变压器纵联差动保护
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第四节变压器纵联差动保护
一、变压器纵差保护原理
纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实
现纵差动保护的原理接线如下图所示。
为了确保纵向差动保护的正确运行，在正常运行和外部故障期间，两个二次电流应相等，差动电路电流应为零。在保护范围内发生故障时，流入差动回路的电流为短路点短路
电流的二次值，保护动作。应该
‘’‘’ii‘nta2i121i?i???‘?ntnta1nta2或nta1i1‘2‘’2结论：
正确选择两侧电流互感器的变比。纵差保护灵敏度高。
二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施
在正常运行和保护范围外短路的情况下，流入纵联差动保护差动回路的电流称为稳态
不平衡电流IBP。
1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
思考：由于变压器通常采用Y和DLL的接线方式，因此两侧电流的相位差为30度。
此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则由于二次电流的相位不同，差动
电流将流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？
解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角
形侧的三个电流互感器接成星形。
2.两侧电流互感器误差引起的不平衡电流
思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△i，在正常运行及保护范围外部故障时流
入差回路中的电流不为零，为什么？
为什么正常运行时不平衡电流很小？当存在外部故障时，不平衡电流为什么会增加？“i2？i2原因：电流互感器的电流误差与其励磁电流、二次负载和励磁阻抗有关，
而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。
减少这种不平衡电流影响的措施：
（1）在选择互感器时，应选带有气隙的d级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。（2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。
（3）在考虑二次回路负载时，通常根据电流互感器10%的误差曲线来验证导体截面，不平衡电流会更小。最大可能值为：
ibp?0.13．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足
id.maxktxnta
nta2nta13原因：很难满足上述关系。
? ntnta2？Nt还是nta1？
减少这种不平衡电流影响的措施：利用平衡线圈wph来消除此差电流的影响。假设在
区外故障时?2??2，如下图所示，则差动线圈中将流过电流（?2??2），由它所产生的磁势
为wcd(?2??2)。为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈wph接入二次电流较小的一侧，应使wcd(?2??2)=wph?24．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流思考：
在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流？原因：改变分接头的位
置不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压器变比的
条件，故会产生不平衡电流。调整分接头产生的最大不平衡电流为//////////////ibp??u
总结：在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差，变压器调节分接头及平
衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流，即
ibp=(ktx10%+△u+△?wc%)idmax/nta要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行整定。id.maxnta三、暂态情况下
的不平衡电流及减小其影响的措施1．外部短路时的不平衡电流思考:在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，为什么在差回路中将产生暂态不平衡电流？原因：变压器
两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同。idt减少这种不平衡电流影响的措施：在差
回路中接入速饱和中间变流器sbh，如下图所示。速饱和变流器是一个铁芯截面较小，易
于饱和的中间变流器。直流分量使速饱和变流器饱和。这时，交流分量电流难于转换到速
饱和变流器的副边，差动继电器不会动作。计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流引入
一个非周期分量的影响系数kfz。外部短路时的暂态不平衡电流，在接入一级速饱和变流
器时为ibp/＝kfz10%idmax/nta式中kfz――非周期分量的影响系数，kfz取1.5～2，在
接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。2．由变压器励磁涌流ily所产生的不平衡电流变压器的励磁电流il仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应
到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。
然而，当变压器空载输入和外部故障排除后电压恢复时，可能会有较大的励磁电流
（也称为励磁涌流）。u、φu-φm0ωtφm（a）u，φ2φm+φsuφ0ωt（b）变压器的励
磁涌流可达额定电流的6~8倍，且含有大量的非周期分量和高次谐波分量。
φ2φm+φsφmφs0ililωT励磁涌流具有以下特点：（1）含有非周期分量，分量较大，常使涌流偏离时间轴一侧；（2）它含有大量高次谐波，主要是二次谐波；
