變壓器差動保護的基本原理及邏輯圖

1、變壓器差動保護的基本原理與邏輯圖光伏并網(wǎng)逆變器、0強暑閱a1、變壓器差動保護 的工作原理與線路縱差保護的原理相同，都是比較被保護設(shè)備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的大小。2、變壓器差動保護 與線路差動保護 的區(qū)別：由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不相等再加上變壓器各側(cè)電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動保護的正確工作，須適當選擇各側(cè)電流互感器的變比，與各側(cè)電流相位的補償使得正常運行和區(qū)外短路故障時，兩側(cè)二次電流相等。例如圖8-5所示的雙繞組 變壓器，應(yīng)使1 / 19JI變壓器縱差動保護的原理接線圖8.3.2變壓器縱差動保護 的特點1、勵磁涌流的特點與克服勵磁涌流的方法11)勵磁涌流：在空載投入變

2、壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下，變壓器勵磁電流的數(shù)值可達 變壓器額定68倍變壓器勵磁電流通常稱為 勵磁涌流。(2)產(chǎn)生勵磁涌流的原因因為在穩(wěn)態(tài)的情況下鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外加電壓90。，在電壓瞬時值 u=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應(yīng)為-m。但由于鐵心中的磁通不能突變，因此將出現(xiàn)一個非周期分量的磁通 +m,如果考慮剩磁:2 / 19這樣經(jīng)過半過周期后鐵心中的磁通將達到2m+r,其幅值為如圖8-6所示。此時變壓器鐵芯將嚴重飽和,通過圖8-7可知此時變壓器的勵磁電流的數(shù)值將變得很大，達到額定電流的68倍，形成勵磁涌流。變壓器空載投入時的電壓和磁通波

3、形圖3 / 19(a)(b)單相變壓器勵磁電流的圖解法(a)變壓器鐵心的磁化曲線2)勵磁涌流勵磁涌流的波形(3)勵磁涌流的特點：勵磁電流數(shù)值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏于時間軸的一側(cè)4 / 19勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中 勵磁涌流以2次諧波為主勵磁涌流的波形出現(xiàn)間斷角。表8-1勵磁涌流實驗數(shù)據(jù)舉例條件諧波分量占基波分量的百分數(shù)(%直流分量基波二次諧波三次諧波四次諧波五次諧波第一個周期58100622542勵磁涌流第二個周期58100632853第八個周期58100653073電流互感器飽部短路故和3810043292障電流電流互感器不01009474飽和(4)克服

4、勵磁涌流對變壓器縱差保護影響的措施：采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構(gòu)成差動保護；利用二次諧波制動原理構(gòu)成的差動保護；利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動保護；采用模糊識別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動保護。2、不平衡電流產(chǎn)生的原因(1)穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流5 / 19變壓器兩側(cè)電流相位不同電力系統(tǒng)中變壓器常采用Y, d11接線方式，因此， 變壓器兩側(cè)電流的相位差為 30。，如以下圖所示，Y側(cè)電流滯后側(cè)電流 30。，若兩側(cè)的電流互感器采用相同的接線方式，則兩側(cè)對應(yīng)相的二次電流也相差30。左右，從而產(chǎn)生很大的不平衡電流doo 變壓器Y,d 11聯(lián)結(jié)相量圖（前統(tǒng)組接線圖伯）相量圖電流互感器計算變比與實際變比

5、不同由于變比的標準化使得其實際變比與計算變比不一致，從而產(chǎn)生不平衡電流。實例分析1由電流互感實際變比與計算變比不等產(chǎn)生的不平衡電流分析在表8-2中，變壓器 型號、變比、Y,d11接線。計算由于電流互感器的實際變比與計算不等引起6 / 19變壓器各側(cè)電流互感器型號不同由于變壓器各側(cè)電壓等級和額定電流不同， 所以變壓器各側(cè)的電流互感器型號不同， 它們的飽和特性、勵磁電流（歸算至同一側(cè)）也就不同，從而在差動回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流。變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭變壓器帶負荷調(diào)整分接頭，是電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的一種方法，改變分接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，差動保護只能按照某一變比整定，選擇恰當?shù)钠胶饩€

