变压器差动保护整理

（一）比率制动的纵差保护


1.和差式比率制动的差动保护
1）对于双绕
正常及外部故障时
1 －I 2 Ir I2 I1－I1 I unb KTA
组变压器
内部故障时
双绕组变压器
I 1 I I I k I I r 2 2 1 1 KTA kTA
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。
2.1相位补偿
设：星形侧三相电流采样值分别为
Y I U
Y I V
Y I W
则：用作差动保护计算的三相电流为
Y Y IU I U I V
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
I res max I res。 1 ，I res。 2 ，I res。 .3
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 T .n
31500 165 A 3110
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
三、变压器纵联差动保护的构成及原理
双绕组变压器

取：动作分量 I I I I op I 2 2 h L
1 制动分量 I res I2 I2 2 I h I L 2

差动保护的动作条件：
I I I 2 I 2 2 2 2
比率制动式差动保护的动作特性
I
动作判据为：
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 I res I res.0 I res.0 I res I res.1 I res I res.1
二、变压器纵差保护的特殊问题
（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
1.1因相位不同而产生的不平衡电流 1.2相位补偿
相位补偿
1.3相位补偿后，电流互感器变比的选择

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
变压器的励磁涌流是指在变压器空载合
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。
（二）变压器励磁涌流的影响 及减小影响的措施

1.励磁涌流的影响 I exs
I I I 1 2 m
Im I r I unb KTA
2．产生励磁涌流的原因
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
（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。
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流
变压器差动保护
一、变压器纵联差动保护的基本原理
1. 正 常 及 外 部 故 障 时
1 －I 2 I Ir I2 I1－I1 unb KTA
一、变压器纵联差动保护的基本原理
2. 内 部 故 障 时
I 1 I I I k I I r 2 2 1 1 KTA kTA

1．计算变比与标准变比不完全符合 如： Iunb＝4.56－4.33 0.23 A
整定计算时应考虑平衡系数，如：
Kb 4.56 / 4.33
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流
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 0.5
st

型号不同
K st 1
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流
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 5
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
（二）励磁涌流鉴别的原理
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。 闭锁判据为： I
d。 .2
K2.res Iop.1
K 2.res 整定范围为0.1～0.3，通常取0.15
实用中：
2.间断角识别原理
根据：励磁涌流波形有间断角的特点‘ 采用：波形比较技术将变压器的励磁涌流和 故障电流分开。 判据如下：
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
I2
1732 4.33 A 2000 5
Y I unb I 2 I2 4.56 4.33 0.23A
I Y I Y I V V W
I Y I Y I W W U
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
2.2幅值补偿
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。
（1）躲过变压器负荷侧母线上k1点短 路时，流过保护的最大短路电流计算。 即：
Iop Krel I k .max
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
（二）变压器励磁涌流的影响 及减小影响的措施

1.励磁涌流的影响 I exs
I I I 2 I h L h L
2）对于三绕组变压器
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 ,I I res max I h m l


三绕组变压器

动作电流： 方法2：取三个制动电流量中的最大值。 制动电流：
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
ST .n 3U
Y T .n
158 A
ST .n 3U
T .n
1732 A

K
Y TA Y 3I T 274 .n , 5 5
set
set
通常取：
set 140

set 65
（三） 差动速断保护
只要任一相差动电流大于差动 速断的整定值，保护瞬时动作。 动作判据为：
I k I s.set
I k 为变压器差动电流，
I s.set
为差动电流速断保护定值。
（四）电流互感器断线监视
当任一相差动电流大于0.1In（TA二次 额定电流）时，启动TA断线判别程序。
判据：本侧三相电流中一相无电流，而 本侧其它两相和另一侧各相电流与启动 前电流相等，判为是TA断线。
5．差动保护程序框图
告警信号
告警
闭锁保护
闭锁保护
TA断线信号
小结：
一、变压器纵差保护的特殊问题 1.因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿；
2.变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施； 3.各侧电流数值不等引起的不平衡电流
二、微机型变压器差动保护
1.比率制动的纵差保护
2.励磁涌流鉴别的原理
3.差动速断保护
4.电流互感器断线监视
第四节 变压器的电流速断保护
一、变压器电流速断保护的装设原则 二、变压器电流速断保护的整定原则
一、变压器电流速断保护的装设原则
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：
（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流，根 据实践经验，一般取动作电流大于3～5倍 的变压器额定电流。即:
Iop (3 ~ 5) It.n
2. 灵敏度校验
取保护安装处(d2点) 两相短路时 的最小短路电流校验。