变压器微机保护

变压器微机保护（通用8篇）

变压器微机保护 篇1

1 引言

变压器的故障可分为内部故障和外部故障两类。内部故障主要是变压器绕组的相间短路、匝间短路和中性点接地侧单相接地短路。内部故障是和危险的, 因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘, 烧毁铁心, 而且由于绝缘材料和变压器油受热分解会产生大量的气体, 可能引起变压器邮箱的爆炸。变压器最常见的外部故障, 是引出线绝缘套管的故障, 它可能引起引出线相间短路或接地 (对变压器外壳) 短路。变压器的不正常工作情况有:由于外部短路或过负荷引起的过电流、油面的降低和温度升高等。

2 纵联差动保护的工作原理

变压器纵联差动保护是反应变压器一、二次侧电流差值的一种快速动作的保护装置。用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路, 并且也可用来保护变压器的匝间短路, 其保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。

变压器纵联差动保护的单相原理接线如下图所示, 在变压器的两侧装有电流互感器, 两侧电流互感器同级性端子相连接, 电流继电器接在差流回路内。将变压器看成是一个节点 (将两侧电流归算至同一个电压等级) , 设一次侧的电流为I1和I'2。二次侧的电流为I"1和I"2, 流入电流继电器的电流IKA。在正常运行和外部k-1点短路时, 如果TA1的二次电流I"1和TA2的二次电流I"2相等 (或相差极小) 则流入继电器KA的电流为IKA=I"1-I"2=0 (或差流值极小) , 继电器KA不动作。而在差动保护的保护区内k-2点短路时, 对于单端供电的变压器来说I"2=0, 所以I-KA=I"1, 超过继电器KA所整定的动作电流IOP, 使KA瞬时动作, 然后通过出口继电器KM使断路器QF1和QF2跳闸, 切除故障变压器, 同时由信号继电器KS1和KS2发出信号。

3 变压器差动保护的不平衡电流及减少措施

变压器差动保护是利用保护区内发生短路故障时变压器两侧电流在差动回路中引起的不平衡电流而动作的一种保护。该不平衡电流用IUN表示, IUN=I'1-I'2, 在正常运行和外部k-1点短路时, 希望IUN尽可能地减小, 理想情况下是IUN=0。但这几乎是不可能的, 不仅与变压器和电流互感器的接线方式及结构性能等因素有关, 而且与变压器的运行方式有关, 因此只能设法使之尽可能地减小。下面简述不平衡电流产生的原因及其减小或消除的措施。

(1) 由于变压器一、二次侧接线不同引起的不平衡电流, 工厂总降压变电所采用Y, dll接线的变压器, 其高、低压侧电流之间就有30度的相位差, 因此, 即使高、低压侧电流互感器二次侧电流做到大小相等, 其差也不会为零, 因而出现由相位差引起的不平衡电流。

为了消除这一不平衡电流, 必须消除上述30度的相位差。为此, 将变压器Y型界限册的电流互感器接成d形接线;而d形接线电流互感器接成Y形接线。这样, 可以使电流互感器二次连接臂 (差动臂) 上的每相电流相位一致, 如下图所示。这样即可消除因变压器高。低压侧电流相位不同而引起的不平衡电流。

(2) 由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起的不平衡电流采用上述方法可以使Y, dll变压器的差动保护连接臂上电流相位一致, 但还没做到其大小相等, 这样两者的差仍然不为零。如果变压器两侧电流互感器选的变比与计算结果完全一样, 则不平衡电流=0。但实际所选电流互感器变比不可能与计算值完全相同, 而只能选择与计算值接近的标准变比。故两连接臂撒谎能够还是存在不平衡电流。为了消除这一不平衡电流, 可以在电流骨干起二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡, 或利用专门的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿, 消除不平衡电流。

(3) 各侧电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流当变压器两侧电流互感器的型号和特性不同时, 其饱和特性也不同 (即使型号相同, 其特性也不会完全相同) 。在变压器差动保护范围外发生短路时, 各侧电流互感器在短路电流作用下其饱和成都相差更大, 因此, 出现的不平衡电流也就更大。这个不平衡电流, 可采用提高保护动作电流躲过。

(4) 由于变压器分接头改变引起的不平衡电流变压器在运行时, 往往采用改变分接头未知 (即改变高压绕组的匝数) 进行调压。因为分接头的改变, 就是变压器变比的改变, 因此, 电流互感器二次侧电流将改变, 引起新的不平衡电流。也可采用提高保护动作电流的措施躲过。

(5) 由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流变压器的励磁电流仅流过变压器电源侧, 因此, 本身就是不平衡电流。在正常运行及外部故障时, 此电流很小, 引起的不平衡电流可以忽略不计。但在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时, 则可能有很大的励磁电流 (即励磁涌流) 。

励磁涌流产生的原因是由于变压器铁心中的磁通不能突变引起过度过程产生的。因此, 在变压器差动保护中减小励磁涌流影响的方法是如下。

(1) 采用具有速饱和铁心的差动继电器。

(2) 采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。

(3) 利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。

在常规保护中现普篇使用的是BCH-2型 (DCD-2型、DCD-2M型) 带速饱和变流器短路线圈的差动继电器。

综合上述分析可知, 变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的, 但采取措施, 减小其影响, 用以提高差动保护构成的差动保护。

