变压器差动保护闭锁判据的应用

1、六、变压器差动保护闭锁判据在实际中的应用为了预防变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路，以及在中性点直接接地系统铡的引出线和线圈上的接地短路，应装设变压器的纵联差动保护，纵联差动保护的型式很多，但其基本原理及定值计算所考虑的基本原则是相同的，一般要考虑以下几个方面的因素及影响：1、躲过当变压器空投及外部故障后电压恢复时的变压器励磁涌流的影响。2、应躲过变压器外部故障时在变压器保护中所引起的最大不平衡电流。3、& . a5 C! U$ b6 s, P' Y3 I# 应躲过变压器的差动保护二次回路断线时，在差动回路中引起的差电流的影响。这里限于篇幅只着重对第一个问题进行讨论和分析。

2、在实际运行中通过各种观察和测量手段，对变压器励磁涌流有了一些定量的认识：5 Q& . Q/ U! " C/ Q7 s/ _7 G1）励磁涌流的最大值。在空载投入时，变压器的励磁涌流可达到额定电流的68倍，对于较小容量变压器为较大倍数，对于大容量变压器为较小倍数。正常运行时，变压器励磁电流很小，一般仅为额定电流的35，对于大容量变压器甚至小于1。有时励磁涌流接近变压器外部短路时的穿越性电流。如当某变压器的短路电压为Ud=8时，若系统接近无限大时，Xxt约等于零，则短路电流Id约等于12.5倍的额定电流，而励磁涌流等于610倍的额定电流，即两者相近。1 l; l' o5

3、T" H9 A6 w; k2）励磁涌流中含有大量的非同期分量和高次谐波。据分析，谐波中的二次谐波分量最大可占到5060，非同期分量则是偏到时间轴的一边，具有衰减慢的特点。* A, w, i6 L$ j* f1 3）励磁涌流衰减时间与电力系统的时间常数有关，对于小容量的变压器，它衰减较快；对于大容量变压器，它衰减较慢，励磁涌流由最大值衰减到（0.250. 5）Ie时，所经历的时间大约为（0.50.75）S此后则衰减变慢。为了提高变压器差动保护的灵敏度，目前采用了各种能够抑制励磁涌流对差动保护影响的办法，常用的有以下几种：* w* ' O% Q4 3 z" e( h)

4、Z（1）用带有速饱和特性变流器的变压器差动保护，例如用电磁式DL11型电流继电器与型速饱和变流器组成的差动保护。9 N- n5 I6 3 c& m; " o（2）: U3 ?3 j5 O! 1 Z4 F+ L; X# f带有短路线圈的直流助磁特性的差动保护，例如BCH2型差动保护。0 # g  b( C2 k3 q) t4 X4 C（3）1 P  e& T. j/ r7 v带有制动和助磁特性的差动保护，例如BCH1、BCH4型差动保护。（4）带有二次谐波制动的差动保护，如LCD11、LCD15、BCD32A、JCD62、JCD6

5、3型号。8 t8 P7 R/ d' E& 1 h$ T' * z（5）8 V; o5 T  / e/ o4 / I按间断角原理进行制动的差动保护，如JCD2A、JCD4A型等。关于利用涌流的特点构成的各种变压器差动保护性能的分析，可参考各种保护的说明书，可有以下结论：" Z* g4 h1 8 9 O9 R（1）由于涌流含有大量的非周期分量，所以可以采用带中间速饱和变流器的差动继电器（如BCH或DCD型）。5 s/ e! I5 r9 F8 C5 & l5 G) L/ M（2）利用二次谐波来避越涌流。' P: ! r&

6、T7 p+ Z" B! c  S- g前面已经分析过，在励磁涌流中除基波、非周期分量电流以外，二次谐波分量电流为最大，这是涌流的明显特征，如LCD、BCD、JCD型。因为在其它工况下很少有偶次谐波产生，由于现代大型变压器多采用冷轧硅钢片，饱和磁通与额定磁通之比较小，而剩磁通可能较大，最大可达到0.9 ,进入差动回路中某一相二次谐波分量很小，但另外两相或一相二次谐波分量却超过20（我国按Br=0.50.7Bm考虑，美国GE按0.70.75Bm考虑，SEL公司的差动保护二次谐波制动比推荐为15这样的继电器在运行中有较大的可靠性，）。因此采用三相“或”回路方式的二次谐制

