变压器差动保护的基本原理及逻辑图.docx

1、变压器差动保护的基本原理及逻辑图. 变压器差动保护的基本原理及逻辑图 的工作原理、变压器差动保护1 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 的区别：差动保护、变压器差动保护与线路2各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保变压器变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上由于 的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区证纵差动保护 ，应使所示的双绕组例如图外短路故障时，两侧二次电流相等。 8-5变压器 . . 的特点纵 8.3.2 差动保护变压器 励磁涌流的方法1 、励磁涌流的特点及克服 励磁涌流：（1） 或外部故障切除后恢复供

2、电变压器在空载投入 变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入 。 励磁涌流8倍变压器励磁电流通常称为变压器等情况下，变压器励磁电流的数值可达额定6 的原因励磁涌流（2）产生 瞬间合闸，铁芯中的磁通u=090，在电压瞬时值因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压 这样，如果考虑剩磁+但由于铁心中的磁通不能突变，。-应为因此将出现一个非周期分量的磁通rmm. . 铁芯将严重饱和，通过变压器所示。此时2+，其幅值为如图8-6经过半过周期后铁心中的磁通将达到rm 。励磁涌流6的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的8倍，形成变压器8-7图可知此时 . . （3）励磁涌流的特点： 励磁电

3、流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 . . 励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 的波形出现间断角。励磁涌流 励磁涌流8-1 实验数据举例表谐波分量占基波分量的百分数条五次三次直流二次四次基24622558第一个周1003631005励磁涌第二个周582831007586530第八个周期电流互感器饱2 32 9 38 100 4 内部短路和电流互感器不 100 4 9 4 故障电流0 7 饱和 纵差保护影响的措施：对变压器（4）克服励磁涌流 差动保护； 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成 ；利用二次谐波制动原理构成的 差动保护 ；利

4、用间断角原理构成的变压器差动保护 变压器差动保护。 采用模糊识别闭锁原理构成的 、不平衡电流产生的原因2 1（）稳态情况下的不平衡电流. . 两侧电流相位不同变压器 侧，如下图所示，Y变压器，d11接线方式，因此，两侧电流的相位差为30Y 电力系统中变压器常采用左，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差3030电流滞后侧电流 右，从而产生很大的不平衡电流。 电流互感器计算变比与实际变比不同 由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。 1】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析 【实例分析接线。计算由于电流互感器的实际变比与计算

5、不等引起的不平变比、 中，在表 8-2变压器型号、Y,d11 . . 可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生8-2。由表衡电流。计算结果如表8-2 0.21A的不平衡电流。 臂中的不平衡电流变压器额定运行时差动保护8-2 表计算6.3 ） 38.5（电压侧（40.4KV） 额定电流（A） 120（114.3） 733 电流互感器接线方 Y 式电流互感器计算变 733/5 比电流互感器的实际1000/5=200 300/5=60 变比733/200=3.67 ）207.8/60=3.46（3.3差动臂的电流 ） ）（3.3=0.21（0.37 不平衡电流3.67-3.46

6、变压器各侧电流互感器型号不同 各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以 由于变压器 励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。 带负荷调节分接头变压器 的变比。整变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变 变压器差动差动保护定计算中，只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。当的电流回路重新操作，因此又会出现新的不投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对保护差动保护. . 平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。 ）暂态情况下的不平衡电流 （2 暂态过程中不平衡电

7、流的特点： 暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。 暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂 态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。减小不平衡电流的措施8.3.3 ）减小稳态情况下的不平衡电流 （1当通过外部最大稳变压器差动保护选用专用的D级电流互感器； 变压器差动保护各侧用的电流互感器， 差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。态短路电流时， （2）减小电流互感器的二次负荷 减小二次负荷的常用办法有： 这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。二次额(；采用弱电控制用的

8、电流互感器减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度) 等。定电流为lA) ）采用带小气隙的电流互感器 （3这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流 较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。 两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿变压器4 （）减小 . . 采用适当的接线进行相位补偿法。. . 图8-10 Y,d11接线变压器差动保护接线图和相量图 如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，如图8-10(a)所示，以补偿30