(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为α。ilθαωt()在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有：(1)采用具有速饱和铁心的差动继电器；(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；(3)利用二次谐波制动等。四、bch―2型差动继电器1.组成：电磁型电流继电器三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。差动线圈wcd：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。两个平衡线圈wph1、wph2短路线圈wd′工作线圈w2。
纵联差动保护
6.2 纵联差动保护 6.2.1 基本原理 6.2.1.1 定义 差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。 6.2.1.2 基本原理 变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的 变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA 1、TA 2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，即2•'I －2• ''I ＝0，保证纵差保护不动作。但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。 (a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时的电流分布 （图6.4 变压器纵差保护原理接线图） 在图6.4（a ）双绕组变压器中，变压器两侧电流1•'I 、1•''I 同相位，所以电流互感器TA 1、TA 2二次的电流2•'I 、2•''I 同相位，则2•'I －2•''I ＝0的条件是2•'I ＝2• ''I ，即 2•'I ＝2•''I ＝ 11i n I •'＝21i n I • '' (6.1) 即 12i i n n ＝1 1•• '''I I ＝T K (6.2) 式中，1i n 、2i n ——分别为TA 1、TA 2的变比； T K ——变压器的变比。 若上述条件满足，则当变压器正常运行或纵差保护区外故障（以下简称“区外故障”或“区内故障”）时，流入差动继电器的电流为 K I •＝2•'I －2• ''I ＝0 (6.3) 当区内故障时，2•''I 反向流出，则流入差动继电器的电流为
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法 浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩 一、构成变压器纵差动保护的基本原则 我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。例如在图1中，应使 图 '2I =''2I = 。 同的。这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。 二、变压器纵差动保护的特点 变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流 变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此必须想办法解决。为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。经分析得出，励磁涌流具有以下特点： （1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （2） 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主； （3） 波形之间出现间断，在一个周期中间断角为ɑ。 根据以上特点，在变压器纵差动保护中，防止励磁涌流影响的方法有： （1） 采用具有速饱和铁心的差动继电器； ?1′′ n ?1′
110KV供电系统中的各种保护
1、纵联差动保护，即输电线的纵联差动保护，是用某种通信通道 将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。 2、差动保护 差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。 特性 由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。以前由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，由于光纤的广泛使用，纵联差动保护已可作为长线路的主保护。对于发电机、变压器及母线等，均可广泛采用纵联差动保护实现主保护。 保护原理 所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流
的数值和相位进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。 联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。变压器纵差保护原理接线图 变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低
变压器差动保护的基本原理及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （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，变压器励磁电流的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）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 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为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。 ②电流互感器计算变比与实际变比不同 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。
变压器的纵差保护
