变压器保护原理（材料）
2020-03-03 11:02:42 来源：范文大全收藏下载本文
保护原理 3.1差动保护 3.1.1 启动元件
保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。
启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。 a) 差电流突变量启动元件的判据为： | iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T) |>0.5Icd ； 其中：φ为a,b,c三种相别； Icd为差动保护动作定值；
当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。
b) 差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时差电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。
3.1.2 差动电流速断保护元件
本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：
Id >Isd
其中：Id为变压器差动电流 Isd为差动电流速断保护定值 3.1.3 二次谐波制动元件
本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动, 其动作判据为：
I ⑵>Id * XB 2；
其中：I⑵为差动电流中的二次谐波含量； Id为变压器差动电流；
XB2为差动保护二次谐波制动系数； 3.1.4 波形对称判别元件
本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时，本保护能瞬时动作。本保护原理已申请国家专利，专利号为ZL-95-1-12781.0。
3.1.5 比率制动元件
本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为：
Icdd =|I1+I2+I3|；
Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|)；
Icdd≥Icd 并且IzddIzdd>Izd ， Icdd-Icd≥K1*(Izdd-Izd) 或Izdd>3Izd， Icdd-Icd- K1*2Izd≥K2*(Izdd-3Izd) 其中： I1为I侧电流； I2为II侧电流；
I3为III侧电流； Icd为差动保护电流定值；
Icdd为变压器差动电流； Izdd为变压器差动保护制动电流，
Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值；
K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7； 3.1.6 TA回路异常判别元件
本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为：
(1) |⊿iφ|≥0.1In且|IH|
(3) 本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI （仅对TA为Y形接线方式）； (4) max(Ida,Idb,Idc)> IWI (5) max(Ida,Idb,Idc)>0.577Icd 其中：⊿iφ为相电流突变量 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值； Icd 为差动保护电流定值 In 为额定电流 IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流
ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；
以上条件同时满足(1)、（2）、（3）、（4）判TA断线，仅条件（5）满足，判为差流越限。 3.1.7 变压器各侧电流相位补偿元件
变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。
变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y ->Δ变化调整差流平衡。对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：
Ia’=(IA-IB)/ ；Ib’=(IB-IC)/ ；Ic’=(IC-IA)/ ；
如有其它接线方式，请在定货合同或技术协议中特别说明。 3.1.8 过负荷监测元件
本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器各侧的三相电流。 动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)>Igfh；
其中: Ia、Ib、Ic为变压器各侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值； 3.1.9 过负荷启动冷却器元件
本保护反应变压器的负荷情况，监测变压器高压侧三相电流。 动作判据为： max(Iah，Ibh，Ich)>ITFH；
其中: Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流；
ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值； 3.1.10 过负荷闭锁调压元件 本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器高压侧三相电流。 动作判据为： max(Ia，Ib，Ic)>ITY；
其中: Ia，Ib，Ic为变压器高压侧三相电流； ITY为变压器过负荷闭锁调压元件电流定值。 3.2 非电量保护
本保护完全独立于电气保护，仅反应变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。
本非电量保护可选择信息上传功能，如非电量信息需通过通讯上传，请在保护技术协议或合同中说明。 3.3 断路器保护装置（PST-1206B）
本保护装置共有断路器失灵电流判别、断路器非全相保护和变压器冷却器全停延时回路。 断路器失灵电流判别元件为断路器失灵保护提供电流判别。 延时元件为非电量保护提供计时功能。 3.3.1 断路器失灵电流启动回路
按照25条反措要求，采用相电流、自产零序电流和负序电流元件判别断路器的失灵，第一时限解锁母差保护的复合电压元件，第二时限启动母差保护的断路器失灵回路。
3.3.2 断路器非全相保护
本保护只用于220KV侧分相跳闸的断路器；检测断路器的位置接点、自产零序电流和负序电流元件确定断路器的运行状态，延时跳被保护的断路器，并不启动本断路器的失灵保护。
本保护包括以下元件： 1) 过流元件，动作判据为：
3I0 >Ifqx ； I2 >I2dz ；
其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流，3I0=Ia+Ib+Ic； I2 为负序电流；
Ifqx为零序过流的电流定值； I2dz为负序过流的电流定值； 2) 断路器位置节点检测元件 3.3.3 变压器冷却器全停延时回路
在变压器非电量保护中，冷却器全停保护在原有可直跳基础上增加保护逻辑，其动作逻辑为变压器冷却器全停接点和变压器油温高接点作为开入量(强电开入)，变压器冷却器全停接点动作启动时间继电器，时间继电器动作且变压器油温高接点动作(与门)启动出口跳闸。变压器冷却器全停保护逻辑中是否经油温高闭锁可由控制字选择，变压器冷却器全停保护是否投入可采用投退控制字选择。
