变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护原理
变压器差动保护原理
变压器差动保护是一种常用于高压变压器保护的电气保护装置。
其原理是通过比较变压器两侧电流的差值，来识别是否存在故障或异常情况。
具体工作流程如下：
1. 变压器差动保护系统由一台差动继电器和多个电流互感器组成。
电流互感器分别连接到变压器两侧的主绕组，将电流信号传递给差动继电器。
2. 差动继电器内部设有比较电路，用于比较两侧电流的差值。
如果变压器正常运行，两侧电流应该保持平衡。
3. 如果存在故障，比如主绕组中出现短路或地故障，将导致两侧电流不平衡。
差动继电器将通过比较电路检测到这种差异，从而触发保护动作。
4. 差动继电器的动作可以通过断开变压器的断路器或刀闸来切断故障电流，保护变压器和其他设备免受损坏。
5. 为了提高差动保护的可靠性，通常还会配置差动保护的备用继电器和互感器，并采用冗余的电源供电系统。
综上所述，变压器差动保护通过比较变压器两侧电流的差值来识别故障，并触发保护动作，从而保护变压器和其他设备的安全运行。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理引言变压器是电力系统中常见且重要的设备，其稳定运行对电网的正常运行起着至关重要的作用。
然而，变压器在运行过程中可能会遇到各种故障，如短路、接地故障等，若这些故障不能及时得到保护和处理，将会对设备和系统产生严重影响。
因此，差动保护作为变压器保护的一种重要手段，具有重要意义。
变压器差动保护的概念变压器差动保护是指通过测量变压器主绕组和副绕组之间的电流差值，判断变压器是否存在故障，并在故障发生时迅速切除故障设备的保护方法。
基本原理变压器差动保护的基本原理是利用变压器主副绕组的电流之差来判断设备是否发生故障。
其基本原理可概括为以下几个方面：1. 差动电流测量原理差动保护通过测量变压器主绕组和副绕组之间的差动电流来实现。
通常情况下，变压器在正常运行时，主绕组和副绕组之间的电流是基本相等的。
若发生故障，导致主绕组和副绕组之间的电流不相等，则表示变压器发生了故障。
2. 差动电流比较原理差动保护系统会将主绕组和副绕组的电流进行比较，以判断两者是否相等。
常用的比较方法有直流量比较方式和交流量比较方式。
直流量比较方式主要是将两个电流通过电流互感器转换为直流信号进行比较；而交流量比较方式则是将两个电流通过电流互感器转换为交流信号，利用相关技术进行相位比较。
3. 故障检测原理差动保护系统通过对差动电流进行检测，可以判断变压器是否发生了故障。
在差动保护系统中，通常会设置定值元件，用于设定差动电流的阈值。
当差动电流超过设定的阈值时，差动保护系统会判断变压器发生了故障，并触发相应的保护动作。
变压器差动保护的实现方式变压器差动保护可以通过硬件实现、软件实现以及硬件与软件相结合的方式实现。
常见的实现方式包括以下几种：1. 采用硬件差动保护装置硬件差动保护装置通常由差动保护继电器、电流互感器、采样器等组成。
差动保护继电器是实现差动保护的核心设备，它能够将主绕组和副绕组的电流进行比较，并根据设定的差动电流阈值进行故障判据。
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
变压器差动保护定值计算
变压器差动保护定值计算变压器差动保护是变压器保护中最重要和最常用的保护之一，其主要目的是保护变压器的主绕组免受内部故障的损害。
差动保护的主要功能是检测并迅速断开变压器的故障电流，以防止损坏变压器。
差动保护的定值计算是确保差动保护能够在故障发生时正确动作的重要步骤。
1.差动保护的基本原理差动保护是根据变压器主绕组和中性点两端的电流之差来判断变压器是否发生故障。
当变压器内部发生故障时，主绕组电流和中性点两端电流的差值会发生变化，差动保护通过比较变压器主绕组电流和中性点两端电流的差值来判断是否发生故障，并采取保护动作。
2.差动保护定值计算的基本公式差动保护的定值计算主要包括相位选择的确定和整定电流的确定两部分。
差动保护的相位选择是指选取主绕组电流和中性点两端电流在相位上的差值，一般为30度或60度。
整定电流是指差动保护的动作电流，一般选择主绕组额定电流的百分比作为整定电流。
3.差动保护定值计算的步骤（1）确定相位选择：根据变压器的接线方式和额定电流，选择合适的相位选择角度。
一般情况下，变压器采用星形中性点接地，采用30度的相位选择。
（2）确定整定电流系数：整定电流系数是指差动保护整定电流与主绕组额定电流之比。
一般情况下，变压器差动保护选择主绕组额定电流的20%作为整定电流。
4.差动保护定值计算的实例假设一个500kVA变压器，接线方式为Y/△，主绕组额定电流为800A，相位选择角度为30度。
根据上述的定值计算步骤，可以得到差动保护的定值计算如下：（1）相位选择角度：30度；（2）整定电流系数：20%；（3）整定电流=主绕组额定电流×整定电流系数=800A×0.2=160A。
因此，在这个实例中，差动保护的定值为相位选择角度为30度，整定电流为160A。
总结：差动保护的定值计算对于保护变压器的安全运行至关重要。
通过确定相位选择角度和整定电流系数，可以得到差动保护的整定电流。
差动保护的整定电流应根据变压器的额定电流进行选择，并根据变压器的接线方式选择合适的相位选择角度。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护是一种常用的电力系统保护方式，主要用于检测变压器的内部故障。
其基本原理如下：
差动保护是通过比较变压器的输入端和输出端的电流差值来实现的。
正常情况下，输入端和输出端的电流应当相等，因为变压器是一个能量转换设备，输入端的电流应当等于输出端的电流（不考虑损耗）。
如果发生内部故障，例如短路或绕组断线，就会导致输入端和输出端的电流不相等。
差动保护系统的基本组成包括电流互感器、比率变压器、差动继电器和保护装置。
电流互感器用于测量输入端和输出端的电流，传输给差动继电器进行比较。
比率变压器用于调整输入端和输出端电流的比例，以匹配差动继电器的输入要求。
当差动继电器检测到输入端和输出端的电流差值超过设定的阈值时，保护装置将触发，切断故障区域的电源，防止进一步损坏。