变压器的纵差保护，低压侧中性点直接接地的一般不会用，因单相不平衡电流会产生差流，正常保护的定值会大一点（灵敏度降低）。 纵差保护能保护区内的相间短路、接地故障，匝间短路的灵敏度很低！ 对于变压器的差动保护，是可以反应直接接地系统绕组单相接地短路故障的。 但是对于变压器的速断保护，却不一定。关键看直接接地系统侧是变压器的电源侧还是负荷侧。如果是在电源侧，那么速断保护是可以反应单相接地故障的。但是如果直接接地侧是在变压器的负荷侧，那么当变压器负荷侧发生单相接地短路时，速断保护不应动作。 小电流接地系统，其接地电流为系统的电容电流，一般不超过10A。这个电流与变压器的额定电流相比，实在太小。使得两侧的差流会很小，不足以启动差动保护。 纵联差动保护能够反映变压器内部严重的匝间短路，但是对大多匝间短路并不灵敏。所以一般不用纵差保护来保护匝间短路。对于变压器而言，匝间短路主要由另一个主保护——重瓦斯保护来实现。 在高压继电保护中，是没有带时限速断保护一说的！速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护，它的动作时限仅仅为继电器本身固有的动作时间．它的选择性不是靠时限，而是靠它的动作电流的选择．（不像低压有短路短延时一说）． 高压的继电保护一般由带时限的过流保护和速断保护组成（零流不谈）． 带时限的过流保护一般又分：定时限过流保护和反时限过流保护（选一种）． 最简单的反时限４楼讲的很清楚了用ＧＬ继电器，定时限用ＤＬ＋时间＋中间继电器作用于断路器跳闸回路． 高压中一般用反时限过流保护＋速断保护的较多，速断保护作为后备保护，它的整定值较大（１０倍左右额定电流，主要针对较大的短路电流）．而反时限过流你得同时整定时间和电流，它是针对过负荷和小短路电流的 对高压来讲，过流保护一般是对线路或设备进行过负荷及短路保护，而电流速断一般用于短路保护。过流保护设定值往往较小（一般只需躲过正常工作引起的电流），动作带有一定延时;而电流速断保护一般设定值较大，多为瞬时动作。 三段式过流保护包括： 1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流Ⅰ段） 2、限时电流速断保护（电流Ⅱ段） 3、过电流保护（电流Ⅲ段） 这三段保护构成一套完整的保护。 它们的不同是保护范围不同： 1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85% 2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15% 3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长
变压器差动保护
变压器差动保护 一、差动保护原理 变压器差动保护的动作原理与线路纵差动保护相同，通过比较变压器两侧电 流的大小和相位决定保护是否动作，单相原理接线图如图4-4所示。三绕组变压 器的差动保护，其原理与图4-4相类似，只是将三侧的“和电流”接人差动继电 器KD ，这里不再赘述。 电力系统中，变压器通常采用Y ，dll 接线方式，两侧线电流的相位相差300。 如果将变压器两侧同名相的线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差动 回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使其二次电流数值相等，即I ，= I'， 1 2 流入差动继电器的电流也不等于零，因此在电流互感器二次采用相位补偿接线和 幅值调整。具体为变压器星形侧的三个电流互感器二次绕组采用三角形接线(自 然消除了零序电流的影响)，变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形 接线，将引入差动继电器的电流校正为同相位；同时，二次绕组采用三角形接线 的电流互感器变比调整为原来的倍。微型机变压器差动保护，可以通过软件 计算实现相位校正。 1. 变压器正常运行或外部故障 根据图4-4(a)所示电流分布，此时流入差动继电器KD 的电流是变压器两侧 电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA 和2TA 的变比，再经过相位补 偿接线和幅值调整，实际流人差动继电器的电流为不平衡电流，继电器不会动作， 差动保护不动作。此时流人差动继电器的电流为 式中 n 1TA ——电流互感器1TA 、2TA 的变比； 、油—一流人差动继电器的不平衡电流。 2. 变压器内部故障 I KD I / —1— — ―2— n iTA ^TA =I unb (4—1)
变压器纵联差动保护
变压器纵联差动保护 变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这些不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大。因此，减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。规程中规定：对于6.3kVA及以上厂用工作变和并行运行的变压器10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护，对于高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重的纵联差动保护。 纵联差动保护应符合下列要求：应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;应在变压器过励磁时不产生误动作;差动保护范围应包括变压器套管及引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。 变压器纵联差动保护与发电机纵联差动保护一样也可以采用比率制动或标记制动方式达到外部短路不产生误动作和内部短路灵敏动作的目的。但变压器的纵联差动保护需考虑以下问题： (1)变压器两侧额定电压和额度电流各不相同。因此，各测电流互感器的型号、变比各不相同，所以各测电流的相位可能不一致，这样使外部短路时不平衡电流增大，所以变压器的纵联差动保护的最大制动系数比发电机的最大灵敏度相对较低。 (2)变压器高压绕组为有调压分接头，使变压器的纵联差动保护已调整的二次电流又被破坏，不平衡电流增大，这使变压器纵联差动保护的最小动作电流和制动系数都要相对增大。 (3)对于定子绕组的匝间短路，发电机纵联差动保护完全无作用。变压器绕组各侧的匝间短路，通过变压器的铁心耦合，改变了各测电流的大小和相位，使变压器的纵联差动保护对匝间短路有作用。（匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生端口短路） (4)无论变压器绕组还是发电机定子绕组开路故障，纵联差动保护均不能动作。变压器依靠瓦斯或压力保护来反应。