500kV變壓器保護(hù)裝置調(diào)試及維護(hù)

1、變壓器保護(hù)原理及調(diào)試變壓器保護(hù)原理一變壓器的故障及不正常運(yùn)行方式1變壓器的故障若以故障點(diǎn)的位置對(duì)故障分類，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。（1）油箱內(nèi)的故障變壓器油箱內(nèi)的故障，主要有各側(cè)的相間短路，大電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。（2）油箱外的故障變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側(cè)的接地故障、低壓側(cè)的接地故障。2變壓器的異常運(yùn)行方式大型超高壓變壓器的不正常運(yùn)行方式主要有：由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過負(fù)荷，由于系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過激磁，不接地運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)電位升高，變壓器油

2、箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。三變壓器保護(hù)的配置變壓器短路故障時(shí)，將產(chǎn)生很大的短路電流，使變壓器嚴(yán)重過熱，甚至燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產(chǎn)生電動(dòng)力，可能造成變壓器本體變形而損壞。變壓器的異常運(yùn)行也會(huì)危及變壓器的安全，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，會(huì)造成變壓器故障及損壞變壓器。為確保變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，當(dāng)變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)盡快切除變壓器；而當(dāng)變壓器出現(xiàn)不正常運(yùn)行方式時(shí)，應(yīng)盡快發(fā)出告警信號(hào)及進(jìn)行相應(yīng)的處理。為此，對(duì)變壓器配置整套完善的保護(hù)裝置是必要的。1短路故障的主保護(hù)變壓器短路故障的主保護(hù)，主要有縱差保護(hù)、

3、重瓦斯保護(hù)、壓力釋放保護(hù)。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可配置零差保護(hù)及分側(cè)差動(dòng)保護(hù)。2短路故障的后備保護(hù)目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護(hù)種類主要有：復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)；零序過電流或零序方向過電流保護(hù)；負(fù)序過電流或負(fù)序方向過電流保護(hù)；復(fù)合電壓閉鎖功率方向保護(hù)；低阻抗保護(hù)等。3異常運(yùn)行保護(hù)變壓器異常運(yùn)行保護(hù)主要有：過負(fù)荷保護(hù)，過激磁保護(hù)，變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，溫度、油位保護(hù)及冷卻器全停保護(hù)等。變壓器縱差保護(hù)一變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理及接線與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線差動(dòng)保護(hù)（縱差保護(hù)）相同，變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理也是基于克希荷夫第一定律，即（11-9）式中：變

4、壓器各側(cè)電流的向量和。式（119）代表的物理意義是：變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時(shí)，縱差保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，若忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器。在以前的模擬式保護(hù)中，變壓器縱差保護(hù)的原理接線如圖11-12所示。圖11-12變壓器縱差保護(hù)原理接線圖在圖11-12中：lh1、lh2分別為變壓器兩側(cè)的差動(dòng)ta；ja、jb、jc分別為a、b、c三相的三個(gè)分相差動(dòng)繼電器?？梢钥闯觯簣D11-12為接線組別為yn,d11變壓器的分相差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖。該接線圖也適用于微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)。圖中相

5、對(duì)極性的標(biāo)號(hào)采用減極性標(biāo)示法。二實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)的技術(shù)難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)比較容易。這是因?yàn)檫@些主設(shè)備在正常工況下或外部故障時(shí)其流進(jìn)電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運(yùn)行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過程中，其流入電流與流出電流相差較大或很大。為此，要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差保護(hù)，需要解決幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。1變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同變壓器正常運(yùn)行時(shí)，若不計(jì)傳輸損耗，則流入功率應(yīng)等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同，其兩側(cè)的電流不會(huì)相同。超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用yn,d方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當(dāng)

