变压器差动保护整理.
变压器差动保护整理
设变压器两侧额定电流分别为
若取
I
Y T.n
, I
T.n
K TA I T.n 5
35 A
5A
则：变压器Y侧，电流为 变压器 侧，电流为
1.3相位补偿后，电流互感器变比的选择
采用相位补偿后，取：
变压器三角形侧电流互感器的变比为 K 变压器星形侧电流互感器的变比为
TA
I T.n
I res max I res 。 ， I res 。 ， I res 。3 1 2 .
比率制动式差动保护的动作特性
I
动作判据为：
I res I res.0 I res.0 I res I res.1 I res I res.1
I op.min I op I op.min K1 I res I res.0 I op.min K1 I res.1 I res.0 K 2 I res I res.1
10000KVA以下的小容量变压器，当过 电流保护的动作时限大于0.5秒且灵敏度满 足要求时，在电源侧装设电流速断保护。 接线：
电源侧为直接接地系统时，保护采 用完全星形接线； 电源侧如为非直接接地系统， 采用 两相不完全星形接线
二、变压器电流速断保护的整定原则
1.动作电流的整定值 以下两个条件计算，选择其中较大者。
组变压器
内部故障时
双绕组变压器
Ir I2 I2 1 K TA
1 1
I I k
Ik
TA
双绕组变压器
取：动作分量 I op I 2 I 2 I h I L 制动分量
I res I 2 1 I I I 2 2 h L 2
变压器差动保护
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/ nB2、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。
变压器保护分析之差动保护
瓦斯保护和差动保护作为变压器的主保护，在变压器保护中具有十分重要的地位。
瓦斯保护用来反映变压器的内部故障，即箱体内发生故障伴随油分解产生气体或变压器油面不论任何原因下降时，瓦斯保护动作。
轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳闸。
差动保护采用带制动特性的比率差动保护，具有区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特性。
1 前言变压器作为输配电系统中的重要设备，在输配电系统及电网中，占有十分重要的地位，如发生故障，将危及供用电系统的安全运行和电网的稳定性、供电的可靠性。
因此怎样避免由于变压器故障，而危及电网的安全稳定运行，则需要快速、及时的切除掉故障的变压器，所以需要设置变压器的继电保护。
2 电力变压器的故障和继电保护的配置2.1 变压器的故障状态变压器的故障状态有外部短路或过负荷所引起的绕组中过电流、油面降低，电压升高等。
长时间的不正常运行状态会使变压器的温度升高、绝缘老化、寿命缩短，甚至会引起故障，因此，应装设动作于信号或跳闸的继电保护装置以保护变压器。
2.2 变压器继电保护的配置根据变压器的各种故障状态，变压器继电保护装置一般应配置下列保护功能：（1）非电量保护。
非电量保护首先是瓦斯保护，瓦斯保护能迅速的反应变压器内部故障时产生的油气变化或油位下降。
其次应装设有反应变压器内部温度变化的油温和绕组温度保护；变压器的压力释放保护；变压器过负荷后自启风冷的保护；过载闭锁有载调压的保护。
（2）电量保护，电量保护分为以下几种：1.纵联差动保护和差动速断保护（下面会详细分析）；2.反映相间短路故障的后备保护，用作变压器外部相间短路故障和作为变压器内部绕组、引出线相间短路故障的后备保护；3.反映接地故障的后备保护。
变压器中性点直接接地时，用零序电流（方向）保护作为变压器外部接地故障和中性点直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护。
变压器中性不接地时，用零序电压保护、中性点的间隙零序电流保护作为变压器接地故障的后备保护。
变压器差动保护
变压器差动保护知识论述变压器的差动保护、标积制动差动保护、零序差动保护等主保护在使用中应注意的技术问题，指出差动保护灵敏度和快速性的提高必须建立在安全可靠的基础之上。
一、引言变压器差动保护是变压器的主保护，一般采用的是带制动特性的比率差动保护，因其所具有的区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特点使其在系统内得到了广泛的运用。
其中有许多文献[1][2]都对上叙二种故障情况做出了详尽的分析，但是从现场工程实际来看，当变压器发生区外短路故障时，由于变压器本身流过巨大的短路电流而对其本体的绝缘和性能造成了破坏，同时伴随着变压器内部发生匝间短路故障的情况也时常发生，这就要求差动保护在这种情况下也能够可靠动作而不被误闭锁，这就对差动保护提出了更高的要求。
本文就从上叙工程现场出现的问题出发，对这种情况进行重点分析。
二、加强主保护，应使差动保护更完善和简化整定计算加强主保护的目的，是为了简化后备保护，使变压器发生故障能够瞬时切除故障。
目前220kV及以上电压等级的变压器纵联差动保护双重化，这是加强主保护的必要措施。