3.4 后备保护
3.4.1 复合电压闭锁（方向）过流保护
本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用90°接线，本侧TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：
1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab,Ubc,Uca)Ufx； 以上两个条件为“或”的关系；
其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；
2)功率方向元件，电压电流取自本侧的TV和TA，TA的正极性端指向母线，动作判据为： a) 若方向由复压方向投退控制字选择为“0”时，方向指向变压器：
Uab～Ic Ubc～Ia Uca～Ib三个夹角（电流落后电压时角度为正），其中任一个满足式 45°>б>-135°最大灵敏角为-45°，动作特性为：
b) 若方向由控制字选择为“1”时，方向指向系统（母线），则动作区与正向相反。 c) 若方向由控制字选择为“2”时，表示方向元件退出，本保护变为复合电压闭锁过流保护。
3)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为： Ia>Ifgl； Ib>Ifgl； Ic>Ifgl； 其中：Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；
说明： 220kV侧复合电压方向过流保护，方向朝向变压器，以较短时限动作断开变压器110kV断路器；以较长时限动作断开变压器各侧断路器。
110kV侧复合电压方向过流保护，方向朝110kV母线，以较短时限动作断开110kV母联或母分断路器；以较长时限动作断开变压器本侧断路器。
35（10）kV侧复合电压方向过流保护，方向朝35kV母线，第一时限动作断开35kV母分断路器；第二时限动作断开变压器本侧断路器；第三时限动作断开变压器各侧断路器；
各侧复合电压方向过流保护方向元件的指向、方向元件的投入\\退出可通过控制字选择； 当发生TV断线时，方向元件退出，闭锁复合电压方向过流保护；
3.4.2 复合电压闭锁过流保护
本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：
1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；
其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为：
Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；
说明：220KV侧复合电压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。
110KV侧复合电压过流保护：第一时限动作断开变压器本侧母联或分段断路器；
第一时限动作断开变压器本侧断路器 3.4.3 零序（方向）过流保护 本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0°接线，电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：
1） 零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；
其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流 3I0=Ia+Ib+Ic
I0gl为零序过流的电流定值； 2)零序功率方向元件，动作判据为：
3U0～3I0夹角δ（电流落后电压时角度为正，3U0>1V）
-195°>δ>-15° 其中：
3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压， 3U0=Ua+Ub+Uc。
最大灵敏角为-105°，动作特性为：
当零序功率方向选择控制字=“0”时，零序功率方向指向变压器， 保护动作区-15°>б>-195°，最大灵敏角为-105°；
当零序功率方向选择控制字=“1”时，零序功率方向指向系统（母线），
保护动作区165°>б>-15°，最大灵敏角为75°； 当零序功率方向选择控制字=“2”时，零序功率方向元件退出。
说明：220KV侧装设两段式零序方向电流保护，方向指向变压器，每段的第一时限跳变压器110kV断路器；第二时限跳变压器各侧断路器。
110kV侧装设两段式方向零序电流保护，方向指向110kV母线，每段的第一时限跳110kV母联或母分断路器；第二时限跳变压器本侧断路器。
3.4.4 零序过流保护
本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件： 1)零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；
其中：3I0为零序电流，取自本侧TA。 I0gl为零序过流的电流定值；
说明：零序电流保护，跳变压器各侧断路器。
3.4.5 间隙零序保护
本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件： 1)间隙零序过压元件，动作判据为： 3U0 >U0L ；
其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV； U0L为间隙零序过压的电压定值； 2)间隙零序过流元件，动作判据为： 3I0g >Iggl ；
其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA； Iggl为间隙零序过流的电流定值；
说明：间隙零序保护的过压元件和过流元件各带时间元件，保护动作跳变压器各侧断路器。
3.4.6 公共绕组零序过流保护
本保护反应自藕变压器中性点电流，本保护包括以下元件： 公共绕组零序过流元件，动作判据为： Izxd >Iz ；
其中：Izxd为公共绕组自产零序电流，取自本侧公共绕组TA； Izxd=Ia+Ib+Ic，Ia、Ib、Ic为公共绕组三相电流； Iz为公共绕组零序过流的电流定值；
说明：公共绕组零序过流保护，保护动作跳变压器各侧断路器。
3.4.7 公共绕组复压过流保护
本保护作为变压器的总后备保护。本保护包括以下元件：
1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；
其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自公共绕组的TA。动作判据为：
Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；
说明：公共绕组复压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。
3.4.8 公共绕组过负荷保护
本保护仅反应自藕变压器公共绕组情况，仅监测公共绕组A相电流。动作判据为： Ia >Igfh ；
其中: Ia为公共绕组A相电流；Igfh为变压器公共绕组过负荷电流定值； 3.4.9 TV回路异常判别元件
本元件仅在保护正常运行时投入；当保护启动后，退出本元件。动作判据为： 1) U2>8V；
2) min(Uab,Ubc,Uca)
U
1、U2分别为本侧的正序电压和负序电压。 满足条件1）、2）判为TV断线，满足3）判为TV三相失压。
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