变压器比率差动保护
实验三变压器比率差动保护
1、变压器的内部故障可以分为：油箱内和油箱外故障。
油箱内故障主要有绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心的损耗等。
油箱外故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路等。
变压器中的保护主要有：
瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、外部相间短路时过电流保护，复合电压起动过电流保护，负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，阻抗保护、外部接地短路时零序电流保护、过负荷保护、过励磁保护等。
2、差动保护中问题
（1）差动保护中要考虑电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时差动回路中电流为零。
（2）需要躲开差动回路中的不平衡电流。
1）由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流，主要时变压器空载投入和外部故障切除后，数值很大，而正常运行和外部故障时都很小。
措施：采用速饱和铁心的差动继电器、鉴别短路电流和励磁涌流波形、利用二次谐波制动等。
2）由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。
3）由计算变比和实际变比不同而产生的不平衡电流。
4）电流互感器型号不同而产生的不平衡电流。
5）变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。
以上不平衡电流2、3项可以选择电流互感器二次线圈的接法和变比以及平衡线圈来消除，而其它几项实际上不可能消除的。
3、速饱和变流器的差动继电器
一次线圈中流过周期分量时，在二次侧感应的电势大，继电器动作，一次线圈中流过非周期分量时，在二次侧感应的电势小，继电器不动作。
4、具有磁力制动的差动继电器
在速饱和变流器的基础上，增加一组制动线圈，利用外部故障时的短路电流来实现制动，使继电器的起动电流随制动电流的增加而增加，能够可靠躲开外部故障时的不平衡电流。
5、具有比率制动和二次谐波制动的差动继电器
一、实验目的
1.了解比率差动保护、增量差动保护的动作特性；
2．熟悉变压器的接线钟点数，掌握各种接线形式的电流补偿方法；
3. 熟悉比率差动保护、差流速断保护、差流越限保护的原理；
4. 熟悉比率差动保护的逻辑组态方法。
二、实验原理及逻辑框图
比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，它由比率差动、差流速断、差流越限告警组成。
1．比率差动保护
比率差动保护能反映变压器内部相间短路故障、高（中）压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，该保护需要考虑励磁涌流和过励磁运行工况，同时也要考虑TA断线、TA饱和、TA暂态特性不一致的情况。
由于变压器联结组不同和各侧TA 变比的不同，变压器各侧电流幅值相位也不同，差动保护首先要消除这些影响。本保护装置利用数字的方法对变比和相位进行补偿，以下说明均基于已消除变压器各侧电流幅值相位差异的基础之上。
（1）比率差动动作方程
⎪⎩⎪
⎨
⎧>-+-+≥≤<-+≥≤>e
res e res res e op op
e res res res res op op res res op op I I I I I I S I I I I I I I S I I I I I I 6),6(6.0)6(6),(,0.0.0.0.0.0
.0.当当当 (3-1) op I 为差动电流，0.op I 为差动最小动作电流整定值，res I 为制动电流，0.res I 为最小制动电
流整定值，S 为比率制动系数整定值，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。
对于两侧差动：
.
.
12|I +I |
O P I = (3-2)
.
.
12|I I |
2res I -=
(3-3)
1∙
I ，2∙
I 分别为变压器高、低压侧电流互感器二次侧的电流。
对于三侧及以上数侧的差动：
...
12k |I +I +I |O P I =+
(3-4)
...
12k max |I ||I ||I |res
I ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
，，，
(3-5)
式中：43< . . 12k I I I ， ，，分别为变压器各侧电流互感器二次侧的电流。 （2）比率差动动作特性如图3-1所示： res res.0e 图3-1 比率差动动作特性 （3）比率差动保护逻辑图如图3-2所示： 图3-2 比率差动保护逻辑图 （4）励磁涌流判据 变压器差动保护所感受到的励磁涌流包括空投变压器、区外故障切除恢复性涌流，和应涌流和带负荷投运变压器时的励磁涌流。三相变压器在上述工况中各相所感受到的励磁涌流的大小不一致，也就是说各相中的谐波含量与基波的比值不一致，但是总有一相电流中的二次谐波与基波的比值较大。所以利用“或“闭锁的方式来识别励磁涌流。 动作方程： 2.op I > K 2*1.op I (3-6) 式中：2.op I 为差流中的二次谐波，1.op I 差流中的基波，K2为整定的二次谐波系数。如果某相差流满足上式，同时闭锁三相差动。 （5）TA 饱和判据 变压器由于各侧的电压等级不一致，所以各侧选用的TA 的变比不一致，当发生故障时，各侧TA 表现的暂态特性也不一致，导致区外故障时，由于TA 的暂态特性不一致差动保护可能动作，所以必须投入可靠的TA 饱和判据。 （6）TA 断线判据 TA 断线判据分为两种情况，一种为未引起差动保护启动的TA 断线判别，一种为引起差动保护启动的TA 断线判别。 引起差动保护启动的TA 断线判别： 当三相电流都大于0.2倍的额定电流时，启动TA 断线判别程序，满足下列条件认为TA 断线： a ．本侧三相电流中至少一相电流不变； b ．最大相电流小于1.2倍的额定电流； c ．任意一相电流为零。 未引起差动保护启动差动保护的TA 断线判别： 满足下列条件认为TA 断线，延时10S 发TA 断线信号： a ．零序电流大于0.1倍的额定电流； b ．最大相电流小于0.25倍的额定电流； c ．任意一相电流为零。 通过定值“TA 断线闭锁差动”控制TA 断线判别出后是否闭锁差动保护。当“TA 断线闭锁差动”整定为“0”时，判别出TA 断线后不闭锁差动保护，整定为“1”时，判别出TA 断线后闭锁差动保护。 2．差流速断保护 由于比率差动保护需要识别变压器的励磁涌流和过励磁运行状态，当变压器内部发生严重故障时，不能够快速切除故障，对电力系统的稳定带来严重危害，所以配置差流速保护，用来快速切除变压器的严重的内部故障。 当任一相差流电流大于差动速断整定值时差流速断保护瞬时动作，跳开各侧断路器。 差流速断保护逻辑图如3-3所示： 图3-3 差流速断保护逻辑图 3. 差流越限告警 当任一相差流电流大于差流越限整定值时差流越限保护延时动作，报差流越限信号。 差流越限保护逻辑图如图3-4所示： 图3-4 差流越限保护逻辑图 三、实验内容 1.首先用导线将端子“合闸断线＋”与端子“合闸断线-”短接，将端子“跳闸断线＋”与端子“跳闸断线-”短接，并将端子“UA＋”与端子“UA-”短接, 将端子“Ia＋”与端子“Ia-”短接。装置接线检查无误后，合上单相漏电断路器，保护装置得电，控制回路可操作。再合上三相漏电断路器使整个实验装置上电。 2.修改保护定值：进入微机变压器保护装置菜单“定值”→“定值”中，按确认键后，分别进行“差流速断保护”，“比率差动保护”，“ TA断线”，“差流越限告警”的定值设置，修改 3.投入保护压板。将比率差动保护的硬压板(用导线将端子“开入＋”接到端子“比率差动压板”)和软压板（进入“定值”→“压板”中，分别进入→“差流速断保护”，“比率差动保护”“差流速断保护软压板”“差流越限保护”将其保护软压板投入后→按“确认”后显示压板 4.参考“变压器实验系统的故障模拟”中的短路故障的实验模拟方法模拟变压器的相间短路故障。 5.记录WBH-820系列微机变压器保护装置中记录的短路故障的故障相电流、正常相电流及保护的整定值，并制作相应的表格。 表3-1：变压器比率差动保护实验数据表 1.比率差动是差动电流和制动电流的制约，要考虑到励磁涌流的影响； 2.差流速断是当差流过定值后不考虑制动电流直接出口跳闸，在整定时就躲过励磁涌流。 3.变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。 1.差动速断保护 反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为： Id>I1 式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流 TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1） 式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压； CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。 当相位调整选择“退”时，为外部接线补偿，C=3。 差动电流的计算方法为：Id=|Ih+ Il*TAP| ,其中Idh、Idl都为矢量。 制动电流的计算方法为：Ir= Imax |Ih、Il*TAP|。（表示选择其中最大相） 当相位调整选择“投”时，为内部软件补偿，。C=1 单加高压侧形成的差动电流的计算方法为：Idh=Ih线/3； 单加低压侧形成的差动电流的计算方法为：Idl=Il*TAP； 高压侧和低压侧同时施加，各相差动电流的计算方法为：Id=|Idh +Idl| ,其中Idh、Idl都为矢量。 高压侧和低压侧同时施加，各相制动电流的计算方法为：Ir=Imax |Idh、Idl|。 差动速断保护原理逻辑图如下： 图6-1 差动速断保护原理逻辑图 2.比率差动保护 变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。 其动作方程如下： Id>I2 Id>Ｋ*Ir 式中: Id为差动电流，Ir为制动电流，Ｋ为比率制动系数。 变压器差动保护 一、差动保护原理 变压器差动保护的动作原理与线路纵差动保护相同，通过比较变压器两侧电 流的大小和相位决定保护是否动作，单相原理接线图如图4-4所示。三绕组变压 器的差动保护，其原理与图4-4相类似，只是将三侧的“和电流”接人差动继电 器KD ，这里不再赘述。 电力系统中，变压器通常采用Y ，dll 接线方式，两侧线电流的相位相差300。 如果将变压器两侧同名相的线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差动 回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使其二次电流数值相等，即I ，= I'， 1 2 流入差动继电器的电流也不等于零，因此在电流互感器二次采用相位补偿接线和 幅值调整。