论变压器差动保护及CT接线原理_朱伟村

图 ２ 差动保护动作特性
４ 充分利用六角图判断接线的正确性
六角图就是电流、电压向量图， 当一套差动保护新投入运行 时， 要对其进行带负荷检验。一般情况下， 都是进行六角图测试。 实际上， 当电压回路接线正确时， 我们有一个更加简单明了的检 验方法。具体来说， 就是在负荷状态下， 以某一电压相量为参考 相量， 分别对接在差动保护上的变压器两侧电流互感器二次电 流回路进行测量， 记下各电流的大小和相位， 只要流进同一差动 继电器的变压器两侧的电流互感器二次电流方向相反， 它们在 差动继电器上产生的电流 链（ 安匝） 大小相等， 就 能 证 明 差 动 保 护的二次接线是正确的， 否则其接线就是错误的。
２ 保护的测量原理及其对 ＣＴ 接线要求
２．１ 电磁式保护 电磁式变压器差动继电器， 通常是根据中间变流器铁芯“磁 通平衡”原理测量变压器各侧电流差值的， 并且采用中间速饱和 变流器来防止变压器励磁涌流导致的差动保护误动。该类型继 电器利用励磁涌流中较大的具有衰减特性的非周期分量， 使中 间速饱和变流器的铁芯迅速饱和， 磁感应强度变化量很小， 二次 感应电压也很低， 从而防止变压器空载合闸励磁涌流造成的保 护误动。但是变压器三相涌流往往有一相无直流分量， 会导致中 间速饱和变流器不起作用， 所以此类差动保护必须以牺牲灵敏 度为代价， 提高保护动作值（ 通常是 １．３～１．５ 倍的额定电流） ， 以 躲开励磁涌流对差动保护的影响。 电磁式变压器差动继电器的 ＣＴ 回路接线， 首先必须通过对 ＣＴ 接线形式的选择进行外部的“相位补偿”， 消除变压器接线组 别不同造成的高、低压侧电流相位差和差动保护回路不平衡电 流。例如对于 Ｙ０／Ｙ 全星形接线的变压器， 由于高、低压侧对应相 的电流相位相同， 无须进行“相位补偿”。但这类差动继电器的灵 敏度较低， 即使变压器各侧 ＣＴ 均采用星形接线， 高压侧区外接 地故障所产生的零序电流不平衡量也不致造成差动保护的误 动。由于定值设定太高的原因， 电磁式差动继电器对于包括单相 接地短路在内的所有类型故障的反应灵敏度都较低， 不适于用 作大型变压器的主保护。 而对于 Ｙ／△接线的变压器， 由于三角形侧电流的相位比星 形侧同一相电流超前 ３０°， 必须将变压器星形侧的 ＣＴ 二次侧 接成三角形， 而三角形侧的 ＣＴ 接成星形， 从而将流入差动继电 器的 ＣＴ 二次电流相位校正过来。 ２．２ 晶体管和集成电路式保护 晶体管和集成电路式差动保护利用变压器励磁涌流中包含 的特性分量来避开涌流影响。其差动元件动作定值的整定不用 考虑躲开变压器励磁涌流的影响， 一般是 ０．３～０．５ 倍的额定电 流， 灵敏度较高。 这 些 保 护 必 须 采 用 外 部 的“ 相 位 补 偿 ”消 除 变 压 器 接 线 组 别 对差动保护的影响。而对于 Ｙ０／Ｙ 全星形变压器， 如果其 ＣＴ 二次
在实际应用中， 通常需要再装设零序方向过流或零差保护， 以 提 高 内 部 单 相 接 地 故 障 的 灵 敏 度 。这 样 就 必 须 使 用 另 外 一 组 星 形连接 ＣＴ 来测量变压器直接接地侧的零序电流。相对于星形 ＣＴ 接线， 采用三角形接线使用于差动保护的线电流无零序电流 分量， 降低了变压器内部单相接地故障时差动保护的灵敏度。
