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1、第七章 电力变压器微机保护,第七章 电力变压器微机保护,电力变压器微机保护在硬件上与线路微机保护相类似，由于保护上的特殊要求，在软件上具有明显突出的特性。变压器差动保护允许所有的电流互感器二次侧采用Y形接线，其电流相位和幅值补偿系数均由软件自动实现，这使得保护的调试、整定、运行维护十分方便。新型的变压器微机保护软件采用工频变化量比率差动元件，提高了变压器内部小电流故障的检测灵敏度。多CPU微机保护的采用，使变压器的后备保护按侧独立配置井与变压器主保护、人机接口管理相互独立运行，改善了保护运行和维护条件，同时也提高了保护可靠性。,7-1 电力变压器微机保护的配置,电力变压器的微机保护的配置原则与
2、常规保护的配置基本相 同，但是由于微机保护软件的特点，一般微机保护的配置较齐 全、灵活。,一、中、低压变电所主变压器的保护配量 1主保护配置 (1)比率制动式差动保护，由于中、低压变电所主变压器容量不大，通常采用二次谐波闭锁原理的比率制动差动保护。 (2)差动速断保护。 (3)本体重瓦斯、有载调压重瓦斯和压力释放。,2后备保护配置 主变压器后备保护按侧配置，各侧后备之间、各侧后备保护与主保护之间软件、硬件均相互独立。,7-1 电力变压器微机保护的配置,(1)中性点不接地系统变压器后备保护的配置。,1)三段复合电压闭锁方向过电流保护。I段动作跳本侧分段断路器，II段动作跳本侧断路器，III段动作
3、断开三侧断路器。 2)三段过负荷保护。 I段发信、II段起动风冷，III段闭锁有载调压。 3)冷控失电，主变压器过温报管。,(2)中性点直接接地系统变压器后备保护的配置。 对于高压侧中性点接地的变压器，除上述保护外应考虑设置接地保护。 1)中性点直接接地运行，配置二段式零序过电流保护。 2)中性点可能接地或不接地运行，配置一段两时限零序无流闭锁过压保护。 3)中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时限间隙零序过电流保护。,7-1 电力变压器微机保护的配置,对于双绕组变压器，后备保护可以配置一套，装于降压变压器 的高压侧(或升压变压器的低压侧)。对于三绕组变压器，后备保护 可以配置两套：一套装于高
4、压侧作为变压器本身的后备保护；另一 套装于中压侧或低压的电源侧，并只作为相邻元件的后备保护，而 不作为变压器本身的后备保护。,二、高压变电所主变压器的保护配置,1.主保护配置 (1)比率制动式差动保护，除采用二次谐波闭锁原理外，还可以采用波形鉴别闭锁原理或对称识别原理以克服励磁涌流误动。 (2)工频变化量比率差动保护。 (3)差动速断保护。 (4)本体重瓦斯、有载调压重瓦斯和压力释放。,7-1 电力变压器微机保护的配置,2后备保护配置,高压侧后备保护可按下列方式配置： (1)相间阻抗保护，方向阻抗元件带3的偏移度。 (2)两段零序方向过流保护。 (3)反时限过激磁保护。 (4)过负荷报警。 中
5、压侧后备保护同高压侧。低压侧后备保护设两时限过电流保护及零序过电压保护。,7-2 变压器微机保护的电流平衡调整,一、微机主变保护电流互感器接线原则,常规变压器的差动保护，由于双绕组变压器采用Y，d11接线，高低两侧电流相位差300，从而在变压器差动回路中产生较大的不平衡电流。为此要求两侧电流互感器二次侧采用相位补偿接线。由于微机保护软件计算的灵活性，允许变压器各侧的电流互感器二次侧都按Y形接线，也可以按常规保护的接线方式。当两侧都采用Y形接线时，在进行差动计算时由软件对变压器Y侧电流进行相位补偿及电流数值补偿。,如变压器Y侧二次三相电流采样值为Ia、Ib、Ic，则软件按下式可求得用作差动计算的
6、三相电流IA、IB、IC。用软件实现Y/d转换，则高压侧转换相量如图所示。,7-2 变压器微机保护的电流平衡调整,二、电流平衡的调整系数,主变压器的电流互感器的各二次侧采用Y型接线，由软件进行相位补偿后，由于各侧一次额定电流不等及各侧电流互感器接差动回路的变比不等，还必须对各侧计算电流进行平衡调整、才能消除不平衡电流对变压器差动保护的影响。 具体计算应根据变压器各侧一次额定电流、差动保护电流互感器变比，求出电流平衡调整系数Kb，将Kb值当作定值送入微机保护，由软件实现电流自动平衡调整，消除不平衡电流影响。,l. 变压器各侧的一次额定电流IlN,变压器额定容量,本侧额定相间电压,7-2 变压器微