6、接線組別為yn,d11（或yn,d1）時(shí)，變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。2穩(wěn)態(tài)不平衡電流大與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)相比，即使不考慮正常運(yùn)行時(shí)某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同，變壓器縱差保護(hù)兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是：（1）變壓器有激磁電流變壓器鐵芯中的主磁通是由激磁電流產(chǎn)生的，而激磁電流只流過電源側(cè)，在實(shí)現(xiàn)的縱差保護(hù)中將產(chǎn)生不平衡電流。激磁電流的大小和波形，受磁路飽和的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3%8%。大型變壓器的激磁電流相對(duì)較小。（2）變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓

7、為滿足電力系統(tǒng)及用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求，在運(yùn)行中，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及負(fù)荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當(dāng)于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化，將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護(hù)中的不平衡電流。根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況，變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓范圍一般為5%。因此，由于帶負(fù)荷調(diào)壓，在縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流可達(dá)5%的變壓器額定電流。（3）兩側(cè)差動(dòng)ta的變比與計(jì)算變比不同變壓器兩側(cè)差動(dòng)ta的名牌變比，與實(shí)際計(jì)算值不同，將在縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流。另外，兩側(cè)ta的型號(hào)及變比不一，也將使差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)ta變比誤差在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的不平衡電流可取6%變壓器額

8、定電流。3暫態(tài)不平衡電流大（1）兩側(cè)差動(dòng)ta型號(hào)、變比及二次負(fù)載不同與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)不同，變壓器兩側(cè)差動(dòng)ta的變比不同、型號(hào)不同；由各側(cè)ta端子箱引至保護(hù)盤ta二次電纜的長度相差很大，即各側(cè)差動(dòng)ta的二次負(fù)載相差較大。差動(dòng)ta型號(hào)及變比不同，其暫態(tài)特性就不同；差動(dòng)ta二次負(fù)載不同，二次回路的暫態(tài)過程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動(dòng)ta二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。（2）空投變壓器的勵(lì)磁涌流空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合

9、閘角有關(guān)；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗）有關(guān)。多次測(cè)量表明：空投變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流通常為其額定電流的26倍，最大可達(dá)8倍以上。由于勵(lì)磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器，對(duì)變壓器縱差保護(hù)而言是一很大的不平衡電流。（3）變壓器過激磁在運(yùn)行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后，其勵(lì)磁電流大大增加。使變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流大大增加。（4）大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時(shí)變壓器的零序電流當(dāng)變壓器高壓側(cè)（大電流系統(tǒng)側(cè)）發(fā)生接地故障時(shí)，流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此，對(duì)于變壓器縱差保護(hù)而言，上述零序電流為一很大的不平

10、衡電流。三空投變壓器的勵(lì)磁涌流1勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理以單相變壓器為例，說明其空投時(shí)勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理。忽略變壓器及合閘回路電阻的影響，電源電壓的波形為正弦波。則空投瞬間變壓器鐵芯中的磁通與外加電壓的關(guān)系為（11-10）式中：w變壓器空投側(cè)繞組的匝數(shù)；鐵芯中的磁通；um電源電壓的幅值；合閘角；角速率，當(dāng)頻率為50hz，314。由式（11-10）可得（11-11）式（11-11）為一不定積分方程，求解得（11-12）式（11-12）中：c積分常數(shù)，由初始條件確定。當(dāng)t0時(shí)，則（11-13）式中：合閘前鐵芯中的剩磁通。將式（11-13）代入（11-12），并考慮到電源回路及變壓器繞組的有效電阻及損耗（

11、11-14）式是： ；t時(shí)間常數(shù)，與合閘回路的損耗及感抗有關(guān)。式（11-14）中的第一項(xiàng)為磁通的強(qiáng)迫分量，而第二項(xiàng)為磁通的自由分量或衰減的分量。由式（11-14）可以看出，在空投變壓器的瞬間，鐵芯中的磁通由三部分組成：強(qiáng)迫磁通，剩磁通及決定于合閘角的磁通。根據(jù)式11-14及不考慮自由分量衰減并設(shè)合閘角剩磁時(shí)，在合閘瞬間變壓器鐵芯中的綜合磁通變化曲線如圖（11-13）所示的曲線。圖11-13空投變壓器時(shí)變壓器鐵芯中的磁通變化波形在圖（11-13）中：曲線1外加電壓波形；曲線2鐵芯中的強(qiáng)迫磁通（或穩(wěn)定磁通）；曲線3空投變壓器時(shí)鐵芯中綜合磁通波形?？梢钥闯觯寒?dāng)初始合閘角等于00、變壓器鐵芯中的剩余磁