差动保护应在安全可靠的基础上使之完善。
在简化整定计算方面，差动保护应多设置自动的辅助定值和固定的输入定值，使用户需要整定的保护定值减到最少，以发挥微机型继电保护装置的优越性。
不需要系统参数，不需要校核灵敏度，可以根据变压器的参数独立完成保护的整定，整定方法简单清晰。
三、差动保护用的电流互感器的基本要求差动保护用的电流互感器需要满足两个条件，其一是稳态误差必须控制在1 0%误差范围之内，因为整定计算中采用的不平衡稳态电流是按10%误差条件计算。
其二是暂态误差，影响电流互感器暂态特性的参数主要有：短路电流及其非周期分量，一次回路时间常数，电流互感器工作循环及经历时间，二次回路时间常数等。
电流互感器剩磁对于饱和影响很大，当剩磁与短路电流暂态分量引起的磁通极性相同时，加重二次电流的畸变，因此电流互感器铁心中存在剩磁，则电流互感器可能在一次电流远低于正常饱和值即过早饱和。
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图 '2I =''2I = 。
同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流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平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此必须想办法解决。
为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。
经分析得出，励磁涌流具有以下特点：（1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （2） 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主； （3） 波形之间出现间断，在一个周期中间断角为ɑ。
根据以上特点，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；İ1′′ n İ1′（2） 利用二次谐波制动；（3） 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于İ1′′ n İ1′差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流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平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
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
主变差动保护总结
经验总结-主变差动保护部分一、从工程角度出发所理解的主变差动保护关于接线组别和变比的归算思路1、影响主变差动保护的几个因素差动保护因为其具有的选择性好、灵敏度高等一系列优点成为变压器、电动机、母线及短线路等元件的主保护。
这几种差动保护原理是基本相同的，但主变差动保护还要考虑到变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。
所以同其它差动保护相比，主变差动保护实现起来要更复杂一些。
变压器变比的影响：因为变压器变比不同，造成正常情况下，主变高低压侧一次电流不相同。
比如：假设变压器变比为110KV/10KV，不考虑变压器本身励磁损耗的理想情况下，流进高压侧电流为1A，则流出低压侧为11A。
这很好理解，三相视在功率S= √3UI。
不考虑损耗，高低压侧流过功率不变，各侧电压不同，自然一次电流也不同。
CT变比的影响：还是用上面的举例，如果变压器低压侧保护CT的变比是高压侧CT变比的11倍，就可以恰好抵消变压器变比的影响，从而做到正常情况下，流入保护装置（CT二次侧）的电流大小相同。
但现实情况是，CT变比是根据变压器容量来选择，况且CT变比都是标准的，同样变压器变比也是标准化的，这三者的关系根本无法保证上述的理想比例。
假设变压器容量为20MKVA，110KV侧CT变比为200/5，低压侧CT变比如果为2200/5即可保证一致。
但实际上低压侧CT变比只能选2000/5或2500/5，这自然造成了主变高低压侧CT二次电流不同。
变压器接线组别的影响：变压器不同的接线组别，除Y/Y或△/△外，都会导致变压器高低压侧电流相位不同。
以工程中常见的Y/△-11而言，低压侧电流将超前高压侧电流30度。
另外如果Y侧为中性点接地运行方式，当高压侧线路发生单相接地故障时，主变Y侧绕组将流过零序故障电流，该电流将流过主变高压侧CT,相应地会传变到CT二次，而主变△侧绕组中感应出的零序电流仅能在其绕组内部流过，而无法流经低压侧开关CT。
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（1）包含有非周期分量 （2）幅值大，但衰减快 （3）包含有高次谐波分量 （4）波形之间有间断
4．减小励磁涌流影响的措施
