第四部分变压器后备保护3242页.docx
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第四部分变压器后备保护3242页
第四部分
SBL-2000系列微机型变压器后备保护测控装置
1.概述
【1】用途
SBL-2000系列微机型变压器后备保护测控装置(以下简称装置),适用于220kV及以下电压等级的各种容量变压器或单元接线式发电机变压器组。
【2】装置主要特点
(1)广泛适用于各种电压等级及容量的变压器或机组;
(2)可完成主后备保护,除差动外,还可实现非电量保护等功能;
(3)友好的人机接口界面,全汉化菜单操作,十进制数整定方式;
(4)可记录十次以上故障报告及三次故障录波信息,便于故障分析;
(5)完善的在线调试及现场信号测试功能,方便相序及同名端校验;
(6)完备的软硬件自检功能及独立的Watchdog和电源监视回路,具有很高的可靠性;
(7)自动化程度高,保护单元可直接与综合自动化系统联接,工况控制可采用接点通讯方式;
(8)保护装置带有汉化LCD大屏幕显示器及小键盘,方便就地操作;
(9)保护装置可采用RS232、485或CAN总线多种通讯方式,使用灵活。
2.主要技术参数
【1】基本数据
(1)额定交流数据
a.额定交流电流IN:
5A或1A;
b.额定交流电压UN:
100V;
c.额定频率fN:
50Hz。
(2)电源数据
110、220VDC(-20%—+10%)或220VAC(-15%—+10%)。
【2】功率消耗
a.交流电压回路不大于0.5VA/相;
b.交流电流回路不大于0.5VA/相;
c.直流回路功率消耗:
每个保护功能模块不大于15W。
【3】热稳定性
长期运行2In;
10s10In;
1s40In。
【4】输出触点
a.出口跳闸触点:
在电压不超过250V,电流不超过0.5A,时间常数为5±0.75ms的直流有感负荷电路中,装置输出触点的断开容量为30W,长期允许通过电流不大于5A;
b.其余输出触点:
在电压不超过250V,电流不超过0.5A,时间常数为5±0.75ms的直流有感负荷电路中,触点的断开容量为30W,长期允许通过电流不大于5A。
【5】绝缘性能
(1)绝缘电阻:
装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准实验条件下,不小于100M/500V。
(2)介质强度:
装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz,电压2kV(有效值),历时1min试验,而无绝缘击穿或闪络现象。
(3)冲击电压:
装置的导电部分对外露的非导电金属部分外壳之间,在规定的试验大气条件下,能耐受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。
【6】寿命
(1)电寿命:
装置输出触点电路在电压不超过250V,电流不超过0.5A,时间常数为5±0.75ms的负荷条件下,产品能可靠动作及返回1000次。
(2)机械寿命:
装置输出触点不接负荷,能可靠动作和返回10000次。
【7】机械性能
a.工作条件:
能承受严酷等级为I级的振动响应,冲击响应检验;
b.运输条件:
能承受严酷等级为I级的振动耐久,冲击及碰撞检验。
【8】环境条件
(1)环境温度:
正常工作温度范围0℃~+40℃;
极限工作温度范围-10℃~+50℃;
储存及运输温度-25℃~+70℃;
(2)大气压力:
80~110kPa(相当海拔高度2km及以下)。
(3)相对湿度:
最湿月的月平均最大相对温度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露。
最高温度为40℃时,平均最大相对湿度不超过50%。
【9】抗干扰能力
能承受频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一个半波电压幅值共模为2.5kV,差模为1kV)脉冲干扰检验。
3.结构
保护装置采用1/219″4U机箱,前部为整体面板,后部为硬连接板,面板上有大屏幕汉化液晶显示器,10键小键盘,运行、报警及出口指示灯。
箱内装有交流变换、采样、保护、遥信、出口、操作回路(可选)及电源插件。
机箱采用嵌入式安装方式,接线方式为箱后接线式,插件间连线采用总线硬连接方式。
4硬件说明
【1】交流变换插件
用中间变压器将电力系统TV二次交流电压信号隔离转换成弱电压信号。
插件上装有6只中间变压器,原理示意图见图1。
用中间变流器将电力系统TA二次电流信号隔离转换成弱电压信号。
插件上装有9个中间变流器,原理示意图见图2。
图1电压隔离变换原理图图2电流隔离变换原理图
还可采用先把二次电流电压变换成弱电流,再把后者通过运放生成弱电压的
方式来实现变换。
【2】保护插件
本插件主要由CPU、存储器、模数转换、开关量输入/输出、通信、LCD显示及键盘等部分组成,是构成保护模块的核心。
