1、1、變壓器差動保護的工作原理與線路縱差保護的原理相同，都是比擬被保護設備各側電流的相位和數值的 大小。由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不相等再加上變壓器各側電流的相位 往往不相同。因此，為了保證縱差動保護的正確工作， 須適中選擇各側電流互感 器的變比，及各側電流相位的補償使得正常運行和區外短路故障時，兩側二次電流相等。2、變壓器縱差動保護的特點勵磁涌流的特點及克服勵磁涌流的方法(1) 勵磁涌流：在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下，變壓器勵磁電流的數值可達變壓器額定68倍變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌流。(2) 產生勵磁涌流的原因因為在穩態的情況下鐵心中的磁通應滯后于外加電壓90&

2、#176;,在電壓瞬時值U=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應為-但由于鐵心中的磁通不能突變，因此 將出現一個非周期分量的磁通+m,如果考慮剩磁r，這樣經過半過周期后鐵 心中的磁通將到達2卅r，其幅值為如圖8-6所示。此時變壓器鐵芯將嚴重飽 和，通過圖8-7可知此時變壓器的勵磁電流的數值將變得很大，到達額定電流的勵磁浦流的菠形(a)發LL器鐵心的施化曲皴(b?勵磯沛誠(3) 勵磁涌流的特點： 勵磁電流數值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏 于時間軸的一側。 勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵磁涌流以 2次諧波為主。 勵磁涌流的波形出現 間斷角。表8-1勵磁涌流實驗數據舉例條件諧波分量

3、占基波分量的百分數(%直流分量基波二次諧 波三次諧 波四次諧 波五次諧波1第一個周期58100622542勵磁涌流第二個周期58100632853第八個周期58100653073內部短路 故障電流電流互感器飽和 電流互感器不飽 和380100100493249724(4) 克服勵磁涌流對變壓器縱差保護影響的措施： 采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構成差動保護; 利用二次諧波制動原理構成的差動保護； 利用間斷角原理構成的變壓器差動保護； 采用模糊識別閉鎖原理構成的變壓器差動保護。3、變壓器不平衡電流產生的原因1、相位不同導致2、CT變比不一致導致3、CT型號不一致導致4、帶負荷調整分接頭導致5、

4、線路不平衡電容電流導致1穩態情況下的不平衡電流 變壓器兩側電流相位不同電力系統中變壓器常采用丫，d11接線方式，因此，變壓器兩側電流的相 位差為30°，如下列圖所示，丫側電流滯后側電流30°，假設兩側的電流互感器 采用相同的接線方式，那么 兩側對應相的二次電流也相差 30°左右，從而產生很 大的不平衡電流。doc 電流互感器計算變比與實 際變比不同由于變比的標準化使 得其實際變比與計算變比不 一致，從而產生不平衡電流。 變壓器各側電流互感 器型號不同變壓器Y,d11聯結相量圖佃統絹捷線閤他招曲闇由于變壓器各側電壓 等級和額定電流不同，所以變 壓器各側的電流互感器型

5、號 不同，它們的飽和特性、勵磁 電流歸算至同一側也就不 同，從而在差動回路中產生較 大的不平衡電流。 變壓器帶負荷調節分 接頭變壓器帶負荷調整分接頭，是電力系統中電壓調整的一種方法，改變分 接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，差動保護只能按照某一變比整定， 選 擇恰當的平衡線圈減小或消除不平衡電流的影響。當差動保護投入運行后，在調壓抽頭改變時，一般不可能對差動保護的電流回路重新操作， 因此又會出現新的 不平衡電流。不平衡電流的大小與調壓范圍有關。2暫態情況下的不平衡電流 暫態過程中不平衡電流的特點： 暫態不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側。 暫態不平衡電流最大值出現的時間滯后一

6、次側最大電流的時間根據此特點靠保護的延時來躲過其暫態不平衡電流必然影響保護的快速性，甚至使變壓器差動保護不能接受。4、減小不平衡電流的措施1減小穩態情況下的不平衡電流變壓器差動保護各側用的電流互感器，選用 變壓器差動保護專用的D級 電流互感器；當通過外部最大穩態短路電流時，差動保護回路的二次負荷要能滿足10淤差的要求2減小電流互感器的二次負荷這實際上相當于減小二次側的端電壓，相應地減少電流互感器的勵磁電 流。減小二次負荷的常用方法有：減小控制電纜的電阻 適當增大導線截面，盡 量縮短控制電纜長度；采用弱電控制用的電流互感器二次額定電流為IA等。3采用帶小氣隙的電流互感器這種電流互感器鐵芯的剩磁較

