变压器的差动保护

关于变压器的差动保护第1页，课件共28页，创作于2023年2月

变压器差动保护的特点两侧电流互感器TAI和TA2之间的区域为差动保护的保护范围，保护动作于断开两侧断路器QFI、QF2。QF1QF2TA1TA2K1KD第2页，课件共28页，创作于2023年2月差动保护的主要功能及技术要求：

(1)采用比率制动的原理,能可靠防止区外故障时保护装置误动。新型变压器保护差动保护的动作特性，是把传统的比率制动特性抬高，称高值比率特性，用特性躲过区外故障电流互感器的饱和的影响；新增加了灵敏变斜率比率制动曲线,为防止该特性在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和闭锁动作的判据，灵敏的抗电流互感器饱和的变斜率比率制动曲线可以保证区外严重故障不误动，区内轻微故障可靠动作。第3页，课件共28页，创作于2023年2月图A所示是区内故障，高值比率差动动作，可发跳闸令。图B所示是区内严重故障，差动速断动作，可发跳闸令。第4页，课件共28页，创作于2023年2月(2)具有电流互感器(TA)断线判别功能，并能闭锁差动或报警，当电流大于额定电流时应自动解除闭锁并可动作出口跳闸，同时发出断线信号。虽然，差动保护具有上述功能，但是，从安全考虑，当差动保护发生TA断线时，应允许差动保护动作跳闸，而不应闭锁保护，因为即使继续运行，处理也不安全。

(3)为防止由于故障电流过大时，电流互感器饱和导致差动保护拒动，在差动保护中装设有差动电流速断保护，能够有效保证在区内发生各种短路故障时，保护装置可靠动作。

(4)由于各侧电流互感器的变比和接线方式可能不同，有平衡差动保护各侧电流幅值和电流相位角的功能.(5)对于变压器的差动保护有涌流闭锁功能.2．差动保护中的差动速断的作用当变压器内部故障电流过大时，变压器差动保护用的电流互感器将要饱和，电流互感器饱和时将产生各种高次谐波，其中包含二次谐波分量。而变压器差动保护的涌流闭锁功能，目前大部分采用二次谐波闭锁，当电流互感器饱和时，电流中的二次谐波分量将会使差动保护闭锁，不能动作出口。这时，只能靠差动速断保护动作出口，因为涌流闭锁不闭锁速断。因此，变压器差动保护中要设置速断保护。根据差动速断保护的特点，要求差动速断保护满足以下两点要求：（1）动作电流应能躲过最大励磁涌流电流。（2）区内发生最大短路电流故障时，应有足够的灵敏度（一般这种故障都是发生在高压套管引线上）。第5页，课件共28页，创作于2023年2月

差动保护与瓦斯保护的区别当发生变压器内部故障时，根据保护的特点，差动保护比瓦斯保护动作速度要快。但是，当变压器发生匝间短路时，由于短路的匝数不同，电流变化不一定很大，又因为变压器的流进、流出电流的方向不会改变，因此，差动保护很可能不会动作。而匝间短路故障如不及时解决、处理，将导致更大的故障，造成更大的损失。所以，这时依靠瓦斯保护动作将变压器从电网中断开。所以，差动保护和瓦斯保护不能互相替代。变压器过激磁对差动保护的影响当系统电压过高，将引起变压器过激磁，当变压器过激磁时，变压器铁芯将饱和，铁芯饱和后，变压器的传变特性会变坏，造成变压器输入输出电流不成比列，从而导致差动保护误动。因此当这种现象出现时应将差动保护闭锁。根据分析，过激磁时，电流中的5次谐波分量较大，用5次谐波分量将差动保护闭锁，防止保护误动。第6页，课件共28页，创作于2023年2月

变压器差动保护其差动回路中的不平衡电流大，必须采取措施躲开不平衡电流或设法减小不平衡电流的影响。

（一）变压器励磁涌流的特点及减小其对纵差保护影响的措施

1励磁涌流的产生及特点变压器的励磁电流只通过变压器的原边线圈，它通过电流互感器进入差动回路形成不平衡电流，在正常运行情况下，其值很小，一般不超过变压器额定电流3％～5％。当发生外部短路时，由于电压降压，励磁电流更小，因此这些情况下对差动保护的影响一般可以不考虑。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁心中的磁通量的突变，使铁心瞬间饱和，这时将出现数值很大的励磁电流，可达5～10倍的额定电流，称为励磁涌流。此电流通过差动回路，如不采取措施，纵差动保护将会误动作第7页，课件共28页，创作于2023年2月变压器励磁电流形成的不平衡电流IopQF1QF2TA1TA2K1KD第8页，课件共28页，创作于2023年2月

励磁涌流具有如下特点：

(1)其值在初始很大，可达额定电流的5一10倍。

(2)含有大量非周期分量和高次谐波分量，且随时间衰减。在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型变压器，经0.5～1秒后，其值不超过额定电流的0.25～0.5倍，大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要2～3s，即变压器的容量越大，衰减越慢，完全衰减需要十几秒时间（3）其波形有间断角，第9页，课件共28页，创作于2023年2月第10页，课件共28页，创作于2023年2月第11页，课件共28页，创作于2023年2月

