变压器的零序电流差动保护
变压器差动保护的四种补偿方式简述
变压器差动保护的四种补偿方式简述变压器差动保护主要考虑幅值补偿和角度补偿。
幅值补偿比较简单，采用标幺化即可处理。
角度的补偿除了考虑角度的问题，对于变压器星形接线侧，若是星形中性点接地，则还需要考虑区外接地时，流过差动CT的零序电流消除问题。
变压器角度补偿有四种方式，以变压器是Y/△-11接线方式为列，简单介绍一下：1、星形侧采用相电流，角形侧采用相电流采用这种方式，则变压器角形侧的相CT要安装在三角形里面，这样高、低压侧同相的电流角度相同。
若变压器星形侧中性点接地，区外故障时高、低压侧同时含有零序电流。
差动不会误动。
2、星形侧采用线电流，角形侧采用相电流这种方式，角形侧相CT安装在三角形外，角形侧相电流不含零序电流。
高压侧采用线电流来补偿30度。
由于高压侧采用了线电流，所以电流中的零序电流也被消除掉了，差动不会误动，不用考虑变压器中性点是否接地。
3、星形侧采用相电流，角形侧采用线电流（补偿零序电流根据星形侧电流计算）这种方式下就需要考虑星形侧零序电流对差动的影响。
若变压器中性点不接地，则不用考虑零序电流影响，星形侧采用相电流，角形侧采用线电流。
若变压器中性点接地，则星形侧电流用相电流减去计算的零序电流，角形侧采用线电流。
4、星形侧采用相电流，角形侧采用线电流(补偿零序电流来自变压器中心点CT) 这种方式下就需要考虑星形侧零序电流对差动的影响。
若变压器中性点不接地，则不用考虑零序电流影响，星形侧采用相电流，角形侧采用线电流。
若变压器中性点接地，则星形侧电流用相电流减去中性点零序电流，角形侧采用线电流。
由于不同的补偿方式，目前各个保护厂家的变压器差动保护也有所不同。
1、星形侧采用相电流，角形侧采用相电流这种方式的角形侧CT安装困难，实际项目很少使用此种方式。
2、星形侧采用线电流，角形侧采用相电流采用此种补偿方式的厂家最多，南瑞、许继、SEL、PMC等都采用此种方式。
3、星形侧采用相电流，角形侧采用线电流（补偿零序电流根据星形侧电流计算）西门子保护可以选择采用这种方式，若变压器中性点是接地的，则西门子保护设置时必须设置高压星形侧是接地方式，同时零序电流设置成来自计算零序。
变压器零序差动保护
自耦变压器零序差动保护问题0引言在超高压电力系统中，自耦变压器因体积小、效率高、用材省等优点而得到了广泛应用。
在为自耦变压器配置保护时，其相间差动保护、匝间保护、瓦斯保护及相间后备保护与普通变压器基本相同，一般不需作特殊考虑，但其零序保护及过负荷保护却有着不同于普通变压器保护的特点。
对于过负荷保护，曾有许多专家及工程技术人员进行过大量的论述［1］，本文将主要讨论自耦变压器的零序差动保护。
众所周知，自耦变压器与普通变压器的功率传递方式不尽相同，在普通变压器中，高、中压线圈之间没有电的联系，全部是由电磁感应的作用进行功率传递的，而在自耦变压器中，高、中压线圈之间有电的联系，其功率传递除一部分是靠电磁感应的作用外，另一部分则是靠电的直接传导传递的；并且由自耦变压器的原理、结构所定，其高、中压侧的中性点必须连在一起，且同时接地。
这是自耦变压器与普通变压器的主要差异［2］。
在超高压系统中，大多数大容量的自耦变压器都是分相式。
显而易见，对于分相式的自耦变压器而言，其内部发生接地故障的概率远大于相间故障，因此，对于自耦变压器的接地故障必须有高可靠系数的零序保护。
1自耦变压器单相接地故障时的电流分析为了更清楚地说明自耦变压器的特殊性，首先可以利用图1中500 kV/220 kV自耦变压器作为原型，对其中压侧、高压侧发生区外接地故障时的零序电流分布进行分析。
图1 自耦压器主接线图Fig.1 Connection diagram of autotransformera.当自耦变压器的中压侧发生区外接地故障时，对折合到中压侧的零序等效电路(如图2)进行分析，可以得到式(1)、式(2)。
图2自耦变压器中压侧区外单相短路电流分析Fig.2Current analysis of autotransformerwhen single phase ground fault occurs outsideof the protected zone at medium voltage side(1)(2) 其中nGZ=U G/U Z，为自耦变压器高、中压变比；Z0为中压侧(短路点)的零序电流；ZX为中性点提供的零序电流；GG0为自耦变压器公共绕组中的零序电流；G0为自耦变压器高压侧零序电流；G0′为折合到中压侧的高压侧零序电流；XG0，XD0分别为自耦变压器高、低压侧的零序电抗；XSM0为自耦变压器高压侧的系统零序阻抗。
