浅析变压器差动保护中不平衡电流产生的原因及克服方法
变压器差动保护误动分析及对策(一)
变压器差动保护误动分析及对策(一) 要：文章对微机型变压器差动保护动作的原因，从事件的形成以及保护的原理给予了详细地分析。对新建的、运行的或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动提出了对策。 关键词：差动保护误动动作特性电流互感器 0引言 电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。作为主设备主保护的微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，虽然经过不断的改进，但是还存在一些误动作的情况，这将造成变压器的非正常停运，影响电力系统的发供电，甚至是造成系统振荡，对电力系统发供电的稳定运行是很不利的。因此对新建或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动原因进行分析，并提出了防止变压器差动误动的对策。 1变压器差动保护 变压器差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护，不管哪种保护功能的差动保护，其差动电流都是通过变压器各侧电流的向量和得到，在变压器正常运行或者保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。
1.1比率差动保护的动作特性比率差动保护的动作特性见图1。当变压器轻微故障时，例如匝间短路的圈数很少时，不带制动量，使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度。而在较严重的区外故障时，有较大的制动量，提高保护的可靠性。 二次谐波制动主要区别是故障电流还是励磁涌流，因为变压器空载投运时会产生比较大的励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，为了使变压器不误动，采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是变压器故障还是变压器空载投运，从而决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12～0.18。对于有些大型的变压器，为了增加保护的可靠性，也有采用五次谐波的制动原理。 1.2差动速断保护的作用差动速断保护是在较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流，两者中的较大者。定值一般取(4～14)Ie。 2变压器差动保护误动作原因分析 根据变压器差动保护误动作可能性的大小，大致分为新建发电厂和变电站、运行中发电厂和变电站、设备更新改造的发电厂和变电站三个方面进行说明，这种分类方法并不是绝对相互区别，只是为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。 2.1新建发电厂和变电站变压器差动保护误动作原因分析新建变电站的变压器差动保护误动作，在变压器差动保护误动作中占了较大的比
变压器差的动保护原理(详细)
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=240000KV A, 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； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。以p点为 例：计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5,比率制动系数k=0.5；按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I1=6A,180度，低压侧电流I2=6A,0度，固定I1升 I2,当I2升到9.4A的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。 由于两圈变差动的制动电流为（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7, 所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52; 2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就 判此电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之
什么叫变压器的不平衡电流
什么叫变压器的不平衡电流?有什么要求? 变压器的不平衡电流系统指三相变压器绕组之间的电流差而言。三相三线式变压器中，各相负荷的不平衡度不许超过20％，在三相四线式变压器中，不平衡电流引起的中性线电流不许超过低压绕组额定电流的25％。如不符合上述规定，应进行调整负荷。 变压器长时间在极限温度下运行有哪些危害？ 答:一般变压气的主要绝缘是A级绝缘，规定最高使用温度为105℃,变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高10~15℃.如果运行中的变压器上层油温总在80~90℃左右,也就是绕组经常在95~105℃左右,就会因温度过高绝缘老化严重,加快绝缘油的劣化,影响使用寿命。 断路器电动合闸时应注意：1）操作把手必须扭到终点位置，监视电流表，当红灯亮后将把手返回，操作把手返回过早可能造成合不上闸。2）油断路器合上以后，注意直流电流表应返回，防止接触器KII保持，烧毁合闸线圈。3）油断路器合上以后，注意检查机械拉合闸位置指示、传动杆、支持绝缘子等应正常，内部无异常。 如何正确进行电器设备停电后的验电工作 1）设备停电后进行验电时，应使用相应电压等级而合格的接触式验电器，在装设接地线或合接地刀闸处对各相分别验电。验电前，应先在有电设备上进行试验，确证验电器良好。2）无法在有电设备上进行试验时可用高压发生器等确证验电器良好。3）如果在木杆、木梯或木架上验电，不接地线不能指示者，可在验电器绝缘杆尾部接上接地线，但经运行值班负责人或工作负责人许可。 变压器油位过低，对运行有何危害啊 变压器油位过低会使轻瓦斯保护动作，严重缺油时，变压器内部铁芯线圈暴露在空气中，容易绝缘受潮（并且影响带负荷散热）发生引线放电与绝缘击穿事故。 电流互感器运行中为什么二次侧不准开路 二次开路会长生以下后果：1出现的高电压会危及人身安全及设备安全；2铁心高度饱和将在铁心中产生较大的剩磁，使误差增大；3长时间作用可能造成铁心过热