具体为变压器星形侧的三个电流互感器二次绕组采用三角形接线(自 然消除了零序电流的影响)，变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形 接线，将引入差动继电器的电流校正为同相位；同时，二次绕组采用三角形接线 的电流互感器变比调整为原来的倍。微型机变压器差动保护，可以通过软件 计算实现相位校正。 1. 变压器正常运行或外部故障 根据图4-4(a)所示电流分布，此时流入差动继电器KD 的电流是变压器两侧 电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA 和2TA 的变比，再经过相位补 偿接线和幅值调整，实际流人差动继电器的电流为不平衡电流，继电器不会动作， 差动保护不动作。此时流人差动继电器的电流为 式中 n 1TA ——电流互感器1TA 、2TA 的变比； 、油—一流人差动继电器的不平衡电流。 2. 变压器内部故障 I KD I / —1— — ―2— n iTA ^TA =I unb (4—1) 一、变压器的作用与分类 变压器是电力系统输配电中的一个重要环节，起到升降压的作用。按绕组可分为：：两圈变、三圈变等；按结构可分为：三相变、单相变、自耦变等；按其在输电系统中的作用可分为：升压变，降压变、联络变、等；按其在电厂中的作用可分为：主变、高厂变、厂变、励磁变、高备变等。 二、变压器差动保护 比率制动式差动保护是变压器（发-变组、高厂变、励磁变）的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障；保护能正确区分励磁涌流、过励磁故障。 保护采取自适应提高定值的方式，防止外部故障时由于CT饱和引起差动误动，当差流中的三次谐波与基波的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和最小制动电流，进一步提高保护的可靠性。 800系列发-变组保护装置最多可实现6侧差动，动作特性图如下： ) p o I ( 流 电 动 差 制动电流(Ires) 图1.1 比率差动动作特性图 图中阴影部分要经过励磁涌流判别、TA断线判别和TA饱和判别后才出口，双阴影部分只要经过励磁涌流判别就出口。 1.1比率差动原理 基尔霍夫定律：I1+I2+I3=0 差动 辅助 差动动作方程如下： I op > I op.0( I res≤ I res.0) I op≥ I op.0 + S(I res– I res.0) ( I res > I res.0 ) (1-1) I res >1.1 I n I op ≥ 1.2I n + 0.7(I res –1.1 I n ) ( I res >1.1 I n ) (1-2) I op 为差动电流，I op.0为差动最小动作电流整定值，I res 为制动电流，I res.0为最小制动电流整定值，S 为比率制动特性斜率，I n 为基准侧电流互感器的额定二次电流，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。 对于两侧差动： I op = | ∙I 1 + ∙ I 2 | (1-3) I res = |∙ I 1 - ∙ I 2| / 2 (1-4) 对于三侧及以上差动： I op = | ∙ I 1 +∙ I 2 +…+ ∙ I n | (1-5) I res = max{ |∙ I 1|，|∙ I 2|，…，|∙ I n | } (1-6) 式中：3≤n ≤6，∙ I 1，∙ I 2，。。。∙ I n 分别为变压器各侧电流互感器二次侧的电流。 判据(1-1)为低定值的比率制动差动，判据(1-2)为高定值比率制动差动。 1.2 励磁涌流判别 装置提供两种励磁涌流识别判据，用户可根据需要由控制字进行选用，该控制字设为“1”时，励磁涌流判据为波形畸变判据；该控制字设为“0”时，励磁涌流判据为二次谐波判据。 1.2.1二次谐波判据 保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。 判别方程如下： 1 .22.op op I K I ⋅> (1-7) 式中：Iop.2为A ，B ，C 三相差动电流中最大二次谐波电流，K 2为二次谐波制动系数，Iop.1为三相差动电流中最大基波电流。 该判据闭锁方式为“或”闭锁，即涌流满足(1-7)式，同时闭锁三相保护。 MiCOM P632变压器比率差动保护原理和 试验方法浅析 摘要：本文介绍了变压器比率差动保护的基本原理，以及AREVA(阿海珐）公司MiCOM P632变压器保护装置的差动保护特性和曲线，并探讨了P632变压器比率差动保护的试验方法。 关键词：变压器比率差动保护动作特性试验 变压器是泵站电力系统中的一个重要组成部分，它的安全运行才能保障泵站的顺利运转，发挥水利系统的工程效益。随着经济的发展，现代社会对电力的需求不断增加，作为输变电系统主设备的变压器，对它的安全稳定运行也提出了更高的要求。 差动保护是变压器主保护之一，动作迅速、灵敏而且可靠。根据规程要求，电压在10kV以上、容量在10MVA及以上的变压器，采用纵差保护；对于电压为10kV的重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护[1]。本文结合八里湾泵站采用的MiCOM P632变压器保护装置，来阐述P632变压器比率差动保护的原理和试验方法。 1MiCOM P632变压器保护装置介绍 MiCOM P632是AREVA公司的一种变压器保护装置，为各种容量的变压器提供了全面的保护和测量，通过串口通讯为现代泵站提供强大的网络和自动化支持。