9、的相位差。图中为星形侧的一次电流， 为三角形侧的一次电流，其相位关系如图8-10(b)所示。采用相位补偿接线后，变压器星形侧电流互感器二次回路侧差动臂中的电流分别为，它们刚好与三角形侧电流互感器二次回路中的电流同相位，如图8-10(c)所示。这样，差回路中两侧的电流的相位相同。 数值补偿 变压器星形侧电流互感器变比 . . 变压器三角形侧电流互感器变比 软件校正 微机保护中采用软件进行相位校正 ）减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿（5 采用自耦变流器。 型差动继电器中的平衡线圈。利用 BCH 微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。变压器

10、在 . . . . 两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流）由变压器 （6 的整定计算中加以考虑。在差动保护 变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 （7）由 变压器差动保护的整定计算中考虑。 在 的不平衡电流可由下式决定的在稳态情况下，变压器差动保护 （8）减小暂态过程中非周期分量电流的影响 采用具有速饱和特性的中间变流器，差动保护 选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期 分量电流的影响问题。 原理和差式比率制动式8.3.4 差动保护 原理。差动保护1. 双绕组变压器比率制动的 1）和差式比率制动的动作判据（ 差动电流：. . 制动电流：

11、 动作的第一判据：差动保护 . . 制动比率系数： 外部故障时，保护可靠地不动作。应满足如下判据： 差动保护动作的第二判据 比率制动特性的整定 2. I1）最小启动电流 （0act I可选取 （2）拐点制动电流0brk S和制动特性斜率3 （）最大制动系数Kmaxbrk. 最大制动系数 . . 比率制动特性曲线如下图 0.5 比率制动系数的整定值D取0.3 S，由上图可知 比率制动特性的斜率 则上式可得，和IIII 当maxbrkmaxbrk.brk.00act 过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。即比率制动特性的折线 BC ）内部故障灵敏度校验（4 出口金属性短路的最小短路电流（周

12、期分量），同时计算相应的制在系统最小运行方式下，计算变压器 动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数 2.0 K 要求sen. . 原理。比率制动的差动保护 3.三绕组变压器原理相同，但差动电流和制动电流的差动保护，其差动保护的原理与双绕组变压器对于三绕组 变压器 及最大不平衡电流应做相应的更改。差动电流和制动电流分别为 变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流，即 在有的 最大不平衡电流的计算公式如下： ，则上式为 在微机保护中，考虑采用数值补偿系数后误差非常小m0 励磁涌流闭锁原理4. 采用二次谐波制动原理利用差电流中二次谐波以上。中含有大量的二次谐波分量，一般约占基

13、波分量的40在 变压器励磁涌流空载合闸时保护的误，从而防止变压器变压器所占的比率作为制动系数，可以鉴别空载合闸时的励磁涌流 动。 中差电流的二次谐波幅值用表示，差电流中二次谐波所占的比率可表示为如下式：差动保护 在 . . 保护不应动作。出现，就可以认为是励磁涌流 如选二次谐波制动系数为定值D3，那么只要大于定值D3 ，同时满足比率差动其他判据时才允许保护动作。在值小于D3 的第三判据应满足下式比率差动保护 。三种系数可选、0.2、0.25二次谐波制动系数 D3，有0.15 5.差动速断保护 1）采用差动速断保护的原因 （主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的变压器能作为电力一般情况下比

14、率制动原理的差动保护的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二TA情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA只有当暂态过程经一定时间闭琐，无法反映区内短路故障，次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护比率制的快速动作，所以变压器才动作，从而影响了比率退出暂态饱和比率制动原理的差动保护差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。差动动原理的差动保护 速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。 来整定2）差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流（ 程序逻辑框图比率 6.变压器差动保护 变压器差动保护1 （）程序逻辑框图. . 程序逻辑原理2）变压器差动

15、保护 （为二次谐波制动系数整定值。可整定值，D为比率制动系数=KI/I 、 在程序逻辑框图中D=ID3rel1brkact0d2，必须同时满足才能动作于跳闸。而差Y2)8-14(图中的与门差动保护见比率动作的三个判据是“与”的关系不能快速反映严重区内故差动保护，在比率D动速断保护是作为比率差动保护的辅助保护。其定值为=Iact.s4。H3)中8-14 的或门的逻辑关系障时，差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。因此这两种保护是“或”(图断线闭锁的否门再经二次回路断线时会产生很大的差电流而误动作，所以必须经TATA比率差动保护在 被闭锁住，不能出口动作。与门断线时才能出口动作。当与门Y3TA Y3 .