7、机保护的电流平衡调整,2计算变压器各侧电流互感器二次计算电流,本侧电流互感器变比,接线系数,Y侧,d侧,Kjx 1,3计算电流平衡调整系数Kb,首先规定以变压器高压侧的I2C为基准，然后对其他各侧的电流互感器变比进行计算调整。调整系数为,低压侧调整系数整定值KbL,中压侧调整系数整定值Kbm,h、L、m分别表示高压侧、低压侧和中压侧,误差：由于微机保护取值是按二进制方式取值，调整系数取值不是连续的而是分级，因此，按级差取值的调整系数Kb不可能使差动保护完全达到平衡。,7-2 变压器微机保护的电流平衡调整,三、提高微机差动保护接地短路故障灵敏度的办法,如WBHl00微机型变压器成套保护装置，对差
8、动保护用的电流互感器接线的要求是：可以采用全星形接线，也可以采用常规接线；差动用的电流互感器采用全星性接线时，由软件补偿相位和幅值。若电流互感器采用三角形接线，无法判断三角形接线内的断线，只能判断引出线断线。显然，差动保护用的电流互感器采用全星形接线比采用常规接线有其优越性，应推广采用，,1相位补偿,WBHl00微机变压器差动保护电流互感器采用全星形接线时，如星形侧电流互感器三相电流采样值为Iah、Ibh和Ich，则采用软件编程求得用作差动计算的三相电流IA、IB和IC，其相量图如图所示。,7-2 变压器微机保护的电流平衡调整,2提高单相接地短路灵敏度方法,在变压器高压侧发生单相接地短路与在保
9、护区外发生单相接地短路流过差动回路高压侧电流互感器的零序分量电流与变压器中性点零序电流互感器的零序电流分量的方向不同。,外部故障,内部故障,差动保护在变压器高压侧二次电流的匹配方程,变压器低压侧采用的相位补偿方程为,加入继电器的电流,加入继电器的电流,7-3 比率制动式差动保护原理,一、比率制动式差动保护的基本概念,比率制动式差动保护的动作电流是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。,电磁型DCD1型差动继电器实质上就是一种具有比率制动的差动继电器，它可以通过调节制动绕组匝数Wres，使其动作电流Iop始终大于区外故障时流过制动绕组的制动电流Ires
10、随短路电流Ik增大，差动继电器的动作电流也随之按比率增大，其比率,KresIopIres，称为制动的比率系数。如图所示，曲线2斜率KresK1，而K1Iunb.maxIk.max，由于直线1始终在曲线2的下方，所以保护不会在区外故障时误动。然而在区内故随时，流过差动绕组Wd的差动电流Id，在最不利的条件下总是大于其动作电流，即IdIop，因此区内故障时能正确动作。,7-3 比率制动式差动保护原理,可见，曲线2仅有一小段是直线，所以其比率特性不理想。微机 保护不必通过模拟电路构成比率制动量特性，只需通过正确的程序 算法设计，就可以获得理想的比率制动特性，并能做到内部轻微故 障时不带制动量灵敏地动
11、作。,二、和差式比率制动的差动保护原理,如图，用Ih表示高压侧电流，用Il表示低压侧电流，则内部短路时，差动电流为,为了使区外故障时获得最大制动作用，区内故障对制动作用最小或等于零，制动电流可表示为,7-3 比率制动式差动保护原理,差动电流,制动电流,假设Ih和Il已由软件变换相位和电流补偿，则在区外故障时，制动电流Ires达到最大，而差动电流Id为最小，并等于电流互感器饱和时产生的不平衡电流Iunb。相反区内故障时，制动电流Ires为最小，差动电流Id为最大，所以保护灵敏度较高。虽然制动电流Ires为最小，但不等于零，即区内故障时仍有制动量。,由于电流补偿存在一定误差，在正常运行时差动电流I
12、d仍然有不平衡电流Iunb。所以差动保护动作电流应大于一个起动值Id.st，差动保护的第一判据应满足,按比率制动的比率系数为KresIop/Ires，动作电流Iop是随短路电流Ik按比率增大。从定义可知，制动比率Kres是一个变量，要求在区内故障时Kres大于固定的整定值，保护可靠动作。而在外部故障时Kres却小于该整定值，使保护可靠制动。即要求满足的判据为 KresD,7-3 比率制动式差动保护原理,在微机保护中，动作电流Iop是取差动电流Id作为保护动作量。 在内部故障时差动电流就是总短路电流，在外部故障时，差动电流 反映了电流互感器饱和产生的不平衡电流。因此上式Iop可用Id代 替，并在
13、内部故障时能满足KresId/IresD，保护可靠动作；外部 故障时是KresId/IresD，保护可靠不动作。则第二判据为,通常比率制动差动保护的整定值D不应选得过大，否则差动保护灵敏度将受到影响有损于差动对变压器匝间短路的保护作用，一般D取0.30.5。,比率制动特性曲线,变压器的额定电流,7-3 比率制动式差动保护原理,对三绕组变压器，差动电流为,制动电流为,有的变压器差动保护为了简单起见，制动电流直接选取三侧电流Ih、Im、Il中直接选取最大值，即,在区内故障时两式的制动量相差不多，而在区外故障时对多侧电源变压器，前式选取的制动量比后式大得多，因此对多侧电源变压器区外故障防误动有明显作用。,