P632保护装置采用三折线特性和两个高定值差动元件，并具有变压器涌流制动、过激磁制动和穿越故障稳定功能，提供快速的三相差动保护。 2变压器差动保护原理 变压器的差动保护是变压器的主保护，差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理 工作的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种 相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。差动保护把被保 护的变压器看成是一个节点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压器各侧 电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧， 将同极性端子相连，并联接入差动继电器。在继电器线圈中流过的电流是各侧电 流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的，从理论上讲，正常情况下或外部故障时，流入变压器的电流和流出的电流（折算后的电流）相等，差回路中的电流为零。 当变压器正常运行或区外故障（流过穿越性电流）时，各侧电流互感器的副 边电流流入保护装置，通过微机保护程序运行，由内部软件对各侧电流进行幅值 补偿和相位补偿自动校正，自动计算出各侧电流IH-(IM-IL)接近为零（IH为高 压侧电流，IM为中压侧电流，IL为低压侧电流）则保护不动作。当变压器内部 发生相间或匝间短路故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，在差动回 路中由于IM或IL改变了方向或等于零，流入差动继电器的电流IH-(IM-IL)不再 接近于零，当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护变压 器的各侧断路器跳开，使故障变压器断开电源。变压器差动保护原理接线图如图 1所示。 图1 双绕组变压器差动保护原理接线图 （a）正常运行和区外故障（b）区内故障 2.1相位匹配 P632变压器保护装置，通过内部软件相位匹配来补偿由于变压器接线组别引 起的高低压侧电流间的相位差，采用以高压侧为参考绕组，低压侧向量向高压侧 转化的原则。 以最常用的变压器连接组别YD11为例，D侧相角超前Y侧为30°。D侧向Y 侧进行归算如下： 1 比率制动差动保护特性 随着计算机技术在继电保护领域日益广泛的应用，比率制动特性的差动保护作为双圈及三圈变压器的主保护具有动作可靠，实时数据采集、计算、比较、判断等较为方便简单等优点，得到用户的认可。 所谓比率制动特性差动保护简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高。使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。而在内部故障时，制动作用最小。 图1中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的ibp最小。 曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流ibpma x来整定的。 曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。 曲线4为具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。 在无制动时，曲线3与曲线2相交于b点，这时保护的不动作区为ob′，即保护区内短路时的短路电流必须大于ob′所代表的电流值时，保护才能动作。 在有制动时，曲线3与曲线4相交于a点，短路电流只要大于oa′所代表 的电流值，保护即能动作。oa′ 变压器保护比率差动试验方法 CSC326变压器保护比率差动试验方法 1．比率差动保护特性： 采用常规的三段式折线，如下图： K I D I sd I cd K b1= 0.2 K b 3 = 0 .7 I I zd 2．平衡系数的计算： 计算变压器各侧一次额定电流：n n n U S I 113= 式中，n S 为变压器最大额定容量，n U 1为变压 器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。 以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数： 1 1 11TAH TAM U U K nH nM phM ? = ； 1 1 11TAH TAL U U K nH nL phL ? = ； TAH1、TAM1、TAL1分别为高压侧TA 、中压侧TA 和低压侧TA 的原边值。 3．变压器绕组接线方式的影响： 若使用软件做TA 星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。以11点接线为例，软件对星型侧做以下变换： 3 /)(' B A A I I I ? ?? -= 3/)(' C B B I I I ? ?? -= 3 /)(' A C C I I I ? ? ? -= 式中，A I ? 、B I ? 、C I ? 为Y 侧TA 二次电流，A I ?' 、B I ? '、 C I ? '为Y 侧校正后的各相电流。其它接线方式可以 类推。装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。 差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。 