变压器纵联差动保护
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是电力系统中常用的保护方式之一，用于检测和保护多个平行的发电机或变压器组的差动故障。
其原理是根据比较线圈中电流的差值来判断系统是否存在差动故障，并发出保护信号。
在纵联差动保护中，一组比较线圈置于发电机或变压器的两端，同时连接到保护装置中。
当正常运行时，比较线圈中的电流应该是相等的，差动电流为零。
而当系统发生差动故障时，比较线圈中的电流会出现差异，差动电流会产生并流入保护装置。
保护装置对比较线圈中的电流进行比较，并设定一个差动电流阈值。
当差动电流超过阈值时，保护装置会判断为故障发生，并发出保护信号，触发断路器进行故障切除，保护系统的正常运行。
为了提高纵联差动保护的检测能力和可靠性，通常还会采用差动电流的变比校正，以消除发电机或变压器的变比误差对差动保护的干扰。
此外，还可以通过差动电流的零序和负序成分的检测来区分故障类型，提高保护的选择性。
总之，纵联差动保护通过比较发电机或变压器两端的电流差异来检测差动故障，从而保护电力系统的安全运行。
它是一种常用且有效的保护方式，广泛应用于电力系统中。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式，用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值，当差值超过设定值时，即认为发生了故障，触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
首先，在设备两侧分别安装电流互感器，采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后，送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算，即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值，差动继电器保持动作，表示系统正常。
但当差值超过设定值，差动继电器即判定为发生故障，触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器，其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值，并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果，进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时，需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外，还需要考虑到与其他保护装置的协调工作，使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障，并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述，纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式，能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
变压器的差动保护
2、由变压器两侧电流互感器变流比选择引起的不平衡电流及其消除措施 由于变压器的电压比和电流互感器的变流比各有标准，因此不太可能使之完全 配合恰当，从而不太可能使差动保护两边的电流完全相等，这就必然在差动回路 中产生不平衡电流，为了消除这一不平衡电流，可在电流互感器的二次回路接入 一个自耦电流互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感器中的平衡线圈或专门 的差动继电器中的平衡线圈来实现平衡，消除不平衡电流。 3、 由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施 由于变压器空载投入时产生的励磁涌流只通过变压器的一次绕组，而二次绕组 因开路而无电流，从而在差动回路中产生相当大的不平衡电流。这可通过在差动 回路中接入速饱和电流互感器，继电器则接在速饱和电流互感器的二次侧，以减 小励磁涌流对差动保护的影响。 此外，在变压器正常运行和外部短路时，由于变压器两侧电流互感器的型式和 特性不同，从而也在差动回路中产生不平衡电流。变压器分接头电压的改变，改 变了变压器的电压比，而电流互感器的变流比不可能相应改变，从而破坏了差动 回路中原有的电流平衡状态，也会产生新的不平衡电流。……总之，产生不平衡 电流的因素很多，不可能完全消除，而只能设法使之减小到最小值。
路时，变压器一次侧电流互感器TA1的二次电流 I1' 与变压器
二次侧电流互感器TA2的二次电流
I
' 2
相等或接近相等，因此
流入电流继电器KA（或差动继电器KD）的电
流
I KA
I1'
I
' 2
0
，继电器KA（或KD）不动作。而在差动保
护的保护区内k-2点发生短路时，对于单端供电的变压器来
说，I2' 0 ，因此 IKA I1' ，超过继电器KA（或KD）所整定的动 作电流 Iop(d) ，使KA（或KD）瞬时动作，然后通过出口继电器
纵联差动保护
6.2 纵联差动保护6.2.1 基本原理6.2.1.1 定义差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
6.2.1.2 基本原理变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA 1、TA 2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，即2•'I －2•''I ＝0，保证纵差保护不动作。
但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。
(a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时的电流分布（图6.4 变压器纵差保护原理接线图）在图6.4（a ）双绕组变压器中，变压器两侧电流1•'I 、1•''I 同相位，所以电流互感器TA 1、TA 2二次的电流2•'I 、2•''I 同相位，则2•'I －2•''I ＝0的条件是2•'I ＝2•''I ，即 2•'I ＝2•''I ＝11i n I •'＝21i n I •'' (6.1) 即 12i i n n ＝11••'''I I ＝T K (6.2) 式中，1i n 、2i n ——分别为TA 1、TA 2的变比； T K ——变压器的变比。
