主变保护

i 1
稳态高值比率差动保护
I I
d r
0.6[I r 0.8Ie
0.8Ie ] 1.2Ie
稳态比率差动保护
动作电流
动作特性
有TA饱和 判据区
无TA饱和 判据区
1.2Ie
Icdqd
0.5Ie
0.8Ie
6Ie 制动电流
南瑞继保
NARI POWER SYSTERM RELAYING INC.
励磁涌流判别原理
利用谐波识别励磁涌流
RCS-978系列变压器成套保护装置采用三相差动电流中二次谐波、三次谐波 的含量来识别励磁涌流，判别方程如下：
I I
2 nd 3rd

K2 xb * I1st K3xb * I1st
利用波形畸变识别励磁涌流
故障时，差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时，有大量的谐波分量 存在，波形发生畸变，间断，不对称。利用算法识别出这种畸变，即可识 别出励磁涌流。
零序方向过流保护
零序过流保护，主要作为变压器中性点接地 运行时接地故障后备保护。通过整定控制字 可控制各段零序过流是否经方向闭锁，是否 经零序电压闭锁，是否经谐波闭锁，是否投 入，跳哪几侧开关。
方向元件：
装置分别设有‘零序方向指向’控制字来控制零序 过流各段的方向指向。当‘零序方向指向’控制字 为‘1’时，方向指向变压器，方向灵敏角为255°； 当‘零序方向指向’控制字为‘0’时，表示方向指 向系统，方向灵敏角为75°。方向元件的动作特性 如图6.11.2.1所示。同时装置分别设有‘零序过流 经方向闭锁’控制字来控制零序过流各段是否经方 向闭锁。当‘零序过流经方向闭锁’控制字为‘1’ 时，本段零序过流保护经过方向闭锁。
2)配置两套三相式过电流保护，带二段时限。 动作 后第一时限跳开变压器35kV侧断路器， 第二时限 跳开变压器各侧断路器。
变压器保护需要解决的问题
变压器差动保护的一个主要技术问题是解决变压器 励磁涌流的问题即如何解决空投变压器于内部故障 （尤其是匝间故障）时差动保护动作速度慢且离散 度大的问题；同时在变压器各种空投时产生的励磁 涌流、区外故障切除后产生的恢复性涌流以及和应 涌流等状态下差动保护不误动。这个问题一直是国 内外变压器保护研究的热点问题。
流更加容易识别。
差动各侧电流相位差的补偿
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参见前图，都以母线侧为极性端。
变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y变化调 整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保 护的动作速度。对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：
由于装置采用上述国内外首创的差动二次电流相位调
整方法与可靠的励磁涌流判别原理，因而保护装置有效 地解决了空投变压器于匝间故障时差动保护动作速度慢、 动作速度离散度大的问题；同时在变压器各种空投时产 生的励磁涌流、区外故障切除后产生的恢复性涌流、和 应涌流等状态下差动保护不会误动作。
差动保护二次电流调整与涌流识别
Δ Id
0.75
0.2Ie 0
0.6 2Ie
Δ Ir
稳态比率差动保护
因此，装置采用初始带制动的比率制 动特性，稳态比率差动元件由低值比率 差动（灵敏）和高值比率差动（不灵敏） 两个元件构成。稳态比率差动元件的动 作方程如下：
稳态比率差动保护
动作方程：
Id 0.2Ir Icdqd
Ir 0.5Ie
RCS-974FG
从变压器本体来的分相非电量信号(如瓦斯 信号等)经过装置重动后给出中央信号、远方 信号、事件记录三组接点，同时装置本身的 CPU也可记录非电量动作情况。对于需要延时 跳闸的非电量信号,由装置经过定值设定的延 时起动装置的跳闸继电器，而直接跳闸的非 电量信号直接起动装置的跳闸继电器。
当‘过流方向指向’控制字为‘0’时，方向指向系 统，灵敏角为225°
当‘过流经方向闭锁’控制字为‘1’时，表示本段 过流保护经过方向闭锁
同时装置分别设有控制字‘过流经方向闭锁’来控 制过流保护各段是否经方向闭锁

