具有比率制动特性的变压器差动保护原理及整定
变压器比率差动保护
（2）区外故障切除时的误动 区外故障被切除时，流过变压器的电流突然减小
到额定负荷电流之下。在此暂态过程中，由于电流中 自由分量的存在，使两侧差动TA二次电流之间的相位 短时（40~60ms）发生了变化，在差动元件中产生差流 。两侧差动TA的暂态特性相差越大，差流值越大，持 续的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小，差 动元件的制动电流较小；当差动元件拐点电流整定得 过大时，差动元件处于无制动状态。此时，若初始动 作电流定值偏小，保护容易误动。
四、怎样提高差动保护的可靠性
为提高纵差保护的动作可靠性，应作好以下工作：
（1）严防TA二次回路接触不良或开路 在保护装置安装调试之后，或变压器大修后投运之前
，应仔细检查TA二次回路，拧紧二次回路中各接线端子 的螺丝，且螺丝上应有弹簧垫或防震片。 （2）严格执行反措要求
所有差动TA二次回路只能有一个公共接地点；且该接 地点应在保护盘上。
动作区
Iset
0
Ie
0.5 非动作区
Ir
差动保护的基本原理(9)
差动保护的动作特性分析（2）
拐点电流的设置
Icd
拐点电流一般设
置为变压器的额定 电流的（0.8-1）倍
Iset
0
从特性图上可以看出，当制动电流 小于拐点电流时，差动保护的门槛 值是固定的，当制动电流大于拐点 电流时差动保护的动作门槛是变动 的，它随制动电流的增大而增大！
（5）合理的整定值 在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时，
应根据变压器的容量、结构、在系统中的位置及系统 的特点，合理而灵活地选择定值，以确保保护的动作 灵敏度及可靠性。
完毕 谢谢！
华北油田公司水电厂
差动电流I +i i+
比例差动保护
对于由多微机实现的变压器差动保护，这部分功能也可以由程序软件来实现，即通过调整平衡系数Kb来控制。具体计算时，只需根据变压器各侧一次额定电流、差动互感器变比求出电流平衡调整系数Kb，将Kb值当作定值输入微机保护，由保护软件实现电流自动平衡调整，消除不平衡电流。
3.3 在运行中改变分接头的影响及其防范措施
另一方面，由于电流互感器都是标准化的定型产品，所以实际选用的变比，与计算变比不可能完全一致，而且变压器的变比也不可能完全相同，这是在差动保护回路中引起不平衡电流的又一原因。这种由于变比选择不合适而引起的不平衡电流，可利用磁平衡原理在差动继电器中设置平衡线圈加以消除。一般平衡线圈接于保护臂电流小的一侧，因为平衡线圈和差动线圈共同绕在继电器的中间磁柱上，适当选择平衡线圈的匝数，使它产生的磁势与差流在差动线圈中产生的磁势相抵消，这样，在二次绕阻就不会感应电势了，流经差动继电器的执行元件的电流为0。但接线时要注意极性，应使小电流在平衡线圈的差流在差动线圈中产生的磁势相反。
Ibp =±dU·Idmax/Kn
式中 ±△U——调压分接头相对于额定抽头位置的最大变化范围；
Idmax——通过调压侧的最大外部故障电流。
为了消除这一不平衡电流的影响，在整定保护的动作电流时应给予相应的考虑，即提高保护的动作整定值。
在差动保护中差电流的二次谐波幅值用Id2表示，差电流Id中二次谐波所占的比率K2可表示为K2 = Id2/Id
二次谐波制动系数Kxb，那么只要K2大于定值Kxb就可以认为是励磁涌流出现，保护不动作。在K2小于Kxb，并同时满足比率差动其它判据时，才允许保护动作。
2 产生不平衡电流的原因
不平衡电流的产生有稳态和暂态两方面。
稳态情况下不平衡电流:
比率制动式差动保护
比率制动式差动保护变压器差动保护:这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护:下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV，变压器容量Sn=240000KVA,11'流过变压器高压侧的一次电流；I ” :流过变压器低压侧的一次电流；12'流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2 ”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh:高压侧电流互感器CT1变比；nl:低压侧电流互感器CT2变比；nB:变压器的变比；各参数之间的关系：11'12 ' nh I”/12 ”= nl I2 ' I2 ” I1'/l”= nh/ n 1=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障;四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图:动作电流lop 4dIopo下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；P：比率制动斜线上的任一点；e： p点的纵坐标；b： p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo,差动保护动作；当电流大于f点时, 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算岀此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于İ1′′ n İ1′差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
差动保护和比例差动保护原理(含图)
1.比率差动是差动电流和制动电流的制约，要考虑到励磁涌流的影响；2.差流速断是当差流过定值后不考虑制动电流直接出口跳闸，在整定时就躲过励磁涌流。
3.变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。
随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。
为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。