变压器差动保护整定计算
变压器差动保护整定计算 1. 比率差动 装置中的平衡系数的计算 1）．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为变压器计算侧额定电压。 2）．计算变压器各侧二次额定电流： LH n n n I I 12= 式中n I 1为变压器计算侧一次额定电流，LH n 为变压器计算侧TA 变比。 3）．计算变压器各侧平衡系数： b n n PH K I I K ?= -2min 2，其中)4,min(min 2max 2--=n n b I I K 式中n I 2为变压器计算侧二次额定电流，min 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最小值，max 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最大值。
平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最小的一侧为基准，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取放大倍数最大的一侧倍数为4，其它侧依次减小；若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值小于4，则取放大倍数最小的一侧倍数为1，其它侧依次放大。装置为了保证精度，所能接受的最小系数ph K 为，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16倍。 差动各侧电流相位差的补偿 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。 变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Yo/Δ-11的接线，其校正方法如下： Yo 侧： )0('I I I A A ? ??-= )0(' I I I B B ? ? ? -= )0('I I I C C ? ??-= Δ侧： 3/ )('c a a I I I ? ??-=
差动保护的工作原理
1、变压器差动保护的工作原理 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。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，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外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流：
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变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，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。
②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。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流
变压器差动保护
第二节变压器差动保护 1.概述 电气主设备内部故障的主保护方案之一是差动保护，差动保护在发电机上的应用是比较简单的，但是作为变压器内部故障的主保护，差动保护将有许多特点和困难。 变压器有两个和更多个电压等级，构成差动保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的差动保护不平衡电流将比发电机大得多。 变压器每相原副边电流之差(正常运行时的励磁涌流)将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平，势必引起差动保护误动作。更有甚者，在空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路被切除而变压器端电压突然恢复时，暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小可与短路电流相比拟，在这样大的不平衡电流下，要求差动保护不误动，是一个相当复杂困难的技术问题。 正常运行中的变压器，根据电力系统的要求，需要调节分接头，这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。 变压器差动保护能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路环中的电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。 变压器差动保护还应能反应高压侧(中性点直接接地系统)经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。 综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大和很大的不平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微匝间短路，可见变压器差动保护要比发电机差动保护复杂得多。 2.