12、通0.9時(shí)，鐵芯中的最大磁通達(dá)2.9，從而使變壓器鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流猛增，即產(chǎn)生所謂勵(lì)磁涌流。2勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)在某臺(tái)變壓器空投時(shí)拍攝的變壓器三相勵(lì)磁涌流的波形如圖（11-14）所示。圖11-4空投變壓器的勵(lì)磁涌流由圖11-14可以看出勵(lì)磁涌流有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1） 偏于時(shí)間軸一側(cè)，即涌流中含有很大的直流分量；（2） 波形是間斷的，且間斷角很大，一般大于1500；（3） 由于波形間斷，使其在一個(gè)周期內(nèi)正半波與負(fù)半波不對(duì)稱；（4） 含有很大的二次諧波分量，若將涌流波形用福里葉級(jí)數(shù)展開或用諧波分析儀進(jìn)行測(cè)量分析，不同時(shí)刻涌流中二次諧波分量與基波分量的百分比大于30%，有的達(dá)80%甚至更大；（5）

13、 在同一時(shí)刻三相涌流之和近似等于零；另外，勵(lì)磁涌流是衰減的，衰減的速度與合閘回路及變壓器繞組中的有效電阻和電感有關(guān)。3影響勵(lì)磁涌流大小的因素由式（11-14）可以看出，空投變壓器時(shí)鐵芯中的磁通的大小與、及有關(guān)。而勵(lì)磁涌流的大小與鐵芯中磁通的大小有關(guān)。磁通越大，鐵芯越飽和，勵(lì)磁涌流就越大。因此，影響勵(lì)磁涌流大小的因素主要有：（1）電源電壓變壓器合閘后，鐵芯中強(qiáng)迫磁通的幅值。因此，電源電壓越高，越大，勵(lì)磁涌流越大。（2）合閘角當(dāng)合閘角0時(shí)，最大，勵(lì)磁涌流大；而當(dāng)900，等于零，勵(lì)磁涌流較?。唬?）剩磁合閘之前，變壓器鐵芯中的剩磁越大，勵(lì)磁涌流就越大。另外，當(dāng)剩磁的方向與合閘之后的方向相同時(shí)，勵(lì)磁涌

14、流就大。反之亦反。此外，勵(lì)磁涌流的大小，尚與變壓器的結(jié)構(gòu)、鐵芯材料及設(shè)計(jì)的工作磁密有關(guān)。變壓器的容量越小，空投時(shí)勵(lì)磁涌流與其額定電流之比就越大。測(cè)量表明：空投變壓器時(shí)，變壓器與電源之間的阻抗越大，勵(lì)磁涌流越小。在末端變電站，空投變壓器時(shí)最大的勵(lì)磁涌流可能小于其額定電流的2倍。四變壓器縱差保護(hù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)，要解決的技術(shù)問題主要有：在正常工況下，使差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的相位相同或相反，使由變壓器各側(cè)ta二次流入差動(dòng)保護(hù)的電流產(chǎn)生的效果相同，即是等效的；空投變壓器時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，即差動(dòng)保護(hù)能可靠躲過勵(lì)磁涌流；大電流側(cè)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)；能可靠躲過穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)不平衡電流。1差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)