３．３ ＣＴ 二次回路接线错误 要想使变压器在正常运行或在变压器外部故障时， 差动保 护不发生误动， 就要设法调整 ＣＴ 二次回路接线， 使变压器的电 源侧和负荷侧的 ＣＴ 二次线电流相位相差 １８０°， 这样就可能使 差动回路流过的不平衡电流接近于零； 而在保护区内故障时， 变 压器的电源侧和负荷侧的 ＣＴ 二次线电流相位相同， 流入差动回 路中的电流为两侧电流之和， 保护可靠动作。 变 压 器 差 动 保 护 常 因 ＣＴ 二 次 接 线 错 误 造 成 保 护 误 动 作 （ 如： 某相 ＣＴ 极性接反、Ａ 相与 Ｂ 相接错、接线组别错误、辅助变 流器接线错误、差动继电器内部接线错误等） 。因此， 在保护投入 运行前， 必须认真做好差动回路二次接线极性的实验， 测量差动 继电器的差电压、差电流， 保证差动回路接线的正确性。 ３．４ ＣＴ 饱和时对变压器差动保护的影响 对发生在被保护变压器区外的故障， 它产生的较大的穿越 性短路电流（ 特别是其中的非周期分量） 引起的 ＣＴ 饱和会产生 很大的虚假差动电流， 这在各个测量点的 ＣＴ 饱和情况不同时更 为严重。如果由此产生的量值引发的工作点落在了比率差动保 护的动作特性区内， 而且不采取任何稳定比率差动保护的措施， 比率差动保护将会误动作。但是， 实际情况是 ＣＴ 并不是在故障 一开始就发生饱和， 而是在故障发生后经过一段时间， 其铁心的 磁通达到它的饱和密度后才开始的。这样， ＣＴ 从故障起始到开 始饱和时总会有一段时间还能够线性变换电流量， 不会立即产
同时， 还可以根据有功和无功的大小以及方向， 判断 ＣＴ 极 性的正确与否。特别是中压侧有小水电送电的主变， 同时也要考 虑潮流的方向。比如， 变压器若是两卷变 Ｙ／△－ １１ 接线， 流入差 动保护装置的高， 低压侧的同相电流角度相差 １５０ 度（ 高压侧超 前低压侧） 。若是三卷变压器 Ｙ／Ｙ／△－ １１ 接线， 高、中压侧是同相 位同时与低压侧角度相差 １５０°（ 考虑到各侧无功大小， 出现一 个夹角） ， 如图 ３。
采用三角形 ＣＴ 接线， 由于用于差动保护的 ＣＴ 二次电流和 变压器各侧的一次电流的相位不一致， 无法反应实际负荷和短路 电流情况， 因此不方便用于变压器负荷监测或故障录波。
２．３ 数字式和微机式保护 数字式保护装置目前在电力系统中得到日益广泛的应用， 和 传统类型的差动保护相比， 数字式差动保护装置集成了差动（ 包 括零差） 保护、过流（ 过负荷） 保护、故障录波和网络通讯等多项功 能， 为实现变电站综合自动化创造了条件。 数字式差动保护通过辅助变换器进行交流变换得到适当的 电压量信号， 再经滤波、采样和模数转换成为可以由微处理器直 接运算的数字信号， 所有数据处理、变量运算和保护逻辑功能都 可以由软件来实现。# 在数字式变压器差动保护定值选取和计算时， 要特别注意各 侧电流互感器二次接线方式， 只有在各侧电流互感器均为星形接 线且都以指向变压器为同极性端的情况下， 才能根据变压器的接 线组别选取 ＫＭＤ 值和计算平衡系数， 当其中某个条件改变后， 这些整定值要做相应的调整。 如上所述， 数字式差动保护对任意接线组别的变压器 ＣＴ 接 线均可以采用全星形连接， 因为通过软件的矩阵变换可进行相位 补偿并消除零序电流分量， 所以不会在区外接地故障时造成差动 保护误动。 现在的微机型差动保护基本上是要求 ＣＴ 在二次接 线 上 均 采用 Ｙ 接线； 在方向上， 电流方向也可由保护控制字取反， 或采 用六线制引入， 在引入装置时根据需要调整方向。在保护中实际 计算差电流时， 对主变高压侧电流引入 ＬＡＧ３０ 算法， 即 ＩＨΔ＝
生饱和。 因此， 按照基尔霍夫电流定律计算变压器各侧的电流量得
到的差动电流， 在开始的短时间内基本平衡， 仅会产生较小的不 平衡电流， 待 ＣＴ 饱和后才会产生较大的差动电流， 引 起变压器 差动保护误动。针对上述情况， 变压器差动保护可以设一个 ＣＴ 饱和时的附加稳定特性区， 它能够区分出这种变压器区内、外故 障情况， 其工作特性见图 ２。