变压器因为励磁电流存在，增大纵联差动保护的不平衡电流特别是在变压器空载投入时，励磁电流急剧增加至数十倍的额度电流，如不特别考虑将会造成纵联差动保护误动作。 目前广泛采用的差动继电器如：带短路先匝的BCH-2型差动继电器；带磁制动特性的BCH-1型差动继电器；多侧励磁制动特性的BCH-4型差动继电器；鉴别涌流间断角的差动继电器；二次谐波制动的差动继电器。在本次设计中选用BCH-2型差动继电器不满足灵敏度校验,所以变压器的差动保护继电器采用BCH-1型。 下面以BCH-1型差动保护整定为例，该双绕组降压变压器一台，变压器参数为：变压器型号：SFSZ8-315000/110 变压器型号：SFSZ8-31500/110 额定容量：31500kVA 额定电压：110/35/10.5kV 空载电流： 1.0% 空载损耗：32.40KW 负载损耗：97KW 连接组标号：YN,yn,d11 器身质量：31.20t 短路阻抗%：17-18(高低) 10.5(高中) 6.5 (中低) 油质量：13.9t 轨距（横向/纵向）：2000/1435
变压器差动保护原理
主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变差动保护作为变压器的主保护,能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ,差动保护是输入的两端CT电流矢量差，当两端CT电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件. 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反,相位相同,两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流,在保护内电流叠加,差动电流大于零.驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器,使故障设备断开电源. 二、纵联差动保护原理 （一）、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的.为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连,再将差动继电器的线圈并入,构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂. (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律， = ∑•I;式中∑•I表示变压器各侧电流的向量和,其物理意义是：变压 器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
(1)正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1。5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图 1.5.5(b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器. 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部,而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合,是全线快速保护,且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有:1)比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件,3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件,5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。 变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 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，变压器励磁电流的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）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
- 3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 ②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。
4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 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为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
变压器差动保护问题分析及措施
变压器差动保护问题分析及措施 【摘要】在电力系统中电力变压器是十分重要和必不可少的设备。它的故障将会给系统的正常供电和安全运行带来严重的后果，因此，变压器主保护：差动保护的正确动作至关重要。为提高差动保护正确动作率，我们还要在工作中总结问题，分析问题，并提出改进措施，提高电网的安全运行。 【关键词】变压器；差动保护 按差动原理构成的继电保护装置具有动作速度快，灵敏度高，不受外部短路影响，不受系统振荡影响等优点。因而差动原理在构成继电保护装置上得到了广泛的应用。当差动原理用于保护变压器时，需要解决在构成其他设备差动保护时，也会遇到一些特殊的问题，本文分析了一些问题及改进措施。 1.变压器纵差保护问题分析与措施 变压器的高、低压侧是通过电磁联系的，故仅在电源的一侧存在励磁电流，它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。在正常运行情况下，其值很小，小于变压器额定电流的3%。当发生外部短路故障时，由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此，在这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑。 但在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，则会出现励磁涌流。