1、220kV变电站继电保护的配置和工作原理1PPT课件220kV变电站变压器保护的配置 一、主保护1、主保护：是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度切除保护设备和线路故障的保护。2、变压器的主保护为 ：差动保护、重瓦斯。差动保护是反映变压器绕组、套管及引出线上的接地和相间故障。重瓦斯是反映变压器油箱内部绕组的匝间短路及铁芯烧坏故障。3、差动保护是由比率制动保护和差电流速断保护组成。 4、比率制动保护是由二次谐波制动躲变压器空投励磁涌流，比率制动特性躲区外故障的电流差动保护。该保护的动作是受二次谐波制动和比率制动特性的闭锁。Isd Icd Izd3IzdIzId K1=0.5K2=0.7 Id
2、IsdIcdK1=0.4-0.7IZdIZ2PPT课件4.1 励磁涌流闭锁原理1）二次谐波闭锁原理 Id2 Kxb2Id Id2为差动电流中的二次谐波分量；二次谐波Kxb2 制动系数 Id为差动电流中的基波分量。采用或门闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，闭锁比率差动保护。2）模糊识别闭锁原理（有称波形对称原理）采用按相闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，仅闭锁该相比率差动保护。4.2 差电流速断保护差电流速断保护反映变压器高压侧严重故障，CT饱和相比率差动保护不能可靠动作，当任一相电流大于差动速断定值时，差动速断保护瞬时动作，跳开各侧开关。它不受其它因素闭锁。我们现在220kV变电站
3、主变保护配置采用不同原理不同厂家的装置，型号为四方的CSC-326D、许继的WBH-801、南自的PST-1200、WBZ-500G、H南瑞RCS-978E3PPT课件 差动保护接线图差动保护差动保护差动保护*4PPT课件 保护原理保护原理 PST-12003.1 二次谐波闭锁原理的差动保护（二次谐波闭锁原理的差动保护（SOFT-CD1）3.1.1 启动元件保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。a) 差电流突变量启动元件的判据为：| i(t)
4、-2i(t-T )+i(t-2T ) |0.5Icd ；其中：为a,b,c三种相别；Icd为差动保护动作定值；当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。b) 差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。3.1.2 差动电流速断保护元件本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：Id Isd其中：Id为变压器差动电流Isd为差动电流速断保护定值3.1.3 二次谐波制动元件5PPT课件本元件是为了在变压器空投时防止励
5、磁涌流引起差动保护误动, 其动作判：I Id *XB 2；其中：I为差动电流中的二次谐波含量；Id为变压器差动电流；XB2为差动保护二次谐波制动系数；3.1.4 五次谐波制动元件本元件是为了在变压器过励磁时防止差动保护误动, 其动作判据为：I Id *XB 5其中：I为差动电流中的五次谐波含量；Id为变压器差动电流XB5为差动保护五次谐波制动系数,软件设定为软件设定为0.38；3.1.5 比率制动元件本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为： 两侧差动：Icdd =|I1+I2|； Izdd =max(|I1|,|I2|)； 三侧差动
6、：Icdd =|I1+I2+I3|； Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|)； 四侧差动：Icdd =|I1+I2+I3+I4|； Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|,|I4|)； 五侧差动：Icdd =|I1+I2+I3+I4+I5|； Izdd =(|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|)/2； IcddIcd 并且IzddIzd 或3IzdIzddIzd ， Icdd-IcdK1*(Izdd-Izd) 或Izdd3Izd， Icdd-Icd- K1*2IzdK2*(Izdd-3Izd)6PPT课件其中： I1为侧电流； I2为侧电流； I3为侧电流；
7、I4为侧电流；I5为侧电流； Icd为差动保护电流定值； Icdd为变压器差动电流； Izdd为变压器差动保护制动电流， Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值；K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7；Isd Icd Izd3IzdIzId K1=0.5K2=0.7 7PPT课件3.1.6 TA回路异常判别元件本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为：(1) |i|0.1In且|IH| IWI(5) max(Ida,Idb,Idc)0.577Icd其中：
8、i为相电流突变量 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值； Icd 为差动保护电流定值 In 为额定电流 IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流 ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；以上条件同时满足(1)、（2）、（3）、（4）判TA断线，仅条件（5）满足，判为差流越限。3.1.7 变压器各侧电流相位补偿元件变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y -变化调整差流平衡。对于Y0/-11的接线，其校正方法如下： Ia=(IA-IB)/；Ib=(IB-
9、IC)/；Ic=(IC-IA)/；8PPT课件3.2 波形对称原理的差动保护（波形对称原理的差动保护（ SOFT-CD2）3.2.1 启动元件同3.1.13.2.2 差动电流速断保护元件同3.1.23.2.3 波形对称判别元件本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当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，本保护能瞬时动作。9PPT课件二、后备保护后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备。远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的。近后备是当主保护或断路器拒动时，由本电力设备或线路的