6、圈減小或消除不平衡電流的影響。當 差動保護投入運行后，在調(diào)壓抽頭改變時，一般不可能對差動保護的電流回路重新操作，因此又會出現(xiàn)新的7 / 19 不平衡電流。不平衡電流的大小與調(diào)壓圍有關(guān)。(2)暫態(tài)情況下的不平衡電流暫態(tài)過程中不平衡電流的特點：暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側(cè)。暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時間滯后一次側(cè)最大電流的時間(根據(jù)此特點靠保護的延時來躲過其暫態(tài)不平衡電流必然影響保護的快速性，甚至使變壓器差動保護不能承受)。8.3.3減小不平衡電流的措施(D減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器差動保護 各側(cè)用的電流互感器， 選用變壓器差動保護 專用的D級電流互感器；當通過外部最

7、 大穩(wěn)態(tài)短路電流時， 差動保護回路的二次負荷要能滿足 10%M差的要求。(2)減小電流互感器的二次負荷這實際上相當于減小二次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用方法有：減小控制電纜的電阻(適當增大導(dǎo)線截面，盡量縮短控制電纜長度)；采用弱電控制用的電流互感器 (二 次額定電流為1A)等。(3)采用帶小氣隙的電流互感器這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和。 因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善了電流互感器的暫態(tài)特性。(4)減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補償8 / 19YR11減結(jié)變壓器差即保護接線

8、圖和相量圖旬原理接線圖采用適當?shù)慕泳€進行相位補償法。9 / 19(b)甩流互感器(c)差動回路電流相量圖8-10 Y,d11接線變壓器差動保護 接線圖和相量圖如變壓器為Y, d11接線其相位補償?shù)姆椒ㄊ菍?變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，將 變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形，如圖 8-10(a)所示，以補償30。的相位差。圖中為星形側(cè)的一次電流，為三角形側(cè)的一次電流，其相位關(guān)系如圖8-10(b)所示。采用相位補償接線后，變壓器星形側(cè)電流互感器二次回路側(cè)差動臂中的電流分別為，它們剛好與三角形側(cè)電流互感器二次回路中的電流同相位，如圖8-10(c)所示。這樣，差回路中兩側(cè)的電流的相位相同。10

9、 / 19數(shù)值補償變壓器星形側(cè)電流互感器變比變壓器三角形側(cè)電流互感器變比軟件校正微機保護中采用軟件進行相位校正(5)減小電流互感器由于計算變比與標準變比不同而引起的不平衡電流采用數(shù)值補償采用自耦變流器。利用BCH型差動繼電器中的平衡線圈。在變壓器微機保護的軟件中采用補償系數(shù)使差動回路的不平衡電流為最小。11 / 19不平衡電流的補償(a)用自耦變流器I- I口 f爐(b)用差動繼電器中平衡線12 / 19(6)由變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流在差動保護的整定計算中加以考慮。(7)由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流在變壓器差動保護 的整定計算中考慮。在穩(wěn)態(tài)情況下，變壓器的

10、差動保護的不平衡電流可由下式?jīng)Q定(8)減小暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響差動保護采用具有速飽和特性的中間變流器，選用帶制動特性的差動繼電器或間斷角原理的差動繼電器等，利用其它方法來解決暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響問題。8.3.4 和差式比率制動式 差動保護原理1 .雙繞組變壓器比率制動的差動保護原理。(D和差式比率制動的動作判據(jù)差動電流：13 / 19變壓器差動保護原理接線圖（3）變壓器區(qū)外短路8）變壓器區(qū)內(nèi)短路制動電流:差動保護動作的第一判據(jù):14 / 19制動比率系數(shù)：外部故障時，保護可靠地不動作。應(yīng)滿足如下判據(jù):差動保護動作的第二判據(jù)2 .比率制動特性的整定(1)最小啟動電流Iact0