配置原则 对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定： (1) 10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动 保护。6.3MVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。 (2) 10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2MVA及以上的变压器，当电 流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。 (3) 0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下，线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两 相三继电器式的过流保护。 (4) 以上所述各相保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。 3.要求达到的性能指标 (1) 具有防止区外故障误动的制动特性； (2) 具有防止励磁涌流引起误动的功能； (3) 宜具有TA断线判别功能，并能选择闭锁差动或报警，当电流超过额定电流的 1.5～2倍 时可自动解除闭锁； (4) 动作时间(2倍整定值时)不大于50ms； (5) 整定值允差±5%。 4.原理及其微机实现 4.1四方 4.1.1 保护原理 变压器差动包括主变差动、发变组差动、厂用变差动、起/备变差动、励磁变差动等，对于高压侧为500kV的一个半开关接线方式，发变组差动及主变差动保护应反应四侧的电流量。
变压器差动保护计算要领
变压器比率制动纵差保护 整定计算步骤及要领 1.计算制动电流启动值 正常运行中变压器负荷电流通常在额定电流I e 以下，不平衡I bp 电流很小， 无需比率制动，差动动作电流I cd 为恒定，不随制动电流的增大而增大。 所以制动电流启动值：I Zd qd =（0.8～1.0）I e /n L 式中：n L －电流互感器变比 制动电流启动值也就是一折线的拐点电流值。 2.计算差动保护启动电流值 差动保护启动电流(门槛值)现场一般取：I cd qd =（0.4～0.7）I e /n L 如果有条件，最好在现场实测变压器的不平衡电流I bph ,作为差动启动电流 整定计算的依据。 3.计算差动保护速断电流值 差动速断电流值：I cd sd =（6～8）I e /n L 4.计算比率制动系数 比率制动系数K zd 与变压器外部三相最大短路电流、制动电流启动值相关， 与差动电流启动值、速断值相关。 计算比率制动系数：K zd ＝ e I .max )3(I e I 23.0.max )3(I 5.40--外外 5.计算制动电流 制动电流：I Zd ＝(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd 举 例 一、已知参数： 主变容量＝10000KVA ；额定电压＝35/10.5KV ；
计算变压器一次侧额定电流=35 310000?=165（A ）； 一次侧CT 变比=300/5、CT 二次额定电流=60 165=2.75（A ） 主变阻抗电压百分比=7.33% 通过短路电流计算已知主变外部三相最大短路电流=2095（A ） 二、计算定值 1.计算制动电流启动定值：I Zd qd =1.0I e /n L =60 165＝2.75（A ） 2.计算差动启动电流定值：I cd qd =0.7I 2e =0.7×2.75=1.925 取I cd qd =2.0 3.计算差动速断电流定值：I cd sd =8I e /n L =60 1658?= 22（A ） 4. 计算比率制动系数：K zd ＝e max )3(e .max )3(I .I I 23.0I 5.40--外外 =165 209516523.02095I 5.40-?-? =0.468 取K zd ＝0.5 5.计算制动电流：I Zd =(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd =（22-2）/0.5＋2.75 =42.75A 取I Zd =43A 说明：本计算公式中的代表符号与说明书不一致，在使用时应注意。
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解 决方法 摘要：本文从对变压器纵差保护原理进行阐述的基础上，较详细地分析了纵差保护不平衡电流的形成原因，并提出了解决变压器纵差保护中不平衡电流的方法。 关键词：主变；纵差保护；不平衡电流；解决方法 前言：纵差动保护是变电站主变压器的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，使得变压器纵差保护所固有原理性矛盾更加突显。 一、变压器纵差保护原理 纵差保护作为变压器内部故障的主保护，将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于“0”，但是实际上在外
部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，因为外部短路电流大，特别是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。 另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。 二、纵差保护不平衡电流分析 1、稳态情况下的不平衡电流 变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 （1）由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流
变压器差动保护历史及思考
