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1、特高压变压器保护,南瑞继保,主要内容,特高压变压器特殊结构及其对保护配置的影响。 特高压系统参数对保护配置的影响。 特高压变压器保护对策。,特高压变压器的特殊结构,根据国内两大变压器生产厂家提供的1000kV变压器总体结构介绍，1000kV主变压器由变压器主体(不带调压的自耦变压器)和调压、补偿变压器两部分组成，结构简洁，绝缘可靠性容易得到保证。调压变压器与主变压器通过硬铜母线连接。,特高压变压器的特殊结构,采用特殊结构的优点,便于运输 。 为了保证主变运行的可靠性和维护的方便，当调压部分出问题时，可与主变主体部分解开，不影响主变的运行。,特殊结构带来的特殊调压方式,此种调压方式在调节主变中压
2、侧电压时，同时会影响低压侧电压，为了保持调节过程中低压侧电压的稳定，需要通过增加低压补偿绕组，引入负反馈电压达到稳定低压侧电压的目的。 此种调压方式是典型的通过小容量变压器调节大容量变压器的方式，当大容量变压器电压发生较小变化时，小容量的变压器的电压将发生很大的变化。,特殊结构对差动保护灵敏度的影响,这种连接方式情况下，调压变和补偿变占整个变压器的匝数相对较少，两者匝对匝间的电压相对于主变压器来说也很小，当调压变或者补偿变发生轻微匝间故障情况下，折算到整个变压器来说会更加轻微，保护范围为整个变压器的变压器差动保护很难在这种情况下动作。,特殊结构对差动保护灵敏度的影响,北京中国电科院进行1000
3、kV变压器保护动模试验时调压变25%匝间的一个故障波形 (蓝、绿、红分别为A、B、C三相，下同) ：,差电流波形,电压波形,电流波形,特殊结构对差动保护灵敏度的影响,从以上波形可以看出，即使调压变发生25%的匝间故障(这个匝比的匝间故障对于调压变压器来说已经是非常严重的内部故障)，主变压器差动保护差电流幅值也仅为0.47Ie，刚刚超过了差动保护起动定值0.4Ie，当调压变短路匝比继续下降之后，主变压器差动保护甚至不能够起动。,特高压变压器差动保护配置,对于这种主变+调压变、补偿变的变压器连接方式，必须为调压变和补偿变单独配置差动保护以提高其区内故障匝间故障时的灵敏度，此外，由于单独配置的调压变
4、和补偿变的差动保护主要是用来提高小故障情况下的灵敏度，所以无需为其配置差动速断保护。,特高压变压器差动保护配置,特高压变压器差动保护平衡,根据沈变和保变提供的调压补偿变铭牌参数，主变压器的调压范围都为4*1.25%=5%(共9档)，两家变压器厂家提供的中压侧具体参数如下：,特高压变压器差动保护平衡,特高压变压器差动保护平衡,因为两家主变压器的额定容量、额定电压及调压范围与档位是相同的，所以上述表格中的微小差异应该来自于对sqrt(3)的取舍的误差导致的 。,特高压变压器差动保护平衡,以0档位的额定电流3299.1A为基准： 当调节到5%档位时，额定电流为3142.0，偏差为： (3142.0-
5、3299.1)/3299.1= - 4.76% 当调节到-5%档位时，额定电流为3472.8，偏差为： (3472.8-3299.1)/3299.1= 5.26%,特高压变压器差动保护平衡,由于一般变压器的差动起动定值最小整定为0.2Ie，斜率为0.5左右，可见，按照一般变压器的定值整定习惯完全可以满足特高压变压器主变压器保护的要求，特高压变压器主变压器保护定值只需要一套定值就可以满足各种运行工况下的差动保护平衡的要求，同时建议主变压器按照铭牌0%调压档位电压整定(525kV)。,主变压器差动定值,主变压器差动平衡系数,主变压器差动保护平衡误差,当调节到-5%档位时，差动保护差流平衡出现最大误
6、差，最大误差为5.26%。,沈变调压变参数,沈变调压变参数,保变调压变参数,保变调压变参数,调压变调节过程中的匝比变化,沈变调压变中-高+低三侧满负荷运行工况,调压变差动保护特定工况平衡,调压变差动保护其他工况平衡,调压变差动保护平衡,由上表可知，按照中-高+低三侧满负荷运行工况进行差动保护平衡系数计算，在其他运行工况下差动保护的平衡误差都很小，都完全满足差动保护的要求。,合并档位时的差动保护平衡误差,合并档位时的差动保护平衡误差,从上表可以看出，以某一档位为基准的平衡方法不能适应其他其他档位的运行情况。,合并档位时的差动保护平衡误差,合并档位时的差动保护平衡误差,可见考虑不同档位情况下的定值
