PST1200变压器保护.docx
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PST1200变压器保护
第一(dìyī)部分PST1200变压器
保护(bǎohù)简介
第一讲变压器保护(bǎohù)的发展
一、变压器的故障类型及保护(bǎohù)配置
1、变压器故障(gùzhàng)分为内部故障和外部故障及不正常工作状态。
内部故障:
变压器绕组相间短路、单相绕组匝间短路、绕组的接地故障等。
外部故障:
绕组引出线发生相间短路、绕组引出线发生接地故障等。
不正常工作状态:
过负荷、油面降低、变压器中性点电压升高、变压器温度过高、变压器冷却器全停等。
2、220KV三圈变压器的保护配置
1变压器差动保护和差动速断保护
2变压器瓦斯保护
3变压器三侧复压闭锁方向过流及复压闭锁过流保护
4高压侧、中压侧零序方向过流及零序过流保护
5高压侧、中压侧间隙过流过压保护
6变压器三侧过负荷保护
7高压侧非全相保护
8变压器冷却器全停保护
9变压器启动失灵保护
10变压器风冷启动、过负荷闭锁调压保护、变压器过流闭锁自投等
二、变压器保护的发展
对于变压器保护的研究和发展,主要决定于差动保护。
差动保护研究是防止空投及切除外部故障电压恢复时,励磁涌流的存在造成变压器差动保护误动的问题。
从电磁型——晶体管型——微机型
针对励磁涌流(yǒngliú)的特点,目前系统中差动保护防止涌流的方法及保护类型。
1涌流中包含很大的非周期(zhōuqī)分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧
采用(cǎiyòng)具有速饱和铁心的差动继电器:
(BCH-1、DCD-5、DCD-5A)(BCH-2、DCD-2、DCD-2A)(BCH-4、DCD-4)
2涌流(yǒngliú)含有大量的高次谐波分量,以二次谐波为主
采用二次谐波(xiébō)制动原理:
(CST-31A、CST-221B、CST-231B)、PST-1202A、RCS-978系列
3短路电流和励磁涌流波形的区别,涌流的波形出现间断角
采用间断角原理:
JCD-2A、JCD-4A、CST-32A
采用波形对称原理:
PST-1202B
模糊识别原理:
CST-33A、RCS-978系列
第二讲PST1200变压器保护
的特点及原理
一、采用波形对称原理的优点
目前在电力系统中变压器微机保护多数采二次谐波制动原理,二次谐波制动原理的变压器差动保护在原理方面存在着缺陷。
由于三相电力变压器的特点(剩磁、三相合闸不同时,Y/△变换),使变压器产生涌流时,会有某一相二次谐波含量很小,为了解决这一问题,一般采用或门制动方式,即三相电流中一相二次谐波含量较大,需要制动时,则对三相全部制动。
这样虽然解决了涌流存在的误动问题,但延长了变压器合闸瞬间发生内部故障的动作时间。
(差动保护要等待二次谐波弱减后的动作)
按波形对称原理构成的差动保护,可以实现按相动作,在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,差动保护能够瞬时动作,不需要延时。
(实验证实:
涌流符合波形对称条件范围最多60°,另120°内不对称;而故障电流最多30°不对称,150°范围内对称)
二、PST1200系列(xìliè)变压器保护的配置
针对我们南网电压等级为220KV的变压器,基本上实现(shíxiàn)了微机保护的双重配置。
(如图)
1、保护(bǎohù)护I屏:
X1PST-1202A微机(wēijī)变压器保护
X2(PST-1211中压侧操作(cāozuò)箱、PST-1211低压侧操作箱、本体及失灵保护)
2、保护II屏:
X1PST-1202B微机变压器保护装置
X2PST-1222高压侧操作箱
