繼電保護培訓(三、變壓器差動保護)

1、第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的差動保護變壓器的差動保護一、變壓器差動保護的基本原理一、變壓器差動保護的基本原理二、變壓器差動保護的特點二、變壓器差動保護的特點三、變壓器差動保護的整定計算原則三、變壓器差動保護的整定計算原則四、二次諧波制動的差動繼電器四、二次諧波制動的差動繼電器一、變壓器差動保護的基本原理一、變壓器差動保護的基本原理 變壓器差動保護主要是用來反應變壓器變壓器差動保護主要是用來反應變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護變壓器的主保護之一。之一。 變壓器差動保護是按比較被保護變壓器變壓器差動保護是按比較被保護變壓器各側電流的大小和相

2、位的原理而構成的。各側電流的大小和相位的原理而構成的。 一、變壓器差動保護的基本原理一、變壓器差動保護的基本原理 由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。 兩側電流互感器的變比關系兩側電流互感器的變比關系:21TATTAnnn構成變壓器差動保護的基本原則構成變壓器差動保護的基本原則: I Ir r001.1.正常運行和外部發(fā)生故障時正常運行和外部發(fā)生故障時II1K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差動回路電流為二次差動回路電流為: :

3、保護不動作。保護不動作。2.2.變壓器內部發(fā)生故障時變壓器內部發(fā)生故障時II2K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差動回路電流為二次差動回路電流為: :保護動作，將故障切除。保護動作，將故障切除。 二、二、變壓器差動保護的特點變壓器差動保護的特點（一）特點：（一）特點：受受不平衡電流的因素影響大不平衡電流的因素影響大 變壓器差動保護中，其差動回路的不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多。為了保證變壓器差動保護動作的選擇性，差動繼電器的動作電流應按躲開外部短路時出現的最大不平衡電流來整定。因此，減小不平衡電流及其對保護的影響，就成為實現變壓器縱

4、差保護的主要問題。 為此，應分析不平衡電流產生的原因，并討論減少其對保護影響的措施。（二）不平衡電流產生的原因（二）不平衡電流產生的原因1. 1. 穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流(1)(1)變壓器正常運行時由勵磁電流引起的不平衡電流變壓器正常運行時由勵磁電流引起的不平衡電流 變壓器正常運行時，勵磁電流為額定電流的3%5%。當外部短路時，由于變壓器電壓降低，此時的勵磁電流更小，因此，在整定計算中可以不考慮。(2)(2)變壓器各側電流相位不同引起的不平衡電流變壓器各側電流相位不同引起的不平衡電流 電力系統(tǒng)中變壓器常采用Y，d11接線方式，因此，變壓器兩側電流的相位差相位差為30，如果

5、兩側電流互感器采用相同的接線方式，即使兩側電流數值相同，由于兩側電流存在相位差而產生不平衡電流。由于兩側電流存在相位差而產生不平衡電流。（3) 3) 電流互感器計算變比與實際變比不同電流互感器計算變比與實際變比不同 變壓器高、低壓兩側電流的大小是不相等的。為要滿足正常運行或外部短路時，流入繼電器差回路的電流為零，則應使高、低壓側流入繼電器的電流相等，則高、低壓側電流互感器變比的比值應等于變壓器的變比。但實際上由于電流互感器在制造上的標準化，往往選出的是與計算變比相接近且較大的標準變比的電流互感器。這樣，由于變比的標準化使得其實際變比與計算變比不一致，從而產生不平衡電流。 （4) 4) 變壓器各

6、側電流互感器型號不同變壓器各側電流互感器型號不同 由于變壓器各側電壓等級和額定電流不同，所以變壓器各側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)也就不同，從而在差動回路中產生較大的不平衡電流。 （5) 5) 變壓器帶負荷調節(jié)分接頭變壓器帶負荷調節(jié)分接頭 變壓器帶負荷調節(jié)分接頭是電力系統(tǒng)中電壓調整的一種方法，改變分接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，縱差保護只能按照某一變比整定，選擇恰當的平衡線圈減小或消除不平衡電流的影響。當縱差保護投入運行后，在調壓抽頭改變時，一般不可能對縱差保護的電流回路重新操作，因此又會出現新的不平衡電流。不平衡電流的大小與調壓不平衡電流的大小與調壓

7、范圍有關。范圍有關。 2. 2. 暫態(tài)情況下的不平衡電流暫態(tài)情況下的不平衡電流 差動保護是瞬動保護，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖的。因此，暫態(tài)過程中的不平衡電流對它的影響必須給予考慮。 在暫態(tài)過程中，一次側的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率(di/dt)很小，很難變換到二次側，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使鐵芯更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在外部短路穩(wěn)態(tài)時，已開始處于飽和狀態(tài)，加上非周期分量的作用后，則鐵芯將嚴重飽和。因而電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流也將更大。變壓器勵磁涌流就是一種暫態(tài)電流，對縱差保護回路不平衡電流的影響更大。3