4．动作电流和制动电流的计算方法 动作电流和制动电流的计算方法如下： ??? ???? -==∑∑-=?? =? 11max 121N i i zd N i i dz I I I I I 式中：m ax I &为所有侧中最大的相电流，∑-=?11 N i i I 为其 它侧（除最大相电流侧）相电流之和。 5．动作判据 变压器差动保护比率制动测试方法 以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，总结了几类变压器保护算法的特点，给出了相应的试验接线方法和一般性试验步骤。 1 几个基本概念 1.1 比率制动系数 采用比率差动能显著提高变压器保护的灵敏度，国产微机型变压器差动保护常采用具有两段折线形的动作特性曲线，如图1所示。 I op I res I res.min 图1 比率制动特性曲线图 比率制动曲线有两大决定因素，即动作电流和制动电流，按照预定的算法计算得到动作电流和制动电流，满足比率制动曲线即可动作。 1.2 变压器的Y ，d11接线组[1] 变压器组常采用Y ，d11接线组。需要指出的是，只要是Y ，d 型接线组，就有奇数次接线组别出现，按照我国电工技术规范，规定Y ，d11接线组为变压器标准接线组。如果出现Y ，d11接线组，在进行差流运算时就必须进行相位校正，这在下文的算法分析中将做详细讨论。 1.3 TA 极性端 按照惯例，保护TA 极性端位于母线侧。对于变压器差动保护，只要确立变压器各侧母线位置，就不难确定各侧TA 的极性端。而电工学上常采用减极性标注方法对TA 极性端进行标注，照此原则就能对流入保护装置电流的方向进行准确判断。这一点对于确定进行比率差动试验时所加电流的相位很有帮助。 1.4 平衡系数 对于正常运行变压器，不计励磁电流，各侧磁势平衡。这一平衡关系反映到微机保护中，各侧的二次电流应在微机保护的算法体系下平衡。 将各侧不同的电流值折算成作用相同的电流，相当于将某一侧或两侧的电流乘以修正系数，该系数叫做平衡系数。 以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，差动保护TA 二次侧采用星形接线，各侧额定电压及TA 变比分别为 h h m m l l U n U n U n 、、、、、，若以高压侧为基准，则各侧流入差动保护某相的电流分别为 m l h I I I = ==（1） 式中N S 为变压器额定容量。 设以高压侧电流为基准，将其他两侧的电流折算到高压侧的平衡系数分别为bm bl K K 和。则 实验三变压器比率差动保护 1、变压器的内部故障可以分为：油箱内和油箱外故障。 油箱内故障主要有绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁心的损耗等。 油箱外故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路等。 变压器中的保护主要有： 瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、外部相间短路时过电流保护，复合电压起动过电流保护，负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，阻抗保护、外部接地短路时零序电流保护、过负荷保护、过励磁保护等。 2、差动保护中问题 （1）差动保护中要考虑电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时差动回路中电流为零。 （2）需要躲开差动回路中的不平衡电流。 1）由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流，主要时变压器空载投入和外部故障切除后，数值很大，而正常运行和外部故障时都很小。 措施：采用速饱和铁心的差动继电器、鉴别短路电流和励磁涌流波形、利用二次谐波制动等。 2）由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。 3）由计算变比和实际变比不同而产生的不平衡电流。 4）电流互感器型号不同而产生的不平衡电流。 5）变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。 以上不平衡电流2、3项可以选择电流互感器二次线圈的接法和变比以及平衡线圈来消除，而其它几项实际上不可能消除的。 3、速饱和变流器的差动继电器 一次线圈中流过周期分量时，在二次侧感应的电势大，继电器动作，一次线圈中流过非周期分量时，在二次侧感应的电势小，继电器不动作。 4、具有磁力制动的差动继电器 在速饱和变流器的基础上，增加一组制动线圈，利用外部故障时的短路电流来实现制动，使继电器的起动电流随制动电流的增加而增加，能够可靠躲开外部故障时的不平衡电流。 5、具有比率制动和二次谐波制动的差动继电器 一、实验目的 1.了解比率差动保护、增量差动保护的动作特性； 2．熟悉变压器的接线钟点数，掌握各种接线形式的电流补偿方法； 3. 熟悉比率差动保护、差流速断保护、差流越限保护的原理； 4. 熟悉比率差动保护的逻辑组态方法。 二、实验原理及逻辑框图 比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，它由比率差动、差流速断、差流越限告警组成。 1．比率差动保护 比率差动保护能反映变压器内部相间短路故障、高（中）压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，该保护需要考虑励磁涌流和过励磁运行工况，同时也要考虑TA断线、TA饱和、TA暂态特性不一致的情况。 