硬件框图如图3所示。
CPU采用Intel公司MCS-196系列单片微处理器,具有高精度片内定时/计数器、程序运行监视器、高速输入/输出通道(HSI/HSO)、串行口、片内0.5K字节通用寄存器阵列、中断控制器和等待状态产生电路等硬件资源,软件指令丰富,运算及控制能力极强。
外部电路包括:
(1)EPROM27512:
程序存贮器;
(2)RAMDS1230Y数据及保护定值存贮器,容量32KB,DS1230Y芯片设有写入控制开关,由软件自动控制,无须人工切换;
(3)模数转换电路:
采用高精度芯片AD574AKD,转换精度为12位,接成双极性输入方式,输入电压范围-10V~+10V,转换时间约为22μs;
(4)开关量输入电路:
采用光电隔离,输入信号为无源接点,共设有16路开关量输入通道;
(5)开关量输出即出口继电器驱动回路:
采用正反码和光隔驱动,并有状态回读自检,每个CPU插件设有8路开关量输出通道;
(6)通信回路:
通信回路的主要功能是:
●实现与监控系统的通信;
●对保护运行状况进行监视;
●统一CPU时钟,完成时钟校对;
●完成保护定值管理;
●实现打印管理;
●通信回路提供标准的串行通信接口(RS232/RS422/RS485),及CAN-BUS控制局域网。
CPU
通讯
A/D变换
EPROM
RAM
LCD显示
出口
开入
光电隔离
出口驱动
键盘
模拟量输入
图3保护插件框图
【3】采样插件
本插件硬件框图如图4所示。
本插件提供15个模拟信号输入通道。
每个通道由二级阻容式低通滤波器和采样保持器LF398组成。
各采样保持器输出信号连至多路开关。
各采样保持器输出信号连至多路开关AD7506的1~15通道。
AD7506的0通道接+5V电压用于自检。
本插件还包括频率跟踪信号形成回路,此回路由低通滤波器和带正反馈的过零比较器构成。
插件的输入信号来自交直流隔离变换等功能组件的输出,输出信号引至保护插件。
图4模拟输入插件框图
【4】出口插件
每个插件提供8路出口及信号回路,每回路提供1副跳闸接点(瞬动)和1副信号接点(保持)。
保护出口分别有LED灯指示,出口继电器及信号回路可由CPU插件的开关量输出回路或非电量保护等的触点驱动。
【5】稳压电源插件
采用开关式逆变电源,输出为+5V、15V和+24V,输入电压可选DC110V/220V及AC110V/220V。
插件中设有电源开关、熔断器及输出电压的LED灯指示。
5.保护原理
【1】相间方向阻抗保护
阻抗保护是变压器近距离短路的后备保护,可实现全阻抗、偏移阻抗及方向阻抗多种特性,阻抗动作值可按需要配置若干段,每段可配不同的时限。
主要用于220KV及以上电压等级的变压器后备保护.
(1)保护原理
阻抗保护采用同名相电压、电流构成三相阻抗保护,即UAB和IAB、UBC和IBC、UCA和ICA分别组成3个阻抗保护元件,当A、B、C三相电流中任一相电流大于启动电流整定值时,开放阻抗保护,为防止TV断线时误动作,增设TV断线闭判据。
(2)判据说明:
a.启动电流判据
满足以下三条中任一条,开放阻抗保护
IA>Iset
IB>Iset
IC>Iset
Iset为启动电流。
b.阻抗判据
其动作方程为:
其中:
UJ——线电压
IJ——与线电压相对应的线电流
Z1、Z2——反向和正向整定阻抗。
c.TV断线判据
满足下列两条件中任一条件,判为TV断线。
│UA+UB+UC-3U0│≥Uzd或三相电压均低于8V,且0.1A Uzd为门槛电压,整定为0~50V; Iset为启动电流。 也可采用电流电压综合判椐法判TV断线。 (3)主要技术指标 启动电流整定范围: 0~5IN,误差不超过5%; 动作阻抗整定范围: 整定为0.1~20Ω(I=5A),误差不超过5%; 最大灵敏角整定范围: 0~360°,误差不超过5°。 【2】复合电压闭锁(方向)过流保护 复合电压闭锁(方向)过流保护作为变压器或相邻元件的后备保护,过流启动值可按需要配置若干段,每段可配不同的时限。 主要用于110KV及以下电压等级的变压器后备保护. (1)保护原理 由复合电压元件、相间方向元件及三相过流元件“与”构成。 其中,相间方向元件可由 软件控制字整定“投入”或“退出”,相间方向的指向也可由软件控制自整定为“指向变压器” 或“指向母线”。 本保护中,设有两组电压输入,为保证严重故障时方向元件的可靠性及复合 电压元件的灵敏度,电压输入可取自不同的电压互感器。 (2)判据说明 a.复合电压元件 复合电压元件由负序过电压和低电压部分组成。 负序电压反映系统的不对称故障,低电压反映系统对称故障。 下列2个条件中任何1条件满足时,复合电压元件动作。 ----U2set为负序电压整定值; -------Uset为低电压整定值(线电压); b.过流元件 过流元件接于电流互感器二次三相回路中,保护共有三段定值,每段电流和时限均可单独整定。 当任一相电流满足下列条件时,保护动作。 -------Iset为动作电流整定值; c.