7、合并将带来不小的误差，同时由于不管怎么样合并档位定值也不可能一套定值适应所有档位情况，这样反而给现场运行人员带来麻烦，所以还是建议现场使用9套定值区，每套定值区对应一个档位，这样对应关系非常明确，不容易出错。,调压变差动保护平衡定值设置,调压变差动保护平衡定值设置,为了使差动保护能够自适应分接头调节过程中的电流的导向，保护装置根据定值区号的大小进行差动保护电流平衡的自动倒向。,特高压系统参数对保护配置的影响,试验示范工程特高压短路阻抗比较大。 试验示范工程特高压线路长度很长，阻抗也较大。,特高压系统参数对保护配置的影响,特高压系统参数对保护配置的影响,高压侧TA：高压侧三相金属性故障下流过最大
8、短路电流，分为两种方式 。 由500kV侧通过变压器短路阻抗提供，最大电流(无穷大系统)为1649.6/0.18=9164A，实际情况下要更小些。 由1000kV系统最大运行方式提供短路电流5757A。 目前高压侧TA变比为3000/1，短路电流倍数最大仅为：9164/3000=3.055倍。,各TA流过的最大短路电流,中压侧TA：中压侧三相金属性故障下流过最大短路电流。 由500kV系统提供短路电流时短路电流最大，一般500kV变压器高压侧变比选为4000/1，本次特高压试验示范工程5000/1.,特高压系统参数对保护配置的影响,低压侧TA：低压侧三相金属性故障下流过最大短路电流。 假设高压
9、侧和中压侧都为无穷大系统，低压侧最大短路电流为: 2*15746.4/0.62=50795A，实际情况下要小的多。 目前低压侧TA变比为4000/1，短路电流倍数最大仅为：50795/4000=12.699倍。,特高压系统参数对保护配置的影响,在忽略低压绕组的情况下，高压侧或者中压侧三相金属性短路情况下，公共绕组流过最大的短路电流，该电流最大也仅为(无穷大系统) (3299.2-1649.6)/0.18=9155.3A,而实际应用过程中，公共绕组最大短路电流要低于该电流值。 目前公共绕组侧TA变比为1000/1，短路电流倍数最大仅为：9155/1000=9.155倍。,特高压系统参数对保护配置
10、的影响,从以上表格数据可以看出，由于受到1000kV系统短路水平和变压器短路阻抗的限制，1000kV变压器各侧TA流过的最大短路电流都不太大，对TA的动、热稳定要求甚至低于一般的500kV变压器。,特高压系统参数对保护配置的影响,从以上数据可以看出，由于特高压系统阻抗和特高压变压器短路阻抗比的影响，特高压变压器对差动保护的灵敏度提出了更高的要求。,保护灵敏度对策,由于特高压变压器的调压范围较小，为了获得较高的灵敏度，可以适当的将差动保护起动定值和差动保护比率制动系数降低一些。 降低保护定值会降低保护在区外故障等各种系统扰动情况下的保护的可靠性，所以不能根本解决差动保护灵敏度不足的问题。,保护灵
11、敏度对策,不受负荷电流的工频变化量差动保护是提高保护灵敏度的根本解决方案。 提高差动保护灵敏度不以减低保护可靠性为前提。,变压器工频变化量差动保护,匝间短路故障是电力变压器主要的内部故障形式之一，全国统计表明，匝间故障约占变压器内部故障的70%左右。 采用灵敏度高且安全性高的保护来检测出变压器的匝间故障，对提高变压器的安全运行水平具有重要意义。 利用变压器各侧电流中的工频变化量与差电流的工频变化量，实现变压器工频变化量比率差动保护。,变压器工频变化量差动保护,工频变化量比率差动动作特性,变压器工频变化量差动保护,工频变化量差动保护的特点： 只反应故障分量，不受负荷电流的影响 受过渡电阻影响小
12、高比率制动系数，抗TA饱和能力强,变压器发生轻微匝间故障 （C相1.5%匝间故障）,工频变化量差动,常规差动,特高压系统分布电容的影响,在系统发生故障情况下，由于长线路分布电容的充放电效应，可能使短路电流中出现较大的谐波分量，而且故障越严重(电压突变越大)，故障电流中的谐波越明显。 变压器保护由于励磁涌流识别、CT饱和识别等判断的存在，对谐波分量较为敏感。,金属性故障波形,特高压系统分布电容的影响,可见，由于分布电容的影响，使得变压器内部故障情况下，差动保护可能受到故障电流中谐波电流的影响而导致保护动作速度下降。 并且，故障越严重，电压突变越大，电容的充放电现象越明显，对差动保护的影响越大。,电容电流对策,引入不经过励磁涌流判据闭锁的差动保护原理。,谢谢,
