继电保护培训(三、变压器差动保护)讲解
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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。
继电保护基本知识培训教程pdf
➢不正常运行状态：小接地电流系统的单相接地、 过负荷、变压器过热、系统振荡、电压升高、频 率降低等。
二、发生故障可能引起的后果
1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电 弧，使故障设备烧坏；
2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的 事 热和电动力使设备缩短使用寿命；
3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影 响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产 故 生振荡，甚至使整个系统瓦解。
变压器主保护主要由差动保护和非电量保护组 成。
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；保护采用二次谐波制动， 用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误 动。
比率差动保护用以躲过穿越型故障而设 置。变压器外部设备故障时，流入变压 器的电流包括负荷电流和故障电流，这 个电流称为穿越性电流，此时，变压器 的差动动作电流会随着穿越电流的大小 成比率变化，躲过穿越电流的冲击，防 止变压器误动作。
可靠性 选择性 灵敏性 速动性
一、可靠性
可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不 该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电 保护装置性能的最根本的要求。
二、选择性
选择性是指首先由故障设备或线路本身的 保护切除故障，当故障设备或线路本身的 保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备 保护、线路保护或断路器失灵保护切除故 障。为保证对相邻设备和线路有配合要求 的保护和同一保护内有配合要求的两元件 （如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件） 的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一 般情况下应相互配合。
闭锁信号等； 3、开出部分：提供跳闸信号、告警信号及其他输出信号； 4、CPU：保护装置的核心部分，由中央处理器、数据储存器、
时钟器、A/D转换器、数据传输、开入开出光隔回路、通 讯回路等组成，负责逻辑运算、数据分析、发送指令等； 5、电源部分：提供220V、5V、24V/16V等工作电源。
二、发生故障可能引起的后果
1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的电 弧，使故障设备烧坏；
2、系统中设备，在通过短路电流时所产生的 事 热和电动力使设备缩短使用寿命；
3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或影 响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产 故 生振荡，甚至使整个系统瓦解。
变压器主保护主要由差动保护和非电量保护组 成。
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；保护采用二次谐波制动， 用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误 动。
比率差动保护用以躲过穿越型故障而设 置。变压器外部设备故障时，流入变压 器的电流包括负荷电流和故障电流，这 个电流称为穿越性电流，此时，变压器 的差动动作电流会随着穿越电流的大小 成比率变化，躲过穿越电流的冲击，防 止变压器误动作。
可靠性 选择性 灵敏性 速动性
一、可靠性
可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不 该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电 保护装置性能的最根本的要求。
二、选择性
选择性是指首先由故障设备或线路本身的 保护切除故障，当故障设备或线路本身的 保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备 保护、线路保护或断路器失灵保护切除故 障。为保证对相邻设备和线路有配合要求 的保护和同一保护内有配合要求的两元件 （如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件） 的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一 般情况下应相互配合。
闭锁信号等； 3、开出部分：提供跳闸信号、告警信号及其他输出信号； 4、CPU：保护装置的核心部分，由中央处理器、数据储存器、
时钟器、A/D转换器、数据传输、开入开出光隔回路、通 讯回路等组成，负责逻辑运算、数据分析、发送指令等； 5、电源部分：提供220V、5V、24V/16V等工作电源。
继电保护培训
&
T
A相复压过流动作
控制字投入
&
压板投入
复合电压过流保护（精品以文A档相过流为例）逻辑框图
零序方向过流保护（后备保护）
方向元件所采用的零序电流、零序电压采用各侧自产零序电流、零序电压。 1、零序过流元件
选自产零序3I0=Ia＋Ib＋Ic，其动作判据为： 3I0>I0L.set。 其中为Ia、Ib、Ic三相电流，I0L.set为零序过流定值。
4
保护采用通道检测误差偏大。
5
TV断线告警