（1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。
（2）采用二次谐波制动的差动保护。
（3）利用间断角闭锁的差动保护。
1．计算变比与标准变比不完全符合 如： I ＝4.56－4.33 0.23 A
unb
整定计算时应考虑平衡系数，如：
Kb 4.56 / 4.33
2．两侧TA的型号不同 整定计算时考虑同型系数 型号相同
K st 0.5
型号不同
K st 1
3．变压器带负荷调整分接头
设：变压器由115KV改在110KV抽头位置, 则: I Y 31500 165 A T .n 3110
ST .n 3U
Y T .n
158 A
ST .n 3U T Fra bibliotekn 1732 A
K
Y TA Y 3I T 274 .n , 5 5
Y
K
TA IT 1732 .n 5 5
标准变比 二次电流 不平衡电流
K
Y TA
300 5
KTA
2000 5
3158 Y I2 4.56 A 300 5
闸或者外部故障切除后电压恢复时，可能出
现的较大的励磁电流。
1.励磁涌流的影响
I exs
I1 I 2 I m
Im I r I unb KTA
铁芯中的磁通不能突变
铁芯中出现一个暂态磁通 铁芯中的磁通将达到最大值 铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大
2 m s
3．励磁涌流的特点
I res max I res。 1 ，I res。 2 ，I res。 .3
I
I op.min I op I op.min K1 I res I res.0 I op.min K1 I res.1 I res.0 K2 I res I res.1
1. 正 常 及 外 部 故 障 时
1 －I 2 Ir I2 I1－I1 I unb KTA
2. 内 部 故 障 时
Ik 1 I2 Ir I2 I1 I1 KTA kTA
（一）因各侧相位不同产生的不平衡电流
及相位补偿 1．常规型变压器差动保护的相位补偿
Y IU
Y IV
Y IW
则：用作差动保护计算的三相电流为
IU I I
Y U
Y V
Y Y IV I V IW
Y Y IW I W IU
2.2幅值补偿
电流平衡调整系数
Kb
①计算变压器各侧的一次额定电流
I 1n
Sn 3U n
②计算变压器各侧TA二次计算电流
I 2c
I1n I1n Kcon Kcon 5Kcon KTA I1n 5
3165 I 4.76 A 300 5
Y 2
Iunb 4.76 4.33 0.43A
整定计算时应考虑因带负荷调压所引起的相对误差
（一）比率制动的纵差保护
1.和差式比率制动的差动保护
正常及外部故障时
1 －I 2 Ir I2 I1－I1 I unb KTA
差动保护的动作条件：
I I I 2 I 2 2 2 2
I I I 2 I h L h L
动作电流： I I I op I h m L
制动电流： 方法1：取变压器各侧电流中最大的电流。
I res max I h , I m , Il
I res I res.0 I res.0 I res I res.1 I res I res.1
1. 二次谐波闭锁原理 采用：三相差动电流中二次谐波电流与基波电流 的比值，作为励磁涌流闭锁的判据。
2.2幅值补偿
③计算电流平衡调整系数
Kb
设以高压侧二次额定电流为基准，则： 高压侧平衡系数为
Kbh 1
Kbm I n m.c I n h .c
中压侧平衡系数为
低压侧平衡系数为
K bl
I nl .c I n h .c
1.励磁涌流的影响
I exs
变压器的励磁涌流是指在变压器空载合
Y K TA
Y 3I T.n 5
或按下列条件选择TA变比
IT.n KTA2 ＝ Y KT KTA1 / 3 IT.n
例：
ST .n 31500KVA,
Y侧
Y UT .n 115KV ,
Y IT .n
侧
UT .n 10.5KV
IT .n
I T .n
TA接线方式 计算变比
I2
1732 4.33 A 2000 5
Y I unb I 2 I2 4.56 4.33 0.23A
2. 微机型变压器差动保护的相位补偿及电流平衡调整
当各侧电流互感器都采用星形接线时， 利用软件对变压器星形侧电流 进行相位和幅值的补偿。
设：星形侧三相电流采样值分别为
动作电流： 方法2：取三个制动电流量中的最大值。 制动电流：
I res。 1 1 I Ih I m L 2
I I I op I h m L
I res。 2
1 I Ih I L m 2
I res。 3
1 I IL I m h 2
内部故障时
Ik 1 I2 Ir I2 I1 I1 KTA kTA
取：动作分量 制动分量
I I I I I op 2 2 h L
I res 1 I2 2 I h I I2 L 2
1.1因相位不同而产生的不平衡电流 1.2相位补偿
设变压器两侧额定电流分别为
若取
I
Y T.n
,I
T.n
KTA I T.n 5
35 A
5A
则：变压器Y侧，电流为 变压器 侧，电流为
采用相位补偿后，取：
变压器三角形侧电流互感器的变比为 K 变压器星形侧电流互感器的变比为
TA
I T.n 5