变压器差动保护的比率制动特性曲线及现场测试方法 摘要：目前变压器都安装了差动保护，并引入比率制动式差动继电器继电器AL3 AL4 ，以保障电力系统的安全运行水平。为此，介绍变压器差动保护的制动特性曲线及现场测试方法。 关键词：变压器；差动保护；制动特性；测试方法 1前言 变压器是现代电力系统中的主要电气设备之一。由于变压器发生故障时造成的影响很大，故应加强对其继电保护装置功能的调试，以提高电力系统的安全运行水平。变压器保护装置中最重要一项配置——差动保护，就是为了防御变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路。同时，由于差动保护选择性好，灵敏度高，因此，我们还应该考虑该保护能躲过励磁涌流和外部短路所产生的不平衡电流，同时应在变压器过励磁时能不误动。 2差动保护中引入比率制动特性曲线 变压器在正常负荷状态下，电流互感器电流互感器LDZ1 的误差很校这时，差动保护的差回路不平衡电流也很小，但随着外部短路电流的增大，电流互感器就可能饱和，误差也随之增大，这时的不平衡电流也随之增大。当电流超过保护动作电流时，差动保护就会误动，因此，为了防止变压器区外故障发生时差动保护误动作，我们希望引入一种继电器，其动作特性是：它的动作电流将随着不平衡电流的增大而按比例增大，并且比不平衡电流增大的还要快，这样误动就不会出现。因此，我们在差动保护中引入了比率制动式差动继电器，它除了以差动电流作为动作电流外，还引入了外部短路电流作为制动电流。当外部短路电流增大时，制动电流也随之增大，使继电器的动作电流也相应增大，从而有效地防止了变压器区外故障发生时差动保护误动作，制动特性曲线见图1。 由图1可知，该保护继电器能可靠地躲过外部故障时的不平衡电流，能有效地防止变压器区外故障发生时保护误动作，因此，差动保护的制动特性曲线的精确性是决定保护装置正确动作的关键，故制动特性曲线的测试是整套保护装置的调试重点。 3制动特性曲线的测试方法 以往在实际工作中，由于试验仪器所限，我们很容易忽略比率制动特性的测试，认为制动系数装置已固有，不用测试，结果往往造成保护装置因调试工作不细致而误动作。但随着现场 浅析换流变压器比率差动保护 换流变保护在二次系统中的作用十分重要。文章结合特高压金华换流站，介绍了换流变压器差动保护的配置，分析了换流变差动保护的试验方法。 标签：特高压；换流变差动保护；试验方法 1 换流变保护介绍 1.1 保护配置 ±800kV金华换流站换流变保护为三重化配置，三套保护均采用许继公司的SBH-101A成套保护装置。保护以三取二原理运行，即完成一个保护动作至少需要三套保护系统中的两套系统同时检测到同一故障。换流变保护主要包括换流变差动保护、换流变引线和换流变差动保护、换流变零序差动保护和后备保护及饱和保护、非电量保护。 1.2 差动保护特点及保护范围 换流变差动保护是换流变的主保护，主要用来保护换流变绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也保护换流变单相匝间层间短路故障，换流变压器主保护由比率差动、增量差动、差流速断和差流越限告警组成。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上配合。所以在区内故障时可以瞬时动作。 下面以许继公司的SBH-101A换流变成套保护装置为例简述换流变差动保护的构成和保护范围。如图1所示。 TA1、TA2为网侧引线1、2支路TA，TA3.1为网侧套管角接换流变差动TA，TA3.2为网侧套管角接引线差动TA，TA6.1为网侧套管星接换流变差动TA，TA6.2为网侧套管星接引线差动TA，TA4为阀星侧首端套管TA，TA7为阀角侧首端套管TA，TA5为套管角接外接零序TA，TA8为套管星接外接零序TA。 通过差动原理分析并考虑TA极性的影响，得到差流平衡方程式如表1所示。 2 换流变差动保护现场校验 2.1 比率差动保护动作特性 差动保护是按比较各侧电流大小和相位而构成的一种保护[1]。比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是外部故障时引起。装置采用初始带制动的变斜率比率制动，特性曲线如图2所示。 CSC326变压器保护比率差动试验方法 i 比率差动保护特性： 采用常规的三段式折线，如下图: 2 •平衡系数的计算： S 计算变压器各侧一次额定电流： l 1n Sn 3n 为准）。 以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数： U inM TAM 1 U 1H TAH1 ； U inL TALI U inH TAH 1 ； TAM1 TAL1分别为高压侧TA 、中压侧TA 和低压侧TA 的原边值。 3. 变压器绕组接线方式的影响： 若使用软件做TA 星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。以 11点接线为例，软件对星型侧做以下变换： 式中，S n 为变压器最大额定容量, U 1n 为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压 K phM K phL TAH1 I 'A (I A I B (I B I B )/ 3 ? I C ) / .3 N 1 ? I i 为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。 i 1 5. 