基于220kv变电站仿真系统的变压器保护应用

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1、基于220kV变电站仿真系统的变压器保护应用变压器故障的主要保护形式为纵联差动保护，其保护可以无延时地切除变压器内部绕组和引出线的相间和接地故障，甚至匝间短路，具有独特的优点。一般来讲，并列运行的变压器，容量为6300kVA以上时;单独运行的变压器，容量为10000kVA以上时;发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300kVA以上时，应装设纵联差动保护。电网仿真系统的特点第一，使用方便、实时仿真。该软件运行方便，不受其他条件的影响。其优点是：投资比较少、使用灵活性较强、容易维护和更新。第二，界面直观、操作容易。该仿真软件操作界面包

2、含变电站概况、运行工况、控制室、就地操作屏、继电保护屏、站用电/直流系统六大部分。界面切换不同仿真环境，操作控制接近实际现场。第三，组合灵活、内容全面。电网仿真系统进行仿真时，功能从简单到复杂，模拟各种类型工况并且可以组合不同的工况，逐步进入复杂的现场仿真环境。电网仿真系统的功能9变电站仿真系统的功能结构包括三部分：正常基本操作模块（变压器分接头、补偿设备调压;“五防”操作;电容器、电抗器停复役;母线、线路、变压器停复役）、故障及异常事故处理模块（电容器、电抗器故障;保护拒动、误动故障;开关拒动、误动故障;母线、线路变压器永久故障;母线、线路、变压

3、器瞬时故障）和保护及自动装置模块（自动装置;常规保护;微机保护）。9电网仿真系统采用开放式的实时UNIX操作系统作为仿真软件运行环境，包括35kV、220kV、主变压器等各种一次设备。内置了400多种不同工况下的故障类型，可以仿真一种或者同时仿真多种故障。该仿真系统结合了电力专业开设的“电力系统继电保护”课程，加深学生对电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护装置运行和维护的理解。同时，为学生提供一个自己动手设置故障的仿真平台，能充分调动学生学习和自主解除疑问的积极性，提高了学生的故障分析能力。通过三维动画、三维影像、声音与文本以及图形结合，

4、刺激学生的听觉以及视觉神经，明显提高学生的学习热情，加深印象，这样便能够取得更好的培训效果。软件采用分屏切换，其中包括故障类型的设定、工况的复位、系统运行/冻结、变电站运行状态，变电站运行状态又可以通过控制屏查看所有保护元件的实时状态，如设备的开断、警报铃声、光字牌显示、警报记录表显示，能够观察运行变化的每一步。该软件模拟新建220kV变电站进行各种继电保护仿真实验。新建220kV变电站220kV母线的接线采用双母线双分段接线方式，一共有8回出线（2201-2208）;在220kV母线上有2台分段断路器，2台母联断路器。3台主变（T1-T3），变比

5、为220kV/35kV，单台容量为100MVA。35KV母线的接线采用单母线6分段接线方式，共24回出线（301-324）;3组电容器;2台站用变，变比为35kV/380V。根据仿真系统的设定，装设在主变压器上的保护有：差动保护（BCH-1），220kV零序电流保护Ⅰ、Ⅱ段，220kV零序电压保护，220kV电流速断保护，220kV过电流保护，35kV过电流保护，35kV零序电流保护，35kV过负荷保护，以及反映非电气量的瓦斯保护、温度保护。以下主要针对变压器的纵联差动保护进行仿真。电力变压器纵联差动保护原理纵联差动保护作为变压器主要的保护，是反映

6、被保护电力变压器各端电流流入和流出的向量差，考虑到变压器正常运行情况下，用于建立磁场的励磁电流很小，不会超过额定电流的2%-5%，因此在差动回路引起的不平衡电力很小，可忽略不计，变压器接近理想变压器。根据基尔霍夫电流定律，在不平衡电流忽略不计的理想情况下，流进差动继电器的电流为零：式中，为流入输电线路j侧的电流向量。9当内部发生故障时，电流流向如图1所示。根据前面基尔霍夫原理，图1中输电线路MN，流入差动保护电流为：式中，、分别是两端的电流互感器变比，、分别为两侧互感器二次侧电流。根据上述差动原理，对常见的双绕组和三绕组变压器来讲，其基本原理接线如

7、图2所示。规定各侧电流方向均以流入变压器为正。由于流过变压器高压侧和低压侧电流不同，为了使得正常运行时流入差动保护的电流为零，不让其误动，所以在通常情况下必须选择适当的电流互感器变比，如图2中的双绕组变压器接线形式，应使：或式中，是高压侧电流互感器的变比;是低压侧电流互感器的变比;nT为变压器高压和低压的比值。从上面的公式可以看到，要实现差动保护，必须计算电流互感器的变比，而且尽量接近变压器的高低和压侧的比值nT。9为了削弱高次谐波的影响，使得电压接近正弦波，在电力系统中，高压线路里的大容量变压器一般采用Yd11的接法。在正常运行时，三角形侧的电流

8、相位超前星形侧电流相位30°，所以必须对其进行校正。微机变压器保护的纵联差动保护中，其两侧的电流互感器均接成星形，如图3所