和异常运行,为了保证电力系统的安全运行,并将故障 和异常运行对电力系统的影响限制到最小范 围,必须根据变压器容量大小,电压等级等因 素装设必要地,动作可靠性高的继 电保护装置.以往 的继电保护装置采用 电磁型继电器和 简易微机装置,随着 电力电子技术的不断发展,集成型微机继 电保护装置已逐渐成熟 ,本 文就变压器的微机继 电保护原理等进行简单的分析. 变压器保护 的配置原则 1 . 1反应变压器油箱 内部故 障和 油面降低 的瓦斯保护 容量为 8 0 0 KV A 及 以上 的油浸式变压 器, 均应装设瓦斯保护.当油箱内部故障产 生轻微瓦斯或油面下降时, 保护装置应瞬时 动作于信号; 当产生大量瓦斯时, 瓦斯保护 应动作于断开变压器各 电源测断路器. 对于 高压侧未装设断路器的线路 一变压器组, 未 采取使瓦斯保护能切除变压器 内部故障的 技术措施时, 瓦斯保护可仅动作于信号. 对 于容量为 4 0 0 KV A 以上的车间内油浸式变 压器 ,也应装设瓦斯保护. 1 . 2相间短路保护 反应变压器绕组和引出线的相 问短路 的纵联差动保护或电流速断保护 , 对其中性 点直接接地侧绕组和 引出线的接地短路 以 及绕组匝间短路也能起保护作用. 容量为 6 3 0 KV A 以下并列运行的变压 器以及 l 0 0 0 0 K V A以下单独运行的变压器 , 当后备保护时限大于 0 . 5 S时,应装设 电流 速断保护. 容量为 6 3 0 K V A及 以上 , 厂用变压器和 并列运行 的变压器 ,1 o 0 0 0 Kv A及以上厂用 备用变压器,以及 2 0 0 0 K V A及以上用电流 速断保护灵敏性不够的变压器, 可装设纵联 差动保护 . 1 . 3后备保护 对于 由外 部相 间短路 引起 的变压器过 3 9 电流,可采用下列保护作为后备保护 ( 1 ) 过电流保护,宜用于降压变压器, 保护装 置的整定值 应考虑事故时可能出现 的过负荷 . ( 2 )复合 电压 ( 包括负序 电压及线电 压)起动 的过流保护 , 宜用于升压变压器和 系统联络变压器及过 电流保护 不符合灵敏 性要求的降压变压器. ( 3 )负序 电流保护和单相式低 电压起 动的过流保护, 可用于 6 3 0 0 0 K V A及 以上 的 升压变压器 . ( 4 )对于升压变压器和系统联络变压 器,当采用上述 ( 2 )( 3 )保护不能满足灵 敏性和选择性要求时,可采用阻抗保护. 上述各项保护动作后 , 应带时限动作于 跳闸.1.4中性点直接接地 电网中的变压器 外部 接地短路 时的零序 电流保护 1 1 0 K V及以上中性点直接接地电网中, 如果变压器中性点可能接地运行, 对于两侧 或三侧 电源 的升压变压器或降压变压器上 应装设零序电流保护, 作为变压器主保护的 后备保护 ,并作为相邻元件 的后备保护. 1 . 5过负荷保护 对于 4 0 0 K V A及以上的变压器 , 当数台 并列运行或单台运行作 为其它负荷的备用 电源时, 应根据可能过负荷 的情况装设过负 荷保护. 对自耦变压器和多绕组变压器 , 保 护装置应能反映公共绕组及各侧 过负荷 的 情况.过负荷保护应接于一相 电流上,带时 限动作于信号.在无人值守的变电所, 必要 时过负荷保护可动作与跳闸或断开部分负 荷.2、变 压器 保护 的原理 及相 关整 定计算 现在, 微机继 电保护装置以其采用数码 显示、操作简单、显示直观、体积小、接线 简单, 灵敏度高等一系列优点已普遍应用在 变压器保护中. 通过对变压器容量,电压等 级等因素的综合考虑计算, 即可选择适当的 微机保护装置. 变压器的差动保护作为变压 器的主保 护在变压器保护中起着十分重要的作用, 因 此本文就变压器的差动保护做简要介绍: 2 . 1差动保护 ( 1 ) 差动速断 差动速 断保护实质上是反映差动 电流 的过电流保护,不经任何闭锁回路,直接快 I c d I s d I d z O 0 速动作于出口. 动作判据: 任一相差动 电流大于差动速 断定值.( 电流指向变压器为正方向) ( 2 ) 比率差动 比率制动式差动保护的特点是: 动作电 流随外部短路电流的增大而增大, 既可保证 外部短路不误动 , 同时对于 内部短路又有较 高的灵敏度. 