其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。
1.差动速断保护反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为：Id>I1式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。
Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1）式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压；CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。
当相位调整选择“退”时，为外部接线补偿，C=3。
差动电流的计算方法为：Id=|Ih+ Il*TAP| ,其中Idh、Idl都为矢量。
制动电流的计算方法为：Ir= Imax |Ih、Il*TAP|。
（表示选择其中最大相）当相位调整选择“投”时，为内部软件补偿，。
C=1单加高压侧形成的差动电流的计算方法为：Idh=Ih线/3；单加低压侧形成的差动电流的计算方法为：Idl=Il*TAP；高压侧和低压侧同时施加，各相差动电流的计算方法为：Id=|Idh +Idl| ,其中Idh、Idl都为矢量。
高压侧和低压侧同时施加，各相制动电流的计算方法为：Ir=Imax |Idh、Idl|。
差动速断保护原理逻辑图如下：图6-1 差动速断保护原理逻辑图2.比率差动保护变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。
随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。
变压器差动保护的基本原理及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图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。
例如图8-5所示的双绕组变压器，应使8.3.2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。
表8-1 励磁涌流实验数据举例（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：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。
比率制动式差动保护原理
比率制动式差动保护原理比率制动式差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，其原理是根据电力系统中不同位置的电流差值来判断系统中是否存在故障。
本文将从差动保护的基本原理、比率制动式差动保护的工作原理、实际应用中的优点和缺点以及未来的发展方向等方面对比率制动式差动保护原理进行详细阐述。
一、差动保护的基本原理差动保护是一种根据系统不同位置的电流值之差来判断系统中是否存在故障的保护方式。
其基本原理是通过比较系统两个端点的电流值来判断系统中是否存在故障，当电流值之差超过一定的阈值时触发保护动作，以保护系统正常运行。
在电力系统中，通常使用差动保护来保护变压器、发电机和输电线路等重要设备。
差动保护的工作原理是通过测量不同位置的电流值，然后将这些电流值进行比较，当存在差值超出一定范围时，即判断系统中存在故障，并触发相应的保护动作，以确保系统的安全运行。
二、比率制动式差动保护的工作原理比率制动式差动保护是一种常用的差动保护方式，其工作原理是通过测量系统中不同位置的电流值，并根据设定的比率进行差值比较，当电流差值超出设定的范围时，触发保护动作。
比率制动式差动保护可以根据系统的特点和要求进行定制，以满足不同系统的保护需求。
比率制动式差动保护的工作原理主要包括以下几个方面：1.电流测量：比率制动式差动保护通过电流互感器或电流变压器等设备对系统中不同位置的电流进行测量，然后将这些电流值输入到保护装置中进行比较。
2.比率设定：根据系统的特点和要求，设定差动保护的比率范围，当系统中的电流差值超出这一范围时触发保护动作。
3.差动比较：比率制动式差动保护将系统中的电流值进行比较，当存在差值超出设定范围时，即判断系统中存在故障，触发保护动作。
4.动作信号输出：当差动保护判断系统中存在故障时，输出相应的动作信号，触发保护设备进行相应的动作，以保护系统正常运行。
通过以上几个方面的工作原理，比率制动式差动保护可以对系统中的故障进行及时有效的保护，确保电力系统的安全稳定运行。
微机型变压器比率差动保护原理及其校验
了 Y 侧移相的方法，当在 Y 侧加载单相电流时，由式 (2-1) 其参与
差动运算的电流会缩小 3 倍，同时在其超前相会产生一反向的电
流。所以在实际校验中要采取措施进行处理，一是 Y 侧加载的单相
电流幅值要扩大 3 倍，二是要在 d 侧进行非试验相（超前相）电流 的补偿，使得非试验相的差动电流为零。
按上述方法求出第二点的差动动作电流 Icdd2 。
（5）计算
K1
的实际值(
K1
=
Icdd2 − Icdd1 )，验证 3Izd − 2Izd
0.5
倍的比
率系数。
（6）也可以根据所选的 Izdd 的数值代入式 (3-1) 求出对应
的动作电流 Icdd，确定要使比率差动动作需要在 d 侧 A 相加载电流
主要为：
（1）比率制动特性方程中的电流是以标幺值的形式表示的，所
以校验前需要计算出高、低压侧二次额定电流，计算结果可以与装
置中差动计算定值核对，应一致。而各侧所加载的电流幅值应为计
算出来的标幺值乘以各侧的额定电流。
（2）由于软件中采用了 d 侧移相的方法，当在 Y 侧加载单相电
流时，根据式 (2-3) 由于 Y 采取了消除零序电流的措施，其参与差
动运算的电流会缩小；在 d 侧加载单相电流时，根据式 (2-4) 其参
与差动运算的电流会缩小 3 倍，同时在其滞后相会产生一反向的电 流。可采取的措施：一是 d 侧加载的单相电流幅值要扩大 3 倍；二 是要在 Y 侧对应的滞后相加入与试验相幅值相同方向相反的电流，
这样
Y
.