减小励磁涌流影响的措施

在变压器差动保护中，如不采取有效措施消除励磁涌流的影响，必将导致保护的误动，根据励磁涌流的特点，可采取下列措施。

（1）利用延时动作或提高保护动作值来躲过励磁涌流，但前者失去速动的优点，后者降低了保护动作的灵敏度。

（2）利用励磁涌流中的非周期分量，采用具有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护。

（3）利用励磁涌流中波形间断的特点，采用能有鉴别间断角的差动继电器构成差动保护。

（4）采用二次谐波制动的差动继电器。第12页，课件共28页，创作于2023年2月（二）变压器两侧接线组别不同引起的不平 衡电流及消除措施电力系统中常用的Y，dll接线的变压器，由于三角形侧的线电流比星形侧的同一相线电流相位超前300，因此如果两侧电流互感器都按通常接线方式接成星形，则即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等，在差动保护回路中也会出现不平衡电流为了消除此不平衡电流，可采用相位补偿法。即将变压器星形侧的电流互感器的二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而将电流互感器二次测的电流相位校正过来。第13页，课件共28页，创作于2023年2月第14页，课件共28页，创作于2023年2月第15页，课件共28页，创作于2023年2月电力变压器在运行时，由于联接组别和变比不同，各侧电流大小及相位也不同。需通过数学方法对TA联接和变比进行补偿。消除电流大小和相位差异。变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用

Y->Δ变换调整差流平衡。第16页，课件共28页，创作于2023年2月（三）电流互感器的实际变比与计算变比不等引起的不平衡电流及减小影响的措施利用差动继电器中平衡线圈消除不平衡 电流影响原理图I2YI2△第17页，课件共28页，创作于2023年2月(四）两侧互感器型号不同产生的不平衡电流及采取 的措施此不平衡电流是由两侧互感器的相对误差引起的，型号相同的相对误差较小，型号不同则相对误差就会较大。此不平衡电流应在保护的整定计算中予以考虑，既适当增加保护的动作电流。计算时引入同型系数Kss.若同型Kss取0。5，若不同型Kss取1。（五）变压器调压分接头改变产生的不平衡电流及解决的方法带负荷调压的变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了变压器的变比．原已调整平衡的差动保护；又会出现新的不平衡电流。此不平衡电流采用提高动作电流来解决。

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运行实践及统计表明，在变压器纵差保护不正确动作的类型中，因整定值不妥及TA二次回路不良所占的比率很大。因此，为提高保护的可靠性，除了必须保证保护装置高质量之外，还必须对其各元件整定值进行合理的整定及确保其二次回路的正确性、良好性。1

多发生的不正确动作类型统计表明，经常发生的差动保护不正确动作的类型有：正常运行时（系统无故障及无冲击）的误动，区外故障时误动、系统短路故障被切除时误动。第19页，课件共28页，创作于2023年2月2不正确动作原因分析（1）变压器正常运行时差动保护误动分析及统计表明，正常运行时差动保护误动的主要原因有：（A）由于TA二次回路中接线端子螺丝松动，而使回路连线接触不良或短时开路；（B）TA二次回路中一相接触不良，在接触不良点产生电弧进而造成单相接地或两相之间短路（指TA二次回路短路）；（C）TA二次电缆芯线（相线）外层绝缘破坏或损伤，在运行中由于振动等原因造成接地短路；（D）差动TA二次回路多点接地，其中一个接地点在保护装置盘上，其他接地点在变电站端子箱内，两个接地点之间的地电位相差太大，或由于试验等原因，在差动元件中产生差流使其误动。在雷雨天易发生。第20页，课件共28页，创作于2023年2月（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。第21页，课件共28页，创作于2023年2月（3）区外故障时的误动区外故障差动保护误动的情况有两种，一种是近区故障（故障点距变压器近）而故障电流很大；另一种是远区故障而故障电流很小（比变压器额定电流大不多）。前一种故障时保护误动的原因，多因一侧的TA饱和，在差动元件中产生的差流特别大；后一种故障时保护误动的原因，多是两侧差动TA暂态特性相差大及差动元件定值整定有误（拐点电流过大、启动电流过小等）所致。第22页，课件共28页，创作于2023年2月

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。第23页，课件共28页，创作于2023年2月（3）确保差动TA二次电缆各芯线之间及各芯线对地的绝缘应结合主设备检修，定期检查差动TA二次电缆各芯线对地及各芯线之间的绝缘；用1000V摇表测量时，各绝缘电阻应不小于5MΩ。另外，在配线过程中，不要损坏电缆芯线外层的绝缘，接端子线的裸体外露部分尽量要短，以免因振动等原因而造成接地或相间短路。第24页，课件共28页，创作于2023年2月（4）纵差保护用TA的选择在选择变压器纵差保护TA时，一定要保证各组TA的容量及精度等级。优先采用暂态特性好的TP级TA。另外，选择二次电缆时，差动TA二次回路电缆芯线的截面应够。对于长电缆，其芯线截面应不小于4mm2（铜线）。保护装置内部辅助TA的特性应好，还可由软件设置抗TA饱和陷井。第25页，课件共28页