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1、国电南自国电南自 1 数字化站变压器保护 主要内容数字化站变压器保护装置介绍数字化站变压器保护装置介绍变压器保护原理变压器保护原理数字化站变压器保护方案数字化站变压器保护方案数字化站变压器保护调试数字化站变压器保护调试调试注意事项调试注意事项国电南自国电南自 数字化站变压器保护 装置型号 2 装置型号装置型号配置说明配置说明SG T756-IG220kV1000kV电压等级主后一体，传统采样，数字跳闸，保护双CPU配置SG T756-IR220kV1000kV电压等级主后一体，数字采样，数字跳闸，保护双CPU或保护测控一体装置SG T756-I220kV1000kV电压等级主后一体，数字采样，
2、数字跳闸，保护单CPU复采PST 1200U-IG220kV500kV电压等级主后一体，传统采样，数字跳闸，保护双CPU配置PST 1200U-IR220kV500kV电压等级主后一体，数字采样，数字跳闸，保护双CPU或保护测控一体装置PST 1200U-I220kV500kV电压等级主后一体，数字采样，数字跳闸，保护单CPU复采 220kV220kV及以上数字化站变压器保护装置型号及以上数字化站变压器保护装置型号国电南自国电南自 数字化站变压器保护 装置型号 3 装置型号装置型号配置说明配置说明PST 671U-IG110kV及以下电压等级主后一体，传统采样，数字跳闸，保护双CPU配置PST
3、 671U-IR110kV及以下电压等级主后一体，保测一体，数字采样，数字跳闸，保护双CPU配置PST 671U-I110kV及以下电压等级主后一体，数字采样，数字跳闸，保护单CPU配置PST 671UA-I110kV及以下电压等级差动保护装置，主后分体，数字采样，数字跳闸，保护单CPU配置PST 671UB-I110kV及以下电压等级高后备保护装置，主后分体，数字采样，数字跳闸，保护单CPU配置PST 671UC-I110kV及以下电压等级低后备保护装置，主后分体，数字采样，数字跳闸，保护单CPU配置 110kV110kV数字化站变压器保护装置型号数字化站变压器保护装置型号国电南自国电南自
4、数字化站变压器保护 硬件配置 4 SG T756-IG/ PST 1200U-IG/ PST 671U-IGSG T756-IG/ PST 1200U-IG/ PST 671U-IG国电南自国电南自 数字化站变压器保护 硬件配置 5 SG T756-IG/ PST 1200U-IG/ PST 671U-IGSG T756-IG/ PST 1200U-IG/ PST 671U-IG国电南自国电南自 数字化站变压器保护 硬件配置 6 SG T756-IR/ PST 1200U-IR/ PST 671U-IRSG T756-IR/ PST 1200U-IR/ PST 671U-IR国电南自国电南自
5、数字化站变压器保护 硬件配置 7 SG T756-I/ PST 1200U-I/ PST 671U-ISG T756-I/ PST 1200U-I/ PST 671U-I国电南自国电南自 数字化站变压器保护 传统站硬件结构 8 国电南自国电南自 数字化站变压器保护 数字化站硬件结构 9 国电南自国电南自 数字化站变压器保护 传统站双CPU闭锁 10 传统采样、传统跳闸双CPU闭锁方式国电南自国电南自 数字化站变压器保护 数字化站双CPU闭锁 11 数字化站单CPU复采方式国电南自国电南自 数字化站变压器保护 数字化站双CPU闭锁 12 数字化站保护双CPU方式国电南自国电南自 数字化站变压器保
6、护 变压器q变压器变压器 变压器是电力系统重要的主设备之一。在发电厂通过升压变压器将发电机电压升高，而由输电线路将发电机发出的电能送至电力系统中；在变电站通过降压变压器再将电能送至配电网络，然后分配给各用户。在发电厂或变电站，通过变压器将两个不同电压等级的系统联起来，该变压器称作联络变压器。 1） 升压变 降压变 联络变 2） 三圈变 自耦变 3） 三相变压器 分相变压器 国电南自国电南自 数字化站变压器保护 变压器q变压器保护配置变压器保护配置 短路故障的主保护 变压器本体故障的主保护，主要有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护等非电量保护。另外，根据变压器的容量、电压等级及结构特点，可配置零
7、差保护或分侧差动保护。短路故障的后备保护 复合电压闭锁过流保护；零序过电流或零序方向过电流保护；复压闭锁功率方向保护；阻抗保护等。异常运行保护 变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，过激磁保护，变压器中性点间隙保护，零压偏移告警，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等国电南自国电南自 15 数字化变压器保护 500kV保护配置q主保护q高压侧后备保护q中压侧后备保护q低压侧后备保护q公共绕组后备保护国电南自国电南自 16 数字化变压器保护 500kV保护配置q主保护变压器纵差保护变压器分相差动保护变压器分侧差动保护变压器低压侧小区差动保护变压器突变量差动保护变压器负序量差动保护变压器零序
8、量差动保护国电南自国电南自 数字化变压器保护 500kV保护配置q差动保护保护范围差动保护保护范围u纵差保护（变压器） 取高压侧开关、中压侧开关、低压侧开关u分相差动保护（分相变压器） 取高压侧开关、中压侧开关、低压侧套管u分侧差动保护（自耦变压器） 取高压侧开关、中压侧开关、公共绕组u小区差动保护（分相变压器） 取低压侧开关、低压侧套管u零序差动保护（自耦变压器） 取高压侧“零序”、中压侧“零序”、“中性点零序” 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q差动保护差动保护 与发电机、电动机及母线差动保护（纵差保护）相同，变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫第一定律（变压器作为电力系统
9、的一元件，不满足基尔霍夫第一定律，而是一能量守恒元件），即 物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流。此时，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q差动保护差动保护 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q差动保护需解决的技术难点差动保护需解决的技术难点变压器两侧电流的大小及相位不同稳态不平衡电流暂态不平衡电流 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q相角变换相角变换变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功