3、PST-1202系列保护的主要配置:
①差动插件:
差动保护
差动速断保护
三侧过负荷保护
启动通风
按负荷闭锁调压保护
过负荷联切保护
②高压侧、中压侧后备插件:
复合电压闭锁方向过流(两段六时限)
复合电压闭锁过流(一段二时限)
零序方向过流(两段六时限)
零序过流(一段二时限)
间隙保护(一段二时限)
中性点过流(自耦变)(一段一时限)
非全相保护
高压侧失灵启动
③低压侧后备:
复合电压闭锁过流(两段六时限)
中性点电压保护
④本体保护:
本体重瓦斯和本体轻瓦斯
调压重瓦斯(wǎsī)和调压轻瓦斯
压力(yālì)释放器动作(延时)
冷却器故障(gùzhàng)
风冷消失(xiāoshī)(延时)
本体(běntǐ)和调压油位异常
油温度和绕组温度高
三、PST-1200系列装置特点:
1、人性化:
采用大屏幕全汉化液晶显示器
事件及定值采用汉字显示和打印
定值以表格方式输出,录波可以选择波形输出或数据输出
独立整定32套定值。
2、大资源化:
保护功能模件采用32位微处理器,大容量存储器的应用,可记录录波报告8∽50个,事件报告>1000个。
3、可靠性:
采用背插式机箱结构和特殊的屏蔽保护措施(前面为母板,强、弱电分开)
4、免调试观念:
细微软件自动调整功能,选用高精度、稳定的器件,装置中无可调元件,无需现场调试采样精度等。
完善自检功能,满足状态检修的要求。
四、PST1200系列主保护保护的原理:
1、PST1202A型差动保护及过负荷保护
如图:
PST1202A型差动保护原理图
过负荷保护原理图
2、PST1202B型差动保护
如图:
PST1202B型差动保护原理图
⑴差动速断元件(yuánjiàn)独立设置
差动速断元件设置主要原因:
防止变压器在较高短路电流的情况下,由于(yóuyú)CT饱和时高次谐波分量的增加,将产生极大制动力矩而可能使差动元件拒动,因此设置差动速断元件,当短路电流达到4∽10倍额定电流时,速断元件不需闭锁快速(kuàisù)动作出口。
羳
⑵保护启动(qǐdòng)元件
用于开放保护(bǎohù)跳闸出口及启动保护故障处理程序,包括差流突变量启动,差流越限启动。
差流越限启动是为了防止大电阻时相电流突变量启动元件的灵敏度不够而设置的辅助启动元件,门坎为差动定值的80%。
(启动继电器有三个,差动开出启动1和2,高后备开出启动1和2,中后备开出启动2和3,低后备开出启动1和3。
两个继电器同时动作时开放保护跳闸出口负电源)
五、PST1200系列后备保护的原理
1、复合电压闭锁方向过流保护(如图)
本保护反应变压器的相间短路故障,交流回路采用90°接线,本侧PT断线时,本保护方向元件自动退出(方向元件处于潜动状态或方向元件退出状态),(PT断线后若电压恢复正常,本保护随之恢复正常。
复合电压元件:
电压取自本侧PT或变压器各侧PT(可由控制字和压板来投退)
方向元件:
电压电流都取自本侧PT和CT
①由控制字KG1.4可选择II段方向元件投退。
复压方向I段方向元件不可退
②I段方向元件指向由KG1.0选择,II段指向由KG1.8选择。
当控制字=0时,复压功率方向指向变压器,最大灵敏度为-45°;当控制字=1时,复压功率方向指向母线,最大灵敏度为135°。
(如图)
变压器三侧CT引出线必须和母线侧同极性。
③跳闸时间配置两段六时限,每一个时限可以通过调试PC机整定其跳闸逻辑(luójí)(厂家现场调试)。
(如图)
2、复合电压(diànyā)闭锁过流保护(如图)
本保护反应(fǎnyìng)变压器的相间短路故障
复合电压(diànyā)元件:
电压地取自本侧PT或变压器各侧PT(可由控制字和压板来投退)
电流(diànliú)元件:
电流取自本侧CT
低电压元件和负序电压元件可以通过内部定值控制字投退
3、零序方向过流保护(如图)
本保护反应变压器的接地故障。
