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。
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。
主变差动保护的基本原理
主变差动保护的基本原理主变差动保护是一种用于保护电力系统主变压器的重要保护装置。
它通过检测主变两侧电流的差值，判断主变压器是否发生故障，并根据判断结果进行相应的保护动作。
主变差动保护具有灵敏、可靠、快速等特点，是保护主变压器安全运行的主要手段之一。
主变差动保护的基本原理如下：1.差动电流原理：主变差动保护是基于差动电流原理工作的。
在正常情况下，主变两侧的电流应当是相等的，即差动电流为零。
而当主变发生故障时，例如短路、接地等，主变两侧的电流就会发生不平衡，即出现差动电流。
2.电流传感器：主变差动保护装置通过电流传感器获取主变两侧的电流信息，这些电流传感器通常是电流互感器。
主变差动保护通常使用两个电流传感器，分别连接到主变两侧的线路上。
3.电流比较：主变差动保护对两侧电流进行比较，以判断是否发生故障。
通常，差动保护器会对两侧电流进行相位和幅值的比较。
如果主变两侧电流相等，没有差动电流，差动保护器则认为主变正常；而如果主变两侧电流不相等，存在差动电流，差动保护器则判断主变发生故障。
4.差动保护动作：当差动保护器判断主变发生故障时，它会触发保护动作，以隔离故障点并保护主变。
差动保护器的保护动作通常通过输出一个或多个触发信号来实现，触发信号可以用来操作断路器、闸刀等设备。
5.可靠性增强技术：为了提高主变差动保护的可靠性，常常采用一些增强技术。
例如，差动保护器可以通过设置延时、滞后等功能来抑制瞬时故障误动作。
此外，还可以使用同步电流补偿、零序电流补偿等技术来提高保护的精度和可靠性。
总结起来，主变差动保护通过检测主变两侧电流的差异，来判断主变是否发生故障，并触发相应的保护动作。
它具有灵敏、可靠的特点，是保护主变压器运行安全的重要手段之一。
同时，通过采用增强技术，可以进一步提高保护的可靠性和精度。
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。
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。
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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。
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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）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。