特别是在电压过零时刻合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很大的冲击励磁电流(可达5～10倍的额定电流)，通常称为励磁涌流。 图1为一500kV变压器合闸时励磁涌流的电流波形图（由RCS-978所录，也就是说从电流互感器二次所见到的波形）。由图可见，励磁涌流IE中含有大量的非周期分量与高次谐波，因此励磁涌流已不是正弦波，且可能在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧。励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸瞬间外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。 对于单相的双绕组变压器，在其它条件相同的情况下，当电压瞬时值过零时合闸，励磁电流最大；如果在电压瞬间值最大时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常的励磁电流。对于三相变压器，无论任何瞬间合闸，至少有两相会出现不同程度的励磁涌流。对于一般的中小型变压器，经0.5～1s后其值不超过额定电流的0.25～0.5倍；大型电力变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值时约需2～3s，乃至数十秒。 根据试验和理论分析结果得知，励磁涌流在最初瞬间可能完全偏于时间轴的一侧，且其中含有大量的高次谐波分量，其中二、三次谐波分量所占比例最大，四次以上谐波分量很小。 在实际工作中，变压器纵差保护的的每个环节都曾出现过问题，主要故障是表现在内部短路，由三部分元件构成（详见图2）。在变压器纵差保护出现的问题中，励磁涌流与制动造成故障的情况较多。为防止变压器差动保护在充电时受励磁涌流影响而误动，变压器差动保护必须采用一些方式来判别励磁涌流并闭锁保护。设置涌流闭锁元件的目的是为了躲过励磁涌流，其作用是根据产生励磁涌流的特点来识别，从而可以判断出差流是由变压器内部故障还是励磁涌流引起的。如果是因励磁涌流引起的，那么，可以将差动元件的出口闭锁，否则开放差动元件出口。
变压器纵联差动保护调试技术的研究
变压器纵联差动保护调试技术的研究 1. 引言 1.1 选题背景 变压器是电力系统中重要的电气设备，经常发生故障可能会导致电网的短路和停电，对电网的稳定运行和安全性产生严重影响。变压器纵联差动保护是保障变压器正常运行的重要措施之一，通过对变压器各相电流进行检测，及时发现变压器内部故障，防止故障扩散和事故发生。变压器纵联差动保护系统的调试对于提高其可靠性和稳定性具有至关重要的意义。 随着电力系统的发展和规模的不断扩大，变压器纵联差动保护技术也在不断完善和提升。对变压器纵联差动保护调试技术进行深入研究，探讨其原理、调试方法、应用实例分析、改进措施及技术挑战，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文将围绕变压器纵联差动保护调试技术展开研究，探讨其在电力系统中的应用及未来发展趋势，为提高变压器纵联差动保护技术的水平提供参考。 1.2 研究意义 变压器纵联差动保护是保障电力系统正常运行的关键技术之一，其在变压器运行过程中扮演着至关重要的角色。本研究旨在探究变压器纵联差动保护调试技术，提高其在实际工程应用中的可靠性和稳定性，从而确保电力系统运行的安全稳定。变压器纵联差动保护调试技术的研究意义体现在以下几个方面：
通过深入研究变压器纵联差动保护的原理和调试方法，可以更好 地理解其工作机理，为工程实践提供理论指导。对变压器纵联差动保 护进行调试可以有效提高其在实际运行中的效率和准确性，提升系统 的故障检测和隔离能力。针对已有的应用实例进行分析可以总结经验 教训，为今后类似工程提供借鉴和参考。通过探讨改进措施和技术挑战，可以不断完善变压器纵联差动保护调试技术，推动其在电力系统 中的广泛应用，为电力系统的安全稳定运行做出贡献。【研究意义】 2. 正文 2.1 变压器纵联差动保护原理 变压器纵联差动保护是一种保护变压器电路的重要技术，其原理 是通过比较变压器两侧的电流信号，检测变压器内部可能存在的故障。在正常情况下，变压器两侧的电流应当保持平衡，即两侧电流之差接 近于零。一旦出现故障，如短路或绝缘击穿等，会导致变压器两侧电 流不平衡，此时差动保护系统会立即做出动作，使变压器脱离运行状态，从而保护变压器及其周围设备的安全。 变压器纵联差动保护原理的关键在于差动比率和差动对比。差动 比率是指差动保护系统对两侧电流差异的灵敏程度，而差动对比则是 指差动信号与设定值之间的比较关系。通过合理设置差动比率和差动 对比，可以有效地捕捉变压器内部故障信号，避免误动作和漏动作， 提高变压器保护系统的可靠性和稳定性。
一起变压器纵联差动保护故障分析
一起变压器纵联差动保护故障分析 介绍了某110kV变电站变压器纵联差动保护故障的原因分析。 标签：110kV变电站;纵联差动保护;电流互感器 1引言 对变压器引出线、套管及内部绕组的短路故障，大型变压器常装设纵联差动保护作为主保护，保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分，纵联差动保护灵敏度高，能快速切除故障变压器。 以下是某110kV变电站变压器纵联差动保护装置动作的故障分析，总结了变压器纵联差动保护应用中的常见问题及注意事项。 2故障情况简介 某新建110KV变电站在站内满负荷运行时主变压器纵联差动保护装置动作，变电站综合自动化后台监控装置显示比率差动保护动作致变压器高、低压侧断路器跳闸。综合自动化后台监控装置显示在断路器跳闸前保护装置曾有差流异常报警，在变电站运维人员尚未来得及处理时，比率差动保护动作引起变压器高、低压两侧断路器跳闸。 3 故障原因分析 该变电站主变压器型号为SFZ11-100000/110 变比为115±8*1.25%/36.5kV Ynd11结线，uk=10.5%，最大运行方式下变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，max为2.89kA，最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流初始值I’’1k，min为11.35kA，低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，min为2.72kA。变压器高压侧电流互感器变比为600/1，采用星型接法，低压侧电流互感器变比为2500/1，采用星型接法。该110kV变电站主变压器纵联差动保护采用微机型继电保护装置，原理接线图见图1。 图1 变压器纵联差动保护原理接线图 如图所示，在正常情况下，变压器低压侧电流的相位超前于高压侧同名相电流30°，如果直接用这两个电流构成变压器纵联差动保护，即使它们的幅值相同也会产生很大的不平衡电流，所以一般由微机保护装置用软件进行校正。 由于变压器两侧变比不一致，因此在正常运行和外部故障时变压器两侧电流互感器二次侧电流幅值不一致，即使经过相位校正，从两侧流入微机保护装置的电流幅值也不相同，存在不平衡电流，因此在微机保护装置中需要采用软件进行幅值校正。