电压、电流取自本侧PT和CT,本侧PT断线时,本保护方向元件自动退出(方向元件处于潜动状态或方向元件退出状态),PT断线后若电压恢复正常,本保护随之恢复正常。
①零序电压闭锁元件:
电压取自本侧PT开口角电压,内部定值固定为1V。
零序电压闭锁元件可由控制字KG1.10投退。
②零序过流元件:
电流取自本侧零序CT(根据保护定值的动作方向要求,如指向变压器只能用开关外附CT组成零序电流滤过器:
如指向母线系统,则利用变压器中性点CT,对于本装置要根据实际情况需改线)。
③零序功率方向元件
电压元件:
采用软件中合成的自产3U0
电流元件(yuánjiàn):
可以采用软件中合成的自产3I0,也可以采用变压器中性点3I0。
通过控制字KG1.12进行选择。
④由控制字KG2.12可选择零序方向II段方向元件(yuánjiàn)投退,I段方向元件不可退。
⑤零序方向(fāngxiàng)I段方向元件(yuánjiàn)指向由KG2.7选择,II段指向由KG2.13选择。
当控制字=0时,零序功率方向指向变压器,最大灵敏度为-105°;当控制字=1时,方向(fāngxiàng)指向母线,最大灵敏度为75°。
(如图)
变压器三侧CT引出线必须和母线侧同极性。
③跳闸时间配置两段六时限,每一个时限可以通过调试PC机整定其跳闸逻辑(厂家现场调试)。
(如图)
4、零序过流保护(如图)
本保护反应变压器接地故障。
①零序电流元件:
取自变压器中性点通道3I0。
②本保护配置I段两时限,每一个时限可以通过调试PC机整定其跳闸逻辑(厂家现场调试)。
5、间隙保护(如图)
本保护反应变压器中性点电压,为了保护变压器中性点的绝缘。
①间隙过压元件(yuánjiàn):
取自本侧开口角电压,整定值180V。
②间隙(jiànxì)过流元件:
取自变压器中性点间隙CT,定值整定1—2A
③本保护(bǎohù)配置I段两时限,每一个时限可以(kěyǐ)通过调试PC机整定其跳闸逻辑(厂家现场调试)。
6、高压(gāoyā)侧非全相保护(如图)
由于220KV侧一般采用分相操作,可能会使变压器非全相运行,因此设置了本保护,检测高压侧开关位置接点,同时判断零序和负序电流。
①电流元件:
取自本侧CT,电流为软件合成3I0和3I2。
由控制字KG2.11选择电流元件的投退。
②开关位置检测元件:
+24V--压板--—保护开入
第三讲PST1200微机变压器
保护定值说明
本保护配置和功能可以通过控制字KG1、KG2来选择,其中每套软件只开放第一定值区,还设有内部定值区(不对用户开放)。
内部定值的作用:
①编程每一种保护的跳闸逻辑。
②隐含或开放定值表中每一种保护的定值及功能。
一、二次谐波制动的差动保护定值(CD1)
控制字KG的功能(如图)
ICD=KK*(Kot+Kb)In=(0.5---1.0)In
ISD=(5---10)In
XB2=0.1---0.25(二次谐波含量I2≥ICD*XB2
闭锁差动保护)
IN=高压侧二次额定电流(变压器满负荷时)
HDY、MDY、LDY三侧额定电压值
HCT、MCT、LCT三侧电流(diànliú)互感器变比值
若CT变比1200/5A则HCT=1200
HGF、MGF、LGF三侧过负荷(fùhè)=1.24IN。
启动(qǐdòng)通风ITF=60%IN(启动辅助冷却器)
闭锁(bìsuǒ)调压ITY=90%IN
过负荷(fùhè)联切ITG=140%IN(防止两台变压器突然切除一台变时,另一台变压器过负荷损坏)
差动保护制动特性调试。
如差动定值如下:
ICD=1A
ISD=12A
XB2=1.5
IN=2A
HDY=230HCT=600
MDY=121MCT=1200
LDY=36LCT=3000
一、利用高低压侧做K1=0.5区段的2点A相差动制动测试:
KPH=1/
=0.577