7、动方案，其制动比选为1520%。: : T" * g$ v, _! U; o国内LCD型继电器采用三相独立的二次谐波制动方式，在制动比整定在1520时，曾发生过涌流引起的误动，后来采取了相邻相互引制动量的措施，它相当于三相“或”回路制动，但在改完接线后，一定要注意相邻两相对本相的制动比应满足要求，否则将失去意义。还有一些公司生产的二次谐波制动或差动保护选频电路也进行了一些改进，如图所示：%   5 q0 V7 e2 O这是两种谐波制动式差动保护的选频电路，美国西屋公司的差动保护的选频电路，采用LC构成二次并联谐振阻波电路，基波和其它高次谐波通过些电路作为动作电流，

8、L2、C2构成基波并联谐振阻波，再与L3构成串联谐振，使基波不能通过，二次谐波顺利通过，其它谐波不同程度的通过，这就是以二次谐波作为制动电流。电阻R原来是没有的，曾发生过涌流引起误动（制动比为1520），加电阻后，使二次谐波制动比降为7.5%，没有再发生过误动，但增加电阻后防止了空载合闸时涌流造成误动原因很难说是二次谐波制动比减小，还是差动保护动作慢了一个多周波，避越了选频电路的暂态特性，稍迟显示出二次谐波的制动作用，避免了误动。图b做为对比，这种电路在突然接入涌流时，将通过C2立即产生制动作用，而动作回路由于L1的存在不能立即产生动作作用，这样C1和L1调谐于基波，L2和C2也调谐于基波，二

9、次谐波制动比整定为1520，并未发生过空载合闸误动，这说明差动继电器电路的动态特性设计将极大地影响差动保护的动作可靠、快速和灵敏性。. U% z" R) Z2 y  _# ' d2 一种国产半导体型变压器差动保护也是以二次谐波为主的谐波制动方式，选频电路采用双T电路，一组滤去二次谐波，另一组滤去基波，前者是动作回路，后者是制动回路。三次和更高次谐波将加强二次谐波的制动作用，而且还有利于提高差动继电器防止变压器过激磁而误动的能力。* L2 C: ?3 P# c" c6 e内部故障短路电流很大，电流互感器饱和时，其二次电流的奇次谐波骤然增大，由于二次

10、谐波滤过器的实际特征，三次谐波等奇次谐波也会通过，因而有可能使差动保护制动，待谐波衰减后，才能动作，为此对于大型变压器为了快速切除故障，有必要在内部短路电流很大（大于810Ie时）附加一套整定值为68倍Ie的差动速断保护（普通谐波制动的差动保护定值0.5Ie.d）。（3）利用涌流波形具有明显的间断角的特征来避越涌流。9 q. y2 g, q. p目前有两种利用间断角原理的差动保护。一种方案是直接鉴别间断角的大小来判断是涌流或内部短路，为防止涌流波形出现负谐波，使间断角消失，在继电器设计上采取了补偿措施来恢复一次涌流本来出现的间断角（具体原理见装置说明书），另一种方案是比较二次谐波和二次电流的变

11、化率，它利用内部短路电流和涌流两种情况时，二次电流波形的连续同期性和涌流的间断性原理来区分涌流和短路电流的，该原理的保护也要附加差动保护以防止内部短路时电流很大,电流互感严重饱和而导致保护拒动。! F1 y) x& A6 s: z小结：通过上面的讨论，可以明确一点，对于差动保护的设计应用和整定计算，绝不能用一些稳态概念和一些分析理论作为依据，可以说不确切，不充分，更应注意它们在各种工况下的暂态性能。在现场应用中要根据情况对现象进行分析、对装置或回路进行改进，不但要在原理上说得通，还要经过严格的试验加以证明。; C% U# l$ * _, I7 X8 & |本人在现场调试的实践中，参加过不同型号变压器几十次的空载合闸冲击试验（按规定，新投运变压器应做5次空载合闸的冲击试验）。只有一次空载合闸试验时涌流达到4倍额定电流左右,有三次空载合闸试验时涌流在变压器额定电流左右，其它大多数的空载合闸试验冲击电流都小于额定电流。三相变压器励磁涌流的大小和波形与空载合闸时电流的初相角、剩磁大小和方向、铁芯