相间方向元件动作特性
方向指向变压器
方向指向系统
I
Ul φ lm=45°
I
Ul φ lm=225°
5)配置两套单相式过负荷保护，延时动作于信号。
6)配置两套三相式相过流保护，保护不经TA断线闭 锁，动作后带一个长时限跳开变压器各侧断路 器。
7)配置一套失灵启动装置，电流判别采用三相式。 带10毫秒延时动作解除220KV失灵保护复压闭 锁，同时启动失灵保护。
35kV侧后备保护
1)配置两套三相式时限电流速断保护，带一段时限， 动作后跳开变压器35kV侧断路器。
220kV侧后备保护配置
1)配置两套相间及接地方向阻抗保护，阻抗保护带3%— 5% 的偏移特性，正方向指向变压器。每套保护按二段 式设置，且每段保护可独立投退。
I段: 带二个时限，第一时限跳开220KV母联和分 段断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器；
II段: 带一时限跳开变压器各侧断路器。
变压器工频变化量差动保护
匝间短路故障是电力变压器主要的内部故障 形式之一，根据近十年来的全国统计表明，匝 间故障约占变压器内部故障的70%左右。因此 采用灵敏度高且安全性高的保护来检测出变压 器的匝间故障，对提高变压器的安全运行水平 具有重要意义。为此，我们利用变压器各侧电 流中的工频变化量与差电流的工频变化量，实 现变压器工频变化量比率差动保护。该保护由 下述两个判据构成：
5)配置两套三相式相过流保护，保护不经TA断线闭 锁，带一个长时限跳开变压器各侧断路器。
6)配置两套单相式过负荷保护，延时动作于信号。
公共绕组侧保护配置
配置两套单相式过负荷保护，延时动作于信号。
配置两套定时限一段式零序电流保护，保护动 作后带一个长时限跳开变压器各侧断路器。
配置两套不带方向的反时限零序电流保护，保 护动作后延时跳开变压器各侧断路器，保护动 作特性要求与500KV侧零序反时限保护相同。
目前国内外的变压器差动保护无一例外地都采用Y->Δ
变换调整变压器差动各侧TA二次电流相位。通过深入的 理论分析与实验，我们发现采用Δ->Y变换调整变压器 差动各侧TA二次电流相位更为合理。对于变压器带故障 空投，故障相的电流表现为故障特征，而非故障相的电 流表现为励磁涌流特征，由于励磁涌流闭锁判据采用分 相制动，故障相与非故障相互不影响，非故障相不会延 误故障相的动作速度；对于变压器空投产生的励磁涌流、 区外故障切除后产生的恢复性励磁涌流以及和应涌流等， 上述调整方法更多地保留了励磁涌流的特征，使励磁涌
工频变化量差动保护
（1）工频变化量比率差动继电器：
I d 0.6I r I d 0.75I r 0.3Ie
I r max m Ii

i 1

m
I

d

Ii
i 1
I r 2I e I r 2I e
工频变化量比率差动动作特性
Y0侧：



I ' A (I A I 0)



I ' B (I B I 0)



I ' C (I C I 0 )
Δ 侧：


I ' a (I a I c)/ 3



I ' b (I b I a )/ 3


I ' c (I c I b)/ 3
相间阻抗继电器保护
装置I侧、II侧后备保护各有一个控制字（即阻抗指 向）来控制阻抗I段和II段的方向指向。当阻抗指向 的控制字为‘1’时，表示方向指向变压器，当阻抗 指向的控制字为‘0’时，表示方向指向系统。
阻抗元件动作特性
jx Zp
m
R
Zn
TV断线或异常对阻抗保护的影响：
当装置判断出本侧TV断线或异常时，自动退 出阻抗保护。此时可通过整定控制字是否选 择投入一段过流保护作为后备保护。若‘阻 抗退出投入过流保护’控制字为‘1’时，表 示在TV断线时投入一段过流保护，其动作后 跳变压器各侧开关。若‘阻抗退出投入过流 保护’控制字为‘0’时，则不投入过流保护。
零序方向元件动作特性
方向指向系统
方向指向变压器
I0
φ lm=75° 3U0
I0
φ lm=255° 3U0
过激磁保护
•过激磁保护主要防止过电压和低频率对变压器 造成的损坏。 •过激磁程度可用下式来衡量： n U* / f*
通过计算n可以得知变压器所处的状态，额定运 行时n=1，其中 U*、 f* 分别为电压与频率的标 么值。
500kV侧后备保护配置
1) 配置两套相间及接地方向阻抗保护，阻抗保护带3%— 5%的偏移特性, 正方向指向变压器。 每套保护按二段 式设置，且每段保护可独立投退。
I段: 带一个短时限跳开变压器各侧断路器；
II段: 带一个长时限跳开变压器各侧断路器。
2)配置两套定时限零序电流保护，每套保护按一段一时限 设置。带方向指向变压器，带一时限跳开变压器各侧 断路器。（方向元件可投、退）
3)配置两套不带方向的反时限零序电流保护，保护 动作后延时跳开变压器各侧断路器。保护动作 特性应满足以下要求：
保护动作时间大（等）于1秒时，采用IEC一般反时 限特性；
保护动作时间小于1秒时，采用时限为1秒的定时限 特性。
4)配置两套过激磁保护， 保护为反时限特性, 过激 磁保护低定值报警, 高定值延时跳开变压器各侧 断路器。
故障时，有如下表达式成立：
S S

kb St
* S
当三相中的某一相不满足以上方程，被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率 差动元件。