KPM=(MCT*MDY)/(HCT*HDY)
=(1200*121)/(600*230)/
=0.61
KPL=(LCT*LDY)/(HCT*HDY)
=(3000*36)/(600*230)
=0.78
Izd=IN=2A3Izd=3IN=6A
则:
K1=0.5区段制动电流为2A—6A
我们测试取2Izd=4A
Icdd=Icd+(2Izd-Izd)*K1
=2A
保护(bǎohù)软件相位及大小补偿方法:
⏹星形侧(高、中压侧)
I′A2=(IA2-IB2)/√3
I′B2=(IB2-IC2)/√3
I′C2=(IC2-IA2)/√3
⏹角形侧(低压(dīyā)侧)
I′a2=Ia2
I′b2=Ib2
I′c2=Ic2
1、以高压(gāoyā)侧-低压侧为例,首先算出各侧的平衡系数。
2、找出动作特性上要选择的那个点的动作电流(diànliú)和制动电流。
3、以A相为例,在高压侧通入一个大电流(diànliú)作为制动电流(注意换算成平衡后电流)
4、低压侧A相通入一个反向电流,与高压侧电流相减为动作电流(注意均为调平衡后电流),控制该电流大小即可找到动作边界。
5、在低压侧C相通入一个与高压侧A相同方向的电流,该电流大小为调平衡(pínghéng)后与高压侧平衡后电流相同,用以补偿。
Izd=IN=2A
则:
2Izd=4A
Icdd=Icd+(2Izd-Izd)*K1=2A
试验(shìyàn)时所加电流量:
IHA=4/0.577=6.928
ILA=(4-2)/0.78=2.56
ILC=4/0.78=5.13
我们(wǒmen)测试取2.5Izd=5A
Icdd=Icd+(2.5Izd-Izd)*K1=2.5A
试验(shìyàn)时所加电流量:
IHA=5/0.577=8.66IHA相位(xiàngwèi)与ILA相位相差180°
ILA=(5-2.5)/0.78=3.21ILA相位与IHA相位相差180°
ILC=5/0.78=6.41ILC相位与IHA相位相同
二、利用高中压侧做K1=0.5区段的2点A相差动制动测试:
Izd=IN=2A3Izd=3IN=6A
则:
K1=0.5区段制动电流为2A—6A
我们测试取2Izd=4A
Icdd=Icd+(2Izd-Izd)*K1=2A
试验时所加电流量:
IHA=4/0.577=6.928IHA相位与ILA相位相差180°
IMA=(4-2)/0.61=3.28IMA相位与IHA相位相差180°
ILC=2/0.78=2.56ILC相位与IHA相位相同
我们测试取2.5Izd=5A
Icdd=Icd+(2.5Izd-Izd)*K1=2.5A
试验时所加电流量:
IHA=5/0.577=8.66IHA相位与ILA相位相差180°
IMA=(5-2.5)/0.61=4.1IMA相位与IHA相位相差180°
ILC=2.5/0.78=3.21ILC相位与IHA相位相同
第二(dìèr)部分PST1200变压器
保护(bǎohù)的应用
第一(dìyī)讲PST1202保护装置的接线
一、交流回路(huílù)的接线和CT位置的选取
1、系统(xìtǒng)中变压器微机保护实现了双重化。
为了提高变压器故障时,保护装置动作的可靠性,防止保护装置拒动,选取差动保护原理不相同的两套装置,Ⅰ屏选用PST1202A型装置、Ⅱ屏选用PST1202B型装置进行组屏。
交流电流回路的独立化,每套保护装置分别从主变三侧CT引来电流量。
2、现场实际CT的接线及位置(如图)
1差动及后备保护用的CT从三侧开关外附CT引来电流量PST1202A型装置一组、PST1202B型装置一组。
2高、中压侧中性点CT引到本侧交流插件零序通道电流I0的输入端,因为变压器中性点CT只有一个圈,所以两套保护装置通道零序电流圈串联使用。