10、率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流不会相同。超高压、大容量变压器的接线方式，均采用Y0/方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为Y0/-11（或Y0/-1）时，变压器两侧电流的相位相差300。（根据负荷情况，变压器为三圈变压器时，相角可能不同，但电压始终满足上条件）流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则 就不可能等于零或很小。 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q稳态不平衡电流稳态不平衡电流（1）励磁电流 变压器额定电流的3%8%（2）变压器带负荷调压 分接头（3）两侧差动CT的变比与计算变比不同 变比误差 国电南自国
11、电南自 数字化变压器保护 纵差保护q暂态不平衡电流暂态不平衡电流（1）两侧差动CT型号、变比及二次负载不同差动CT型号及变比不同，其暂态特性就不同；差动CT二次负载不同，二次回路的暂态过程就不同。外部故障或外部故障切除后的暂态过程（2）空投变压器的励磁涌流励磁涌流通常为其额定电流的26倍，最大可达8倍以上（3）变压器过激磁 电压升高、频率变化（4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流 角侧零序电流无法流出 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q变压器差动保护的处理方式变压器差动保护的处理方式变压器各侧电流大小及相位不同（纵差保护） CT转角、软件转角（星转角、角转星）稳态不平衡电流
12、定值、比率制动、故障量差动暂态不平衡电流 励磁涌流闭锁原理、CT饱和判别、故障量差动等 国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q纵差保护的转角方式纵差保护的转角方式1 1（星转角（星转角Y0/-11 ）国电南自国电南自 数字化变压器保护 纵差保护q比率制动特性三折线比率制动特性三折线2 2 国电南自国电南自 数字化变压器保护 励磁涌流q变压器励磁涌流变压器励磁涌流 忽略变压器及合闸回路电阻的影响，电源电压的波形为正弦波。则空投瞬间变压器铁芯中的磁通与外加电压的关系为铁芯中的磁通；W变压器空投侧绕组的匝数；Um电源电压的幅值；合闸角；角速率，当频率为50Hz，314。 国电南自国电南自 数
13、字化变压器保护 励磁涌流q变压器励磁涌流特点变压器励磁涌流特点偏于时间轴一侧，即涌流中含有很大的直流分量；波形是间断的，且间断角很大，一般大于1500；由于波形间断，使其在一个周期内正半波与负半波不对称；含有很大的二次谐波分量，若将涌流波形用福里叶级数展开或用谐波分析仪进行测量分析，绝大多数涌流中二次谐波分量与基波分量的百分比大于30%，有的达80%甚至更大；在同一时刻三相涌流之和近似等于零；（有非周期分量）励磁涌流是衰减的，衰减的速度与合闸回路及变压器绕组中的有效电阻及其他有效损耗有关。 国电南自国电南自 数字化变压器保护 励磁涌流q变压器励磁涌流变压器励磁涌流 国电南自国电南自 数字化变压
14、器保护 励磁涌流q二次谐波原理二次谐波原理 利用流过差动元件差电流中的二次谐波电流作为制动量，区分出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流二次谐波制动比越大，与基波电流相比，单位二次谐波电流产生的作用相对越小；而二次谐波制动比越小，单位二次谐波电流产生的制动作用相对越大 国电南自国电南自 数字化变压器保护 励磁涌流q波形对称原理波形对称原理 设 表示差流微分后波形上前半周某一点的值， 表示差流波形微分后波形上与 点相差1800点的值，K为比率常数国电南自国电南自 32 数字化变压器保护 后备保护阻抗保护阻抗保护过激磁保护过激磁保护复压闭锁（方向）过流保护复压闭锁（方向）过流保护零序（方向
15、）过流保护零序（方向）过流保护中性点零序过流（公共绕组零序过流）中性点零序过流（公共绕组零序过流）间隙保护间隙保护国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q阻抗保护阻抗保护l独立的启动元件l阻抗特性（偏移圆）l振荡闭锁元件lPT断线 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q启动元件启动元件l突变量启动元件l零序量启动元件l负序量启动元件 故障特征 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q阻抗判别元件阻抗判别元件 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q振荡闭锁元件振荡闭锁元件l不对称故障开放元件l对称故障开放元件l阻抗变化率 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q
16、过激磁保护过激磁保护 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q过激磁保护过激磁保护l操作过电压lPT断线l基准电压（频率） 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q复压闭锁（方向）过流保护复压闭锁（方向）过流保护l复压元件 取各侧还是本侧？ 复压压板、PT断线（电压压板） l方向元件 复压压板、PT断线（电压压板） 死区？ 方向取对侧、记忆元件l过流元件 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q零序（方向）过流保护零序（方向）过流保护l零序过流元件 取中性点零序还是自产零序？l方向元件 PT断线（电压压板） 方向元件判别自产零序还是中性点零序？ 国电南自国电南自 数字化变压器保护 后备保护q间隙保护间隙保护保护中性点不接地变压器中性点绝缘安全变压器中性点的间隙电流及PT开口三角形电压作为危及中性点安全判据 国电南自国电南自 42 数字化变压器保护 接线差异国电南自国电南自 43 数字化变压器保护 数字化方式模拟量采集为传统方式GOOSE跳闸模拟量为数字化采样GOOSE跳闸传统采样模拟量为数字化采样GOOSE跳闸数字采样保测一体国电南自国电南自 44 数字化变压器保护
