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1、变压器继电保护差变压器继电保护差动动 第1页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/171变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护的范围变压器差动保护的范围变压器差动保护的不平衡电流变压器差动保护的不平衡电流变压器差动保护动作后的处理变压器差动保护动作后的处理1 12 23 34 4变压器差动保护变压器差动保护第2页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/172一、变压器纵联比率差动保护原理一、变压器纵联比率差动保护原理1、什么叫纵联差动保护是按比较被保护的变压器是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位两侧电流的大小和相位的原理实的原理实现的现的大小大小相位相位
2、I1=1AI1=1A3030I2=1AI2=1A-150-150 第3页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1732、正常运行和外部故障、正常运行和外部故障I1 1I I1 1 I I2 2I I2 2I=II=I2 2+I2 200 第4页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1743、内部故障、内部故障第5页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/175二、不平衡电流的产生和解决办法二、不平衡电流的产生和解决办法不平衡电流不平衡电流不平衡电流不平衡电流变压器绕组接线方式不同变压器绕组接线方式不同 变压器励磁涌流变压器励磁涌流CTCT的计算变比于实际变比的
3、计算变比于实际变比不同不同变压器调压分接头发生改变变压器调压分接头发生改变俩侧俩侧CTCT励磁特性不一样）励磁特性不一样）1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 5第6页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1761、变压器励磁涌流的影响、变压器励磁涌流的影响n n影响：可达510倍的额定电流，差动保护以动作电流躲过，会导致内部故障拒动n n特点：1、含有大量非周期分量，曲线偏向 时间轴一侧。波形不对称n n 2、大量高次谐波。二次谐波为主n n 3、具有间断角第7页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/177采用速饱和变流器采用速饱和变流器
4、电磁式差动继电器电磁式差动继电器变流器：差动电流不直接流入继电器线圈，变流器：差动电流不直接流入继电器线圈，经变流器滤除电流中非周期分量经变流器滤除电流中非周期分量第8页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/178波形不对称原理波形不对称原理微机保护可以识别差动电流的正负半周是否对称，当电流波形严重不对称时微机保护可以识别差动电流的正负半周是否对称，当电流波形严重不对称时判为励磁涌流情况，闭锁差动保护。判为励磁涌流情况，闭锁差动保护。第9页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/179二次谐波制动原理二次谐波制动原理1.二次谐波闭锁原理二次谐波闭锁原理 K=I2/I1K=
5、I2/I13030 0.15 0.20 0.25 0.15 0.20 0.25利利用励磁涌流含有大量谐波分量的特征，通过计算差动电流中用励磁涌流含有大量谐波分量的特征，通过计算差动电流中的二次谐波电流分量与基波电流分量的幅值之比来判别励磁涌的二次谐波电流分量与基波电流分量的幅值之比来判别励磁涌流与故障电流。流与故障电流。三相三相变压器变压器中任一相二次谐波基波之比大于中任一相二次谐波基波之比大于K K值值时时就立即闭锁三相差动保护就立即闭锁三相差动保护第10页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1710波形间断角原理波形间断角原理差动电流波形中间断角达到一定值（如差动电流波形中间
6、断角达到一定值（如60600 0）以上时，闭锁差动保护。）以上时，闭锁差动保护。励磁涌流波形的间断角一定大于励磁涌流波形的间断角一定大于 60 60 的原理的原理第11页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17112、变压器绕组接线方式不同、变压器绕组接线方式不同n n 对于Y，d11型变压器，正常运行时d侧电流超前Y Y侧电流侧电流30300 0，形成不平衡电流。对策：对策：相位补偿相位补偿保护装置外部转换保护装置外部转换 保护装置内部转换保护装置内部转换第12页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1712保护装置外部转换第13页，共61页，编辑于2022年，星期