变压器纵联差动保护
第四节 变压器纵联差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理 纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。 为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。 应使 22112 2 TA TA n I n I I I ‘’‘‘’‘=== 或 T TA TA n I I n n ==‘’‘1 1 12 结论： 适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。 二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施 在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流I bp 。 1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 思考：由于变压器常常采用Y ,dll 的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30º。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？ 解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。
2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流 思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I ，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？ 为什么在正常运行时，不平衡电流也很小 ？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ 原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁阻抗 又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。 减少这种不平衡电流影响的措施： （1）在选择互感器时，应选带有气隙的D 级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。 （3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为： tx TA max .d bp K n I 0.1 I = 3．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足 T 1TA 2 TA n 3 n n = 或 T 1TA 2 TA n n n =的关系？ 原因：很难满足上述关系。
三绕组变压器纵差动保护的设计与仿真
摘要 目前国内电力工业得到良好的发展成果，特高压输电线路创建完成，超大容量发电机组也开始产生，其中跨地区电网互联时期随之到来。现在，电网系统更加复杂，综合规模稳步扩张，对电力系统稳定运作提出更加严苛的要求。 在电网中作为最重要的电力系统装置之一，变压器承担了电力系统中功率调节的功能，提升变压器保护的灵敏度和可靠性尤为关键。但与其他一次性设备如母线等相比，变压器保护误动次数处于较高水平。随着智能电站项目内开始使用电子变压器，我们也开始寻找到全新分析角度。尤其是为此领域纵差保护的研究提出了一个新的方向。 关键词：三绕组；变压器；继电
Summary With the development and progress of electric power in our country, the continuous construction of UHV transmission lines, the increase of super-capacity units, the era of interconnection between regions has been gradually realized, and the complexity of power grid is gradually deepening.And the scale expands unceasingly, put forward the new request to the safe operation of the electric power system. As one of the most important electrical equipment in power system, transformer is carrying the role of power porter in the power network, so it is very important to improve the sensitivity and reliability of transformer protection. However, compared with other disposable equipment such as busbar, the statistics of misoperation times of transformer protection has always been at a relatively high level, and with the gradual use of electronic transformers in intelligent power plant projects, This brings a new research idea to transformer protection, especially the research direction of transformer longitudinal differential protection. Key words: three windings; Transformer; Relay