7、小，在一次側電流較大的情況下，電流互 感器不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善了電 流互感器的暫態特性。4減小變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流采用相位補償 如何讓被保護裝置的兩側電流的差流為 0？ 變壓器：電流的大小本身不一致-標幺值Tap值 相位不一致-相角補償算法變壓器一般算法電流幅值調整以及電流相位校正 分析：要消除相位的差異可以用IA |B與|a進行相位補償 為何我們的687A與SEL587裝置的補償算法用的是Ia Ib而不是Ib Ia? 答：因為687A差動電流計算公式為：|op |& & ，如果補償算法用Ia Ib , 那么上下壓側

8、相位相反，如果幅值相等的，那么Iop=0，如果補償算法用Ib Ia， 那么Iop=2Ih=2Il，差動就會動作。補償算法中的Ia Ib為何要除以3后再參與計算？ ？答：因為我們在進行相位補償的時候，相應的高壓側電流幅值增加為.3Ia 0IaIb 而我們計算的標幺值Tap值是針對上下壓側而言的，而不是針對ANaNTap Tap2IA-IB=IAr/高壓側補償低壓側J曲線SLP1、SLP2的原因？ ？曲線 SLP1 主要考慮由主 TA 及繼電器 TA 的變比誤差或由主變分接頭位置改變 而產生的誤差，這種誤差在 TA 飽和前與電流根本成比例增加。曲線SLP2主要考慮在大電流范圍內，由于 TA飽和，測

9、量電流誤差將會急劇增 大，因此其斜率比 S1 更高。我們的 687A 用于現場時變壓器各側 CT 都按 Y 型接線，當變壓器各側 電流互感器二次均采用星型接線后， 其二次電流直接接入保護裝置， 從而簡化了 TA 二次接線，增加了電流回路的可靠性。 CT 的極性端可選那么同時指向母線或 者同指向變壓器電力系統中變壓器常采用 Y/D-11 接線方式，因此，變壓器兩側電流的相位 差為 30°。如果不采取措施，差回路中將會由于變壓器兩側電流相位不同而產 生不平衡電流，必須消除這種不平衡電流。為消除各側 TA 二次電流之間的角度差，由保護軟件通過算法進行調整。 裝置采用Y-變化調整差流平衡，其

10、校正方法如下：Y 側：A2= A2 B2 ' I IB2= B2 C2C2=C2 A2 側：I 'a2 = I a2I'b2 = Ib2I'c2 = I c2式中：IA2 > 丨 B2、IC2 為 Y 側 TA 二次電流，丨A2、I '2、I '2 為丫側校正后的各相電流；Ia2、Ib2、Ic2為側TA二次電流，丨'2、1 '2、I '2為側校正后的各相電流。經過軟件校正后， 差動回路兩側電流之間的相位一致。 可以看到高壓側二次電流由于在進行相位校正時擴大了 3倍，所以與低壓側電流做差流比擬時要將高壓側電流除以3空送

11、變壓器如何閉鎖差動保護？1、變壓器空充有兩種防止保護誤跳的方法。為二次諧波閉鎖法和間斷角法。PMC687B采用間斷角方法，所以在出廠試驗時無法做間斷角閉鎖 試驗，故做五次諧波閉鎖試驗。2、發電廠發變組空充里面含有很大的五次諧波，采用五次諧波閉鎖。空投變壓器時，由于存在勵磁涌流，會導致差動保護誤動作。由于勵磁涌流中有 較大的二次諧波成分，常見的解決方法是用二次諧波制動差動保護.我們的687A采用的就是二次諧波制動差動保護。以下是我們687A的主要功能：差動保護電流幅值和相位自動補償裝置自動完成；差動速斷保護快速切除變壓器內部嚴重故障；比率制動差動保護采用2段斜率的動作曲線，能有效區分區內、區外

12、故障并正確動作；帶有二次諧波制動和五次諧波制動的比率差動保護，能有效防止勵磁 涌流和過勵磁造成的誤動；以下是高壓側CT接成三角形，低壓側CT接成星型的變壓器原理圖:Y.d11聯谿變丿I.器差動保護接線圖和相量圖(a)原理接線圖'Lt電流互感器差動冋路電流相華差動保護的原理的原理是相同的，我們的 687A要求高壓側CT為星型，其相位 校正在裝置里完成微機保護中采用軟件進行相位校正，這樣CT的接線就變 簡單了。而上圖高壓側的CT為三角形，其接線方式復雜了，但是其完成了相位 的校正。我們在變壓器送電前要做哪些工作?PMC-687A差動保護裝置上電后，面板指示燈狀態綠色點亮;通過調試人員相關調