变压器零序方向过流保护
零序方向过流保护小结变压器高压侧（110kV 及以上）及中压侧一般为中性点直接接地系统(又称大接地电流系统),当发生接地短路时,将出现很大的零序电流,对变压器的电气性能产生极大的危害,因此必须配备接地短路保护。
变压器单相接地短路的主保护为比率制动式差动或零序差动，同时应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障的后备。
一、变压器接地后备保护概述变压器因其绝缘水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后备保护也不同。
对于全绝缘变压器，中性点装设接地隔离刀闸和避雷器，隔离刀闸闭合为中性点直接接地方式，隔离刀闸断开为中性点不接地运行方式。
中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地运行时用零序过压保护。
对于分级绝缘变压器，若其中性点绝缘水平低，中性点必须直接接地，若其中性点绝缘水平较高，则中性点可以直接接地，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行，其大多装设放电间隙。
在220kV 系统中的变压器，他们的中性点仅部分接地，另一部分不接地。
当发生接地故障时应先跳开不接地变压器，然后跳开接地变压器。
因此，这类变压器接地后备保护的配置需要考虑该变压器中性点在系统中的接地情况。
对于中性点未装设放电间隙的分级绝缘变压器，若其中性点直接接地，则用零序过流保护，若其中性点不接地，则用零序联跳保护。
对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地时用间隙零序保护。
综上所述，中性点直接接地变压器的接地故障后备保护无一例外地采用零序过流保护，对高中压侧中性点均直接接地的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。
二、零序方向过流保护逻辑零序方向过流保护一般由“零序过流元件”和“零序方向元件”相与构成，如果带零序电压闭锁，则由“零序过流元件”、“零序方向元件”和“零序电压闭锁元件”相与构成。
其逻辑图如图1所示。
图1 零序方向过流保护逻辑框图零序电压闭锁元件的零序电压取自TV 开口三角。
变压器装设哪些保护
专业答辩题1、变压器装设哪些保护？答：①重瓦斯、轻瓦斯保护。
②纵联差动和电流速断保护。
③过电流保护。
④零序保护。
⑤过负荷保护。
2、油短路器控制回路中，红、绿灯为什么都要串一个电阻？直流电源监视灯为什么也串联一个电阻？答；油短路器控制回路中串联电阻的目的是为了防止灯座处短路造成开关误跳、误合。
直流电源监视灯串联电阻是为了防止灯丝、灯座短接造成直流短路和防止烧毁电源监视灯。
3、变压器铁芯是否需要接地？允许几点接地？为什么？答：为防止变压器在运行中或试验时，由于静电感应作用在铁芯上产生悬浮感应电位，造成铁芯对地放电，所以铁芯必须可靠接地，且只允许一点接地，如果有两点或两点以上接地，则接地点之间可能形成闭合回路，当主磁通穿过此闭合回路时，就会在其中产生循环电流，造成局部过热事故。
4、三相异步电动机启动时，如果电源一相断线，电机能否启动？有何现象？如果在运行中一相断线，电机是否继续运转？有何不良结果？答：（1）三相异步电动机电源一相断线，电机将无法启动；其现象：转子左右摆动，有强烈的嗡嗡声，断线相电流无指示，其它两相升高。
（2）运行中一相断线，电动机仍能继续运转，但转速降低，电流增大，其运行的两相绕组中电流增大到√3Ue，该电流大于一般的过负荷电流，小于短路电流，熔丝不熔断，继电保护也不动作。
因此，缺相运行，如不及时发现并停止，将造成电机过热而烧毁。
5、分析异步电动机整体过热和局部过热的原因。
答：异步电动机整体过热和局部过热的原因有以下几种可能：（1）电机过载，三相电流偏大；（2）拖动机械卡阻；（3）电源电压过低或过高；（4）定子和转子在运转中相摩擦；（5）定子绕组有短路故障；6、两台变压器并联运行的条件？答：（1）并联变压器的高压和低压边的额定电压即变压比相同；允许偏差5%；（2）短路电压即阻抗百分比相等。