进入菜单“其他/出厂设置/通道系数” 调整保护用模拟量的通道系数。 使误差偏大通道能够在误差范围内。
首先查看装置电压各接入端子是否有松动现象； 使用万用表确认装置端子输入电压是否正确； 通过液晶显示查看电压幅值与相位是否正常，如与端子输入电压不一 致，则可能装置的电压采样通道异常。
后，才能按复归按钮复归告警信号。 3、不经允许不得在液晶上随意进行以下操作：投退软压板、切换定值区、修改
定值、开出传动、更改装置运行参数及出厂设置参数等。
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线路保护
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1、纵联差动保护的基本特点
纵联电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电 流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和 相位比较的结果区分是区内还是区外故障。这类保护反映的是 两侧的电气量。类似于差动保护，因此也叫纵联电流差动保护 。
注1：零序过流I段方向指向母线，零序过流II段不带方向。
后备保护启动 零序电流>定值 控制字投入 压板投入
&
&
T
&
零序过流保护逻辑图
精品文档
零序过流动作
继电保护培训课件
2、35kV电压等级 35kV线路保护配置为：三段式过流保护。具备光纤差动 保护功能者，均投入光差保护。
35kV主变保护配置为：差动、非电量及后备保护。
3、保护装置情况如下： （1）南瑞：寺河110KV站、赵庄110KV站、成庄110KV站、
芦家峪110KV站、寺河工广35KV站、寺河西井区35KV站、 寺河东风井35KV站、寺河东山35KV站、岳城35KV站、三 水沟35KV站、潘庄风井35KV站、刘庄场地、庄上35KV站、 矸井35KV站、白沙35KV站、段河35KV站、川底35KV站、 凤凰山35KV站、凤北35KV站、机关35KV站、机关东35KV 站、鉴园35KV站、赵庄二号井35KV站、王台热电厂； （2）金智：常店35kV站； （3）南自机电：机关35KV站、王台35KV站、凤北35KV站、 古书院35KV站、成庄热电厂； （4）四方：寺河110KV站、芦家峪110KV站。
别为三卷变压器高—中、 中—低、高—低压绕组的 短路电压百分比。
限流电抗器 分裂电抗器 架空线路 电缆线路
X*CR XCR%
UN CR Sb
3IN CR
U
2 b
X
* M
KMXSb
U
2 b
X1*
X*2
(1
KM)XSb
U
2 b
X*L
xL
Sb
U
2 b
X*cL
x'
L
Sb
U
2 b
XCR%—限流电抗器的百分电 抗； UN·CR、IN·CR—限流电抗器的额 定电压和额定电流。
Ω/km；
X′=0.08Ω/km；
L—电缆线路长度，km。
当UN=35kV时， X′=0.12Ω/km。
35kV主变保护配置为：差动、非电量及后备保护。
3、保护装置情况如下： （1）南瑞：寺河110KV站、赵庄110KV站、成庄110KV站、
芦家峪110KV站、寺河工广35KV站、寺河西井区35KV站、 寺河东风井35KV站、寺河东山35KV站、岳城35KV站、三 水沟35KV站、潘庄风井35KV站、刘庄场地、庄上35KV站、 矸井35KV站、白沙35KV站、段河35KV站、川底35KV站、 凤凰山35KV站、凤北35KV站、机关35KV站、机关东35KV 站、鉴园35KV站、赵庄二号井35KV站、王台热电厂； （2）金智：常店35kV站； （3）南自机电：机关35KV站、王台35KV站、凤北35KV站、 古书院35KV站、成庄热电厂； （4）四方：寺河110KV站、芦家峪110KV站。
别为三卷变压器高—中、 中—低、高—低压绕组的 短路电压百分比。
限流电抗器 分裂电抗器 架空线路 电缆线路
X*CR XCR%
UN CR Sb
3IN CR
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X
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X1*
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KM)XSb
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Sb
U
2 b
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L
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U
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XCR%—限流电抗器的百分电 抗； UN·CR、IN·CR—限流电抗器的额 定电压和额定电流。
Ω/km；
X′=0.08Ω/km；
L—电缆线路长度，km。
当UN=35kV时， X′=0.12Ω/km。
继电保护培训大纲课件
UA
UB
UC
0
单相接地的电气特征： 线电压保持对称， 接地相电压降为0， 健全相电压升高√3倍， 零序电压由无变有(100V)
继电保护培训大纲
1、继电保护的基本原理及应用 10kV馈线保护 10kV电容器保护 主变保护 备自投及与主变保护的配合接口 110kV/220kV线路保护 母差及失灵保护 2、电压异常的判断处理 3、软硬压板的对应关系 4、旁代主变的保护调整
一、继电保护的基本原理及应用
1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速将故障元件从系统中断开；一次设备不正常工作时，发出信号。 2、基本要求： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，切除故障） 过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏） 欠压保护（作用：） 不平衡电流/不平衡电压保护（作用：） 非电量保护（作用：）