4 变压器的保护配置

电力变压器的微机保护的配置原则与常规保护的配置是基本相同, 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。

4.1 中、低压变电所主变压器的保护配置

4.1.1 主保护配置

(1) 比率制动式差动保护。由于中, 低压变电所容量不大, 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。

4.1.2 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。 (1) 中性点不接地系统变压器过电流保护。Ⅰ段动作跳本侧分段断路器, Ⅱ段动作跳本侧断路器, Ⅲ段动作断开三侧断路器。 (2) 三段过负荷保护。Ⅰ段发信, Ⅱ段启动风冷, Ⅲ段闭锁有载调压。 (3) 冷控失电, 主变压器过温报警。

4.1.3 中线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, 除了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, 配置一段两实现间隙零序过电流保护。3) 中性点经放电间隙接地运行, 配置一段两实现间隙零序过地阿牛保护。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, 饿日不作为变压器本身的后备保护。

4.2 高压变电所主变压器的保护配置

4.2.1 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客服励磁涌流误动。 (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。

4.2.2 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。

中压侧后备保护同高压侧。低压侧后备保护设两实现过电流保护及零序过电压保护。

摘要：在工厂供电系统中, 变压器占有很重要的地位。因此, 提高变压器工作的可靠性, 对保证工厂安全供电具有非常重要的意义。本文分析了纵联差动保护的工作原理原理, 探讨了其保护配置。

关键词：变压器,纵联差动保护,保护配置

参考文献

[1]杨新民.电力系统微机保护培训教材.北京;中国电力出版社, 2000

[2]丁毓山、南俊星.微机保护与综合自动化系统.北京:中国水利水电出版社, 2002

[3]葛耀中.微机式自适应电压保护研究.继电器.2001第1期

变压器微机保护 篇2

【关键词】变压器；差动保护；差流越限

引言

目前继电保护技术不断发展，微机型变压器保护在电网中得到广泛应用，这使得二次回路的连接越来越简单，但完全由微机程序实现的动作逻辑却更为抽象，尤其对于Y，d接线方式的变压器，Y侧与d侧的电流存在相角差，微机型差动保护需要通过软件进行角度的补偿，不同厂家的微机保护采用的补偿方式也不完全相同，这直接影响到整套保护原理的认识和现场的测试方法。本文通过对微机型变压器比率差动保护原理的分析，阐述了不同补偿方式的技术手段，并对变电站主变差动保护频繁发“差流越限”报文原因进行了探讨。

1.变压器差动保护原理

差动保护是比较主变各侧电流的大小和相位的一种保护。从理论上，当变压器正常运行或外部故障时，根据KCL定律：任一时刻流入变压器的电流就等于流出变压器的电流，即：∑i=0，差动电流回路的电流为零，此时保护不应动作。

当变压器发生内部故障时，若忽略负荷电流，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，即：∑i≠0，此时差动保护应可靠动作。

1.1 不平衡电流产生的原因

在理想情况下，当变压器正常运行或发生外部故障时，流过差动回路的电流为零。实际上由于变压器各侧CT型号、变比、磁饱和特性及变压器励磁电流、励磁涌流等影响，差动回路不可避免地存在不平衡电流，一旦不平衡电流超过差动动作整定值时，将会导致差动保护的误动作。

1.2 限制不平衡电流产生的措施：

1.2.1 为了防止变压器励磁涌流对差动保护的影响，采取二次谐波制动原理、间断角原理、波形对称原理等来躲过励磁涌流。

1.2.2 防止由各侧CT的比误差、变压器改变分接头或带负荷调压、通道变换及变压器励磁电流等引起的误差，通过对差动保护起动电流的整定，可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。

1.2.3 防止因接线组别、CT变比不同产生的不平衡电流，采用软件对各侧二次电流的相位和幅值进行补偿，使其趋于平衡。

1.2.4 防止差动保护在区外故障时，由于各侧CT磁饱和程度不一致而造成很大的不平衡电流，微机型变压器保护普遍采用了比率制动特性，通过引入制动电流，使差动保护的动作电流随制动电流的增大按一定的比例增大。

1.2.5 防止超高压大型变压器由于过励磁造成差动保护的误动作，采用五次谐波作为闭锁元件，当变压器过励磁时，将纵差保护闭锁。

1.2.6为防止由零序电流产生的很大的不平衡电流造成差动保护误动作，在差动二次电流的补偿措施中要采取措施。

2.Y，d变压器二次电流相位和幅值的调整

2.1现在的微机保护，不管变压器高低压绕组是怎样的连接方式，两侧TA均可接为Y，工程设计中各侧CT也多采用Y连接，两侧二次电流的相位差补偿则由软件来完成。消除相角误差分为由Y侧向d侧归算及d侧向Y侧归算两种做法。

2.2各侧电流幅值平衡的调整：微机型变压器差动保护电流平衡调整是在各侧电流平衡系数计算的基础上，由软件来实现电流自动平衡。求出差动保护各侧电流平衡系数后，电流平衡调整自然实现了，即只需将各侧相电流与其对应的平衡系数相乘即可。