15、電流的移相方式呈y,d接線的變壓器，兩側(cè)電流的相位不同，若不采取措施，要滿足各側(cè)電流的向量和等于零，即，根本不可能。因此，要使正常工況下差動(dòng)保護(hù)各側(cè)的電流向量和為零，首先應(yīng)將某一側(cè)差動(dòng)ta二次電流進(jìn)行移相。在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中，對(duì)某側(cè)電流的移相方式有兩類共4種。兩類是：通過改變差動(dòng)ta接線方式移相（即由硬件移相）；由計(jì)算機(jī)軟件移相。4種是：改變高壓側(cè)差動(dòng)ta接線方式移相；采用輔ta移相；由軟件在差動(dòng)元件高壓側(cè)移相；由軟件在差元件低壓側(cè)移相。（1）改變差動(dòng)ta接線方式進(jìn)行移相過去的模擬式變壓器縱差保護(hù)，大多采用改變高壓側(cè)差動(dòng)ta的接線方式進(jìn)行移相的。對(duì)于微機(jī)型保護(hù)也可采用這種移相方式。采用上述移

16、相方式時(shí)，需首先知道變壓器的接線組別。變壓器的接線組別不同，相應(yīng)的差動(dòng)ta的接線組別亦不相同。（i）yn,d11變壓器差動(dòng)ta的接線組別 yn,d11變壓器及縱差保護(hù)差動(dòng)ta接線原理圖如圖11-12所示。在圖11-12中，由于變壓器低壓側(cè)各相電流分別超前高壓側(cè)同名相電流300，因此，低壓側(cè)差動(dòng)ta二次電流（也等于流入差動(dòng)元件的電流）也超前高壓側(cè)同名相電流300。而從高壓側(cè)差動(dòng)ta二次流入各相差動(dòng)元件的電流（分別為ta二次兩相電流之差）滯后變壓器同名相電流1500。因此，各相差動(dòng)元件的兩側(cè)電流的相位相差1800。（ii）yn,d5變壓器及差動(dòng)ta的接線組別yn,d5變壓器及差動(dòng)ta的原理接線如圖

17、11-15所示。圖11-15 yn,d5變壓器及差動(dòng)ta原理接線圖在圖11-15中：、變壓器高壓側(cè)三相一次電流；、變壓器高壓側(cè)ta二次各相輸出電流（分別為對(duì)應(yīng)兩相電流之差）；、變壓器低壓側(cè)ta二次三相電流；ja、jb、jc三相差動(dòng)元件。由圖11-15可以看出：正常工況下，從低壓側(cè)差動(dòng)ta二次流入各相差動(dòng)元件的電流、分別滯后變壓器高壓側(cè)一次同名相電流、1500；而從高壓側(cè)差動(dòng)ta二次流入各差動(dòng)元件的電流、分別超前、300，故與、與、與相位相差1800。（iii）yn,d1變壓器及差動(dòng)ta的接線yn,d1變壓器及差動(dòng)ta的原理接線如圖11-16所示。圖11-16 yn,d1變壓器及差動(dòng)ta原理接線

18、圖在圖11-16中，各符號(hào)的物理意義同圖11-15。由圖11-16可以看出：正常工況下，從低壓側(cè)ta二次流入各差動(dòng)元件的電流、分別滯后變壓器高壓側(cè)一次同名相電流、300；而從高壓側(cè)ta二次流入各相差動(dòng)元件的電流、分別超前同名相電流、1500，故與、與、與相位相差1800。由以上所述可知，改變變壓器高壓側(cè)ta接線移相的實(shí)質(zhì)是：對(duì)于接線組別分別為yn,d11、yn,d1及yn,d5的變壓器，其縱差保護(hù)差動(dòng)ta的接線應(yīng)分別為d11，y、d1，y及d5，y，從而使正常工況下各相差動(dòng)元件兩側(cè)電流的相位相差1800。（2）接入輔助ta的移相方式用輔助ta的電流移相方式，與用改變差動(dòng)ta接線方式對(duì)電流進(jìn)行移