10、保护来实现的。1、高后备即220kV后备保护A、220kV复压闭锁方向过流I段复合电压元件：由负序过电压和低电压判据组成，负序过电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障及不对称相间故障。过电流：按躲过变压器额定电流复合电压闭锁过流保护本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：1)复合电压元件，电压取自本侧的电压取自本侧的TV或变压器各侧或变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ；以上两个条件为“或”的关系；其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值；U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；2)过流元件，电流取
11、自本侧的TA。动作判据为： IaIfgl ； IbIfgl ； IcIfgl ；以上三个条件为“或”的关系，其中：10PPT课件复压闭锁（方向）过流相间方向元件可投退过电流复合电压元件动作可投退保护软压板投入保护硬压板投入保护启动元件动作t跳闸11PPT课件本保护配置一段两时限，每一时限的跳闸逻辑可整定。Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；对于220kV和110kV两侧都有电源的变压器220kV复压闭锁过流需经方向判别；方指向系统即220kV母线。220kV复压闭锁方向过流I段1时限 3.3S（ 3.5S）跳212母联。220kV复压闭锁方向过流I段2时限 3.6S（ 4.0S
12、）跳201(202)开关。B、220kV复压闭锁过流II段不带方向220kV复压闭锁过流II段1时限 10S （ 4.5S）跳112母联。220kV复压闭锁过流II段2时限 跳10S （ 5.0S） 101(102)开关。220kV复压闭锁过流II段3时限 跳3.9S （ 5.5S） 三侧开关。对于220kV侧有电源的终端变压器220kV复压闭锁方向过流保护功能退出。220kV复压闭锁方向过流I段1时限 10S 跳212母联。220kV复压闭锁方向过流I段2时限 10S 跳201(202)开关。220kV复压闭锁过流II段不带方向220kV复压闭锁过流II段1时限2.1S 跳112母联。220
13、kV复压闭锁过流II段2时限 跳2.4S 101(102)开关。220kV复压闭锁过流II段3时限 跳2.7S 三侧开关。C、220kV侧中性点接零序方向过流保护零序方向过流保护I段退出；零序方向过流保护(取消方向)II段1时限5.5S跳212开关，II段2时限6S跳三侧。12PPT课件220kV I母220kV II母13PPT课件零序方向过流保护的零序电流取自中性点零序CT本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0接线， 电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：1)零序过流元件，
14、动作判据为： 3I0 I0gl ；其中：3I0为零序电流，取自本侧零序TA。 I0gl为零序过流的电流定值；2)零序功率方向元件，动作判据为： 3U03I0夹角（电流落后电压时角度为正，3U05V） -15-195其中： 3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流或外接通道的电流， 3I0=Ia+Ib+Ic 3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压， 3U0=Ua+Ub+Uc。最大灵敏角为-105，动作特性为： 14PPT课件D、220kV侧中性点间隙零序保护本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件：1)间隙零序过压元件，
15、动作判据为： 3U0 U0L ；其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV； U0L为间隙零序过压的电压定值；2)间隙零序过流元件，动作判据为： 3I0g Iggl ；其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA； Iggl为间隙零序过流的电流定值；3I03U0-10515PPT课件E、非全相保护和启动失灵 （保护型号：CSC-122B）本保护检测断路器位置节点，同时判零序电流或负序电流，保护动作出口仅跳本侧开关或变压器各侧开关.本保护仅适用于分相跳闸的断路器。本保护包括以下元件：1) 过流元件，动作判据为： 3I0 Ifqx ； I2 I2dz ；其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic
16、在软件中合成的零序电流，3I0=Ia+Ib+Ic； I2 为负序电流； Ifqx为零序过流的电流定值； I2dz为负序过流的电流定值；2) 断路器位置节点检测元件间 隙 保 护 压 板 投 入后 备 保 护 启 动&间 隙 零 序 电 流 定 值零 序 电 压 定 值=1第 一 时 限 控 制 字 投 入&保 护 动 作 跳 本 侧 断 路 器T1第 二 时 限 控 制 字 投 入&保 护 动 作 跳 各 侧 断 路 器T216PPT课件F、过负荷监测元件本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器各侧的三相电流。 动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)Igfh；其中: Ia、Ib、Ic为变压器
17、各侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值，返回系数为.875； 过负荷启动冷却器元件本保护反应变压器的负荷情况，监测变压器高压侧三相电流。 动作判据为： max(Iah，Ibh，Ich)ITFH；其中: Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流； ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值，返回系数为.875； 过负荷闭锁调压元件本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器高压侧三相电流。 动作判据断路器三相位置不一致判别非全相保护压板投入非全相保护第一时限控制字投入后备保护启动&保护动作跳本侧断路器负序电流定值零序电流定值=1&T1&非全相保护第二时限控制字投入&保护动作跳变压器各侧
18、开关T2电流判别元件不投入17PPT课件为： max(Ia，Ib，Ic)ITY；其中: Ia，Ib，Ic为变压器高压侧三相电流； ITY为变压器过负荷闭锁调压元件电流定值，返回系数为.875。2、中后备即110kV后备保护A、110kV复压闭锁方向过流I段复合电压元件：由负序过电压和低电压判据组成，负序过电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障及不对称相间故障。过电流：按躲过变压器额定电流复合电压闭锁过流保护本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：1)复合电压元件，电压取自本侧的电压取自本侧的TV或变压器各侧或变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,