若上述条件满足，则当变压器正常运行或纵差保护区外故障（以下简称“区外故障”或“区内故障”）时，流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I －2•''I ＝0 (6.3)当区内故障时，2•''I 反向流出，则流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I ＋2•''I ＞ 0 (6.4) 当K I ＞ 0时，差动继电器动作，驱动变压器两侧断路器分闸，对变压器起到保护作用。
4.电力变压器的纵联差动保护(二)-不平衡电流及相应措施(课件)
3
nT
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
（2）消除不平衡电流的措施 2）微机保护平衡系数折算法（通过软件实现） 方法是：在微机中，变压器的差动保护利用软件算法对变压
器各侧的相位和幅值进行校正。最常用的算法TA1、TA2全部接成 星形接线，仿照前面所述的常规接线的处理方法，对变压器星型 侧电流按两相电流差处理方式进行相位补偿。
Y A2
I
Y A2
I
BY2－I
Y C2
I
Y B2
I
D c2
I
D a2
I
D b2
I
D c2
I
D a1
a
I
D b1
b
I
D c1
c
I
D a1
I
D a1
变压器△侧：
I
D b1
I
D b1
I
D c1
图3-12 变压器正常运行时 TA一次侧电流向量图
I
D c1
图3-13 变压器正常差流回路 两侧电流向量图
图3-11 YNd11接线变压器纵差动接线图
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
（2）消除不平衡电流的措施
由于变压器高压侧的TA1是三角形接线，流进差动继电器KD3
的电流为TA1的线电流是TA1相电流的 3 倍，即
ICY2
I
Y A2
3I
Y C2
如果要在正常运行时，流进KD3的差动电流为零，则需满足：
(
I
Y A1
IBY1) / nT
I
D b1
主变纵联差动保护误跳闸几种原因分析
主变纵联差动保护误跳闸几种原因分析误跳闸是指在正常操作条件下，保护装置错误地将电力系统的一部分或全部切除电源。
主变纵联差动保护是一种常用的保护方式，用于保护电力系统的主变压器。
误跳闸的原因可能是多方面的。
以下是几种常见的主变纵联差动保护误跳闸的原因分析：1.外部干扰：当电力系统中存在外部干扰时，可能会导致差动保护误跳闸。
例如，周围环境中的闪电放电、强电磁场干扰等都可能引起保护装置的误动作。
这种情况下，应采取防雷措施或在保护装置周围设置屏蔽装置，以减小外部干扰对保护的影响。
2.信号误差：主变差动保护装置通过测量主变压器的高压侧和低压侧电流，进行差动计算并与设定值进行比较，从而判断系统是否存在故障。
然而，由于测量设备的精度限制、传输线路的质量等原因，测量的电流值可能存在误差。
当这些误差超过设定值时，差动保护可能会误动作。
因此，应定期校准测量设备，检查传输线路的质量并及时更换老化设备，以降低信号误差。
3.被保护设备故障：差动保护的作用是保护主变压器免受内部故障的损害。
然而，在主变压器内部发生故障时，例如主绕组短路、绝缘击穿等，电流分布会发生改变，导致差动保护误判为故障。
因此，在主变压器内部进行定期检查和维护，及时处理潜在的故障，可以减少误动作的概率。
4.设备参数变化：保护装置对电力系统进行保护时，需要设定一些参数，例如差动电流阈值等。
然而，由于主变压器的负载变化、温度变化等原因，电气参数可能会发生变化。
如果设定值与实际值不匹配，保护装置可能会误判为故障并跳闸。
因此，应定期检查和校准保护装置的参数，并根据实际情况进行调整。
5.人为操作错误：人为操作错误也可能导致差动保护误跳闸。
例如，误操作了与差动保护装置相关的设备，或者误操作了与主变压器相关的设备。
此外，对主变压器进行维护或检修时，可能会因为未按规定程序进行操作而引起保护装置的误动作。
因此，在操作保护装置前，应进行必要的培训和演练，并按照操作规程进行操作，以减少人为操作错误。
变压器的差动保护
I2 0 IKA I1
继电器瞬时动作
㈡ 变压器差动保护中的不平衡电流 及其减小措施
理论上，正常运行和区外故障时，IKA=I1"- I2"=0 。 实际上，很多因素使IKA= Idsp≠0 。（Idsp为不平衡电流）
（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌
Krel—可靠系数 ，取 1.3~1.5
（三）变压器差动保护动作电流的整定
（3）电流互感器二次回路断线时不应误动作，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电 流IL.max。负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流INT
Iop(d ) K I rel Lmax ILmax (1.2 ~ 1.3)I1NT
变压器的差动保护
电流速断保护虽然动作迅速，但它有保护“死 区”，不能保护整个变压器.过电流保护虽然能保 护整个变压器，但动作时间较长。气体保护虽然 动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。
GB50062-92规定10000kVA及以上的单独运行变 压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装 设差动保护；
其影响，用以提高差动保护灵敏度是可能的。
（三）变压器差动保护动作电流的整定
（1）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max
Iop(d ) K I rel dsqmax
Krel—可靠系数 ， 取1.3
（2）躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流
Iop(d ) Krel I1N T
6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可 装设差动保护。
当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设 差动保护。
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，=∑•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。
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第四节变压器纵联差动保护
一、变压器纵差保护原理
纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。
对双绕组变压器实
现纵差动保护的原理接线如下图所示。
为了确保纵向差动保护的正确运行，在正常运行和外部故障期间，两个二次电流应相等，差动电路电流应为零。