ＩＮＨ!３ ∠３０°。除了动作方向等一些特殊判据之外， 多数主变 差动应该都是差不多的。采用全星形的 ＣＴ 接线， 保护装置测量 到的二次电流相位和实际的变压器一次电流一致， 使一台装置集 多项保护、录波和测量功能于一体成为可能。
３ 变压器差动保护误动原因的简单分析
差动保护是电力变压器的主保护， 对保证变压器安全运行起 着极其重要的作用。为提高差动保护正确动作率， 除选好保护设 备外， 还需做好施工设计、整定计算、现场安装调试等一系列技术 和管理工作， 如果这些工作稍有疏忽， 就可能造成差动保护误动 或拒动。
（ 作者单位： 广州增城供电局石滩供电所）
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接线也采用全星形连接， 当高压侧区外接地故障产生的零序电流 进入差回路时， 容易达到差动保护定值而造成误动。所以对于 Ｙ０／Ｙ 接线变压器， 需要将差动保护的 ＣＴ 二次接成三角形， 使接 地故障的零序分量在 ＣＴ 二次线圈内形成环流， 不会流入差动保 护造成误动。
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论变压器差动保护及 ＣＴ 接线原理
□朱伟村
摘 要：本 文 分 析 了 变 压 器 差 动 保 护 不 同 的 测 量 原 理 及 相 应 的 ＣＴ 接 线 方 式 ，把 好 每 一 个 技 术 关 ， 确 保 ＣＴ 型 号、变比、１０％ 误差曲线、二次接线方式及二次电流接地方式等方面正确， 杜绝差动保护误动事故的发生。 关键词：差动保护； ＣＴ 接线方式； 变压器； 测量原理
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３．１ 二次电流回路接地方式不当 动保护二次电流回路接地时， 各侧 ＣＴ 的二次电流回路必须 通过一点接于地网， 因为变电站的接地网络之间并非绝对等电 位， 在不同点之间有一定的电位差。当发生短路故障时， 有较大 的电流流入地网， 各点之间的电位差较大。如果差动保护二次电 流回路接在地网的不同点， 它们之间的电位差产生的电流将流 入保护装置， 影响差动保护装置动作的准确性甚至使之误动。所 以各侧 ＣＴ 的二次电流回路应并联后接到保护装置的差动电流 回路中， 所有电流回路必须在并联的公共点处接地。 在变压器投运后带有负荷的情况下， 由现场的保护技术人 员通过观察变压器差动保护装置测量显示的差流的情况分析解 决。如果变压器差动保护装置测量显示的差流不正常， 在排除了 ＣＴ 相序接线错误和装置本身数字化 平 衡 变 压 器 各 侧 电 流 量 的 整定值错误的情况下， 那么可以检查电流互感器 ＣＴ 二次回路是 否有多点接地的情况存在。 ３．２ 在流过短路电流时， 二次侧负载不能满足 ＣＴ１０％误差 曲线的要求 ＣＴ 稳态运行时的电流误差， 是 ＣＴ 二次侧负载阻抗和短路 电流倍数之函数。任何情况下， 都要求用于继电保护的 ＣＴ 的稳 态电流误差不得超过 １０％ 。在电流互感器接入系统容量变化或 新装保护投入运行时， 必须根据差动保护区内短路故障时穿越 变压器的最大短路电流和实测的差动回路二次负荷， 来校验保 护用 ＣＴ 的 １０％ 误差曲线是否满足要求， 以确保 ＣＴ 在 １０％ 误 差范围内。如果不满足 ＣＴ 的 １０％ 误差曲线要求， ＣＴ 的容量不 足以提供二次负荷所需的要求， 在故障时差动保护可能拒动、误 动直接影响差动保护的可靠性。此时应适当加大 ＣＴ 变比， 并重 新较核 ＣＴ 的 １０％ 误差曲线直到符合要求。