3高、中压侧间隙CT引到本侧交流插件间隙电流Iog的输入端,因为变压器间隙CT只有一个圈,所以两套保护装置间隙电流圈串联使用。
4高压侧失灵保护CT使用变压器高压侧套管中的电流互感器。
5三侧电压取自保护室内各侧PT的电压小母线。
3、现场变压器主进开关通过旁路开关的转代问题。
①变压器高压侧开关由于需要大修或缺陷处理等情况,需要将开关停运,但变压器还要继续运行。
现场的一次设备(shèbèi)可以通过旁路开关转代变压器主进开关来实现,负荷(fùhè)从220KVⅠ母线(mǔxiàn)或Ⅱ母线(mǔxiàn)---202开关---Ⅲ母线(mǔxiàn)---主变高压侧开关-3刀闸---变压器---中压侧或低压侧母线。
②变电站一次设备都具有转代条件,二次设备转代条件不完善。
PST1202微机变压器装置具有转代功能,但还需值班员进行切换操作。
保护Ⅰ屏PST1202A的CT引入端子需切换到202旁路CT端子上。
保护Ⅱ屏PST1202B的CT引入端子需切换到变压器高压侧套管CT端子上。
保护Ⅰ屏PST1202A旁路202跳闸压板24XB应投入,非电量保护跳202开关压板44XB应投入。
保护Ⅱ屏PST1202B旁路202跳闸压板24XB应投入。
微机保护装置的电压回路也应进行相应的切换操作。
③转代时电压回路的切换有两种情况(如图)
通过主进开关-3刀闸辅助接点自动切换,将旁路开关切换后电压引到保护装置。
通过值班员手动操作保护Ⅱ屏旁路电压空气开关,将旁路开关切换后电压引到保护装置。
现场要根据装置的实际接线确定其操作。
4、现场变压器保护转代操作注意事项
①202转代主变前,要用其任何一套220KV线路保护转代定值充旁路Ⅲ母线。
②在进行保护装置CT切换过程中,要防止造成电流互感器二次开路,并在转代操作整个过程中,必须保证有一套保护装置正常运行。
一般应先切换保护Ⅱ屏PST1202B装置,再切换保护Ⅰ屏PST1202A装置。
③旁路开关CT变比和主进开关CT变比相同的情况(1200/5A)。
在旁路装代操作过程中,要保证保护Ⅰ屏PST1202A装置始终处于运行状态(变比一样,旁路和主进开关同时对主变供电时,两个CT二次电流相量和为变压器保护的二次总电流,不影响装置的正常运行)。
在操作过程中,主进开关-3刀闸合上后,202开关合以前要进行如下操作。
A:
先退出(tuìchū)保护Ⅱ屏跳闸(tiàozhá)出口压板。
B:
切换(qiēhuàn)保护Ⅱ屏PST1202B装置(zhuāngzhì)的套管CT端子,作到先接入、后拆封。
C:
切换(qiēhuàn)保护Ⅱ屏PST1202B装置主进开关CT端子,作到先封短、后断开。
D:
投入保护Ⅱ屏跳闸出口压板。
E:
切换保护Ⅰ屏PST1202A装置的旁路CT端子,先拆封、后接入。
(Ⅰ屏保护处于运行状态)
F:
合上202开关,拉开主进开关及其刀闸。
G:
切换保护Ⅰ屏PST1202A装置主进开关CT端子,作到先断开、后封短。
通过以上操作,在转代操作过程中我们作到了在保护Ⅰ屏PST1202A装置切换操作时,两套保护同时运行。
④旁路开关CT变比和主进开关CT变比不相同的情况(旁路1200/5A、主进600/5A)。
在操作过程中,主进开关-3刀闸合上后,202开关合以前要进行如下操作。
A:
先退出保护Ⅱ屏跳闸出口压板。
B:
切换保护Ⅱ屏PST1202B装置的套管CT端子,作到先接入、后拆封。
C:
切换保护Ⅱ屏PST1202B装置主进开关CT端子,作到先封短、后断开。
D:
投入保护Ⅱ屏跳闸出口压板。
E:
切换保护Ⅰ屏PST1202A装置的旁路CT端子,先拆封、后接入。
(Ⅰ屏保护处于运行状态)
F:
退出保护Ⅰ屏跳闸出口压板。
G:
切换保护Ⅰ屏PST1202A装置主进开关CT端子,作到先封短、后断开。
H:
合上202开关,拉开主进开关。
I:
投入(tóurù)保护Ⅰ屏跳闸出口(chūkǒu)压板。