电力变压器差动保护技术的发展 及对提高可靠性的思考 董济生 一、引言 电力变压器是电网最主要的设备之一，对于电网的安全稳定运行具有极其重要的作用。由于其单体价值高，在电网中的数量多，一旦发生故障将对电网的运行造成严重后果。通常情况下，变压器保护正确动作率，远低于线路保护的正确动作率。所以历来人们对变压器保护装置的研究、配置、运行都非常重视。随着电网的飞速发展，超高压、大容量变压器的出现，对变压器的保护装置也提出了新的更高的要求。因此迫切需要对变压器保护进一步发展与完善。 本文试图通过对电力变压器差动保护技术的发展的回顾，谈提高其动作可靠性的思考。 二、变压器故障的类型及应配置的保护 变压器的运行故障主要有两类： （1）油箱内部故障 包括各相绕组之间的相间短路、单相绕组部分线匝之间的匝间短路、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、铁心烧损等； （2）油箱外部故障 包括引出线的相间短路、绝缘套管闪络或破碎引起的单相接地（通过外壳）短路等。 变压器故障会导致不正常工作状态，主要表现在：外部短路或过负荷产生过电流、油箱漏油造成油面降低、长时间油温过高、中性点过电压等。 根据变压器的故障状态，应装设下述保护： （1）瓦斯保护 防止变压器油箱内各种短路故障、油面降低以及长时间油温过高在壳内产生的气体，其中重瓦斯跳闸、轻瓦斯发信号；（2）纵联差动保护和电流速断保护 防止变压器绕组和引出线相间短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路； （3）相间短路的后备保护，包括过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护 防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备； （4）零序电流保护 防止大电流接地系统中变压器外部接地短路；、 （5）过负荷保护 防止变压器对称过负荷； （7）反应变压器油温过高的报警信号。 以上1和7是非电类参数的，其它是电类参数。其中，差动保护原理简单、易于实现，有很高的动作选择性和灵敏度，以其优越的保护性能不仅成为大容量、高电压变压器的主保护，而且在发电机、超短线路也被采用。但是由于变压器自身的特点，存在着容易误动的情况。 三、变压器差动保护误动的原因 变压器差动保护属于纵差保护，即将电气设备两端的保护装置纵向联接起来，并将两端电气量比较来判断保护是否动作，其基础是基尔霍夫定律。根据该定律，保护范围内流入与流出的电流应该相等（变压器归算到同侧），当保护范围内发生故障时，其流入与流出的电流不等，差动保护就是根据这个差电流作为动作判据。但是在实际应用中，由于变压器励磁涌流等原因的存在，导致了变压器差动保护的误动。 从理论上讲，变压器在正常运行和区外故障时，流经差动保护装置的电流应该为零。然而，由于变压器在结构和运行上的特点，实际运行中有很多因素使该电流不为零，从而产生不平衡电流。即当保护范围内无故障时也存在不平衡电流，这些不平衡电流有可能引起保护误动。以下，对不平衡电流产生的原因及消除方法予以分析。 1、稳态情况下不平衡电流产生的原因及消除方法： 在变压器稳态运行的状态下，影响差动保护误动的原因就是回路中的不平衡电流。其产生的原因大致有： （1）因各侧绕组的接线方式不同造成电流相位不同而产生不平衡电流 我国规定的五种变压器标准联结组中，Y/D-11双绕组变压器常被使用。这种联结方式的变压器两侧电流相差30°，要使差动保护不误动就要设法调整电流互感器二次回路的接线和变比以进行相位校正，使电源侧和负荷侧的电流互感器二次电流相差180°且大小相等，这样就能消除Y/D-11变压器接线对差动保护的影响。 （2）因电流互感器计算变比与实际变比不同而产生不平衡电流
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 1、变压器差动保护的工作原理 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。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，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外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流： 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变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，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。
②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。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，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30°左右，从而产生很大的不平衡电流。 ②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。
变压器差动保护原理
主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变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 ，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变 压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：
变压器差动电流计算原理之变压器CT的接线方式