19、Ubc ,Uca)Ufx ；以上两个条件为“或”的关系；其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值；U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为： IaIfgl ； IbIfgl ； IcIfgl ；以上三个条件为“或”的关系，其中：18PPT课件本保护配置一段两时限，每一时限的跳闸逻辑可整定。Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；对于220kV和110kV两侧都有电源的变压器110kV复压闭锁过流需经方向判别；方指向系统即110kV母线。110kV复压闭锁方向过流I段1时限 3.3S（ 3.5S）跳112母联。110kV
20、复压闭锁方向过流I段2时限 3.6S（ 4.0S）跳101(102)开关。B、110kV复压闭锁过流II段不带方向110kV复压闭锁过流II段1时限 10S （ 4.5S）跳212母联。110kV复压闭锁过流II段2时限 跳10S （ 5.0S） 201(202)开关。110kV复压闭锁过流II段3时限 跳3.9S （ 5.5S） 三侧开关。对于220kV侧有电源的终端变压器110kV复压闭锁方向过流保护（不带方向）。110kV复压闭锁方向过流I段1 时限2.1S 跳112母联。110kV复压闭锁方向过流I段2时限 2.4S 101(102)开关。110kV复压闭锁过流II段3时限 跳2.7S
21、 三侧开关。110kV复压闭锁过流II段不带方向110kV复压闭锁过流II段1时限10S 跳212母联。110kV复压闭锁过流II段2时限 跳10S 201(202)开关。110kV复压闭锁过流II段3时限 跳10S 三侧开关。C、110kV侧中性点零序方向过流保护19PPT课件对于220kV和110kV两侧都有电源的变压器零序方向过流保护I段退出；零序过流保护II段1时限5.5S跳212开关，II段2时限6S跳三侧对于220kV侧有电源的终端变压器零序方向过流保护I段投入，方向110kV母线；零序过流保护I段1时限0.6S（1S）跳112开关，I段2时限0.9S(1.5S)跳101(102)
22、开关。零序过流保护II段1时限1.2S（2S）跳112开关，II段2时限1.5S(2.5S)跳三侧开关。本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0接线， 电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：1)零序过流元件，动作判据为： 3I0 I0gl ；其中：3I0为零序电流，取自本侧零序TA。 I0gl为零序过流的电流定值；2)零序功率方向元件，动作判据为： 3U03I0夹角（电流落后电压时角度为正，3U05V） -15-195其中： 3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流
23、或外接通道的电流， 3I0=Ia+Ib+Ic 3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压， 3U0=Ua+Ub+Uc。最大灵敏角为-105，动作特性为： 20PPT课件D、110kV侧中性点间隙零序保护本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件：1)间隙零序过压元件，动作判据为： 3U0 U0L ；其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV； U0L为间隙零序过压的电压定值；2)间隙零序过流元件，动作判据为： 3I0g Iggl ；其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA； Iggl为间隙零序过流的电流定值；3I03U0-105
24、21PPT课件E、过负荷监测元件本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器本侧的三相电流。 动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)Igfh；其中: Ia、Ib、Ic为变压器本侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值，返回系数为.875；F、110kV充电保护用110kV主变开关给110kV母线充电,充电正常后退出。电流大于充电保护定值充电保护开入充电保护投入三相中任何一相有电流T&YTzd1充电保护跳闸&YTzd2充电开入异常告警22PPT课件3、低后备即10kV后备保护A、10kV复压闭锁过流I段复合电压元件：由负序过电压和低电压判据组成，负序过电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对
25、称故障及不对称相间故障。过电流：按躲过变压器额定电流复合电压闭锁过流保护本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：1)复合电压元件，电压取自本侧的电压取自本侧的TV动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ；23PPT课件以上两个条件为“或”的关系；其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值；U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为： IaIfgl ； IbIfgl ； IcIfgl ；以上三个条件为“或”的关系，其中：Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；10kV复压闭锁过流
26、不经方向判别；10kV复压闭锁过流I段1 时限0.9S 跳912母联。10kV复压闭锁方向过流I段2时限 1.2S跳901(902)开关。110kV复压闭锁过流II段3时限 跳1.5S跳三侧开关。B、过负荷监测元件本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器本侧的三相电流。 动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)Igfh；其中: Ia、Ib、Ic为变压器本侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值，返回系数为.875；24PPT课件其中: Ia、Ib、Ic为变压器本侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值，返回系数为.875；C、10kV充电保护用10kV主变开关给10kV母线充电,充电正常后退出。10kV时限速断保护给10kV母线充电,充电正常后退出。三、非电量保护1、重瓦斯 跳闸2、轻瓦斯 发信号3、绕组温度保护4、油温信号25PPT课件220kV I母220kV II母26PPT课件