变压器差动保护的优点是能够快速、准确地检测到内部故障，并迅速采取保护措施，保证电力系统的安全稳定运行。
变压器差动保护
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IKD I /—1— — ―2— n iTA^TA =I unb (4—1)根据图4-4（b ）所示电流分布，此时流人差动继电器KD 的电流是变压器两侧 电流的二次值相量之和，使继电器动作，差动保护动作。
此时流人差动继电器的 电流为如果变压器只有一侧电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流人差动继电 器；如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次电流都流入差动继电器， 且数值相加。
变压器差动保护原理及作用
变压器差动保护原理及作用1.基础差动原理：当正常工作时，变压器的主绕组和副绕组的电流应当是相等的，即主绕组电流与副绕组电流之差为零。
而当存在绕组短路时，短路电流会流入接地电流，使主绕组电流与副绕组电流不再相等。
2.基本结构：变压器差动保护系统通常由电流互感器、电流比率继电器、差动继电器等组成。
电流互感器将主副绕组电流分别采集，然后经过电流比率继电器进行比较，最终由差动继电器实现差动保护功能。
3.过电流定向元件：为了防止外部故障信号对差动保护的干扰，还需要加入过电流定向元件。
过电流定向元件可以通过比较主绕组电流和副绕组电流的幅值和相位，确定差动电流方向，从而确保差动保护的准确性。
1.短路故障保护：变压器差动保护可以快速、可靠地检测变压器主副绕组之间的电流差异，及时发现变压器内部的短路故障，并迅速对故障区域进行保护。
这种保护措施能够避免短路电流继续加大，造成更严重的设备损坏，甚至危及人员生命安全。
2.电气设备保护：变压器差动保护不仅仅用于保护变压器本身，还可以对接在变压器绕组上的其他设备进行保护，如电动机、发电机等。
当这些设备发生短路故障时，差动保护能够迅速判断并隔离这些故障，保护其他设备不受到冲击。
3.滤波器保护：变压器差动保护还可以用于滤波器的保护。
在变压器的输入和输出侧都设置差动保护，可以有效地避免滤波器内部的短路故障对电网和变压器产生不利影响。
4.系统稳定性：通过及时发现和保护变压器内部的故障，变压器差动保护可以避免故障扩大，降低系统不稳定的风险。
同时，差动保护还可以提供故障信息，有助于运维人员及时采取措施进行维修，保证电网的运行安全和稳定。
总之，变压器差动保护是一种重要的保护装置，通过检测变压器主副绕组之间的电流差异，实现对变压器及相关设备的短路故障保护，不仅能够避免设备损坏和人员安全事故的发生，还有助于提高电网的稳定性和可靠性。
变压器差动保护原理
变压器差动保护原理
变压器差动保护是一种常用的电力系统保护装置，用于保护变压器免受内部故障和外部故障的影响。
变压器差动保护的原理是基于电流平衡的原则，通过比较变压器的输入和输出电流来检测故障。
当变压器正常运行时，输入和输出电流应该是相等的，因为电流在变压器中是按照电能守恒的原则进行传递的。
如果出现故障，例如绕组短路或接地故障，会导致输入和输出电流不平衡，差动保护装置就会发出警报并采取措施来防止进一步损坏。
变压器差动保护通常由差动继电器、互感器和CT（电流互感器）组成。
差动继电器通过将输入和输出电流进行差值运算，来判断是否存在故障。
互感器用于将变压器的高电压转换为可测量的低电压，而
CT将高电流转换为适宜测量的低电流。
通过将互感器和CT的输出接入差动继电器，可以进行电流差动计算，并根据计算结果判断是否需要采取保护动作。
除了电流差动保护，变压器差动保护还可以包括电压差动保护和变比差动保护。
电压差动保护通过比较变压器的输入和输出电压来检测故障。
变比差动保护则通过监测变压器的变比来判断是否存在故障。
总之，变压器差动保护是一种重要的保护装置，能够有效地检测和防
止变压器内外部的故障。
它不仅可以保护变压器的运行安全，还能提高电力系统的可靠性和稳定性。
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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。
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。
【实例分析1】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析
变压器型号、变比、Y,d11 接线.计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的不平衡电流。
计算结果由表可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生0。
21A的不平衡电流。
③变压器各侧电流互感器型号不同
由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同,它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。
④变压器带负荷调节分接头
变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。
整定计算中，差动保护只能按照某一变比整定,选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响.当差动保护投入运行后,在调压抽头改变时,一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流.不平衡电流的大小与调压范围有关。
2)暂态情况下的不平衡电流
暂态过程中不平衡电流的特点:
①暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。
②暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受)。
减小不平衡电流的措施
1)减小稳态情况下的不平衡电流
