变压器差动保护基础原理及逻辑图 |
公布日期: -5-19 11:07:16 (阅7237 次) |
关键词: 变压器差动保护励磁涌流
1、变压器差动保护工作原理 |
和线路纵差保护原理相同, 全部是比较被保护设备各侧电流相位和数值大小。 |
2、变压器差动保护和线路差动保护区分: |
因为变压器高压侧和低压侧额定电流不相等再加上变压器各侧电流相位往往不相同。所以, 为了确保 |
纵差动保护正确工作, 须合适选择各侧电流互感器变比, 及各侧电流相位赔偿使得正常运行和区外短路故 |
障时, 两侧二次电流相等。例图8-5 所表示双绕组变压器, 应使 |
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1、励磁涌流特点及克服励磁涌流方法
（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）产生励磁涌流原因
因为在稳态情况下铁心中磁通应滞后于外加电压90°,在电压瞬时值u=0瞬间合闸,铁芯中磁通应为-Φm。
但因为铁心中磁通不能突变,所以将出现一个非周期分量磁通+Φm,假如考虑剩磁Φr,这么经过半过周期后
铁心中磁通将达成2Φm+Φr,其幅值为图8-6所表示。此时变压器铁芯将严重饱和,经过图8-7可知此时变
压器励磁电流数值将变得很大,达成额定电流6～8倍, 形成励磁涌流。
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（3）励磁涌流特点: |
①励磁电流数值很大,并含有显著非周期分量,使励磁电流波形显著偏于时间轴一侧。
②励磁涌流中含有显著高次谐波, 其中励磁涌流以2 次谐波为主。 |
③励磁涌流波形出现间断角。 |
表8-1 励磁涌流试验数据举例 |
（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响方法: |
采取带有速饱和变流器差动继电器组成差动保护; |
②利用二次谐波制动原理组成差动保护; |
③利用间断角原理组成变压器差动保护; |
④采取模糊识别闭锁原理组成变压器差动保护。 |
2、不平衡电流产生原因 |
（1）稳态情况下不平衡电流 |
流滞后△侧电流30°,若两侧电流互感器采取相同接线方法,则两侧对应相二次电流也相差30°左右,从而
产生很大不平衡电流。 |
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②电流互感器计算变比和实际变比不一样 |
因为变比标准化使得其实际变比和计算变比不一致,从而产生不平衡电流。
【实例分析1】由电流互感实际变比和计算变比不等产生不平衡电流分析
在表8-2中,变压器型号、变比、Y,d11接线。计算因为电流互感器实际变比和计算不等引发不平
衡电流。计算结果如表8-2。由表8-2可见,因为电流互感器实际变比和计算变比不等,正常情况将产生
0.21A不平衡电流。
表8-2 计算变压器额定运行时差动保护臂中不平衡电流
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④变压器带负荷调整分接头
变压器带负荷调整分接头,是电力系统中电压调整一个方法,改变分接头就是改变变压器变比。整定
计算中,差动保护只能根据某一变比整定,选择合适平衡线圈减小或消除不平衡电流影响。当差动保护投
入运行后,在调压抽头改变时,通常不可能对差动保护电流回路重新操作,所以又会出现新不平衡电流。
不平衡电流大小和调压范围相关。
（2）暂态情况下不平衡电流
暂态过程中不平衡电流特点:
①暂态不平衡电流含有大量非周期分量,偏离时间轴一侧。
②暂态不平衡电流最大值出现时间滞后一次侧最大电流时间（依据此特点靠保护延时来躲过其暂态不平
衡电流肯定影响保护快速性,甚至使变压器差动保护不能接收）。
8.3.3 减小不平衡电流方法 |
（1）减小稳态情况下不平衡电流 |
变压器差动保护各侧用电流互感器, 选择变压器差动保护专用D 级电流互感器; 当经过外部最大稳态短 |
路电流时, 差动保护回路二次负荷要能满足10%误差要求。 |
（2）减小电流互感器二次负荷 |
这实际上相当于减小二次侧端电压, 对应地降低电流互感器励磁电流。减小二次负荷常见措施有: 减 |
小控制电缆电阻(合适增大导线截面, 尽可能缩短控制电缆长度); 采取弱电控制用电流互感器(二次额定电 |
流为lA)等。 |
（3）采取带小气隙电流互感器 |
这种电流互感器铁芯剩磁较小, 在一次侧电流较大情况下, 电流互感器不轻易饱和。所以励磁电流较 |
小, 有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器暂态特征。 |
（4）减小变压器两侧电流相位不一样而产生不平衡电流采取相位赔偿 |
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①采取合适接线进行相位赔偿法。 |
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图8-10 Y,d11 接线变压器差动保护接线图和相量图
如变压器为Y,d11接线其相位赔偿方法是将变压器星形侧电流互感器接成三角形,将变压器三角形侧电