允许偏差±10%；（3）连接组别相同；一般情况下，最大和最小变压器容量之比不超过3︰1；7、变压器油面不正常，如何处理？答：（1）油面上升，主要是温度上升引起的，针对温度上升情况进行处理。
三段电流、零序电压电流及其保护和差动保护
零序电压：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。
只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。
对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。
当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。
下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。
由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。
从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。
1）求零序分量：把三个向量相加求和。
即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。
同方法把C相的平移到B相的顶端。
此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。
最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。
2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。
按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A 相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。
这就得出了正序分量。
3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。
A相的不动，B相顺时针转120度，C 相逆时针转120度，因此得到新的向量图。
下面的方法就与正序时一样了。
通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。
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。
电力系统变压器保护基础知识讲解
iμ =
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变压器的励磁涌流及鉴别方法
. 励磁涌流的波形如上图所示，波形完全偏离时间轴的 一侧，且是间断的。波形间断的宽度称为励磁涌流的 间断角θJ ，显然有θ J＝2 θ1
. 间断角是区别励磁涌流和故障电流的一个重要特征， 饱和越严重间断角越小。间断角与变压器电压幅值、 合闸角以及铁芯剩磁有关。
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变压器的励磁涌流及鉴别方法
13
减小不平衡电流的措施
纵差保护回路中的不平衡电流，是影响纵差保护可 靠性和灵敏度的重要因素，目前使用的各种纵差保 护装置，为减小不平衡电流而采用的措施如下： • 1. 减小稳态情况下的不平衡电流 纵差保护各侧用的电流互感器，要尽量选用同型号、 同样特性的产品，当通过外部短路电流时，纵差保 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和增大互感器的变比。
. 可以通过改变纵差保护的接线方式消除这个电流，就 是将引入差动继电器的Y侧电流也采用两相电流差， 这样就消除了两侧电流不对应。
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变压器纵差保护的接线方式
. 由于Y侧采用了两相电 流差，该侧流入差动
继电器的电流增加了
倍 3，为此，该侧电
流互感器的变比也要
相应增大 3倍。
9
变压器纵差保护的接线方式