动作判据 比率差动保护的动作判据如下: I dz K b1I zd I ed I dz KID (I zd 0.6I e )心 0.61 e I dz K b3(l zd 5I e ) KID(5l e 061°)心 0.6I e I ed 其中：l ed 为差动保护电流定值，I dz 为动作电流，I zd 为制动电流，K bi 为第一段折 线的斜率（固定取 0.2 ）, KID 为第二段折线的斜率其值等于比例制动系数定值， K b3为第 三段折线的斜率（固定取 0.7 ）。 程序中按相判别， 任一相满足以上条件时， 比率差动保护动作。 比率差动保护经过励磁 涌流判别、TA 断线判别（可选择）后出口。 6. 试验方法 注意：以下各电流量全部是向量，为了计算的方便，把各电流的相位都设置为 0度或 180度。这样就可以以正负号来表示和计算。 整体思想是选取若干个制动电流 Izd ，然后计算出对应比率曲线上的动作电流 Idz 。找 初始点，（Izd, Idz-M ）,然后通过控制外接的电流，固定制动电流 Izd ，逐渐增加动作电流， 直至保护动作，记录数据，并在图纸上描点。 鉴于大多数实验仪只能提供三路电流，所以选 取装置的A 相一侧作为实验侧，通过改变高压侧 A 相电流IHA （或中压侧IMA ）和低压侧 A 相电流ILA 的大小来控制差动电流led 和制动电流Izd 的大小。另外，若软件做 TA 星三角 ? 式中，I A 、 ? I c 为Y 侧TA 二次电流，I 'A 、I 'B 、I 'C 为Y 侧校正后的各相电流。 其它接线方式可以类推。 装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数” 定值来选择接线方式。 差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。 4. 动作电流和制动电流的计算方法 动作电流和制动电流的计算方法如下: I dz N ? l i i 1 I zd 1 ? —I max 式中：I m ax 为所有侧中最大的相电流, I zd 0.61 e 0.61° I zd 5I e 5I e I zd I ed 故障分量差动保护 摘要深入地研究了基于故障分量的数字式差动保护的基本原理，并与传统的比率制动差动保护作了详细比较，讨论了故障分量差动保护的动作判据，最后介绍了基于该原理的保护在实际中的应用。 关键词故障分量差动保护微机保护发电机变压器 0 引言 基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理最早可以追溯到突变 量原理的保护，但真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后。微机具有长记忆功能和强大的数据处理能力，可以获取稳定的故障分量，从而促进了故障分量原理保护的发展［1］。近20年来，陆续提出了基于故障分量的差动保护、方向保护、距离保护、故障选相等许多新原理，并在元件保护、线路保护各个领域得到了成功的应用。本文针对在发电机、变压器中广泛使用的比率制动式差动保护，讨论故障分量保护的基本原理、判据和应用中的一些问题。 1 故障分量比率差动保护原理 故障分量电流是由从故障后电流中减去负荷分量而得到的，可以由它来构成比率差动保护。习惯上常用“Δ”表示故障分量，故也有人称之为“Δ差动继电器”［2］。以两侧纵联差动保护为例，若两侧电流假定正向均取为流入被保护设备，故障分量比率差动保护的动作方程可表示为： (1) 式中;下标L表示正常负荷分量；下标Ⅰ，Ⅱ则分别表示被保护设备两侧的电量。 在故障分量比率差动保护中，令,分别表示动作量(差动量)和制动量，即 (2) 因正常运行时有，故传统比率差动保护的动作量 d 和制动量 r 可表示为： (3) 比较式(2)与式(3)可见，忽略变压器两侧负荷电流的误差之后，两 种差动保护原理的动作量相同，主要不同之处表现在制动量上。发生部轻微故障(如单相高阻接地或小匝数匝间短路)时，可能出现，这时式(3)中制动量主要由2I Ⅰ L决定，从而使得传统比率差动保护方案因制动量太大而降低了灵敏度。利用降低K值来改善灵敏度是有限的。因为必须保证外部严重故障时有足够的制动量不使保护误动，发生外部严重故障时， 一般有，制动量主要决定于Δ r ，因此两种原理差动保护的制动量相当，不会引起误动。由以下进一步的分析可更清楚地看到这一点。 设一单相变压器发生对地高阻抗接地故障，现用一简化的具有两端电源的T形网络来表征，如图1所示。 图1 单相变压器部故障简化等值电路 Fig.1 The simplified equivalent circuit of single-phase transformer with internal fault 短路阻抗为Z f 。按照叠加原理，可将图1所示电路分解为正常网络和故障附加网络。由故障附加网络推导出式(1)的另一种形式为： (4) 由式(4)可见，故障分量原理的灵敏度与Z f 无关。对于一个感性电 力系统，Z R 与Z S 的相位差介于［-90°,+90°］之间，所以|Z R +Z S |/|Z R -Z S | 的最小值为1。也就是说，故障分量差动原理在部故障时，总会有存在， 即在双侧电源条件下，若取K=1，按上述分析能保障对最轻微故障的灵敏度。 当然实际情况要比这种简化分析复杂：当故障阻抗Z f 很大时，将无 确取出保证计算精度的故障分量，因此灵敏度仍然受Z f 限制；同时，三相变压器所遇到的问题也不能简单地归结为上述简化分析；另外，为防止当只有一侧投入系统的变压器发生部故障时不拒动，K值的选择仍必须小于1。 传统差动保护判据也可由图1推导为： (5) 式中 差动保护的功能及定值计算 1 微机变压器差动保护功能 1.1 比率制动式差动保护 比率制动式差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障，高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。