励磁涌流特点
励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量； 中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采取相应措施，将导致差动保护误动作！ 励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理） 励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐波制动原理） 涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技术）
涌流
比率差动制动曲线
折线型比率制动由启动电流、拐点电流、制动比率斜率等构成 三折线用于提高大电流式抗饱和能力
差动/瓦斯保护范围
差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短路故障； （比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒动。） 瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他故障； 两者各有所长，相互补充。
UB
UC
0
单相接地的电气特征： 线电压保持对称， 接地相电压降为0， 健全相电压升高√3倍， 零序电压由无变有(100V)
继电保护培训大纲
1、继电保护的基本原理及应用 10kV馈线保护 10kV电容器保护 主变保护 备自投及与主变保护的配合接口 110kV/220kV线路保护 母差及失灵保护 2、电压异常的判断处理 3、软硬压板的对应关系 4、旁代主变的保护调整
一、继电保护的基本原理及应用
1、基本任务：被保护一次设备故障时，迅速将故障元件从系统中断开；一次设备不正常工作时，发出信号。 2、基本要求： 可靠性 选择性 快速性 灵敏性
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，切除故障） 过压保护（作用：防止系统电压过高造成电容器击穿或损坏） 欠压保护（作用：） 不平衡电流/不平衡电压保护（作用：） 非电量保护（作用：）
励磁涌流特点
励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量； 中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4.5倍，衰减慢。如不采取相应措施，将导致差动保护误动作！ 励磁涌流波形出现间断特性。（间断角闭锁原理） 励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波。（二次谐波制动原理） 涌流偏于时间轴的一方，非对称性涌流。（波形识别技术）
涌流
比率差动制动曲线
折线型比率制动由启动电流、拐点电流、制动比率斜率等构成 三折线用于提高大电流式抗饱和能力
差动/瓦斯保护范围
差动保护：主变各侧差动CT范围内各种短路故障； （比率差动保护主要防止区外短路时误动作；差动速断保护主要防止大短路电流作用下带谐波制动的差动保护拒动。） 瓦斯保护：主变油箱内部各种短路或其他故障； 两者各有所长，相互补充。
变压器差动保护培训内容
备注：所谓保护装置启动实际就是一个准备状态，之后当装 置启动后才能进行下一步的动作，这个就是一个准备状态。
1.1 差流启动元件 差电流启动元件的判据为： |id|≥IQD； 其中：id 为差动电流，IQD 为差流启动门槛；
当任一相差动电流大于启动门坎时，保护启动； 适用保护：纵联差动保护。 1.2 差流突变量启动元件 差流突变量启动元件判据： │[id(k)-id(k-2n)]│≥IQD； id(k)为当前差动瞬时值，id(k-2n)为当前采样点前推二
五、 纵联比率差动保护与差动速断保护之间的 区别
一般情况下比率制动原理的差动保护作为电力变压器 主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大情况下， 它严重饱和使交流暂态传变严重恶化，它的二次侧基波电 流为零，高次谐波分量增大，发应二次谐波的判据误将比 率制动原理的差动保护闭锁，无法反应区内短路故障。
比例差动保护采用经傅氏变换后得到的电流有效值 进行差流计算，用来区分差流是由于内部故障还是外部
具体动作方程如下：
1. Id≥Iopmin，
Ir＜
Is1
2. Id≥Iopmin+（Ir-Is1）*K1， Is1≤Ir＜Is2
3. Id≥Iopmin+（Is2-Is1）*K1+（Ir-Is2）*k2， Ir≥Is2
依旧以龙泉光伏电站高低压侧CT变比为例。
高压侧平衡系数计算方法：
K=1000/1000=1 数
K代表高压侧平衡系
低压侧平衡系数计算方法：
K=1000/2000=5 数
K代表低压侧平衡系
平衡系数的作用：通过将其他侧的CT变比这算到基准侧， 以方便计算差流值。
2.6 变压器差动电流和制动电流计算方法：
变压器比率差动保护是以基尔霍夫定理为基本原 理，流进电流等于流出电流，广泛的采用的是比相
1.1 差流启动元件 差电流启动元件的判据为： |id|≥IQD； 其中：id 为差动电流，IQD 为差流启动门槛；
当任一相差动电流大于启动门坎时，保护启动； 适用保护：纵联差动保护。 1.2 差流突变量启动元件 差流突变量启动元件判据： │[id(k)-id(k-2n)]│≥IQD； id(k)为当前差动瞬时值，id(k-2n)为当前采样点前推二
五、 纵联比率差动保护与差动速断保护之间的 区别
一般情况下比率制动原理的差动保护作为电力变压器 主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大情况下， 它严重饱和使交流暂态传变严重恶化，它的二次侧基波电 流为零，高次谐波分量增大，发应二次谐波的判据误将比 率制动原理的差动保护闭锁，无法反应区内短路故障。
比例差动保护采用经傅氏变换后得到的电流有效值 进行差流计算，用来区分差流是由于内部故障还是外部
具体动作方程如下：
1. Id≥Iopmin，
Ir＜