7、六2023/1/1713主变主变Y Y侧侧主变主变侧不变换侧不变换主变主变Y Y侧侧主变主变侧侧 一次电流一次电流Y Y侧侧侧侧不同相不同相保护装置内部转换第14页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17143、CT的计算变比于实际变比不同的计算变比于实际变比不同电压侧（电压侧（kV）38.56.3额定电流120733CT接线方式三角形星形CT计算变比3*120/5733/5CT实际变比300/5=601000/5=200保护俩侧电流207.8/60=3.46733/200=3.67CT产生的不平衡电流3.67-3.46=0.21不平衡系数（高侧基准）3.67/3.46=1.06
8、第15页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17154、变压器调压分接头发生改变变压器变压器调整分接头时一侧额定电流改变，调整分接头时一侧额定电流改变，而另一侧电流不变，产生不平衡电流而另一侧电流不变，产生不平衡电流解决方法：计算变压器额定电流以中间的分接头为准，解决方法：计算变压器额定电流以中间的分接头为准，整定动作电流时考虑调压范围的一半。调压范围的一半调压范围的一半最大外部故障电流最大外部故障电流第16页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17165、俩侧、俩侧CT励磁特性不同励磁特性不同TATA励磁电流励磁电流TATA误差误差TATA励磁电流差异励磁电流差异
9、差动保护不平衡电流不平衡电流经验公式同型同型系数系数TATA误差误差1010一次一次电流电流TATA变比变比取取1 1变压器差动保护特点为：TATA同型系数取同型系数取1 1第17页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1717n n什么叫比率差动保护保护的动作电流随着外部故障的短路电流增大而按比例的线性增大，且比不平保护的动作电流随着外部故障的短路电流增大而按比例的线性增大，且比不平衡电流增大的更快，使在任何外部故障时保护不会误动作。衡电流增大的更快，使在任何外部故障时保护不会误动作。第18页，共61页，编辑于2022年，星期六四、差动速断保护四、差动速断保护 增强保护的可靠性
10、在严重内部故障时，短路电流很大，在严重内部故障时，短路电流很大，TATA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TATA二次侧基波电流为零，谐波分量增大，比率制动闭琐，只有当TA退出暂态饱和，比率制动才动作，影响动作时间，影响动作时间（6-8倍的额定电流）。第19页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1719第20页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1720第21页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1721第22页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1722第23页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1723第24页，共61页，
11、编辑于2022年，星期六2023/1/1724第25页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1725第26页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1726第27页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1727第28页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1728一、变压器差动保护的基本原理2.内部故内部故 障时障时第29页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1729二、变压器纵差保护的特殊问题二、变压器纵差保护的特殊问题（一）因各侧相位不同产生的不平衡电流（一）因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿及相位补偿1常规型变压器差动保护
12、的相位补偿常规型变压器差动保护的相位补偿1.1因相位不同而产生的不平衡电流不平衡电流不平衡电流不平衡电流1.21.2相位补偿相位补偿第30页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1730相位补偿相位补偿第31页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1731保保护护范范围围第32页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17321.3相位补偿后，电流互感器变比的选择 若取 则：变压器则：变压器Y Y侧，电流为侧，电流为变压器变压器 侧，电流为侧，电流为5A第33页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1733一、变压器差动保护的原理1.1.内部故障时