8、.3.變壓器的勵磁涌流變壓器的勵磁涌流 變壓器縱差保護繼電器的正確選型、設計和整定都與變壓器勵磁電流有關。變壓器的勵磁電流是只流入變壓器接通電源一側繞組的，對縱差保護回路來說，勵磁電流的存在就相當于變壓器內部故障時的短路電流。因此，勵磁電流必然給差動保護的正確工作帶來影響。勵磁電流與變壓器鐵芯特性有關，正常運行時，變壓器工作在其鐵磁特性線性段，勵磁阻抗很大，可近似認為勵磁電流為0。因此，在穩(wěn)態(tài)情況下，勵磁電流對縱差保護的影響常?？珊雎圆挥?。正常運行時勵磁電流正常運行時勵磁電流 勵磁電流與變壓器鐵芯特性有關，正常運行時，變壓器工作在其鐵磁特性線性段，勵磁阻抗很大，勵勵磁電流僅為變壓器額定電流的磁

9、電流僅為變壓器額定電流的3 35 5，所以，所以勵磁電流對保護無影響。對保護無影響。因此，在穩(wěn)態(tài)情況下，勵磁電流對縱差保護的影響常?？珊雎圆挥?。 在電壓突然增加的特殊情況下，例如在空載投空載投入變壓器入變壓器或外部故障切除外部故障切除后恢復供電等情況下，由于剩磁的影響使變壓器進入飽和區(qū)，從而產生很大的勵磁電流，其數值可達額定電流的68倍。這種這種暫態(tài)過程中出現的變壓器勵磁電流通常稱為暫態(tài)過程中出現的變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌勵磁涌流流。 由于勵磁涌流的存在，常常導致縱差保護誤動作，給變壓器縱差保護的實現帶來困難。為此，應討論變壓器勵磁涌流產生的原因和它的特點，并從中找到克服勵磁涌流對縱差保護

10、影響的方法。 產生勵磁涌流的原因主要是變壓器鐵芯的嚴重飽和使勵磁阻抗大幅度降低。 勵磁涌流的大小和衰減速度與合閘瞬間電壓的相位、剩磁的大小、方向、電源和變壓器的容量等有關。當電壓為最大值時合閘，就不會出現勵磁涌流，只有正常勵磁電流。而對于三相變壓器，無論在任何瞬間合閘，至少有兩相會出現程度不等的勵磁涌流。(1) (1) 勵磁涌流的特點：勵磁涌流的特點： 1）含有很大非周期分量，最大值可達額定電流的68倍；且起始瞬間，勵磁涌流衰減的速度很快； 2）含有大量高次諧波分量，其中以二次諧波為主； 3）波形之間有間斷，在一個周期中間斷角為。變壓器勵磁涌流波形圖變壓器勵磁涌流波形圖(2)(2)防止勵磁涌流

11、對縱差保護影響的措施防止勵磁涌流對縱差保護影響的措施 根據勵磁涌流的特點，為了防止勵磁涌流對縱差保護的影響，變壓器縱差保護常采用下述措施： 采用帶有速飽和變流器速飽和變流器的差動繼電器構成縱差保護。 利用二次諧波制動二次諧波制動的差動繼電器構成縱差保護。 采用鑒別波形間斷角鑒別波形間斷角的差動繼電器構成縱差保護。 根據波形對稱波形對稱原理識別勵磁涌流的方法。三、變壓器差動保護的整定計算原則三、變壓器差動保護的整定計算原則1. . 差動保護起動電流的整定原則差動保護起動電流的整定原則（1 1）躲開變壓器的最大負荷電流）躲開變壓器的最大負荷電流 為了避免由于電流互感器二次回路斷線時可能為了避免由于

12、電流互感器二次回路斷線時可能引起的差動保護誤動作。引起的差動保護誤動作。.maxsetrelLIKIrelK可靠系數，取可靠系數，取1.3.maxLI最大負荷電流最大負荷電流（2 2）躲開變壓器保護范圍外部短路時的）躲開變壓器保護范圍外部短路時的 最大不平衡電流最大不平衡電流.maxsetrelunbIKIrelK可靠系數，取可靠系數，取1.3；.maxunbI最大負荷電流，其計算式為最大負荷電流，其計算式為:.max.max(10%)unbzanpstkIfUKKI zaf變比、匝數引起的相對誤差；變比、匝數引起的相對誤差；U帶負荷調壓引起的相對誤差；帶負荷調壓引起的相對誤差；0.1電流互感器容許的最大相對誤差；電流互感器容許的最大相對誤差；npK非周期分量系數；非周期分量系數；stK電流互感器的同型系數，取為電流互感器的同型系數，取為1；（3 3）躲開變壓器最大勵磁涌流）躲開