. 为了消除电流差，变压器两侧电流互感器采用不同的 接线方式，三角侧采用Y，d12的接线方式，将各相 电流直接接入差动继电器内； Y侧采用Y，d11的接线 方式，将两相电流差接入差动继电器。
. 模拟式差动保护都是采用上图所示的接线方式；对于 数字式保护，一般将Y侧的三项电流直接接入保护装 置，由计算机软件实现电流移向功能，以简化接线。
变压器零序差动保护
第四节 变压器零序差动保护1.概述通常的差动保护用在N Y ，d 接线的三项变压器，当N Y 侧单相接地短路时灵敏度不高，故提出零序差动保护方案。
单相式超高压大型变压器绕组的短路类型主要是绕组对铁芯(即地)地绝缘损坏，即单相接地短路，相间短路(指箱内故障)可能性极小，因此认真对待变压器绕组地单相短路故障保护，十分必要。
2.原理2.1 普通变压器的零序差动保护先看图1(a)所示N Y ，d 变压器，N Y 侧电源断开，该侧发生金属性单相接地短路，短路点距中性点的长度占全绕组总长的%α，电流Y I 和∆I 如图所示，变压器的电抗为0.10，∆侧接于无穷大电源。
变压器差动保护的电流互感器二次接线为常规方式(即变压器Y 接，互感器二次侧∆接；变压器∆接，互感器二次侧Y 接)。
输入变压器差动保护的电流是∆I ，当短路点靠近中性点时，即0→α，电流0→∆I ，注意到∆I 中只有正、负序分量，不包含零序分量，所以∆I 总是小于Y I ，使通常的差动保护灵敏度不高且有动作死区。
再看图1(b)的两侧电源N Y ，d 变压器，单相接地短路将Y 绕组分为两部分(1W 和2W )，各自流过电流1Y I 和2Y I ，如果有1Y I 1W >2Y I 2W ，则∆I 的正向将如图所示，这时1Y I 和∆I 将呈现穿越特性，通常的差动保护灵敏度低，或者根本不动作。
对于上述单相短路灵敏度低的问题，如果在N Y 侧三相电流互感器二次侧接成零序滤过器方式，再与中性点互感器二次组成差动接线，就构成了变压器的接地零序差动保护。
这种零序差动保护，无论图1(a)或(b)，都能反应全部短路电流Y I (=1Y I 和2Y I )，灵敏度大大提高。
2.2 自耦变压器的零序差动保护按照相间短路差动保护互感器二次侧接线惯例，自耦变压器高中压侧电流互感器二次必为∆接线，差动继电器中不流过零序电流，所以这种差动保护对接地短路的灵敏度低，而对中高压侧中性点均直接接地的自耦变压器，单相接地是其主要故障形式之一，加装零序差动保护将提高自耦变压器内部接地短路的灵敏度。
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3I0.H
高压侧
3I0.M
中压侧
零序电流差动 继电器
3I0. NH
3I0. NM
(c)零序电流差动保护原理接线图
(b)
设中压侧网络中另有中性点接地的变压器，零序 电流差流回路由变压器两侧中性线上的零序电流互感 器滤出的零序电流与变压器各接地侧三相电流互感器 中性线滤出的零序电流进行差动而构成，电流互感器 极性接法如图所示。由图可知，零序电流差动继电器 的差电流为
以 Y0/Y0/Δ接线 的三绕组变压 器为例，中性 点接地的某一 侧发生外部接 地故障时，三 绕组变压器的 三相零序电流 分布及变压器 零序电流差动 保护的原理接 线如图9-19。I0.LFra bibliotekI0.H
I0.M
U k0
3I0. NH
3I0. NM
（b）外部单相接地的零序电流分布图
(a)
2
低压侧
变压器的零序电流差动保护
超高压大型变压器绕组的短路类型主要是绕组对 铁芯（即地）的绝缘损坏，即单相接地短路，相间短 路可能性较小。因此实现可靠的变压器绕组单相短路 故障保护十分必要。运行经验表明，超高压系统中大 容量变压器中性点接地侧的单相接地故障是常见故障 类型之一。 变压器纵差动保护对于变压器内部的单相接地故 障具有保护作用，但是纵差动保护为了防止区外接地 故障时保护误动，差电流的计算中消除了接地侧零序 电流的影响，如图8-2的说明。因此，纵差动保护对 于变压器内部的单相接地故障灵敏度较低。为了获得 较高的灵敏度，可以装设零序电流差动保护。 1
3I d.0
I 0. H I
3I 3I 3I 3 I 0.M 0. NH 0. NM 0.H nTA
、 I0.M 分别为流过变压器高、中压侧的零序电流。 0. L 为变压器低压角形接线绕组中环流的零序电流。 3I 0. NH 为流过变压器高压侧接地中性线上的电流。 3I 0. NM 为流过变压器中压侧接地中性线上的电流。 4