当突变量大于0.25 倍差动定值时投入，动作判据为; {led > ledset 当Izd w Izdset 时， led》lcdset+K1（lzd-lzdset）当lzd> Izdset 时, 电流方向以实际的功率方向为准。其中Ied 为差电流: ledset 为差动保护整定计算值; ledset 为差动保护门槛计算值；lzd 为保护制动电流 K1为比率制动系数（0.4〜0.7）可选; H为变压器35kV侧流进差动保护实际电流； L为变压器10kV侧流进差动保护实际电流； 1 . 2二次谐波闭锁功能 变压器投入时，励磁涌值为变压器额定电流的5~8 倍，励磁涌中含有63％比率的二次谐波电流Im2。微机差动保护设置了二次谐波闭锁差动保护功能，来防止变压器空载投入时 励磁涌流导致差动保护误动作。二次谐波制动功能的判据如下: led2》K2led 式中，led 为差动电流的基波分量； led2 为差动电流中的二次谐波分量； K2为二次谐波制动系数（0 . 1〜0 . 4）可选； 1 . 3差动速断保护 当变压器内部发生严重短路时，短路电流很大，由于铁芯饱和输出电压波形将发生畸变，为提高保护的可靠性和动作速度，差速断保护不受二次谐波闭锁条件限制直接动作，此功能由软件控制投入或退出。 1 . 4差流过大告警 动作判据为: led》ledset/2 式中，led 为任一相的差动电流； ledset 为差动保护最小定值；任一相差动电流大于差动电流定值一半时，运行超过3S后，发出差流过大告警信号。此功能由软件控制投入或退出。 1 . 5电流互感器二次回路断线监视功能 微机差动保护与传统常规差动保护在接线不同之处是：为了判断电流互感器TA二次 断线，差保高压侧TA必须接成星形接线，保护装置给出以下判据为：| a+ b+ c|>0.5A时保 护会发出断线警告信号，并由微机软件控制是否闭锁差动保护。此项功能均由自适应的门槛值控制，无需整定定值。 1.6 变压器高压侧相位差与平衡补偿 Y, d―― 11组双绕组变压器，Y侧电流相位需要校正相位，常规接线高压侧TA的二次侧接成 d 型接线，而微机差动保护具有软件校正功能，只要投入Y/d 功能即可，就校正了相位，相当于把二次接成了d型接线，TA二次输出线电流。 1.7变压器低压侧电流平衡系数 差保接线，变压器低压侧TA与高压侧TA二次电流平衡补偿，常规差保接线靠适当选择变压器两侧TA变比来实现，而微机差动保护是靠软件功能来完成，以高压侧二次电流为基 准，投入平衡系数KL其计算方法： UNLNCL KNLNCL KL = V 3 = V 3 UNHNCH KNHNCH 式中：UNH、NNL分别为高低压侧额定电压； NCH NCL分别为高低压侧TA变比； 变压器比率差动保护原理及校验方法分 析 摘要：电力系统的发展突飞猛进，大型发电机变压器投入运行，发变组差 动保护在发变组保护中的地位越来越重要，运行中的发电机变压器发生故障，做 为主保护的发变组比率差动保护应在第一时间动作，将故障的发电机或者变压器 从系统中切除，保证电力系统的稳定运行。近年在电网系统中，国电南自，国电 南瑞，许继发变组保护在现场中得到了大量的应用，不同的厂家，针对保护的原 理会有所不同，算法也各不相同，这对继电保护人员在保护校验中提出了更高的 要求，本文针对变压器比率差动保护，以主变比率差动保护校验方法为例，研究 国电南自，国电南瑞，许继主变比率差动保护的不同，校验方法的不同。 关键词：国电南自；国电南瑞；许继；变压器比率差动保护；检验 1 保护配置 某发电厂300MW机组，采用发电机-变压器-线路组形式接入220KV地区电网，主变采用Y/Δ-11点钟接线，主变比率差动保护TA取自发电机机端侧TA变比15000/5，高厂变高压侧TA变比1500/5，主变高压侧TA变比1200/5，变压器各 侧电流互感器二次接线均采用星型接线，二次电流直接接入装置，变压器各侧TA 二次电流相位由软件自调整，装置采用Y/Δ变化调整差流平衡。 （图一） 2国电南瑞主变比率差动保护校验方法 现场班组一般配置ONLLY A460系列继电保护校验仪，以（图一）为例，主变比率差动保护检验需要分别检验：发电机机端侧和主变高压侧比率差动，高厂变高压侧和主变高压侧比率差动，发电机机端侧和高厂变高压侧比率差动。下面都以发电机机端侧和主变高压侧比率差动为例，研究单相法主变比率差动校验方法。 （1）从南瑞RCS-985发电机综合保护装置中读取主变差动定值： 变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高 =220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KVA, I1’：流过变压器高压侧的一次电流； I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障； 四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；差动保护和比例差动保护原理(含图)
变压器差动保护
变压器差动保护
MiCOMP632变压器比率差动保护原理和试验方法浅析
具有比率制动特性的变压器差动保护原理及整定知识讲解
变压器保护比率差动试验方法
变压器差动保护比率制动测试方法
变压器比率差动保护
变压器差动保护的比率制动特性曲线及现场测试方法(精)
浅析换流变压器比率差动保护
变压器保护比率差动试验方法
比率差动保护原理
变压器差动保护的功能及定值计算
变压器比率差动保护原理及校验方法分析
比率制动式差动保护