J:
拉开(lākāi)主进开关刀闸。
通过以上操作,在转代操作过程中我们保证了有一套保护装置正常运行(yùnxíng),同时保护停运时间尽可能短。
⑤转代时要保证旁路开关刀闸所上的母线和主进开关刀闸所上的母线一样,否则由于电压切换回路接点(jiēdiǎn)自保持,会造成PT二次在装代期间长期并列。
⑥转代操作前要投入主变保护屏旁路开关跳闸出口压板。
⑦根据实际情况,确定高压侧开关在装代时其控制保险的投退。
如通过主进-3刀闸自动切换电压,高压侧PST1222操作箱中的ZJ电源取自本身,则高压侧开关控制保险必需投入运行;如ZJ的电源取自202,则高压侧开关控制保险可以断开。
如果通过值班员手动操作II屏旁路电压空开,则控制保险可以断开。
二、PST-1202系列微机变压器保护CT的接线方式及极性
1、压器保护三侧CT接线(Y/Y/△-11)
三侧差动保护及后备保护CT采用星形接线,差动保护不平衡电流通过软件自已补偿。
高、中压侧CT不需进行△接相位变换。
2、三侧CT的极性
三侧CT的极性引出端必须同三侧母线同极性。
3、复压闭锁方向过流
复压闭锁方向过流CT和差动CT一样,其方向元件的指向由定值中控制字KG1.0和KG1.8确定。
4、零序方向元件存在的问题:
(如图)
①零序方向元件定值要求指向母线时,零序方向保护是作为本侧系统出线的后备,这种情况下,定值判断的故障电流从变压器中性点流向系统(母线)。
为了保证方向元件接线的正确性,PST1202系列装置在现场中一般采用开关外附CT的软件自产3I0和软件自产3U0作为方向元件的电气量(还可以采取通道零序电流3I0)。
零序方向的过流元件值采取通道零序电流3I0(中性点零序CT)。
这种接线符合定值计算及保护动作范围的要求。
②零序方向(fāngxiàng)元件定值要求指向变压器(有方向元件和电流元件只能判通道电流I0),零序方向保护作为变压器绕组及另一侧的后备。
这种情况下,定值判断的故障电流从220KV母线流向变压器,零序方向元件和零序方向的过流元件都不能采用通道电流3I0(因为变压器内部(nèibù)故障时,流过中性点零序电流和母线流向故障点接地电流大小不相同),只能采用开关外附CT组成的零序电流滤过器。
针对PST1202装置,电流回路需要进行改线,把高压侧零序通道接在开关外附CT组成的滤过器上(实际接线在中性点CT上),否则不能满足定值计算及保护动作范围的要求。
5、保护装置相量检查(jiǎnchá)(如图)
通过变压器实际带负荷后,进行装置相量检查,空载合闸时,差动保护(bǎohù)投入,带负荷前退出运行,相量检查正确后投入。
相量检查通过微机保护装置打印(dǎyìn)的采取值大小及相位,并根据实际潮流分布及CT接线的极性,分析相量的确认性。
如图:
第二讲非电气(diànqì)量保护应用
本保护完全独立于电气量保护,仅反应变压器本体(běntǐ)开关量输入信号,驱动相应的出口继电器和信号继电器,为本保护提供跳闸功能和信号指示功能。
如图:
一、冷却器全停保护(bǎohù)回路
冷却器控制箱有延时继电器,当风控两路电源(diànyuán)均发生故障时,冷却器全停时间BSJ启动,20分钟左右BSJ1接点闭合,若此时(cǐshí)变压器上层油温达到75°时,则接通非电量冷却器故障跳闸回路,若变压器油温未达到75°,则通过BSJ2接点延时60分钟左右,再接通非电量冷却器故障跳闸回路。
如图:
第三讲PST12系列操作(cāozuò)箱的应用
一、简介(jiǎnjiè):
1、PST-12系列开关操作箱也采用背插式连接(liánjiē)方式。
2、交流电压(diànyā)切换回路,在直流电源消失后继电器不返回,保持原有输出状态,不会造成微机保护装
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