变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D
级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10％误差的要求。
2）减小电流互感器的二次负荷
这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。
减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻（适当增大导线截面,尽量缩短控制电缆长度）；采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为lA)等。
3）采用带小气隙的电流互感器
这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下,电流互感器不容易饱和。
因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。
同时也改善了电流互感器的暂态特性。
4)减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿。
①采用适当的接线进行相位补偿法。
Y,d11接线变压器差动保护接线图和相量图
如变压器为Y,d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形,如图（a）所示，以补偿30°的相位差。
图中为星形侧的一次电流,
为三角形侧的一次电流，其相位关系如图(b)所示.采用相位补偿接线后，变压器星形侧电流互感器二次回路侧差动臂中的电流分别为,它们刚好与三角形侧电流互感器二次回路中的电流同相位，如图(c)所示。
这样,差回路中两侧的电流的相位相同。
②数值补偿
变压器星形侧电流互感器变比
变压器三角形侧电流互感器变比
③软件校正
微机保护中采用软件进行相位校正
6）由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流在差动保护的整定计算中加以考虑。
7）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流在变压器差动保护的整定计算中考虑。
8）减小暂态过程中非周期分量电流的影响
①差动保护采用具有速饱和特性的中间变流器。
②选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。
和差式比率制动式差动保护原理1.双绕组变压器比率制动的差动保护原理。
1)和差式比率制动的动作判据
①差动电流：
②制动电流：
③差动保护动作的第一判据：
④制动比率系数：
⑤外部故障时，保护可靠地不动作。
应满足如下判据:
⑥差动保护动作的第二判据
2。
比率制动特性的整定
1）最小启动电流Iact0
2)拐点制动电流Ibrk0可选取
3）最大制动系数Kbrk。
max和制动特性斜率S
①最大制动系数
②比率制动特性曲线
③比率制动系数的整定值D取0。
3~0.5
④比率制动特性的斜率S，由上图可知
当Ibrk0《Ibrk.max和Iact0《Ibrk.max，则上式可得即比率制动特性的折线BC 过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。
4)内部故障灵敏度校验
在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流(周期分量），同时计算相应的制动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数要求Ksen〉2。
0
三绕组变压器比率制动的差动保护原理。
对于三绕组变压器，其差动保护的原理与双绕组变压器的差动保护原理相同,但差动电流和制动电流及最大不平衡电流应做相应的更改。
在有的变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流。
励磁涌流闭锁原理
采用二次谐波制动原理在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，一般约占基波分量的40％以上。
利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以鉴别变压器空载合闸时的励磁涌流,从而防止变压器空载合闸时保护的误动。
差动速断保护
1）采用差动速断保护的原因
一般情况下比率制动原理的差动保护能作为电力变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下,TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障,只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动保护才动作，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。
差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护.
2)差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定.
变压器比率差动保护程序逻辑框图
1)变压器差动保护程序逻辑框图
2)变压器差动保护程序逻辑原理
在程序逻辑框图中D1=Iact0、D2=KrelId/Ibrk为比率制动系数整定值,D3为二次谐波制动系数整定值。
可见比率差动保护动作的三个判据是“与”的关系(与门Y2），必须同时满足才能动作于跳闸。
而差动速断保护是作为比率差动保护的辅助保护。
其定值为D4=Iact.s,在比率差动保护不能快速反映严重
区内故障时，差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。
因此这两种保护是“或”的逻辑关系(或门H3)。
比率差动保护在TA二次回路断线时会产生很大的差电流而误动作，所以必须经TA断线闭锁的否门再经与门Y3才能出口动作。
当TA断线时与门Y3被闭锁住,不能出口动作。