3.频发“差流越限”报文原因及分析

在某变电站，技改时变压器由3.15MVA更换换为5MVA（变比为38.5±3×2.5%/10.5kV），主变保护未更换。35kV侧CT（变比为100/5）二次回路采用完全星形接线，未更改。

运行后该变压器频繁发“差流越限”报文，经检查：该变压器差动保护平衡系数整定正确，各相电流显示正确，越限定值为0.25，也没有问题，那为什么会出现差流越限呢？

通过分析我们知道，影响不平衡电流的因素有：

1）有载变压器档位

2）平衡系数的整定

3）变压器负荷

4）CT变比

变压器档位根据电压以及功率因数等不可能固定在某一个档位不变；平衡系数一旦整定好以后就不可能随时随地来进行调整；对变压器负荷来进行进行限制就更不可能。因此只有通过改变CT变比，才能限制不平衡电流的大小，这种方式也最简便，易于操作，也是最有效的方式。在我们实际计算不平衡电流时，各侧电流最终都要归算到高压侧CT，因此差流大小与低压侧CT变比无关，即：差流的大小仅仅取决于高压侧CT的变比的变化。所以高压侧CT变比应选择200/5，这样才能保证变压器在满负荷运行时不会差流越限。之后将该变压器高压侧CT变比进行了调整，这样差流越限的问题得到了解决。

在這个案例里，保护回路二次接线没有任何错误。对于35kVCT二次回路采用完全星形接线来说，因为100/5的CT可以承受6MVA的负荷，10kV300/5的CT可以承受5.4MVA的负荷，所以在主变由3.15MVA更换为5MVA时，认为高压侧CT变比100/5能满足要求，不须更换，所以导致了频发差流越限的报文信息。对于设计、安装调试和定值整定人员来说，应充分了解保护原理及相关的理论计算，这对于保证设备的安全可靠运行是非常必要的。

4.结束语

本文在阐述微机型变压器比率差动保护原理的基础上，重点阐述了计算差流方法，可提高实际运行中如何进行差动保护校验方法和查找缺陷排除故障有一定的帮助作用。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答.北京：中国电力出版社，1999.

[2]陈衍编.电力系统分析.北京：电力出版社，2007.

[3]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术.北京：中国电力出版社，2006

微机变压器差动保护装置的调试 篇3

关键词：RCS-9671,微机变压器保护,差动保护,补偿电流,调试

1 基本配置

装置为由多微机实现的变压器差动保护, 适用于110KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器, 满足四侧差动的要求。

本装置包括差动速断保护, 比率差动保护, 中、低侧过流保护, CT断线判别。

2 装置的性能特征

2.1 本装置有独立的CPU作为整机起动元件,

该起动元件在电子电路上 (包括数据采集系统) 与保护CPU完全独立, 动作后开放保护装置出口继电器正电源。

2.2 装置保护CPU担负保护功能,

完成输入量的采样计算, 动作逻辑判断直至跳闸。保护CPU还设有本身的起动元件, 构成独立完整的保护功能。

2.3 差动速断及比率差动保护性能

a.差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器, 用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸, 典型出口动作时间小于15ms。

b.比率差动保护的动作特性如图, 能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。

其中:Id为动作电流, Ir为制动电流, Icdqd为差动电流起动值, Kbl为比率差动制动系数, Ie为变压器的额定电流, 图中阴影部分为保护动作区。

3 投运前的调试项目

根据《继电保护及安全自动装置检验条例》 (Q/CSG 1008-2004) , 投运前的调试项目主要有:绝缘检查;数据采集回路正确性的测定;开关量开入开出检查;按定值要求进行保护调试;保护装置的整组传动试验;与监控系统的联调。

4 RCS-9671型变压器差动保护装置定值试验

试验接线 (以A相为例)

试验仪器:深圳凯弦KD840调试装置。

对应保护设置:保护对象为双卷变, 变压器接线Y/D-11

补偿电流

当保护采用内转角方式时, 为了抵消由于保护内部通过算法转角而在非测试相产生的电流, 需要加入补偿电流。Y/D-11接线的变压器, 高压侧电流和低压侧电流之间存在30°的角度差, 若两侧TA均采用星形接线, 则在两侧二次电流之间也存在30°的角度差, 设高压侧二次电流为Iah、Ibh、Ich;低压侧二次电流为Ial、Ibl、Icl。保护为了纠正两侧的角度差, 在高压侧 (Y侧) 用算法进行角度纠正:

这样高、低压两侧电流的相位就一致了。在做A相差动的时候, 虽然只通入高、低压两侧的A相电流, 但是在高压侧保护计算C相电流, C相差动保护可能动作, 影响A相测试结果。所以在做实验的时候必需消除此电流的影响, 故应在低压侧 (D侧) C相加入补偿电流, 以抵消此相高压侧 (Y侧) 电流。

例:已知变压器参数如下:

20兆伏安

35±4×2.5%/10千伏Y/△-11

CT变比选择三侧依次为500/5, 1500/5

在“1.装置整定”“1.保护定值”“1.系统参数”菜单中定值整定如下:

变压器容量:20MVA

一侧额定电压:35k V

二侧额定电压:0k V

三侧额定电压:0k V

四侧额定电压:10k V

额定电压二次值:57.7V

变压器接线方式:01

在“1.装置整定”→“1.保护定值”→“2.保护定值”菜单中整定下列定值:

一侧CT额定一次值:0.5k A

一侧CT额定二次值:5A

二侧CT额定一次值:0k A

二侧CT额定二次值:5A

三侧CT额定一次值0k A

三侧CT额定二次值5A

四侧CT额定一次值1.5k A

四侧CT额定二次值5A

4.1 差动速断校验

投入“差动投入”压板和定值中“投差动速断”控制字。例如:Isdzd=6Ie,

a.在第一侧通入A相为0.95*5.71*6=32.54A的电流, 差动速断应可靠不动作;在第一侧通入A相为1.05*5.71*6=35.97A的电流, 差动速断应可靠动作。

4.2 比率差动校验

投入“差动投入”压板和定值中“投比率差动”控制字。例如:Icdqd=0.5Ie, kbl=0.5

在第一侧通入A相为0.95*5.71*0.5=2.71A的电流, 比率差动应可靠不动作;在第一侧通入A相为1.05*5.71*0.5=2.99A的电流, 比率差动应可靠动作。

由于Kmode=01, a.在第一侧通入A相大小为5.71A的电流, 在第四侧通入A, C相大下均为3.85A的电流, 并保证I1a与I4a反向, I4a与I4c反向。此时差流应为0。此时, 差流和制动电流计算公式如下

减小第一侧电流的大小, 保持第四侧电流不变, 直到比率差动保护动作, 记下I1a, I4a的大下, 代入公式 (1) (2) 。得到一组差流和制动电流 (0.44Ie, 0.78Ie) 。

b.在第一侧通入A相3Ie1=3*5.71=17.13A的电流, 在第四侧通入两相 (A, C相) 大下均为3Ie4=3*3.85=11.55A的电流, 并保证I1a与I4a反向, I4a与I4c反向。此时差流应为0。减小第一侧电流的大小, 保持第四侧电流不变, 直到比率差动保护动作, 记下I1a, I4a的大下, 代入公式 (1) (2) 。得到一组差流和制动电流 (1.24Ie, 2.38Ie) 。

参考文献

变压器微机保护 篇4

1 变压器各侧电流幅值相位调整及零序电流的消除方式

1.1 接线组别对差动保护的影响及调整方式

对于Y, y0接线的变压器, 由于一、二次绕组对应相电流的相位几乎完全相同。而常见Y, d11接线的变压器, 由于三角形侧的线电压与星形侧相应相的线在相位上相差30°, 故其相应相的电流相位关系也相差30°。即三角形侧的电流比星形侧的同一相电流, 在相位上超前30°, 因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等, 在差动保护回路中也会出现不平衡电流。

1.2 接线组别的常规补偿措施

为了消除由于变压器Y, d11接线引起的不平衡电流影响, 传统方式的相位补偿法是将变压器星形侧电流互感器二次侧接成三角形, 而将变压器三角形侧电流互感器二次侧接成星形, 从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。如图1所示。

图中IAY、IBY、ICY分别表示变压器星形侧三相电流 (均表示向量以下同) , 对应的电流互感器二次电流为I’a Y、I’b Y、I’c Y。由于电流互感器二次绕组接成三角形, 故流入差动臂的三相电流为Ia Y=I’a Y-I’b Y、Ib Y=I’b Y-I’c Y、Ic Y=I’c Y-I’a Y分别超前同名相一次侧电流IAY、IBY、ICY30°。这样便可补偿Y, d11型变压器两侧电流30°的相位差, 使变压器在正常运行情况和外部短路时, 同名相流入差动臂的二次电流保持同相位, 从而减小了由于变压器接线组别相位差形成的不平衡电流。

1.3 消除流入差动保护零序电流的必要性及措施

变压器运行过程中, 往往会出现在区外接地故障时, 零序电流流过变压器一侧情况, 如YN, d11型变压器, 当高压侧区外发生接地故障时, 将有零序电流流过高压侧, 而由于低压绕组为d形接线, 在变压器低压侧将无零序电流输出, 若不采取措施使得零序电流不流入差动元件, 在变压器高压侧系统中发生接地故障时, 差动保护可能有误动的危险。

2 比率制动解决区外故障不平衡电流增大的影响

变压器在正常负荷状态下, 电流互感器的误差很小, 这时差动保护的不平衡电流也很小, 但随着外部短路电流的增大, 电流互感器就可能饱和, 误差也随着增大, 这时, 不平衡电流也随之增大, 当不平衡电流超过动作电流时, 差动保护就可能误动。

3 励磁涌流对差动保护的影响及其解决措施

3.1 变压器的励磁涌流

变压器的高低压侧是通过电磁联系的, 故仅在电源的一侧存在励磁电流, 它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。正常运行时, 其值很小, 一般小于变压器额定电流的3%, 当发生外部故障时, 由于电源侧母线电压降低, 励磁电流将更加减少。