13、試；變壓器做空充試驗時，應暫時投入差動保護壓板。充電試驗結束后，退 出差動保護壓板；變壓器電動機正式投運，帶一定負荷確認二次電流回路沒有問題后請填寫 投運測試工作單，方可投入其差動保護壓板；可以通過查看PMC-687A的表計值，輔助確認二次電流回路正確性，所 需的負荷：變壓器高、低壓側二次電流均需要大于 0.11 n 0.5A,5A額定;0.1A, 1A 額定。如果變壓器正常運行，二次電流回路正確時，PMC-687A的表計值中的差動動作量idif應小于0.1倍的差動制動量Ibias。圖一 ：PMC-687A CT 二次接線圖以 A 相為例一定確保CT接線如上圖所示，注意相序的正確性，否那么帶負

14、荷后就會跳閘！ ！連接組別為Y/ -11降壓變壓器，高壓側電流超前低壓側電流150。本來是30 °，將CT接成減極性后就變成了 150° ，如下列圖，圖中以IA、IB、IC示高壓側各相 電流，Ia、lb、Ic示低壓側各相電流。IAIB要確保實際六角圖如上圖所示，不然差動保護就會跳閘。注意：差動保護的CT二次側要求在保護屏內一點接地，絕對不允許多點接地 同樣，我們也可以根據上下壓側視在功率相等來推導差動保護判據公式：單相變壓器差動保護原理說明單相變壓器差動保護原理較為簡單。假設變壓器高壓側額定電壓為 U1, CT變比為CT1;低壓側額定電壓為U2, CT變比為CT2正常運行時

15、，由于變壓器損耗很小，可近似認為上下壓側視在功 率相等，因而有：S=U1*I仁U2*I2(I1為高壓側電流，12為低壓側電流)所以：I1/I2=U2/U1假設高壓側CT二次電流為I1 '，低壓側CT二次電流為I2 '，那么有：I1=CT1*I1 'I2=CT2*I2'那么：I1/I2=(CT1*I1' )/(CT2*l2 ' )=U2/U1所以：I1 ' /I2 ' =(CT2*U2)/(CT1*U1)=(CT2/CT1)*(U2/U1)結論：正常運行時單相變壓器上下壓側CT二次電流成正比。變換式：I1 ' -(CT2/C

16、T1)*(U2/U1)*I2' =0令變壓器差流：I d=l 1' -k* I 2'(相量運算) 其中平衡系數 k=(CT2/CT1)*(U2/U1)=(U2*CT2)/(U1*CT1)忽略誤差，理論上上下壓側 CT 二次電流成一正比。所以，正常運行時，差 流近似為零；外部短路可認為是變壓器帶了一個很大的負荷，所以理論上外部短路時差流也近似為零。變壓器上下壓側差動保護 CT之間，如有導線短路那么變為電源側 CT有故障電 流，負荷側無故障電流，破壞了上下壓側 CT二次電流這種平衡關系(正比例)。 如變壓器為雙側電源供電，那么故障電流由兩側提供，差流更大。如變壓器匝間短 路

17、，那么相當于改變了電壓比(U1/U2)，所以也會出現差流。由于上下壓側CT二次電流成一正比，此比例往往也不會等于一。在取上下 壓側CT二次電流做差動保護時，需將低壓側電流乘以系數k。對于常規電磁型差動保護即讓低壓側電流線圈匝數為高壓側的k倍(或等效)；對于微機型差動保護，將低壓側CT電流直接乘以k后，再與高壓側電流做相量運算。平衡系數k也可由另外的方法得到：k=I1 n/l2n其中I1n為高壓側CT二次額定電流，I2n為低壓側CT二次額定電流。這兩 種計算方法是等效的，證明如下：I1n=S/(U1*CT1) I2n=S/(U2*CT2)I1n/I2n=S/(U1*CT1)/S/(U2*CT2)

18、=(U2*CT2)/(U1*CT1)=k將式等號兩邊除以I1n，得：。 。 。 。 。I d/I1 n=( 11' /I1n)-(k*I 2' /I1n)=( I 1' /I1n)-(I 2' /I2n)這樣得到了按標么值計算的差流公式。由于變壓器存在勵磁電流，CT傳變存在誤差；某些變壓器還要考慮分接頭 引起的額外誤差：分接頭檔位變化導致電壓比 U1/U2變化；同時也要考慮繼電 器的測量誤差。所以隨著外部電流的增大，變壓器差流也會增大，特別是在外部 短路時。因此，變壓器差動保護不能采取差流超過一固定值就動作：定值太低， 在變壓器外部故障時穿越電流很大， 差流也大