侧零序电流 Ι
o
=
1
.
(Ι
ah
降低。设校验中取制动电流 Izd=3Ie 这一点，在高、低压侧分别加
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 比率制动差动保护特性
随着计算机技术在继电保护领域日益广泛的应用，比率制动特性的差动保护作为双圈及三圈变压器的主保护具有动作可靠，实时数据采集、计算、比较、判断等较为方便简单等优点，得到用户的认可。
所谓比率制动特性差动保护简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高。
使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。
而在内部故障时，制动作用最小。
图1中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。
根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的ibp最小。
曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流ibpma x来整定的。
曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。
曲线4为具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。
在无制动时，曲线3与曲线2相交于b点，这时保护的不动作区为ob′，即保护区内短路时的短路电流必须大于ob′所代表的电流值时，保护才能动作。
在有制动时，曲线3与曲线4相交于a点，短路电流只要大于oa′所代表的电流值，保护即能动作。
oa′<OB′，这说明在同样的保护区内短路状态下，有制动特性的差动保护比无制动特性的差动保护灵敏度要高。
在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如下图2所示:
图2中平行于横坐标的ab段称为无制动段，它是由启动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而变化。
我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。
即: izd=ie/nlh
图2中斜线的斜率为基波制动斜率，当区外故障时短路电流中含有大量生产非周期分量，制动izdo增大，当动作电流idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流的交点d必落在制动区内。
当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流，制动电流则为流过非电源侧的短路电流，数值较小，平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护可靠动作。
2 比率制动式差动保护的整定
在比率制动式差动保护的整定计算时，通常按以下原则选取:
2.1 icdsd即差动速断电流
当变压器空载投入或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流高达额定电流的6～8倍，当差动保护电流互感器选择合适时，变压器外部短路流过差动回路的不平衡电流小于变压器空载投入时的励磁涌流。
因此，在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流。
在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流，即:
icdsd=(6～8)isb/nlh
式中isb——变压器的额定电流（基本侧）;
nlh——变压器基本侧电流电流互感器的变流比。
2.2 kph即平衡系数
用来对主变各侧因ct变比不同引起的误差进行校正，以变压器副边电流的二次值为基准，将变压器原边电流二次值乘以kph来进行差流判断。
kph=i2nl/i2nh
式中i2nl——流入保护装置低压侧二次电流;
i2nh——流入保护装置高压侧二次电流。
2.3 icdqd差动启动电流
应躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，并要保证变压器内部故障时有足够的灵敏度，一般为0.3～0.4倍的额定电流值。
即:
icdqd=0.3～0.4i2nl
2.4 izd最小制动电流
一般取变压器高压侧额定电流的二次值。
izd=in/nlh
in——变压器高压侧额定电流;
nlh——变压器高压侧电流互感器变流比。
2.5 kjzd 基波制动斜率（既比率制动系数），可按下式计算:
kjzd=kk(ktx×fi+δu+0.1)
kk——可靠系数，取1.3～1.5;
ktx——电流互感器同型系数，取1。
fi——电流互感器10%误差曲线。
满足误差取0.1。
δu——变压器调压引起的相对误差，一般取相邻二档变压比的百分数。
2.6 kxzd谐波制动系数
根据变压器涌流的大小及系统中二次谐波在基波中的含量来整定。
一般在10%～25%之间选取。
kxzd=0.1～0.25
比率制动系数的选取为比率制动式差动保护动作可靠性的关键。
因不同容量、不同型号变压器的铁心，励磁特性也不同，故由kk、izd min等决定的差动特性不同，还要根据各自的运行经验及厂家设备说明书中的整定范围内来选项取。