19、相的方法實(shí)質(zhì)相同。對(duì)于yn,d接線的變壓器，其差動(dòng)ta的接線為y，y，而在保護(hù)裝置中設(shè)置一組輔助ta，接成d形，接入變壓器高壓側(cè)差動(dòng)ta二次，對(duì)該側(cè)電流進(jìn)行移相，以達(dá)到正常工況下使各相差動(dòng)元件兩側(cè)電流相位相反的目的。當(dāng)然，對(duì)于不同接線組別的變壓器，輔助ta的連接方式不相同。（3）用軟件對(duì)高壓側(cè)電流移相運(yùn)行實(shí)踐表明：通過改變變壓器高壓側(cè)差動(dòng)ta接線方式對(duì)電流進(jìn)行移相的方法，有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是：第一次投運(yùn)的變壓器，若某相差動(dòng)ta的極性接錯(cuò)，分析及處理相對(duì)較麻煩。另外，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)元件的ta斷線閉鎖也比較困難。在微機(jī)型保護(hù)裝置中，通過計(jì)算軟件對(duì)變壓器縱差保護(hù)某側(cè)電流的移相方式已被廣泛采

20、用。對(duì)于y，d接線的變壓器，當(dāng)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)某側(cè)電流移相時(shí)，差動(dòng)ta的接線均采用y，y。用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)變壓器高壓側(cè)差動(dòng)ta二次電流的移相方式，是采用計(jì)算差動(dòng)ta二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變ta接線進(jìn)行移相的方式是完全等效的。這是因?yàn)槿形接線ta二次兩相電流之差與將y形接線ta改成形接線后取一相的輸出電流是等效的。應(yīng)當(dāng)注意的是：用軟件實(shí)現(xiàn)移相時(shí)，究竟取哪兩相ta二次電流之差？這應(yīng)由變壓器的接線組別決定。當(dāng)變壓器的接線組別為yn,d11時(shí)，在y側(cè)流入a、b、c三個(gè)差動(dòng)元件的計(jì)算電流，應(yīng)分別取、（、差動(dòng)ta二次三相電流）。當(dāng)變壓器的接線組別為yn,d1時(shí)，在y側(cè)三個(gè)差動(dòng)元

21、件的計(jì)算電流應(yīng)分別為-、-及-；當(dāng)變壓器接線組別為yn,d5時(shí)，則三個(gè)計(jì)算電流分別為-、-、。（4）用軟件在低壓側(cè)移相方式就兩側(cè)差動(dòng)ta的接線方式而言，用軟件在低壓側(cè)移相方式與用軟件在高壓側(cè)移相方式相同，差動(dòng)ta的接線均為y，y。在變壓器低壓側(cè)，將差動(dòng)ta二次各相電流移相的角度，也由變壓器的接線組別決定。當(dāng)變壓器接線組別為yn,d11時(shí)，則應(yīng)將低壓側(cè)差動(dòng)ta二次三相電流以次向滯后方向移動(dòng)300；當(dāng)變壓器接線組別為yn,d1時(shí)，則將低壓側(cè)差動(dòng)ta二次三相電流分別向超前方向移動(dòng)300；而當(dāng)變壓器接線組別為yn,d5時(shí)，則應(yīng)分別將低壓側(cè)差動(dòng)ta二次三相電流向超前方向移動(dòng)1500。2消除零序電流進(jìn)入差

22、動(dòng)元件的措施對(duì)于yn,d接線的變壓器，當(dāng)高壓側(cè)線路上發(fā)生接地故障時(shí)，（對(duì)縱差保護(hù)而言是區(qū)外故障），有零序電流流過高壓側(cè)，而由于低壓側(cè)繞組為d聯(lián)接，在變壓器的低壓側(cè)無零序電流輸出。這樣，若不采取相應(yīng)的措施，在變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，縱差保護(hù)可能誤動(dòng)而切除變壓器。當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，為使變壓器縱差保護(hù)不誤動(dòng)，應(yīng)對(duì)裝置采取措施而使零序電流不進(jìn)入差動(dòng)元件。對(duì)于差動(dòng)ta接成d，y及用軟件在高壓側(cè)移相的變壓器縱差保護(hù)，由于從高壓側(cè)通入各相差動(dòng)元件的電流分別為兩相電流之差，已將零序電流濾去，故沒必要再采取其他濾去零序電流的措施。對(duì)于用軟件在低壓側(cè)進(jìn)行移相的變壓器縱差保護(hù)，在高壓側(cè)流入各相