13、内部故障时内部故障时内部故障时n n设变压器两侧额定电流分别为设变压器两侧额定电流分别为设变压器两侧额定电流分别为设变压器两侧额定电流分别为第34页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17341.3相位补偿后，电流互感器变比的选择n n采用相位补偿后，取：采用相位补偿后，取：变压器三角形侧电流互感器的变比为 变压器星形侧电流互感器的变比为或按下列条件选择TATA变比第35页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1735 例：例：Y Y侧侧 侧侧 TATA接线方式接线方式 Y Y 标准变比标准变比 二次电流二次电流,不平衡电流不平衡电流计算变比计算变比 第36页，共61
14、页，编辑于2022年，星期六2023/1/1736当各侧电流互感器都采用星形接线时当各侧电流互感器都采用星形接线时，利用软件对变压器星形侧电流进行相位和幅值的补偿。2.2.微机型变压器差动保护的相位补偿及电流平衡调整微机型变压器差动保护的相位补偿及电流平衡调整第37页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1737变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护保护范围变压器差动保护保护范围变压器差动保护存在问题变压器差动保护存在问题变压器差动保护动作后的处理变压器差动保护动作后的处理1 12 23 34 4第38页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17382.1相
15、位补偿相位补偿设：星形侧三相电流采样值分别为设：星形侧三相电流采样值分别为则：用作差动保护计算的三相电流为则：用作差动保护计算的三相电流为第39页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1739电流平衡调整系数电流平衡调整系数电流平衡调整系数电流平衡调整系数 2.2幅值补偿幅值补偿 计计计计算算算算变压变压变压变压器各器各器各器各侧侧侧侧的一次的一次的一次的一次额额额额定定定定电电电电流流流流 计计计计算算算算变压变压变压变压器各器各器各器各侧侧侧侧TATA二次二次二次二次计计计计算算算算电电电电流流流流第40页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1740计算计算计算计
16、算电流平衡调整系数电流平衡调整系数电流平衡调整系数电流平衡调整系数 2.22.2幅值补偿幅值补偿 设以高压侧二次额定电流为基准，则：设以高压侧二次额定电流为基准，则：设以高压侧二次额定电流为基准，则：设以高压侧二次额定电流为基准，则：高压侧平衡系数为高压侧平衡系数为高压侧平衡系数为高压侧平衡系数为 中压侧平衡系数为中压侧平衡系数为中压侧平衡系数为中压侧平衡系数为 低低低低压侧压侧压侧压侧平衡系数平衡系数平衡系数平衡系数为为为为 第41页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1741（二）变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施n n1.励磁涌流的影响励磁涌流的影响 变压变压变压变压器的
17、励磁涌流器的励磁涌流器的励磁涌流器的励磁涌流是指在变压器空载合闸或是指在变压器空载合闸或是指在变压器空载合闸或是指在变压器空载合闸或者外部故障切除后电压恢复时，可能出现的较大的励者外部故障切除后电压恢复时，可能出现的较大的励者外部故障切除后电压恢复时，可能出现的较大的励者外部故障切除后电压恢复时，可能出现的较大的励磁电流。磁电流。磁电流。磁电流。第42页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1742（二）变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施n n1.励磁涌流的影响励磁涌流的影响 第43页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17432产生励磁涌流的原因产生励磁涌流的原因
18、 铁芯中的磁通不能突变铁芯中的磁通不能突变 铁芯中出现一个暂态磁通铁芯中出现一个暂态磁通铁芯中出现一个暂态磁通铁芯中出现一个暂态磁通铁芯中的磁通将达到最大值铁芯中的磁通将达到最大值铁芯中的磁通将达到最大值铁芯中的磁通将达到最大值铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大 第44页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17443励磁涌流的特点励磁涌流的特点（1 1）包含有非周期分量）包含有非周期分量）包含有非周期分量）包含有非周期分量（2 2）幅值大，但衰减快）幅值大，但衰减快）幅值大，但衰减快）幅
19、值大，但衰减快（3 3）包含有高次谐波分量）包含有高次谐波分量）包含有高次谐波分量）包含有高次谐波分量（4 4）波形之间有间断）波形之间有间断）波形之间有间断）波形之间有间断第45页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17454减小励磁涌流影响的措施减小励磁涌流影响的措施（1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。（2）采用二次谐波制动的差动保护。）采用二次谐波制动的差动保护。（3）利用间断角闭锁的差动保护。）利用间断角闭锁的差动保护。）利用间断角闭锁的差动保护。）利用间断角闭锁的差动保护。第46页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17