11、(2)拐點制動電流Ibrk0可選取(3)最大制動系數(shù)Kbrk.max和制動特性斜率S最大制動系數(shù)15 / 19比率制動特性曲線如以下圖d 十I brk.OI twk.max比率制動特性曲線比率制動系數(shù)的整定值D取0.30.5比率制動特性的斜率S,由上圖可知當I brk0| brk. max /口 I act 0I brk. max) 則上式可得即比率制動特性的折線BC過坐標原點，在任何制動電流下有相同的制動系數(shù)。(4)部故障靈敏度校驗在系統(tǒng)最小運行方式下，計算變壓器出口金屬性短路的最小短路電流(周期分量)，同時計算相應(yīng)的制動電流，由相應(yīng)的比率制動特性查出對應(yīng)與的起動電流則靈敏系數(shù)要求 KSen

12、2.016 / 193 .三繞組變壓器比率制動的差動保護原理。對于三繞組 變壓器，其差動保護的原理與雙繞組 變壓器的差動保護原理相同，但差動電流和制動電流 與最大不平衡電流應(yīng)做相應(yīng)的更改。差動電流和制動電流分別為在有的變壓器差動保護 直接取三側(cè)中最大電流為制動電流，即最大不平衡電流的計算公式如下：在微機保護中，考慮采用數(shù)值補償系數(shù)后誤差非常小Am-0,則上式為4 .勵磁涌流閉鎖原理采用二次諧波制動原理在變壓器勵磁涌流 中含有大量的二次諧波分量，一般約占基波分量的 40%以上。利用差電流中二 次諧波所占的比率作為制動系數(shù)，可以鑒別變壓器空載合閘時的勵磁涌流，從而防止變壓器空載合閘時保護的誤動。在

13、差動保護中差電流的二次諧波幅值用表示，差電流中二次諧波所占的比率可表示為如下式：17 / 19如選二次諧波制動系數(shù)為定值 D3,那么只要大于定值 D3,就可以認為是勵磁涌流出現(xiàn)，保護不應(yīng)動作。在值小于D3,同時滿足比率差動其他判據(jù)時才允許保護動作。:比率差動保護的第三判據(jù)應(yīng)滿足下式二次諧波制動系數(shù) D3,有0.15、0.2、0.25三種系數(shù)可選。5 .差動速斷保護(1)采用差動速斷保護的原因一般情況下比率制動原理的 差動保護能作為電力 變壓器主保護，但是在嚴重部故障時，短路電流很大的情況下，TA嚴重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴重惡化，TA的二次側(cè)基波電流為零，高次諧波分量增大，反應(yīng)二次諧波的判據(jù)誤將比

14、率制動原理的 差動保護閉瑣，無法反映區(qū)短路故障，只有當暫態(tài)過程經(jīng)一定時間TA退出暫態(tài)飽和比率制動原理的 差動保護才動作，從而影響了比率 差動保護的快速動作，所以 變壓器比率制動原理的差動保護還應(yīng)配有差動速斷保護，作為輔助保護以加快保護在部嚴重故障時的動作速度。差動速斷保護 是差動電流過電流瞬時速動保護。(2)差動速斷的整定值按躲過最大不平衡電流和勵磁涌流來整定6 .變壓器比率差動保護程序邏輯框圖(1)變壓器差動保護程序邏輯框圖18 / 19TA斷線Y1差動速斷信號H32后4&TA斷線TA斷線投入H2跳閘出口21，跳閘信號變抵港差動保護邏輯樁圖（2）變壓器差動保護程序邏輯原理在程序邏車t框圖中D=Iact0、D=Kel I d/I brk為比率制動系數(shù) 整定值，為二次諧波制動系數(shù)整定值。可見比率差動保護動作的三個判據(jù)是“與”的關(guān)系 （