在保护范围内发生故障时，流入差动回路的电流为短路点短路
电流的二次值，保护动作。
应该
‘’‘’ii‘nta2i121i?i???‘?ntnta1nta2或nta1i1‘2‘’2结论：
正确选择两侧电流互感器的变比。
纵差保护灵敏度高。
二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施
在正常运行和保护范围外短路的情况下，流入纵联差动保护差动回路的电流称为稳态
不平衡电流IBP。
1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
思考：由于变压器通常采用Y和DLL的接线方式，因此两侧电流的相位差为30度。
此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则由于二次电流的相位不同，差动
电流将流入继电器。
如何消除这种不平衡电流的影响？
解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角
形侧的三个电流互感器接成星形。
2.两侧电流互感器误差引起的不平衡电流
思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△i，在正常运行及保护范围外部故障时流
入差回路中的电流不为零，为什么？
为什么正常运行时不平衡电流很小？当存在外部故障时，不平衡电流为什么会增加？“i2？i2原因：电流互感器的电流误差与其励磁电流、二次负载和励磁阻抗有关，
而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。
当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。
减少这种不平衡电流影响的措施：
（1）在选择互感器时，应选带有气隙的d级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。
（2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。
（3）在考虑二次回路负载时，通常根据电流互感器10%的误差曲线来验证导体截面，不平衡电流会更小。
最大可能值为：
ibp?0.13．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足
id.maxktxnta
nta2nta13原因：很难满足上述关系。
? ntnta2？Nt还是nta1？
减少这种不平衡电流影响的措施：利用平衡线圈wph来消除此差电流的影响。
假设在
区外故障时?2??2，如下图所示，则差动线圈中将流过电流（?2??2），由它所产生的磁势
为wcd(?2??2)。
为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈wph接入二次电流较小的一侧，应使wcd(?2??2)=wph?24．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流思考：
在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流？原因：改变分接头的位
置不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压器变比的
条件，故会产生不平衡电流。
调整分接头产生的最大不平衡电流为//////////////ibp??u
总结：在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差，变压器调节分接头及平
衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流，即
ibp=(ktx10%+△u+△?wc%)idmax/nta要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行整定。
id.maxnta三、暂态情况下
的不平衡电流及减小其影响的措施1．外部短路时的不平衡电流思考:在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，为什么在差回路中将产生暂态不平衡电流？原因：变压器
两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同。
idt减少这种不平衡电流影响的措施：在差
回路中接入速饱和中间变流器sbh，如下图所示。
速饱和变流器是一个铁芯截面较小，易
于饱和的中间变流器。
直流分量使速饱和变流器饱和。
这时，交流分量电流难于转换到速
饱和变流器的副边，差动继电器不会动作。
计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流引入
一个非周期分量的影响系数kfz。
外部短路时的暂态不平衡电流，在接入一级速饱和变流
器时为ibp/＝kfz10%idmax/nta式中kfz――非周期分量的影响系数，kfz取1.5～2，在
接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。
2．由变压器励磁涌流ily所产生的不平衡电流变压器的励磁电流il仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应
到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。
然而，当变压器空载输入和外部故障排除后电压恢复时，可能会有较大的励磁电流
（也称为励磁涌流）。
u、φu-φm0ωtφm（a）u，φ2φm+φsuφ0ωt（b）变压器的励
磁涌流可达额定电流的6~8倍，且含有大量的非周期分量和高次谐波分量。
φ2φm+φsφmφs0ililωT励磁涌流具有以下特点：（1）含有非周期分量，分量较大，常使涌流偏离时间轴一侧；（2）它含有大量高次谐波，主要是二次谐波；
(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为α。
ilθαωt()在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有：(1)采用具有速饱和铁心的差动继电器；(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；(3)利用二次谐波制动等。
四、bch―2型差动继电器1.组成：电磁型电流继电器三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。
差动线圈wcd：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。
两个平衡线圈wph1、wph2短路线圈wd′工作线圈w2。