19、可能導致差動保護誤動作； 定值太 高，保護靈敏度不夠。采用比例制動差動保護能較好的解決這一問題。比例制動差動保護動作原理：制動電流：lzd=| |1' |+|k* 12' |/2 制動電流是考慮了平衡系數的兩側電流絕對值相加除以二保護啟動條件：ld>差動門檻，同時Id>k1*lzd k1 為制動系數制動系數k1的整定參考SEL587關于SLP1整定的說明。變壓器差動保護也得考慮以下問題：空投變壓器時，由于存在勵磁涌流，會導致差動保護誤動作。由于勵磁涌流中有較大的二次諧波成分，常見的解決方法是用二次諧波制動差動保護：I2>k2*IdI2 為差流中的二次諧波值，k

20、2為二次諧 波制動系數，即二次諧波大于一定比例的差動電流后制動差動保護。勵磁涌流 也可能在以下情況出現：外部故障導致變壓器電壓降低，切除外部故障后電壓恢 復正常。為了防止嚴重故障時，比例制動差動保護不動作，引入了差動速斷保護。差動速斷保護動作條件：ld>差動速斷定值差動速斷保護不受二次諧波閉鎖。兩圈變三相變壓器差動保護原理說明對于丫丫接線的兩圈變三相變壓器差動保護，其原理與單相變壓器差動保護原理相似，在此不做分析。對于丫/ 接線的兩圈變三相變壓器差動保護， 特別是丫/ -11點接線的兩圈變, 國內應用很多。丫/ 變壓器差動保護的特殊性在于其 CT二次電流的星三角變換, 其它的與單相變壓器

21、類似。下面進行詳細分析。a£Winding 2SEL-5B7(Pirtli )TRCON ¥DA6CTCON YY兩圈變Y/ A-11 三相變壓器差動保護原理說明圖1: Y/ -11接線變壓器帶有丫-Y的CT連接上圖為丫/ -11接線變壓器，二次CT接線為丫丫極性按上圖中定義。假設丫側為高壓側，為低壓側；U1為變壓器高壓側額定線電壓，Iatr1為變壓器高壓側線圈A相繞組電流，laL1為變壓器高壓側A相線路電流；U2為變壓器低壓側額定線電壓，Iatr2為變壓器低壓側線圈繞組 A相電流，I aL2為 變壓器低壓側線路A相電流；B、C相定義同理。注意：以上電流值均為相量。0 0

22、0 0 0那么：I aL1=I atr1I aL2=I atr2- I btr2說明：tr:transformer(變壓器)L:Line(線路)W:Winding( 線圈)假設變壓器高壓側CT變比為CTR1 A相CT二次電流為I AW1變壓器低壓0側CT變比為CTR2 A相CT二次電流為I AW2貝I AW1 = aL1/CTR1I AW2=aL2/CTR20 0 0 0 0由于 I aL2=I atr2- I btr2=-(U1/、3 U2)*( I atr1- I btr1)oo=-(U1/ V3 U2)*( I AW1- BW1)*CTR1ooI btr1/ I btr2=-U2/(U1

23、/3)oo其中：I atr1/ I atr2=-U2/(U1/3)注意：變壓器上下壓線圈繞組電流成正比，線路上下壓側電流不成正比。o.ooCTR2*I AW2=-(U1/ . 3 U2)*( I AW1BW1)*CTR1ooo(I AW1- BW1)/I AW2=-(CTR2/CTR1)*©$ U2/U1)結論：與單相變壓器不同，正常運行時Y/、11接線三相變壓器上下壓側 CT 二次電流不成正比；經過上式變換后的電流成正比。下面按照差動保護的計算方法描述整個計算處理過程。 變換式得oo0(I AW1- BW1)+(CTR2/CTR1)*“3 U2/U1)* I AW2=0令變壓器差流：0 0 0 0I da=( I AW1- BW1)+(CTR2/CTR1)*&3 U2/U1)* I AW2 令：主變容量：MVA高壓側線電壓：VWDG1(U1)低壓側線電壓：VWDG2(U2)變壓器咼壓側電流調節變比：TAP1MVA * 1000、3* VWDG1 * CTR1變壓器低壓側電流調節變比：TAP2MVA *1000.3*VWDG2 * CTR2將式等號兩邊除以3 *TAP1得:I da/( 、3 *TAP1)=( I AW1-