上一期我们和大家一起了解了变压器的接线组别，定量分析了变压器高低压侧一次电流的相位、幅值关系。我们的继电保护装置在进行差流计算时使用的是二次电流，因此需要经过电流互感器（CT）将一次电流转换为供保护使用的二次电流。本期我们和大家一起来讨论一下变压器CT的接线方式。 1、CT的极性 我们先来了解一下CT接线的极性问题。这就需要搞清楚几个名词：极性端、同名端、减极性。 极性端一般用“*”标记，在图中，一次侧P1为极性端，P2为非极性端，一般设计P1装于母线侧（或变压器侧），P2装于负荷侧。二次侧S1为极性端，S2为非极性端。P1和S1（P2和S2）互为同名端。 至于减极性，我们只需要简单的记住：若CT采用减极性，对于一次绕组电流从极性端流入，对于二次绕组电流从极性端流出。 如果将CT二次回路断开，将保护装置直接串联在一次回路中，流过装置的电流方向与CT减极性标注的二次电流方向相同。所以减极性标注对于判断二次电流的流向非常直观。
所以我国CT均采用减极性标注。 2、变压器两侧CT的接线方式 在模拟型变压器保护中，为了相位校正的需要CT有些情况下需要接成三角形。现在的微机型保护中，相位校正都在软件中实现，所以变压器两侧CT均使用Y接线。以下图所示的Yd-11变压器两侧CT的接线方式为例：
如图所示的CT接线形式，其高压侧及低压侧电流互感器二次绕组中，靠近变压器侧的端子连在一起，我们称为封CT的变压器侧。如果是靠近母线侧的二次绕组端子连在一起，则称为封CT的母线侧。 设高压侧电流互感器变比为nH，低压侧电流互感器变比为nL。分析流入保护装置的二次电流（Iha，Ihb，Ihc，Ila，Ilb，Ilc）与变压器一次电流（IHa，IHb，IHc，ILa，ILb，ILc）的对应关系。从图中可以看出高压侧二次电流从极性端流出，流入保护装置。低压侧二次电流从保护装置流出，从极性端流入CT二次绕组。若程序设定二次电流的方向以流入保护装置的（A,B,C）端为正方向，则有：
智能变电站变压器差动保护的不平衡电流产生原因分析
智能变电站变压器差动保护的不平衡电流产生原因分析 发表时间：2018-06-27T09:41:18.663Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：郭财[导读] 摘要：本文扼要分析智能变电站变压器合并单元采样差动保护的工作原理，分析导致智能变电站变压器差动保护产生不平衡电流异常的原因，并针对智能变电站变压器差动保护不平衡电流产生提出有效的防范措施，提高智能变电站变压器差动保护动作的正确性，防止保护装置误动，从而保证变压器的安全稳定运行。 （国网青海省电力公司检修公司青海西宁 810007）摘要：本文扼要分析智能变电站变压器合并单元采样差动保护的工作原理，分析导致智能变电站变压器差动保护产生不平衡电流异常的原因，并针对智能变电站变压器差动保护不平衡电流产生提出有效的防范措施，提高智能变电站变压器差动保护动作的正确性，防止保护装置误动，从而保证变压器的安全稳定运行。 关键词：智能变电站;差动保护;不平衡;合并单元前言 变压器的纵差保护作为变压器故障时的主保护，差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的各侧电流互感器之间包围的设备，可以反映变压器的引线、内部线圈的匝间短路、大电流接地系统中线圈及引线的接地等故障。变压器的差动保护是按照循环电流原理构成的，变压器各侧装设电流互感器，当各侧电流互感器的同极性相同一般减极性设置电流从母线流向变压器，在正常运行或外部故障时，各侧的二次电流大小相等、方向相反、差动电流为零，因此差动保护不动作。 与常规变电站相比智能变电站交流采样采用合并单元，在一次设备就近将来自电压、电流互感器的交流量通过合并单元进行时间数字的组合，组合后将采样数据以数字信号发送出去供保护装置、测控装置等使用。在变压器实际运行中由于各种原因引起的不平衡电流使得差动电流增大，就可能造成保护误动。在常规变电站内，因运行时间较长对各种不平衡电流已经有较完善防范措施，所以不至导致保护误动。但智能变电站推广技术较短，相关技术不是很成熟，尤其是合并单元在处理数据采样及传输中出现问题较多，引起电流不平衡的现象较多，易引起保护误动，给电力系统稳定性带来较大隐患。 1、产生的原因 变压器正常运行的状态时，会产生不平衡电流，从而对差动保护造成影响。常规变电站变压器差动不平衡电流的产生的原因有：在变压器正常运行时产生较大的励磁涌流，比如变压器在空载合闸的状态，或在切除故障中突然产生电压时有较大的励磁涌流，通常能达到额定电流的7倍左右，通过CT以二次电流的形式全部进入到保护当中，从而产生不平衡电流；变压器两侧接线不同产生的不平衡电流，变压器两侧的电流相位是由变压器的接线方式决定的，不同的接线方式，两侧的电流有一定相位差，即CT上两侧二次电流值虽然一样，但通过参考电压折算会产生不平衡电流；由CT变比误差产生的不平衡电流；由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流及带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。 相对于常规站，智能变电站中由于引进合并单元，且运维人员对设备原理认识欠缺验收不到位等原因导致变压器差动异常时有发生。由合并单元引起的的不平衡原因，有因各侧合并单元程序设计缺陷造成不同电流、电压量之间不同步产生不平衡电流；也有因智能变电站保护电流电压接收需要投入SV接收漏投产生不平衡电流；还有因装置虚端子额定延时错误造成不平衡电流。 2、影响和防范措施 在运维中，常规变电站中确定的几条不平衡电流在运维中已有比较完善的防范措施，下面就智能变电站变压器差动保护中的几种产生不平衡电流原因和防范措施进行阐述。 2.1 变压器合并单元程序设计缺陷的影响和防范措施 由于装置设计中的软、硬件等出现问题导致合并单元发送出数据异常导致保护误动。应增加出厂前的测试项目，对要使用的装置软件硬件都必须经过国网公司检测合格且版本硬件均与入网测试合格的产品一致。加强现场验收由于现场调试中对合并单元验收不重视在测试中部分项目未开展，应在验收细则中增加该类验收项目。并采用专用的合并单元校验仪测试合并单元的绝对延时、稳态性能检验、动态性能检验等测试项目，测试装置数据正确性。 2.2 变压器压板未正确投入的影响和防范措施 智能变电站大量减少硬压板的设置，只有检修压板为硬压板，保护装置广泛采用软压板。SV软压板(数据接收软压板)的主要功能是按MU投入状态控制本端是否接收处理采样数据。