继电保护培训(三、变压器差动保护)

1、第三节第三节 变压器的差动保护变压器的差动保护一、变压器差动保护的基本原理一、变压器差动保护的基本原理二、变压器差动保护的特点二、变压器差动保护的特点三、变压器差动保护的整定计算原则三、变压器差动保护的整定计算原则四、二次谐波制动的差动继电器四、二次谐波制动的差动继电器一、变压器差动保护的基本原理一、变压器差动保护的基本原理 变压器差动保护主要是用来反应变压器变压器差动保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护变压器的主保护之一。之一。 变压器差动保护是按比较被保护变压器变压器差动保护是按比较被保护变压器各侧电流的大小和相

2、位的原理而构成的。各侧电流的大小和相位的原理而构成的。 一、变压器差动保护的基本原理一、变压器差动保护的基本原理 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。 两侧电流互感器的变比关系两侧电流互感器的变比关系:21TATTAnnn构成变压器差动保护的基本原则构成变压器差动保护的基本原则: I Ir r001.1.正常运行和外部发生故障时正常运行和外部发生故障时II1K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差动回路电流为二次差动回路电流为: :

3、保护不动作。保护不动作。2.2.变压器内部发生故障时变压器内部发生故障时II2K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差动回路电流为二次差动回路电流为: :保护动作，将故障切除。保护动作，将故障切除。 二、二、变压器差动保护的特点变压器差动保护的特点（一）特点：（一）特点：受受不平衡电流的因素影响大不平衡电流的因素影响大 变压器差动保护中，其差动回路的不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多。为了保证变压器差动保护动作的选择性，差动继电器的动作电流应按躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来整定。因此，减小不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵

4、差保护的主要问题。 为此，应分析不平衡电流产生的原因，并讨论减少其对保护影响的措施。（二）不平衡电流产生的原因（二）不平衡电流产生的原因1. 1. 稳态情况下的不平衡电流稳态情况下的不平衡电流(1)(1)变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流 变压器正常运行时，励磁电流为额定电流的3%5%。当外部短路时，由于变压器电压降低，此时的励磁电流更小，因此，在整定计算中可以不考虑。(2)(2)变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流 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相位差为30，如果

5、两侧电流互感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同，由于两侧电流存在相位差而产生不平衡电流。由于两侧电流存在相位差而产生不平衡电流。（3) 3) 电流互感器计算变比与实际变比不同电流互感器计算变比与实际变比不同 变压器高、低压两侧电流的大小是不相等的。为要满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的电流为零，则应使高、低压侧流入继电器的电流相等，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但实际上由于电流互感器在制造上的标准化，往往选出的是与计算变比相接近且较大的标准变比的电流互感器。这样，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。 （4) 4) 变压器各

6、侧电流互感器型号不同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。 （5) 5) 变压器带负荷调节分接头变压器带负荷调节分接头 变压器带负荷调节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，纵差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。当纵差保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对纵差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不平衡电流的大小与调压

7、范围有关。范围有关。 2. 2. 暂态情况下的不平衡电流暂态情况下的不平衡电流 差动保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲的。因此，暂态过程中的不平衡电流对它的影响必须给予考虑。 在暂态过程中，一次侧的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率(di/dt)很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使铁芯更加饱和。本来按10%误差曲线选择的电流互感器在外部短路稳态时，已开始处于饱和状态，加上非周期分量的作用后，则铁芯将严重饱和。因而电流互感器的二次电流的误差更大，暂态过程中的不平衡电流也将更大。变压器励磁涌流就是一种暂态电流，对纵差保护回路不平衡电流的影响更大。3

8、.3.变压器的励磁涌流变压器的励磁涌流 变压器纵差保护继电器的正确选型、设计和整定都与变压器励磁电流有关。变压器的励磁电流是只流入变压器接通电源一侧绕组的，对纵差保护回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此，励磁电流必然给差动保护的正确工作带来影响。励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行时，变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大，可近似认为励磁电流为0。因此，在稳态情况下，励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。正常运行时励磁电流正常运行时励磁电流 励磁电流与变压器铁芯特性有关，正常运行时，变压器工作在其铁磁特性线性段，励磁阻抗很大，励励磁电流仅为变压器额定电流的磁

9、电流仅为变压器额定电流的3 35 5，所以，所以励磁电流对保护无影响。对保护无影响。因此，在稳态情况下，励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。 在电压突然增加的特殊情况下，例如在空载投空载投入变压器入变压器或外部故障切除外部故障切除后恢复供电等情况下，由于剩磁的影响使变压器进入饱和区，从而产生很大的励磁电流，其数值可达额定电流的68倍。这种这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为励磁涌励磁涌流流。 由于励磁涌流的存在，常常导致纵差保护误动作，给变压器纵差保护的实现带来困难。为此，应讨论变压器励磁涌流产生的原因和它的特点，并从中找到克服励磁涌流对纵差保护

10、影响的方法。 产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重饱和使励磁阻抗大幅度降低。 励磁涌流的大小和衰减速度与合闸瞬间电压的相位、剩磁的大小、方向、电源和变压器的容量等有关。当电压为最大值时合闸，就不会出现励磁涌流，只有正常励磁电流。而对于三相变压器，无论在任何瞬间合闸，至少有两相会出现程度不等的励磁涌流。(1) (1) 励磁涌流的特点：励磁涌流的特点： 1）含有很大非周期分量，最大值可达额定电流的68倍；且起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快； 2）含有大量高次谐波分量，其中以二次谐波为主； 3）波形之间有间断，在一个周期中间断角为。变压器励磁涌流波形图变压器励磁涌流波形图(2)(2)防止励磁涌流

11、对纵差保护影响的措施防止励磁涌流对纵差保护影响的措施 根据励磁涌流的特点，为了防止励磁涌流对纵差保护的影响，变压器纵差保护常采用下述措施： 采用带有速饱和变流器速饱和变流器的差动继电器构成纵差保护。 利用二次谐波制动二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。 采用鉴别波形间断角鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。 根据波形对称波形对称原理识别励磁涌流的方法。三、变压器差动保护的整定计算原则三、变压器差动保护的整定计算原则1. . 差动保护起动电流的整定原则差动保护起动电流的整定原则（1 1）躲开变压器的最大负荷电流）躲开变压器的最大负荷电流 为了避免由于电流互感器二次回路断线时可能为了避免由于

12、电流互感器二次回路断线时可能引起的差动保护误动作。引起的差动保护误动作。.maxsetrelLIKIrelK可靠系数，取可靠系数，取1.3.maxLI最大负荷电流最大负荷电流（2 2）躲开变压器保护范围外部短路时的）躲开变压器保护范围外部短路时的 最大不平衡电流最大不平衡电流.maxsetrelunbIKIrelK可靠系数，取可靠系数，取1.3；.maxunbI最大负荷电流，其计算式为最大负荷电流，其计算式为:.max.max(10%)unbzanpstkIfUKKI zaf变比、匝数引起的相对误差；变比、匝数引起的相对误差；U带负荷调压引起的相对误差；带负荷调压引起的相对误差；0.1电流互感器容许的最大相对误差；电流互感器容许的最大相对误差；npK非周期分量系数；非周期分量系数；stK电流互感器的同型系数，取为电流互感器的同型系数，取为1；（3 3）躲开变压器最大励磁涌流）躲开