比率差动动作判据 :I c d ~ I d z O ,并且 I c d > _ I d z O +K1 ( I z d 一IzdO).式中: 差动 电流 I c d = l I h + I I I, 制动 电流 I z d = ( I I h I +I I l I 1 / 2 . I d z 0为差动启动电流定值,I z d 为制 动电流,I z d 0为比率差动拐点定值,K1为 比率制动系数 , I h为高压侧 电流,I l 为低压 侧 电流 , =a或 b或 C ,以下 同. 比率差动保护动作特性 曲线图如下 图所示:I动区 I z d O 为防止保护在不同工况下的误动, 比率 差动应有 以下 闭锁逻辑 : 1 ) 为防止变压器空投时的激磁涌流 误动,保护装置中采用二次谐波闭锁; 闭锁有效判据:任一相满足 I c d 2 > K2 I c d . 式中:I c d 2 差流二次谐波有效值. K 2二次谐波制动系数. 2 ) 为防止 C T二次回路断线产生差流 的误动, 保护装置中采用 C T断线闭锁功能, 闭锁原理如下: 前提条件: 本侧三相负荷电流均大于有 图中 : I c d 为差 动电 流:Izd为制 动电 流IdzO为 差 动启 动电 流 定值 I z d O为比率差 动拐 点 定值 : I s d为差动速 断定 值K1为比率 制动系 数定值流值 . 动作条件 : I . 至少一相 电流大于有流门槛值; I I . 一路 电流由有流变为无流,其它各 路(包括其它侧 )电流无变化: I I I . 本侧其它两相有电流; 同时满足 以上条件 闭锁差动并发 C T断线闭锁告警信号. 返回条件: I . 任一路电流大 于其 所在 侧对 应的"最大电流门槛值" : I I . 三相无差流; 满足以上任一条件 C T断线 闭锁返回 最大电流门槛值:1 . 2 I n ,I n 是本侧直 接输入电流对应的额定二次电流. 2 . 2与差动保护相关 的计算 1 )计算各侧额定一次 电流: I l n = S n / ~ / 3 UI n ,单位 A. 式中 S n . 设备额定容量 ( K V A) ,UI n . 该侧额定一次电压 ( KV) . 2 )计算各侧额定二次 电流 : 1 2 n K j x ' I 1 n / n l h 式中Kjx.与本体接线方式有关的接线 系数, Y型接线侧 K i x : √ 3, 接线侧 K j x = I , n l h . 该侧 C T变比. 3 ) 计算平衡系数 : 设高、 低侧的平衡系数分别为 Kn 、K 1 , 则:Kn=1 . 0 0: Kl = I h 2 n / l l 2 式中:I h 2 为高压侧额 定二次 电流 ; I l 2 为低压侧额定二次电流. 4 )相位调整: 当装置用于变压器差动保护时, 保护 内 部计算用二次电流一般需要做相位调整 , 调 整方法根据各侧 的接线调整方式 的整定值 而定,具体如下: 接线调整方式整定为 0 :相位外部已调 整好,内部不需要调整. 接线调整方式整定为 l( Y一一 l 1 ) : I a ' = I a - I b . I b ' _ I b — I c I c ' =I c . I a 接线调整方式整定为 2( Y 一. 1 ) : l a , =I a — I c . I b , = I b — I a I c ' = I c . I b 接线调整方式整定为 3( Y一. 7 ) : I a ' =I c — I a , I b' =I a — l b I c ' = I b — I c 接线调整方式整定为 4( Y一. 5 ) : I a ' = I b — I a , I b ' = l c — I b I c ' =I a . I c 5 )逻辑框图 3 、结束 语 变压器微机继 电保护测控装置在 马钢, 沙钢等一系列工程设计项 目中已经普 遍运用, 而且应用效果很好. 在设计过程 中, 41 只要本着经济, 合理的原则 , 选择合适 的保 护测控装置 , 就能确保变压器故障对线路和 设备的影 响程度降到最低.