Is1
2. Id≥Iopmin+（Ir-Is1）*K1， Is1≤Ir＜Is2
3. Id≥Iopmin+（Is2-Is1）*K1+（Ir-Is2）*k2， Ir≥Is2
依旧以龙泉光伏电站高低压侧CT变比为例。
高压侧平衡系数计算方法：
K=1000/1000=1 数
K代表高压侧平衡系
低压侧平衡系数计算方法：
K=1000/2000=5 数
K代表低压侧平衡系
平衡系数的作用：通过将其他侧的CT变比这算到基准侧， 以方便计算差流值。
2.6 变压器差动电流和制动电流计算方法：
变压器比率差动保护是以基尔霍夫定理为基本原 理，流进电流等于流出电流，广泛的采用的是比相
继电保护技术培训(差动保护)
利用变压器励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特征，通 过检测差动电流中的二次谐波分量大小来闭锁差动保护。 动作方程如下：
I cd 2＞K xb I cd
Icd2 Kxb Kxb A、B、C任一相中二次谐波分量值； 二次谐波制动系数；取值范围为0.1～0.35 对应相的差动电流数值；
二次谐波制动系数一般取0.2，若出现变压器空载合闸（充电）时 差动保护误动情况，可将系数值适当降低。
3.4 两折线比率差动保护整定值 A 制动系数Kz取值范围一般为0.3～0.5， 三折线特性时取较小值。 B 制动电流Ig取值范围一般为0.5～1.0IN， 一般取 1.0IN 较为合理。 C 门槛电流Iqd=Kz×IN 确保制动系数不随制动电流而变化。 D 差动速断电流Isd取值范围一般为4～ 10IN ，小容量变压器取较大值，反之 亦然。 注意：
外部故障时： I1 与 I 2 数值大小不等，但相位相反。 制动电流IZd ＞ 差动电流Icd 内部故障时： I1 与 I 2 数值大小不等，相位相同。 制动电流IZd ≈
1 差动电流Icd 2
原理示意图
四川能投集团继保培训
差动保护整定计算
四、变压器差动保护的整定计算
3.3 两折线比率差动保护动作方 程 任一相动作方程如下：
2.5 变压器励磁涌流的影响
所谓励磁涌流，就是变压器空载合闸时的暂态励磁电流。 由于变压器的励磁电流只流经它的电源侧，故造成变压 器两侧电流不平衡，从而在差动回路内产生不平衡电流。
四川能投集团继保培训
差动保护整定计算
Hale Waihona Puke 三、几种差动保护方案的比较
1、需考虑相位补偿方案
变压器差动保护
2、需考虑励磁涌流的影响 3、需考虑分接头调整的影响
继电保护基础知识
输电线纵联保护
二、高频保护
二）、通道的工作方式及高频信号的应用 1、高频通道的工作方式： 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电 流） 故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统 故障时，发信机由启动元件启动通道中才有高频电流 （经常无高频电流） 2．高频信号的分类及应用 按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信 号
概述
三、对继电保护的基本要求
3、灵敏性：
指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。
满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论 短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确 地反应出来。
概述
三、对继电保护的基本要求
4、可靠性：
指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即
不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，它能 可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。
概述
二、继电保护的基本原理、构成与分类
5）按保护所起的作用分：主保护、后备保护、辅助保护；
① 主保护：以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 ② 后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。分为远 后备和近后备保护两种。 ③ 辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保 护退出运行而增设的简单保护
输电线纵联保护
二、高频保护 定义：以输电线载波通道作为通信通道的纵联保 护。高频保护就是将线路两端的电流相位（或 功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线 路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此 信号送至对端，进行比较。 分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和 相差高频保护。 方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。 相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。
继电保护基础知识
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第三节 变压器的差动保护
一、变压器差动保护的基本原理 二、变压器差动保护的特点 三、变压器差动保护的整定计算原则 四、二次谐波制动的差动继电器
一、变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护主要是用来反应变压器 绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是 变压器的主保护之一。
变压器差动保护是按比较被保护变压器 各侧电流的大小和相位的原理而构成的。