20、46n n1计算变比与标准变比不完全符合计算变比与标准变比不完全符合 如：整定计算时应考虑平衡系数，如：（三）各侧电流数值不等引起的（三）各侧电流数值不等引起的不平衡电流不平衡电流 第47页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17472两侧两侧TA的型号不同的型号不同 整定计算时考虑同型系数n n型号相同n n型号不同（三）各侧电流数值不等引起的（三）各侧电流数值不等引起的不平衡电流不平衡电流 第48页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17483变压器带负荷调整分接头变压器带负荷调整分接头变压器带负荷调整分接头变压器带负荷调整分接头n n设：变压器由115KV11
21、5KV改在改在110KV110KV抽头位置,n n则则:整定计算时应考虑因带负荷调压所引起的相对误差整定计算时应考虑因带负荷调压所引起的相对误差 （三）各侧电流数值不等引起的（三）各侧电流数值不等引起的不平衡电流不平衡电流 第49页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1749三、变压器纵联差动保护的构成及原理n n（一）比率制动的纵差保护（一）比率制动的纵差保护n n1.和差式比率制动的差动保护和差式比率制动的差动保护第50页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17501）对于双绕组）对于双绕组）对于双绕组）对于双绕组变压器变压器变压器变压器 正常及外部故障时正常及
22、外部故障时正常及外部故障时正常及外部故障时 第51页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1751 内部故障时内部故障时内部故障时内部故障时双绕组变压器双绕组变压器 第52页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1752n n取：动作分量 制动分量n n差动保护的动作条件：双绕组变压器双绕组变压器第53页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1753比率制动式差动保护的动作特性比率制动式差动保护的动作特性 第54页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1754动作判据为动作判据为：第55页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1755
23、（二）励磁涌流鉴别的原理（二）励磁涌流鉴别的原理 1.二次谐波闭锁原理二次谐波闭锁原理 采用：三相差动电流中二次谐波电流与基采用：三相差动电流中二次谐波电流与基波电流的比值，作为励磁涌流闭锁的判据。波电流的比值，作为励磁涌流闭锁的判据。闭锁判据为：闭锁判据为：整定范围为0.10.3，通常取0.15 实用中：实用中：第56页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/17562.间断角识别原理间断角识别原理根据：根据：励磁涌流波形有间断角的特点采用：采用：波形比较技术将变压器的励磁涌流和故障电流分开。判据如下：判据如下：通常取：通常取：第57页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/
24、1/1757（三）（三）差动速断保护差动速断保护 只要任一相差动电流大于差动速只要任一相差动电流大于差动速断的整定值，保护瞬时动作。断的整定值，保护瞬时动作。动作判据为：动作判据为：为变压器差动电流，为差动电流速断保护定值。第58页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1758（四）电流互感器断线监视（四）电流互感器断线监视 当任一相差动电流大于当任一相差动电流大于0.1In（TA二次额二次额定电流）时，启动定电流）时，启动TA断线判别程序。断线判别程序。判据判据：本侧三相电流中一相无电流，而本侧其它两相和另一侧各相电流与启动前电流相等，判为是TA断线。第59页，共61页，编辑于2
25、022年，星期六2023/1/17595差动保护程序框图差动保护程序框图图图8 811 11 差动保护程序框图差动保护程序框图闭锁保护闭锁保护告警信号告警信号TATA断线信号断线信号告警告警闭锁保护闭锁保护第60页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1760小结：小结：一、变压器纵差保护的特殊问题一、变压器纵差保护的特殊问题1.因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿；因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿；2.变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施；变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施；3.各侧电流数值不等引起的不平衡电流各侧电流数值不等引起的不平衡电流二、微机型变压器差动保护二、微机型变压器差动保护1.比率制动的纵差保护比率制动的纵差保护2.励磁涌流鉴别的原理励磁涌流鉴别的原理 3.差动速断保护差动速断保护4.电流互感器断线监视电流互感器断线监视 第61页，共61页，编辑于2022年，星期六2023/1/1761