3.2 各种涌流制动方案在实际运行过程中的比较

目前, 国内各保护厂家在涌流制动逻辑上一般有两种不同的方案。

一种采用“一相出现涌流特征, 三相纵差保护全部闭锁”, 即交叉闭锁。某厂PST1200型主变保护二次谐波闭锁逻辑即采用是该种方案。该方案的优点在于提高了变压器空载合闸时差动保护的可靠性, 但同时也牺牲了空投于故障主变时保护的灵敏性。

另一种是采用“涌流的分相制动, 即哪相出现涌流特征, 仅闭锁该相差动”即分相闭锁。某厂的RCS978型主变保护即是采用的该种制动方案。

变压器微机保护 篇5

关键词：变压器差动保护,调试,接线方式

微机继电保护的调试是保护装置投入使用前的一个必不可少的重要环节。在微机保护装置的调试项目中,变压器纵差动保护是微机保护调试试验中的一个难点。不同厂家的产品,虽然差动保护的工作原理相同,但由于变压器差动保护不平衡电流的特点,各厂家在保护算法上往往有差异,从而使得差动保护调试试验电流的计算方法和接线方式各有不同,用户在调试过程中常感困惑。厂家技术人员针对自己的产品虽然都会对用户进行调试指导,但对用户而言,只有弄清其原理,才能对调试接线进行很好的设计,并对调试过程中碰到的问题进行分析和解决。本文将从变压器差动保护原理入手进行分析,从根本上解决差动保护调试试验的接线问题。

1 变压器接线组别对差动保护的影响

变压器差动保护单相原理接线图如图1(a)所示,当变压器正常运行和外部短路时,流入差动保护的差动电流为:ⅰCD=ⅰⅠ.2-ⅰⅡ.2。

1)对于Y/Y接线的变压器,由于一、二次绕组对应相的电压同相位,故一、二次两侧对应相电流的相位几乎完全相同。只要按照变压器变比来选择两侧TA变比,即nTA2/nTA1=nT,则在变压器正常运行情况和外部短路时,差动保护的差流理想情况为零,电流相量如图1(b)所示。

2)对于Y/Δ-11接线的变压器,由于三角形侧的相电压与星形侧相应相的相电压在相位上相差30°,故其相应相的电流相位关系也相差30°,即三角形侧的电流比星形侧的同一相电流在相位上超前30°,因此,即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等(nTA2/nTA1=nT),在变压器正常运行和外部短路时,差动保护回路中也会出现不平衡电流ⅰCD=ⅰⅠ.2-ⅰⅡ.2=ⅰub,电流相量如图1(c)所示。

(a)变压器差动保护单相原理接线图(b)Y/Y接线变压器差回路二次电流相量图(c)Y/Δ接线变压器差动回路二次电流相量图

2 消除变压器差动保护不平衡电流的相位补偿措施

为了消除变压器接线组别引起的不平衡电流ⅰub,差动保护的相位补偿方法有两种:一种是将星形侧电流补偿至与三角形侧电流相位一致,即Y→Δ转换,如图2(a)所示,ⅰAY→ⅰaY;另一种是将三角形侧电流补偿至与星形侧电流相位一致,即Δ→Y转换,如图2(b)所示,ⅰAΔ→ⅰaΔ。

图2中ⅰAY、ⅰAΔ分别为变压器Y侧和Δ电流互感器的一次相电流,ⅰaY、ⅰbY、ⅰcY和ⅰaΔ、ⅰbΔ、ⅰcΔ分别为变压器Y侧和Δ侧流入差动保护的二次相电流。

电流计算式为:

式中ⅰYA、ⅰYB、ⅰYC分别为变压器Y侧电流互感器一次电流;ⅰΔA、ⅰΔB、ⅰΔC分别为变压器Δ侧电流互感器一次电流;nTA1、nTA2分别为变压器Y侧和Δ侧电流互感器变比;KH、KL分别为变压器高、低压

2.1 常规变压器差动保护补偿方法

为了消除由于变压器Y/Δ接线引起的不平衡电流,常规变压器差动保护常将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形,而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形,即采用Y→Δ转换的方法,如图3所示。

2.2 微机变压器差动保护的补偿方法

微机变压器差动保护各侧电流存在的相位差一般采用软件计算进行校正,而变压器各侧的电流互感器均采用星形接线,如图4所示。

3 微机变压器差动保护差动电流计算(以Y/Δ-11双卷变为例)

1)当采用Y→Δ相位补偿方式,此时各相差动电流计算式为:

2)当采用Δ→Y相位补偿方式,此时各相差动侧平衡系数,取变压器基本侧额定电流(一般是高压侧)与该侧的额定电流之比。

4 变压器微机差动保护调试试验接线

在对微机变压器保护的调试试验中,采用三相电流测试仪和六相电流测试仪接线不同。

4.1 采用三相测试仪,测试对象为Y/Δ-11接线双卷变

由于测试仪电流输入端子只有3个,所以只能分相做,以测试A相为例。

4.1.1 Y→Δ相位补偿方式

由式(3)知,当在测试仪的Ia端输入高压侧A相电流时,微机保护会在高压侧的C相计算出差流:

这可能引起差动保护动作而影响试验结果,因此必须消除此电流。

消除方法有两种:

1)在低压侧C相直接输入补偿电流

(不能在高压侧C相加补偿电流,否则由式(2)可知在高压侧B相又将出现差电流)

此时

接线方法:

测试仪Ia→加高压侧(Y)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出;

测试仪Ib→加低压侧(Δ)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出;

测试仪Ic→加低压侧(Δ)侧电流,从C相极性端流入,非极性端流出。

2)将低压侧A相电流与C相反接

此时在低压侧C相的电流将与高压侧C电流抵消,使C相差动电流为零。

接线方法:

测试仪Ia→加高压侧(Y)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出;

测试仪Ic→加低压侧(Δ)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出,流入C相非极性端,从C相极性端流回测试仪。

4.1.2 Δ→Y相位补偿方式

由式(5)知,当在测试仪的Ib端输入低压侧A相电流时,微机保护会在低压侧的B相计算出差流:

此电流也必须予以消除。

1)在高压侧B相加补偿电流,使B相差电流为零。

(不能在低压侧B相加补偿电流,否则由式(6)可知在低压侧C相又将出现差电流)

接线方法:

测试仪Ia→加高压侧(Y)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出;

测试仪Ib→加高压侧(Y)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出;

测试仪Ic→加低压侧(Δ)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出。

2)将高压侧A相电流与B相反接

接线方法:

测试仪Ia→加高压侧(Y)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出,流入高压侧B相的非极性端,从B相极性端流回测试仪。

测试仪Ib→加低压侧(Δ)侧电流,从A相极性端流入,非极性端流出。

4.2 采用六相测试仪,测试对象为Y/Δ-11接线双卷变

可以同时测试三相差动电流。Y→Δ和Δ→Y两种补偿方式接线相同。

测试仪Ia、Ib、Ic→分别加高压侧(Y)侧三相电流,从极性端流入,非极性端流出;

测试仪I′a、I′b、I′c→分别加低压侧(Δ)侧三相电流,从极性端流入,非极性端流出。

值得一提的是,对Y/Y/Δ-11三卷变压器,不管采用三相还是六相测试仪,都只能采用分相测试的方法,且对计算引起的差动电流只能采用电流反接的方法消除。

5 结束语

微机保护装置调试 篇6

微机保护装置是为配网终端高压配电室量身定做的装置, 其以三段式无方向电流保护为核心, 配备电网参数的监视和采集功能, 可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等, 并可通过通讯口将测量数据和保护信息远传上位机, 实现配网的自动化。该装置根据配网供电的特性在装置内集成了备用电源自投功能, 可灵活实现进线备投和母分备投功能。随着新兴技术的更新, 火力发电厂等相关系统中发电机的自用、备投电气系统盘柜越来越多地采用了微机保护装置, 以满足发电配网自动化的要求。

2 选择两种型号的装置予以说明

WHB-51、WHB-52型微机保护装置根据保护对象的不同, 设有四种保护模式 (可在“设置”菜单的“保护对象”一栏中设定) , 分别适用于线路、电容器、电动机、厂用变四种不同的保护对象。装置的各项保护功能如表1所示。

注:带有△号的保护功能仅WHB-52装置具有。

在火力发电厂配电室电气盘柜中, 较为常见的是采用该装置的电动机和厂用变保护模式。微机保护装置使用前需进行保护定值设定和电气调试试验。一般适合在配电室具备基本电源即厂用受电后进行调试, 但为了保障厂用受电时的自/备投系统能正常工作, 也可从其他地方引入电源, 提前开始定值设定和电气调试工作。

WHB-51、WHB-52型微机保护装置的各项保护功能均有对应的保护定值, 详细数据如表2所示。

3 注意事项

在实际使用中, 微机保护装置的定值设定应根据与微机保护装置联动的设备相关出厂参数进行对应设置, 如果设备参数与微机保护装置的保护定值有差异, 则应以设备参数为准。同时, 还应注意微机保护装置的动作范围是否与设备匹配。如果不匹配, 应及时根据实际情况更换微机保护装置或相关设备。设备的具体参数也可通过查看厂家资料或设备铭牌等方式获得。

为保护装置, 连接好外部电源后, 才可根据说明书和装置联动设备的实际需要, 为微机保护装置设定相关的保护定值。微机保护装置可用继保之星-706继电保护测试仪、HT-1200微机继电保护测试仪等设备进行校验。

如果微机保护装置不能根据输入信号启动保护动作或者无法输出相关信号, 则应联系保护装置的生产厂家对该装置进行维修或者更换故障装置。

微机综合保护装置浅析 篇7

近年来, 国内外微机综合保护技术的研究工作和产品开发不断取得新成果。但是, 其基本原理却是相同的, 微机综合保护装置主要部分是微机本体, 它被用来分析计算电力系统的有关电量和判断系统是否发生故障, 然后决定是否发出信号。除微机本体外还需要配备自电力系统向微机送进有关信息的输入接口部分和向电力系统送出控制信息的输出接口部分。此外, 还有人机对话的屏幕显示器等。其原理框图如图1。