K np
非周期分量系数；
K st
电流互感器的同型系数，取为1；
（3）躲开变压器最大励磁涌流
Iset Krel K I N
K rel
可靠系数，取1.3～1.5；
K
励磁涌流的最大倍数；
IN
变压器额定电流；
按上面三个条件计算差动保护的动作电流，选取 最大值作为保护的整定值。所有电流都是折算到电流 互感器的二次值。对于Y，d11接线的三相变压器，在 计算故障电流和负荷电流时，要注意Y侧电流互感器 的接线方式，通常在d侧计算较为方便。
（4) 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。
（5) 变压器带负荷调节分接头
变压器带负荷调节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，纵差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 。当纵差保护投入运行后，在调压抽头改变时，一 般不可能对纵差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。
TM
I2 TA2
二次差动回路电流为:
I1
K2 I I
Ir
I1
I2
1 nT
( I1
I2 )
0
KD 保护动作，将故障切除。
Ir I1 I2
I2
二、变压器差动保护的特点
（一）特点：受不平衡电流的因素影响大
变压器差动保护中，其差动回路的不平衡电流大 ，形成不平衡电流的因素多。为了保证变压器差动保 护动作的选择性，差动继电器的动作电流应按躲开外 部短路时出现的最大不平衡电流来整定。因此，减小 不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵 差保护的主要问题。
三、变压器差动保护的整定计算原则
1. 差动保护起动电流的整定原则
（1）躲开变压器的最大负荷电流
Iset K I rel L.max
K rel I L.max
可靠系数，取1.3 最大负荷电流
为了避免由于电流互感器二次回路断线时可能 引起的差动保护误动作。
（2）躲开变压器保护范围外部短路时的 最大不平衡电流
正常运行时励磁电流
励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行时， 变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大，励 磁电流仅为变压器额定电流的3％～5％，所以励磁电 流对保护无影响。因此，在稳态情况下，励磁电流对 纵差保护的影响常常可忽略不计。
在电压突然增加的特殊情况下，例如在空载投 入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，由 于剩磁的影响使变压器进入饱和区，从而产生很大 的励磁电流，其数值可达额定电流的6～8倍。这种 暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为励磁涌 流。
3.变压器的励磁涌流
变压器纵差保护继电器的正确选型、设计和整定 都与变压器励磁电流有关。变压器的励磁电流是只流 入变压器接通电源一侧绕组的，对纵差保护回路来说 ，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路 电流。因此，励磁电流必然给差动保护的正确工作带 来影响。励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行 时，变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大 ，可近似认为励磁电流为0。因此，在稳态情况下， 励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。
一、变压器差动保护的基本原理
I1 ** I1
I2
I2
**
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，
I I
பைடு நூலகம்
使得正常运行和外部故障时，两
I1 I2
个电流相等。 两侧电流互感器的变比关系:
nTA2 nTA1
nT
(1) 励磁涌流的特点：
1）含有很大非周期分量，最大值可达额定电流的6～ 8倍；且起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快；
2）含有大量高次谐波分量，其中以二次谐波为主； 3）波形之间有间断，在一个周期中间断角为α 。
W/(°)
变压器励磁涌流波形图
(2)防止励磁涌流对纵差保护影响的措施
根据励磁涌流的特点，为了防止励磁涌流对纵差保 护的影响，变压器纵差保护常采用下述措施： ① 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成纵差保护。 ② 利用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。 ③ 采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。 ④根据波形对称原理识别励磁涌流的方法。
(2)变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流
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°，如果两侧电流互 感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同， 由于两侧电流存在相位差而产生不平衡电流。
（3) 电流互感器计算变比与实际变比不同
变压器高、低压两侧电流的大小是不相等的。为 要满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的 电流为零，则应使高、低压侧流入继电器的电流相等 ，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器 的变比。但实际上由于电流互感器在制造上的标准化 ，往往选出的是与计算变比相接近且较大的标准变比 的电流互感器。这样，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。