流互感器接成星形,图8-10(a)所表示,以赔偿30°相位差。图中为星形侧一次电流,
为三角形侧一次电流,其相位关系图8-10(b)所表示。采取相位赔偿接线后,变压器星形侧电流互感器二次
回路侧差动臂中电流分别为,它们刚好和三角形侧电流互感器二次回路中电流同相位,图8-10(c)所表示。
这么,差回路中两侧电流相位相同。
②数值赔偿 变压器星形侧电流互感器变比 变压器三角形侧电流互感器变比 | |
③软件校正 |
微机保护中采取软件进行相位校正 |
（5）减小电流互感器因为计算变比和标准变比不一样而引发不平衡电流采取数值赔偿 |
①采取自耦变流器。 |
②利用BCH 型差动继电器中平衡线圈。 |
③在变压器微机保护软件中采取赔偿系数使差动回路不平衡电流为最小。 |
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（6）由变压器两侧电流互感器型号不一样而产生不平衡电流
在差动保护整定计算中加以考虑。 |
（7）由变压器带负荷调整分接头而产生不平衡电流 |
在变压器差动保护整定计算中考虑。 |
在稳态情况下, 变压器差动保护不平衡电流可由下式决定 |
（8）减小暂态过程中非周期分量电流影响 |
①差动保护采取含有速饱和特征中间变流器, |
②选择带制动特征差动继电器或间断角原理差动继电器等, 利用其它方法来处理暂态过程中非周期分量 |
电流影响问题。 |
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②制动电流: |
③差动保护动作第一判据: |
④制动比率系数: |
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⑤外部故障时, 保护可靠地不动作。应满足以下判据: |
⑥差动保护动作第二判据 |
2.比率制动特征整定 |
（1）最小开启电流Iact0 |
（2）拐点制动电流Ibrk0 可选择 | |
①最大制动系数 |
②比率制动特征曲线以下图 |
③比率制动系数整定值D取0.3～0.5
④比率制动特征斜率S, 由上图可知 |
即比率制动特征折线BC过坐标原点,在任何制动电流下有相同制动系数。
（4）内部故障灵敏度校验
在系统最小运行方法下,计算变压器出口金属性短路最小短路电流（周期分量）,同时计算对应制动电
流, 由对应比率制动特征查出对应和起动电流则灵敏系数 |
要求Ksen>2.0 |
3.三绕组变压器比率制动差动保护原理。 | |
大不平衡电流应做对应更改。差动电流和制动电流分别为 |
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在有变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流, 即 |
最大不平衡电流计算公式以下: |
在微机保护中, 考虑采取数值赔偿系数后误差很小Δm≈0, 则上式为 |
4.励磁涌流闭锁原理 |
采取二次谐波制动原理 |
如选二次谐波制动系数为定值D3,那么只要大于定值D3,就能够认为是励磁涌流出现,保护不应动作。
在值小于D3,同时满足比率差动其它判据时才许可保护动作。
∴比率差动保护第三判据应满足下式 |
二次谐波制动系数D3, 有0.15、 0.2、 0.25 三种系数可选。 |
5.差动速断保护
（1）采取差动速断保护原因
通常情况下比率制动原理差动保护能作为电力变压器主保护,不过在严重内部故障时,短路电流很大情况
下,TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化,TA二次侧基波电流为零,高次谐波分量增大,反应二次谐波判
据误将比率制动原理差动保护闭琐,无法反应区内短路故障,只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和
比率制动原理差动保护才动作,从而影响了比率差动保护快速动作,所以变压器比率制动原理差动保护还
应配有差动速断保护,作为辅助保护以加紧保护在内部严重故障时动作速度。差动速断保护是差动电流
过电流瞬时速动保护。
（2）差动速断整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定
6.变压器比率差动保护程序逻辑框图
（1）变压器差动保护程序逻辑框图 |
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（2）变压器差动保护程序逻辑原理 |
在程序逻辑框图中D1=Iact0、 D2=KrelId/Ibrk 为比率制动系数整定值, D3 为二次谐波制动系数整定值。可 见比率差动保护动作三个判据是“和”关系(图8-14 中和门Y2), 必需同时满足才能动作于跳闸。而差动速断 |
保护是作为比率差动保护辅助保护。其定值为D4=Iact.s,在比率差动保护不能快速反应严重区内故障时,
差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。所以这两种保护是“或”逻辑关系(图8-14中或门H3)。比率差
动保护在TA 二次回路断线时会产生很大差电流而误动作, 所以必需经TA 断线闭锁否门再经和门Y3 才能 |
出口动作。当TA 断线时和门Y3 被闭锁住, 不能出口动作。 |