23、差動(dòng)元件的電流應(yīng)分別為，因?yàn)闉榱阈螂娏鳎试诟邏簜?cè)系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，不會(huì)有零序電流進(jìn)入各相差動(dòng)元件。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于接線為yn,y的變壓器（主要指發(fā)電廠的啟備變），在其縱差保護(hù)裝置中，應(yīng)采取濾去高壓側(cè)零序電流的措施，以防高壓側(cè)系統(tǒng)中接地短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。3差動(dòng)元件各側(cè)之間的平衡系數(shù)若變壓器兩側(cè)差動(dòng)ta二次電流不同，則從兩側(cè)流入各相差動(dòng)元件的電流大小亦不相同，從而無法滿足。在實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)時(shí)，采用“作用等效”的概念。即使兩個(gè)不相等的電流產(chǎn)生作用（對(duì)差動(dòng)元件）的大小相同。 在微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置中，引用了一個(gè)將兩個(gè)大小不等的電流折算成作用完全相同電流的折算系數(shù)，將該系數(shù)稱作為平衡系數(shù)。根據(jù)

24、變壓器的容量，接線組別、各側(cè)電壓及各側(cè)差動(dòng)ta的變比，可以計(jì)算出差動(dòng)兩側(cè)之間的平衡系數(shù)。設(shè)變壓器的容量為se，接線組別為yn,d11兩側(cè)的電壓分別為uy及u，兩側(cè)差動(dòng)ta的變比分別為及，若以變壓器側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)，計(jì)算出差動(dòng)元件兩側(cè)之間的平衡系數(shù)k。（i）差動(dòng)ta接線為d，y（用改變差動(dòng)ta接線方式移相）變壓器兩側(cè)差動(dòng)ta二次電流及分別為要使，則平衡系數(shù)（11-15）（ii）差動(dòng)ta接線為yn, y，由軟件在高壓側(cè)移相差動(dòng)兩側(cè)ta二次電流分別為、每相差動(dòng)元件兩側(cè)的計(jì)算電流高壓側(cè)：兩相電流之差低壓側(cè)：故平衡系數(shù)（11-16）可以看出：式（11-15）與式（11-16）完全相同。由上所述，可以得出如下的

25、結(jié)論：對(duì)于yn,d接線的變壓器，用改變ta接線方式移相及由軟件在高壓側(cè)移相，差動(dòng)元件兩側(cè)之間的平衡系數(shù)完全相同。此外，該平衡系數(shù)只與變壓器兩側(cè)的電壓及差動(dòng)ta的變比有關(guān)，而與變壓器的容量無關(guān)。（iii）差動(dòng)ta接線為y，y、由軟件在低壓側(cè)移相平衡系數(shù)（11-17）表11-1為三卷變壓器縱差保護(hù)各側(cè)之間平衡系數(shù)計(jì)算表表11-1y，y，d變壓器縱差保護(hù)各側(cè)之間的平衡系數(shù)（以低壓側(cè)為基準(zhǔn)值）項(xiàng)目名稱各側(cè)系數(shù)高壓側(cè)（h）中壓側(cè)（m）低壓側(cè)（l）ta接線yyyta二次電流各相差動(dòng)元件的計(jì)算電流對(duì)低壓側(cè)的平衡系數(shù)1說明：表中列出的平衡系數(shù)是用軟件在高壓側(cè)移相或用改變ta接線方式移相的條件下計(jì)算出來的。se