由图中可以看出, 当电力系统发生故障时, 故障信号通过电流、电压互感器等传入微机综合保护系统中的模拟量输入通道, 经A/D转换后, 计算机将对这些故障信号按固定的保护算法进行运算, 并判别是否有故障存在, 一旦确定保护区域内有故障, 微机保护系统将根据现有继电器以及跳闸继电器的状态来决定跳闸次序, 经控制、开关量输出通道输出跳闸信号, 从而切除电力系统的故障并打印故障信息及动作情况。

2 微机综合保护装置的特点

微机综合保护装置与传统继电器保护的比较其主要区别, 在于用微机控制的多功能继电器替代了传统的电磁式继电器, 并取消了传统的信号屏等装置, 相应的信号都可以输入至计算机。为便于集中控制, 还可以将所有的控制保护单元集中布置。由于各种微机装置均采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯而不是传统的接点输出到信号控制屏, 因此二次接线大量减少。同时由于采用了技术先进的当地监控系统来取代占地多、操作陈旧的模拟控制屏, 使得所有的操作更加安全、可靠、方便。所以微机综合保护装置的优点可以概括为以下几点:

1) 可靠性高。一种微机保护单元可以完成多种保护与监测功能。代替了多种保护继电器和测量仪表, 简化了开关柜与控制屏的接线, 从而减少了相关设备的故障环节, 提高了可靠性。微机保护单元采用高集成度的芯片, 软件有自动检测与自动纠错功能, 也有提高了保护的可靠性;

2) 精度高, 速度快, 功能多。测量部分数字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各种事件以ms来计时, 软件功能的提高可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能;

3) 灵活性大, 通过软件可以很方便的改变保护与控制特性, 利用逻辑判断实现各种互锁, 一种类型硬件利用不同软件, 可构成不同类型的保护;

4) 维护调试方便, 硬件种类少, 线路统一, 外部接线简单, 大大减少了维护工作量, 保护调试与整定利用输入按键或上方计算机下传来进行, 调试简单方便;

5) 经济性好, 性能价格比高, 由于微机保护的多功能性, 使变配电站测量、控制与保护部分的综合造价降低。高可靠性与高速度, 可以减少停电时间, 节省人力, 提高了经济效益。

3 微机综合保护装置的种类

按照电压等级分可以将微机综合保护装置分为高压和低压。

按照微机保护装置的具体用途可将微机保护装置分为以下几类:

1) 发电机保护:微机型发电机保护适用于中小容量发电机的成套保护;

2) 变压器保护:变压器本体保护装置适用于110k V及以下电压等级的变压器保护, 装置可以接收从变压器本体来的非电量接点直接跳继电器出口或启动信号继电器给出中央信号和远动信号;

3) 线路保护:线路保护测控装置是以电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。适用于66k V及以下电压等级的非直接接地系统或经电阻接地系统中的方向线路保护及测控;

4) 电动机保护:电动机综合保护装置, 适用于10k V及以下电压等级的各种系统接线 (中性点不接地系统, 小电流接地系统) 中高压异步电动机综合保护, 作为大中型异步电动机 (数百千瓦以上) 内部故障、过负荷等的保护等;

5) 电容器保护:电容器保护装置是以电流电压保护及不平衡电压保护为基本配置的成套电容器保护装置;适用于66k V及以下电压等级的电容器组;

6) 电抗器保护:电抗器保护适用于35kV及以下等级的电抗器保护。提供差动速断保护、比例差动、单侧两段过电流保护、过负荷功能;

7) PT切换及低电压保护:当双母线按双母并列 (或单母分段按单母方式) 运行时, 两组 (段) PT中一组 (段) 发生故障 (或检修) 而停用时, PT切换动作将两组 (段) PT二次侧小母线并联运行。本装置同时监测两段母线电压, 当母线低电压时, 装置经整定延时后动作于低电压出口或发出信号。

4 微机综合保护装置的功能

微机综合保护装置的保护功能包括:

1) 两相两元件 (或三元件) 电流速断保护;

2) 两相两元件 (或三元件) 限时速断保护;

3) 两相两元件 (或三元件) 定时限或反时限过电流保护;

4) 零序电流接地保护 (可动作于跳闸或告警) ;

5) 低电压保护;

6) 过负荷保护;

7) 就地及远方功能;

8) 监视功能;

9) 记录功能;

10) 投/停选择功能。

除以上功能外, 还可以根据具体需要与主要用途选用不同种类的微机保护装置, 以满足不同的使用要求。

5 结论

变压器微机保护 篇8

关键词：继电保护,案例教学,翻转课堂,教学视频

《继电保护及微机保护》课程为电气工程及其自动化专业的专业课, 是一门理论和实践相结合的课程。主要讲述电力系统继电保护及微机保护的基本原理、分析方法和应用技术。通过该课程的学习, 使学生掌握输电线路和主要电气元件 (发电机、变压器等) 继电保护及自动装置的工作原理, 学会使用常见的继电器及自动装置, 熟悉继电保护及自动装置的构成原理, 了解继电保护装置、自动装置之间的配合, 了解微机保护的操作方法和基本要求, 加深对电力系统的理解。为了适应经济建设的发展, 满足社会对电气工程及其自动化专业类高等技术人才的需求, 进一步推动高等教育体制改革, 把《继电保护》课程办成校级重点课程, 应从以下几个方面进行建设。

