变压器保护
概述
ABB主变保护应用于高电压等级的自耦变压器，具有快速 全面的保护特性。 该套保护采用两种不同原理的差动保护作为主保护。 采用数字式REL511距离保护作为后备保护，并通过其汇入 ABB保护信息管理系统SMS。 另有其他多种后备保护。 具备完备的电源监视回路 由数字式保护与模拟保护混合构成，增加可靠性。 数字式保护具备优良的管理和通讯功能。 根据保护范围不同（220kV和500kV），分别安装于两个保 护屏内。
变压器保护与监控装置 全数字化信号处理 RET 521主要特性： 硬件配置灵活 功能配置与使用灵活 动作速度快，典型差动动作时间为 20ms 完全分相测量 区外故障稳定性强 对内部故障测量灵敏度高 变电站自动化的一个模块 远方通信
硬件设计
ABB Relays
模拟量输入模块 (AIM)
RET521
- 7- 9 I/ 3-1 U 开关量输入模块(BIM) - 16BI 开关量输出模块 (BOM)
BIM, BOM, IOM, MIM No. 4
BIM, BOM, IOM No. 2
BIM, BOM, IOM No. 1
BIM, BOM, IOM No. 3
AIM No 1 AIM No 2 7I+3U 7I+3U 8I+2U 8I+2U 9I+1U 9I+1U
CPU
PSM
- 24BO 开关量输入／输出模 块(I/OM)
C
- 8BI + 12BO 变送器模块 (TIM) - 6 mA inputs
E
主要特点：
配置1A和5A的额定二次电流输入端口 所有RET521保护测量和计算处理按一次值进行 所有保护和控制功能均可向HMI和SMS／SCS提供运 行参数 任何模拟量通道可设置为相角测量的参考相 频率跟踪范围 50 Hz: 35-60 Hz 60 Hz: 42-72 Hz
应用范围广:
ABB Relays
RET521
大功率变压器 三相和单相自耦变压器 并联电抗器
C E
发电机和升压变压器组 特种变压器 其它变压器.
功能结构
145kV 模拟量输入模块 主处理模块 BO开关量输出模块
DIFPA/D模块 converter, scaling with CT and VT ratio
150A/1A
TOCnDFF in primary values
Ir1 = 120A 30MVA 150A/1A
前置
REFn-
跳闸模块
TEFn-
110 V
11 kV
3
3
1800A/1A
TOVn-
Ir2 = 1575A 开入模块
11kV
>1 BI
BO
DIFP-差动保护Differential protection
ABB Relays
RET521
适用于双绕组，三绕组变压器 五侧输入均可作为制动量 涌流制动
C E
- 二次谐波 - 波型制动 五次谐波量作为过电压制动 分相测量 可选择的 ”交叉闭锁” 灵敏度受分接头位置影响 消除零流算法可选择
差动保护原理
正常
& I2
O
i =1
∑ ii = 0
n
n
内部故障 ∑ I&i = I K
& I n ?1
i =1
& I1
被保护 对象
& IK
因此可以将KCL
& In
Id =
∑ I&
i =1
n
i
节点
定义为动作量，当
I d ≥ I set
认为是区内故障，差动保护动作
差动保护Differential protection
主变保护产生差动电流的主要原因： Y/delta变换造成的固有相位差 CT伏安特性与饱和 由于分接开关在不同分接位置时与 变比不匹配 主变的励磁涌流与正常的励磁电流 零序电流只流过电力变压器某一侧 过励磁电流 其它原因
Idiff
星三角变换问题
Y/delta变压器在正常运行时一次侧和二次侧就有固定的30度相位差， 如何解决？ 通过TA的变比和连接方式进行校正 在装置中进行幅值和相位的校正
通过TA的变比和连接方式进行校正
& & I Y A2 ? I Y B 2
nl1
& I Y A1
& I Y B1
& I Y C1
&Δ I A2
& & I Y A2 ? I Y B 2
& I Y A1 & I Y B1
& I Y A2
& & I Y B2 ? I Y C 2 Y & I B2
& I Y C1
& I
a1
& I Y C2
& I
b1
& I
& I Δ A1
c1
& & I Y C 2 ? I Y A2
30 0
& I Δ B1
& I
nl 2
Δ C1
&Δ I A2
&Δ I B2
& I Δ A2
& I Δ B2
& I ΔC2
&Δ IC2
& I Δ A1
& I Δ B1
& I Δ C1
引起CT饱和的主要因素
故障大电流引起的CT暂态饱和 励磁涌流引起的CT饱和 外部故障切除引起CT局部暂态饱和 太阳黑子爆发引发的地磁诱发电流 直流偏磁引起的CT饱和
变压器差流分析--励磁涌流
i1 + i2 = iμ
● ●
● ●
i1
i2
& Iμ
不是一个物 理上的节点
变压器模型不同于发电机与线路
变压器差流分析--励磁涌流
B BR
8
二次谐波制动 波行制动
iL1
6
iL2
4 2
iL3
H
0 20 40 60 80 100 120 140
二次谐波量是变压器励磁涌流的特征量， 它也可用来监测电流波行。
变压器励磁涌流的特点：
（1）有很大的峰值； （2）含有大量的偶次谐波分量，其中以二次谐波最为显著； （3）单相变压器励磁涌流中认为必有直流分量，对三相变压器而言，往 往三相中有一相涌流没有直流分量－－对称涌流 ； （4）无论单向涌流还是对称涌流都有间断角。
三相涌流波形
图为动模试验得到的三相变压器励磁涌流的波形，其中：a、c为单 向涌流的波形，b为对称涌流的波形。
励磁涌流对变压器差动保护的影响
差动保护的理论基础是KCL定律
当被保护设备是变压器时，当变压器空载合闸或外部故障切除电压 恢复时，有：
∑I
i =1
n
i
= Iμ > 0
由于励磁涌流的数值很大，可以与故障电流相比拟，因此如果不 采取一定的措施，必将导致差动保护误动作。故需要正确识别出励磁 涌流，并在涌流情况下闭锁差动保护。
涌流识别方法
1 二次谐波制动原理 判据：
Id2 > K ( k = 0 . 15 ~ 0 . 2 ) I d1
缺陷：合闸于内部故障时的出口延时问题
差动速断可以加以解决
涌流识别方法
2 间断角闭锁原理 （1）涌流的间断角特征：
2）判据： 当差流的间断角大于65度时，判别为励磁涌流；当间断角小 于65度且波宽大于140度时，则判别为可能不是励磁涌流。 （3）局限性： a.要求很高的采样率－》对硬件的要求较高； b. CT传变的影响