26、變壓器的額定容量；、分別為高壓側(cè)額定電壓及ta的變比；、分別為變壓器中壓側(cè)額定電壓及ta的變比；、分別為變壓器低壓側(cè)額定電壓及ta變比。4躲涌流措施在變壓器縱差保護(hù)中，是利用涌流的各種特征量（含有直流分量、波形間斷或波形不對(duì)稱、含有二次諧波分量）作為制動(dòng)量或進(jìn)行制動(dòng)，來躲過空投變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流。5躲不平衡電流（暫態(tài)不平衡電流及穩(wěn)態(tài)不平衡電流）大的措施運(yùn)行實(shí)踐表明，對(duì)變壓器縱差保護(hù)進(jìn)行合理地整定計(jì)算，適當(dāng)提高其動(dòng)作門坎，可以使其有效地躲過不平衡電流大的影響。五微機(jī)變壓器縱差保護(hù)1構(gòu)成及邏輯框圖大型超高壓變壓器的縱差保護(hù)，由分相差動(dòng)元件、涌流閉鎖元件、差動(dòng)速斷元件、過激磁閉鎖元件及ta斷線信號(hào)（

27、或閉鎖）元件構(gòu)成。涌流閉鎖方式可采用分相閉鎖或采用“或門”閉鎖方式。其邏輯框圖分別如圖11-17及圖11-18所示。圖11-17“或門”閉鎖式變壓器縱差保護(hù)邏輯框圖圖11-18“分相”閉鎖式變壓器縱差保護(hù)邏輯框圖涌流“分相”閉鎖方式，是指某相的涌流閉鎖元件只對(duì)本相的差動(dòng)元件有閉鎖作用，而對(duì)其它相無閉鎖作用。而涌流“或門”閉鎖方式，是指：在三相涌流閉鎖元件中，只要有一相滿足閉鎖條件，立即將三相差動(dòng)元件全部閉鎖。由圖11-14可以看出，變壓器空投時(shí)，三相勵(lì)磁涌流是不相同的。各相勵(lì)磁涌流的波形、幅值及二次諧波的含量不相同。對(duì)某些變壓器空投錄波表明，在某些條件下，三相涌流之中的某一相可能不滿足閉鎖條件

28、。此時(shí)，若采用“或門閉鎖的縱差保護(hù)，空投變壓器時(shí)不會(huì)誤動(dòng)。而采用“分相”閉鎖方式的差動(dòng)保護(hù)，空投變壓器時(shí)容易誤動(dòng)。采用“分相”閉鎖方式的優(yōu)點(diǎn)是：如果空投變壓器時(shí)發(fā)生內(nèi)部故障，保護(hù)能迅速而可靠動(dòng)作并切除變壓器；而“或門”閉鎖方式的差動(dòng)保護(hù)，則有可能拒動(dòng)或延緩動(dòng)作。2差動(dòng)元件的作用原理目前，在廣泛應(yīng)用的變壓器縱差保護(hù)裝置中，為提高內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作靈敏度及可靠躲過外部故障的不平衡電流，均采用具有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)元件。不同型號(hào)的縱差保護(hù)裝置，其差動(dòng)元件的動(dòng)作特性不相同。差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線，有i段折線式、ii段折線式及三段折線式。采用較多的為二段折線式。（1）動(dòng)作方程差動(dòng)元件動(dòng)作特性不同，其動(dòng)作方

29、程有差異。以下，介紹動(dòng)作特性為i段折線式、ii段折線式及iii段折線式差動(dòng)元件的動(dòng)作方程。（i）i段折線式差動(dòng)元件國外生產(chǎn)的變壓器縱差保護(hù)中，有采用i段折線式動(dòng)作特性的差動(dòng)元件的。其動(dòng)作方程可用下式表示 （11-18）式中：差電流，對(duì)于兩卷變壓順（、分別為差動(dòng)元件兩側(cè)的電流）； 差動(dòng)元件的啟動(dòng)電流，也叫最小動(dòng)作電流，或初始動(dòng)作電流；折線的斜率，通常叫比率動(dòng)系數(shù)；制動(dòng)電流，一般取差動(dòng)元件各側(cè)電流中的最大者，即，也有采用的。（ii）二段折線式差動(dòng)元件在國內(nèi)，廣泛采用的變壓器縱差保護(hù)，多采用具有二段折線式動(dòng)作特性的差動(dòng)元件。其動(dòng)作方程為.（11-19）在式（11-19）中：拐點(diǎn)電流，即開始出現(xiàn)制動(dòng)作