1 课程建设基本内容

该课程建设的师资队伍由一名教授, 两名讲师, 一名助教组成, 基本能满足现阶段课程建设的需要。教材选用由贺家李主编, 中国电力出版社出版的《电力系统继电保护原理》, 该书是一本经典的继电保护教材, 是“十一五”国家规划教材, 可以满足电气工程专业本科教学的要求。

教学基本内容主要包括传统继电器硬件结构、输电线路的相间短路保护、方向保护、距离保护、接地短路保护、变压器保护、发电机保护、微机保护的硬件结构、微机保护的软件原理、算法等。因为继电保护是电力学科中最活跃的分支, 继电保护的方法、原理更新速度很快, 所以教学内容一定要和当前的发展现状相结合。

2 调研活动

为了了解社会对该课程的需求, 笔者首先对一些招收电气工程及其自动化专业学生的单位做了调研, 调研的单位包括:艾默生网络能源 (西安) 有限公司、现代重工 (中国) 电气有限公司、广西南宁瑞泰供电设计有限公司、伟创力制造 (珠海) 有限公司、南车南京浦镇车辆有限公司、国网陕西省电力公司、福州瑞芯微电子、华电新疆发电有限公司昌吉热电厂、陕西省电力公司检修公司、西安微电机研究所、陕西正源科技、西安航天自动化股份有限公司共12家单位。其中国企7家, 私企4家, 外企1家。这些单位对电气工程专业学生的需求较大, 对《继电保护》课程的要求也较高。尤其像国网陕西省电力公司、华电新疆发电有限公司昌吉热电厂这种单位, 对继电保护的要求就更为严格。它们需要工作人员熟悉各种保护的原理和整定方法、了解继电器的使用方法, 以及熟练使用微机保护装置。针对这样的情况, 就要求我们在进行课程建设的时候不但要进行基础知识能力的培养, 还要进行实践动手能力的培养和计算能力的培养。

3 实验室建设

该课程是一门理论和实践相结合的课程, 所以实验环节必不可少, 继电保护实验室原有的实验设备包括继电保护实验台2台、工厂供电实验台1台, 随后又追加了电网实习培训柜18台、高低压配电实训柜11台。这些实验台可以完成继电保护实验和微机保护相关的实验45个。我们根据实际需求, 从中挑选了10个代表性的实验编写了实验指导书。

4 案例教学编写

在调研中了解到, 一些电力部门需要学生有一定的计算分析能力, 所以我们设计了《继电保护》课程素质能力结构图, 如图1所示。为了达到素质能力的培养效果我们编写了8个继电保护工程案例, 这8个案例由简单到复杂, 由单一到综合。通过这8个案例的学习, 学生可以掌握继电保护的基本整定方法, 了解继电保护的设计过程。案例教学既加深了学生对教学内容的理解, 又增强了实际操作的能力 (图1) 。

5 翻转课堂

为了落实“一切为了学生”的教育理念, 为了能激发学生的自主学习能力, 拓展传统的授课方式, 在《继电保护》的课程建设中, 我们还尝试了翻转课堂的授课方式。笔者设计的翻转课堂的形式是, 挑选继电保护一个知识点——变压器保护, 让学生在上课之前通过看视频、看教材等方式学习该部分的内容, 然后每个学生制作一个PPT, 准备10~15 min的讲稿, 在上课的时候老师随机选择3~4名学生给大家讲解他们的学习成果。在这中间穿插学生的讨论和提问, 最后由老师总结点评。

在上课之前, 有些老师会担心, 在我们学校的教育背景下是否需要翻转课堂、是否能顺利开展、学生能否配合, 但是上课之后学生带给我们很大的惊喜, 学生的积极性非常高, PPT制作也很精彩, 视频、动画各种手段都被学生利用到了课堂。其他学生的讨论也非常激烈, 经常到了下课还有学生要发言。学生对该种授课方式反映良好。所以我们应该大胆尝试新的教学手段, 努力提高教学质量。

6 制作教学视频并上网

为了提高学生的学习效率, 我们还制作了该课程的教学视频, 该视频包括继电保护的所有基本知识点。并且利用公共网络资源, 将该视频上传至新浪微博, 所有学生只要关注该微博就可观看教学视频。利用微博上传视频的好处是, 首先学生可以在任何时间、任何地点观看视频, 进行学习。其次, 学生在学习过程中有任何问题均可在该视频下面留言, 教师看到留言后可以给学生进行回复, 解决问题, 方便教师和学生的沟通。

7 结语

继电保护在电力系统中处于十分重要的地位, 所以在我国目前的电力工业中需要大量从事具有较高技术要求的继电保护工作的科技人员, 所以继电保护知识的学习在电气工程及其自动化专业中受到重视。我们在建设该课程时要围绕着对学生的素质、能力及构成学生合理的知识结构几个方面展开培养。通过该课程的建设, 把学生培养成掌握电力系统继电保护和微机保护的基本原理、基本概念和解决问题的基本方法以及基本的实验技能的应用技术型人才。为学生毕业后从事该专业范围内的各项工作奠定基础。

参考文献

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