由于励磁涌流的存在，常常导致纵差保护误动 作，给变压器纵差保护的实现带来困难。为此，应 讨论变压器励磁涌流产生的原因和它的特点，并从 中找到克服励磁涌流对纵差保护影响的方法。
产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重 饱和使励磁阻抗大幅度降低。
励磁涌流的大小和衰减速度与合闸瞬间电压的相 位、剩磁的大小、方向、电源和变压器的容量等有 关。当电压为最大值时合闸，就不会出现励磁涌流 ，只有正常励磁电流。而对于三相变压器，无论在 任何瞬间合闸，至少有两相会出现程度不等的励磁 涌流。
2. 暂态情况下的不平衡电流
差动保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程 中发出跳闸脉冲的。因此，暂态过程中的不平衡电流对它 的影响必须给予考虑。
在暂态过程中，一次侧的短路电流含有非周期分量， 它对时间的变化率(di/dt)很小，很难变换到二次侧，而主 要成为互感器的励磁电流，从而使铁芯更加饱和。本来按 10%误差曲线选择的电流互感器在外部短路稳态时，已开 始处于饱和状态，加上非周期分量的作用后，则铁芯将严 重饱和。因而电流互感器的二次电流的误差更大，暂态过 程中的不平衡电流也将更大。变压器励磁涌流就是一种暂 态电流，对纵差保护回路不平衡电流的影响更大。
Iset K I rel unb.max
K rel
可靠系数，取1.3；
Iunb.max 最大负荷电流，其计算式为:
Iunb.max (fza U 10% Knp Kst )Ik.max
f za
变比、匝数引起的相对误差；
U
带负荷调压引起的相对误差；
0.1
电流互感器容许的最大相对误差；
为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减 少其对保护影响的措施。
（二）不平衡电流产生的原因 1. 稳态情况下的不平衡电流
(1)变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流
变压器正常运行时，励磁电流为额定电流的3%～ 5%。当外部短路时，由于变压器电压降低，此时的励 磁电流更小，因此，在整定计算中可以不考虑。
构成变压器差动保护的基本原则:
Ir>0
1.正常运行和外部发生故障时
I1 TA1
TM
I2 TA2
二次差动回路电流为:
I1
II KD
Ir
I1 I2
1 nT
(I1 I2 )
0
Ir I1 I2
保护不动作。
I2
K1
2.变压器内部发生故障时
I1 TA1
一、变压器差动保护的基本原理 二、变压器差动保护的特点 三、变压器差动保护的整定计算原则 四、二次谐波制动的差动继电器
一、变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护主要是用来反应变压器 绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是 变压器的主保护之一。
变压器差动保护是按比较被保护变压器 各侧电流的大小和相位的原理而构成的。
K np
非周期分量系数；
K st
电流互感器的同型系数，取为1；
（3）躲开变压器最大励磁涌流
Iset Krel K I N
K rel
可靠系数，取1.3～1.5；
K
励磁涌流的最大倍数；
IN
变压器额定电流；
按上面三个条件计算差动保护的动作电流，选取 最大值作为保护的整定值。所有电流都是折算到电流 互感器的二次值。对于Y，d11接线的三相变压器，在 计算故障电流和负荷电流时，要注意Y侧电流互感器 的接线方式，通常在d侧计算较为方便。
（4) 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。
（5) 变压器带负荷调节分接头
变压器带负荷调节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，纵差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 。当纵差保护投入运行后，在调压抽头改变时，一 般不可能对纵差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。
TM
I2 TA2
二次差动回路电流为:
I1
K2 I I
Ir
I1
I2
1 nT
( I1
I2 )
0
KD 保护动作，将故障切除。
Ir I1 I2
I2
二、变压器差动保护的特点
（一）特点：受不平衡电流的因素影响大
变压器差动保护中，其差动回路的不平衡电流大 ，形成不平衡电流的因素多。为了保证变压器差动保 护动作的选择性，差动继电器的动作电流应按躲开外 部短路时出现的最大不平衡电流来整定。因此，减小 不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵 差保护的主要问题。
三、变压器差动保护的整定计算原则
1. 差动保护起动电流的整定原则
（1）躲开变压器的最大负荷电流
Iset K I rel L.max
K rel I L.max
可靠系数，取1.3 最大负荷电流
为了避免由于电流互感器二次回路断线时可能 引起的差动保护误动作。
（2）躲开变压器保护范围外部短路时的 最大不平衡电流
正常运行时励磁电流
励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行时， 变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大，励 磁电流仅为变压器额定电流的3％～5％，所以励磁电 流对保护无影响。因此，在稳态情况下，励磁电流对 纵差保护的影响常常可忽略不计。