智能变电站继电保护装置模拟量输入要求一个MU设置一个SV压板，此压板作用如下:SV接收软压板投入时，该链路中的采样值才参与保护计算，否则不参与保护计算同时显示为0；SV接收软压板投入时，对该链路状态进行检测，包括断链、失步和接收不匹配；SV接收软压板投入时，对该链路所包含采样进行品质异常、检修不一致、双AD不一致、交流断线和交流反序的判别。SV接收软压板位于保护装置内部，其功能是控制保护装置是否处理SV报文中的数据。此压板相当于PT、CT的二次连线。退出间隔SV接收软压板相当于封CT，退出母线电压SV接收软压板相当于断开PT二次。退出SV接收软压板后，保护装置面板上会显示该SV报文的电流信息，但不用于保护计算以及逻辑判断。当保护装置SV软压板与实际运行状态不一致时就会造成保护误动或拒动，造成事故扩大。应加强智能变电站保护装置的“SV投入”软压板的管理，在运规编制中严格执行国网间隔检修压板投退要求进行编写，保证运规正确性，运维人员在操作过程中，应严格执行操作票制度，并与运规一致。 2.3 额定延时错误的影响和防范措施 主变保护装置采样来自不同合并单元时，各侧测样数据同步问题可能会导致保护装置采样数据异常，导致保护不正确动作。合并单元的延时主要是由合并单元自身采样到各插件数据传输延时导致。当交流电流、电压经合并单元转换为数字量输出时就会产生延时，延时主要有A/D变换时间、插件数据接收时间、CPU数据处理时间和光口插件数据发送延时。不同厂家由于软、硬件不同，合并单元的延时也不相同。为了消除保护装置接收到不同合并单元采样数据不同步的问题，通常采用额定延时来消除，即所有合并单元发出的电流电压都等待一定的时间后再将电流电压输出给保护测控装置，保护测控装置解析数据报文中的时标，并通过额定延时进行时间或相角补偿，来消除各侧采样不同步的影响。为了避免由于矢量计算导致的差流及合并单元额定延时不正确对保护同步计算产生较大影响，验收调试中运维人员必须清楚装置采样同步原理和实现方法并增加对合并单元对额定延时的测试，以避免因多个合并单元额定延时设置错误导致的保护异常。 3、结语
变压器差动保护的功能及定值计算
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; ｛Icd≥Icdset 当Izd≤Izdset时， Icd≥Icdset+K1(Izd-Izdset) 当Izd〉Izdset时, 电流方向以实际的功率方向为准。其中Icd为差电流: Icdset为差动保护整定计算值; Icdset为差动保护门槛计算值； Izd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: Icd2≥K2Icd 式中，Icd为差动电流的基波分量; Icd2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: Icd≥Icdset/2 式中，Icd为任一相的差动电流; Icdset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
变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法
变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法 纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。 1.变压器纵差保护基本原理 纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。 当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于0，但是实际上在外部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，
因为外部短路电流大，非凡是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。 另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。 2.纵差保护不平衡电流分析 2.1稳态情况下的不平衡电流 变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比，而变压器的变
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理 1、变压器差动保护的工作原理 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。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，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外短路故障时，两侧二次电流相等。 变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 1）励磁涌流 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变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
- 3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，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。 ②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。 ③励磁涌流的波形出现间断角。
4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，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30°左右，从而产生很大的不平衡电流。