相间功率方向元件 方向元件的软件算法采用90°接线方式,动作判据为(以IA,UBC): ----Re表示取向量的实部。 (3)主要技术指标 a.负序电压整定范围: 0~50V,误差不超过5%; b.低电压整定范围: 0~100V,误差不超过5%; c.动作电流整定范围: 0~12In,误差不超过5%; d.延时整定范围: 0.1S~50S; e.相间功率方向动作区: 175°; f.相间功率方向最大灵敏角: 0-360°,误差5% 方向的投退和指向由软件控制字来设置;另外,方向电压及复压是取自本侧或对侧,也可自由设置。 【3】零序方向过流保护 零序方向过流保护作为变压器或相邻元件的后备保护,零序过流启动值可按需要配置若干段,每段可配不同的时限。 (1)保护原理 由零序过流元件及零序功率方向元件“与”构成。 其中,零序功率方向元件可由软件控制字整定“投入”或“退出”,零序功率方向的指向也可由软件控制字整定为“指向变压器”或“指向母线”。 零序方向过流保护一般接于三相TA组成的零序回路中。 (2)判据说明 a.零序过流元件 保护判断接于三相TA组成的零序回路中过电流动作。 b.零序功率方向元件 由零序电流和零序电压来实现。 (2)主要技术指标 a.零序动作电流整定范围: 0~12IN,误差不超过5%; b.延时整定范围: 0.1S~50S,误差不超过1%; c.零序功率方向动作区: 175° d.零序功率方向最大灵敏角: 0~360°。 【4】零序过流保护 零序过流保护作为变压器或相邻元件的接地后备保护。 接于变压器中性点TA二次回路中。 保护可有多段定值,每段电流和时限均可单独整定。 (1)整定范围为0~12IN,误差不超过5%; (2)延时整定范围: 0.1s~50s,误差不超过1%; 【5】零序过压保护 零序过压保护作为变压器或相邻元件的接地后备保护。 接于变压器TV二次开口三角回路中。 (1)整定范围为0~50V,误差不超过5%; (2)延时整定范围: 0.1S~50S,误差不超过1%; 【6】间隙零序电流及零序电压保护 装置判断TV开口三角电压或间隙TA电流并经延时出口。 技术指标: (1)零序电流整定范围: 0.1~60A,误差不超过5%; (2)整定范围为0.1~300V,误差不超过5%; (3)延时整定范围: 0.1S~50S,误差不超过1%; 【7】断路器失灵起动保护 断路器失灵起动保护引入保护的出口接点和断路器辅助接点,当保护出口动作而断路器辅助接点未打开时,如果检测到变压器还有电流就出口起动失灵和母线保护并发出信号。 【8】定值清单 保护定值整定可通过LCD及键盘就地完成,也可通过便携机或监控完成,定值清单见下表: 定值名称 整定范围 整定误差 相间功率方向保护 整定阻抗I段 0.1-20Ω 不超过±5% 整定阻抗II段 0.1-20Ω 不超过±5% 启动电流 0.1-20A 不超过±5% 最大灵敏角 0-360° 不超过±5% I段延时 0-10S 不超过1% II段延时 0-10S 不超过1% 复合电压(方向)过流 I段动作电流 0-20A 不超过±5% II段动作电流 0-20A 不超过±5% III段动作电流 0-20A 不超过±5% 低电压 0-100V 不超过±5% 负序电压 0-100V 不超过±5% 最灵敏角 0-360° 不超过±5% I段延时 0-10S 不超过1% II段延时 0-10S 不超过1% III段延时 0-10S 不超过1% 零序(方向)过流保护 零序电流I段 0-20A 不超过±5% 零序电流II段 0-20A 不超过±5% 最灵敏角 0-360° 不超过±5% 零序电压 0-150V 不超过±5% I段延时 0-10S 不超过1% II段延时 0-10S 不超过1% 零序过流保护 零序电流 0-10A 不超过±5% 延时 0-10S 不超过1% 零序过压保护 零序电压 0-300V 不超过±5% 延时 0-10S 不超过1% 间隙零序过流保护 间隙零序电流 0-50A 不超过±5% 延时 0-10S 不超过1% TV断线 延时 0-10S 不超过1% 【9】压板投退 (1)保护压板投退,见下表: 压板名称 投退状态 相间功率方向I段 “投”或“退” 相间功率方向II段 “投”或“退” 复压过流方向I段 “投”或“退” 复压过流方向II段 “投”或“退” 复压过流 “投”或“退” 零序过流方向I段 “投”或“退” 零序过流方向II段 “投”或“退” 零序过流 “投”或“退” 零序过压 “投”或“退” 间隙零序过流 “投”或“退” (2)控制压板投退,见下表: 压板名称 投退状态 功率方向 “投”或“退” 复压方向 “投”或“退” 零序方向 “投”或“退” 复压 “投”或“退” 高压侧低压 “投”或“退” 高压侧负序 “投”或“退” 低压侧低压 “投”或“退” 低压侧负序 “投”或“退” 高压侧TV断线 “投”或“退” 低压侧TV断线 “投”或“退” 方向电压取低压侧 “投”或“退”
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