在电压突然增加的特殊情况下，例如在空载投 入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，由 于剩磁的影响使变压器进入饱和区，从而产生很大 的励磁电流，其数值可达额定电流的6～8倍。这种 暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为励磁涌 流。
3.变压器的励磁涌流
变压器纵差保护继电器的正确选型、设计和整定 都与变压器励磁电流有关。变压器的励磁电流是只流 入变压器接通电源一侧绕组的，对纵差保护回路来说 ，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路 电流。因此，励磁电流必然给差动保护的正确工作带 来影响。励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行 时，变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大 ，可近似认为励磁电流为0。因此，在稳态情况下， 励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。
一、变压器差动保护的基本原理
I1 ** I1
I2
I2
**
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，
I I
பைடு நூலகம்
使得正常运行和外部故障时，两
I1 I2
个电流相等。 两侧电流互感器的变比关系:
nTA2 nTA1
nT
(1) 励磁涌流的特点：
1）含有很大非周期分量，最大值可达额定电流的6～ 8倍；且起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快；
2）含有大量高次谐波分量，其中以二次谐波为主； 3）波形之间有间断，在一个周期中间断角为α 。
W/(°)
变压器励磁涌流波形图
(2)防止励磁涌流对纵差保护影响的措施
根据励磁涌流的特点，为了防止励磁涌流对纵差保 护的影响，变压器纵差保护常采用下述措施： ① 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成纵差保护。 ② 利用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。 ③ 采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。 ④根据波形对称原理识别励磁涌流的方法。
(2)变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流
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°，如果两侧电流互 感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同， 由于两侧电流存在相位差而产生不平衡电流。
（3) 电流互感器计算变比与实际变比不同
变压器高、低压两侧电流的大小是不相等的。为 要满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的 电流为零，则应使高、低压侧流入继电器的电流相等 ，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器 的变比。但实际上由于电流互感器在制造上的标准化 ，往往选出的是与计算变比相接近且较大的标准变比 的电流互感器。这样，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。
由于励磁涌流的存在，常常导致纵差保护误动 作，给变压器纵差保护的实现带来困难。为此，应 讨论变压器励磁涌流产生的原因和它的特点，并从 中找到克服励磁涌流对纵差保护影响的方法。
产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重 饱和使励磁阻抗大幅度降低。
励磁涌流的大小和衰减速度与合闸瞬间电压的相 位、剩磁的大小、方向、电源和变压器的容量等有 关。当电压为最大值时合闸，就不会出现励磁涌流 ，只有正常励磁电流。而对于三相变压器，无论在 任何瞬间合闸，至少有两相会出现程度不等的励磁 涌流。
2. 暂态情况下的不平衡电流
差动保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程 中发出跳闸脉冲的。因此，暂态过程中的不平衡电流对它 的影响必须给予考虑。
在暂态过程中，一次侧的短路电流含有非周期分量， 它对时间的变化率(di/dt)很小，很难变换到二次侧，而主 要成为互感器的励磁电流，从而使铁芯更加饱和。本来按 10%误差曲线选择的电流互感器在外部短路稳态时，已开 始处于饱和状态，加上非周期分量的作用后，则铁芯将严 重饱和。因而电流互感器的二次电流的误差更大，暂态过 程中的不平衡电流也将更大。变压器励磁涌流就是一种暂 态电流，对纵差保护回路不平衡电流的影响更大。
Iset K I rel unb.max
K rel
可靠系数，取1.3；
Iunb.max 最大负荷电流，其计算式为:
Iunb.max (fza U 10% Knp Kst )Ik.max
f za
变比、匝数引起的相对误差；
U
带负荷调压引起的相对误差；
0.1
电流互感器容许的最大相对误差；
为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减 少其对保护影响的措施。
（二）不平衡电流产生的原因 1. 稳态情况下的不平衡电流
(1)变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流
变压器正常运行时，励磁电流为额定电流的3%～ 5%。当外部短路时，由于变压器电压降低，此时的励 磁电流更小，因此，在整定计算中可以不考虑。
构成变压器差动保护的基本原则:
Ir>0
1.正常运行和外部发生故障时
I1 TA1
TM
I2 TA2
二次差动回路电流为:
I1
II KD
Ir
I1 I2
1 nT
(I1 I2 )
0
Ir I1 I2
保护不动作。
I2
K1
2.变压器内部发生故障时
I1 TA1