30、用的最小制動(dòng)電流；其他符號(hào)的物理意義同式（11-18）。（iii）三段折線式差動(dòng)元件根據(jù)用戶的要求，微機(jī)變壓器縱差保護(hù)的動(dòng)作特性可作成三段折線式或多段折線式。三段折絲式差動(dòng)元件的動(dòng)作方程為 .（11-20）在式（11-20）中：第二段折線的斜率；第三段折線的斜率；第二個(gè)拐點(diǎn)電流；其他符號(hào)的物理意義同式（11-19）。（2）動(dòng)作特性曲線根據(jù)式（11-18）、式（11-19）及式（11-20），繪制出動(dòng)作特性分別i段折線式、ii段折線式及三段折線式差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線，分別如圖11-19、圖11-20及圖11-21所示。圖11-19動(dòng)作特性為i段折線式差動(dòng)元件圖11-20二段折線式差動(dòng)元件的的動(dòng)

31、作特性曲線動(dòng)作特性曲線圖11-21三段折線式差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線（3）對(duì)三種差動(dòng)元件動(dòng)作特性的比較由圖11-19、圖11-20及圖11-21可以看出，具有比率制動(dòng)特性差動(dòng)元件的動(dòng)作特性，由三個(gè)物理量來決定：即由啟動(dòng)電流，拐點(diǎn)電流、及比率制動(dòng)系數(shù)（特性曲線的斜率、）來決定。由于差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度及躲區(qū)外故障的能力與其動(dòng)作特性有關(guān)，因此，與、及有關(guān)。比較動(dòng)作特性曲線不同幾個(gè)差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度，可比較它們的、及。可以看出：當(dāng)啟動(dòng)電流及比率制動(dòng)系數(shù)相同的情況下，拐點(diǎn)電流越小，其動(dòng)作區(qū)越小，動(dòng)作靈敏度就低。此時(shí)（各曲線的及s相同），動(dòng)作特性如圖11-19所示的差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度，比其他兩個(gè)差動(dòng)元

32、件低，而躲區(qū)外故障的能力比其他兩個(gè)高。在比較幾個(gè)差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度及躲區(qū)外故障的能力時(shí)，只有將上述三個(gè)物理量中的兩個(gè)固定之后才能進(jìn)行，而當(dāng)三個(gè)物理量均為變量時(shí)是無法比較的。在其他兩個(gè)量固定之后，比率制動(dòng)系數(shù)越小，或拐點(diǎn)電流越大，或初始動(dòng)作電流越小，差動(dòng)元件動(dòng)作靈敏度越高，但躲區(qū)外故障的能力越差。數(shù)十年的運(yùn)行實(shí)踐表明，只要對(duì)啟動(dòng)電流、，拐點(diǎn)電流及比率制動(dòng)系數(shù)進(jìn)行合理的整定，具有二段折線式動(dòng)作特性的差動(dòng)元件，完全能滿足動(dòng)作靈敏度及工作可靠性的要求。3涌流閉鎖元件目前，在廣泛應(yīng)用的變壓器縱差保護(hù)裝置中，通常采用勵(lì)磁涌流的特征量之一作為閉鎖元件來實(shí)現(xiàn)躲過勵(lì)磁涌流。在電磁型差動(dòng)繼電器中（bch型繼電器

33、），設(shè)置速飽和變流，是根據(jù)涌流中有直流分量原理躲涌流的。在晶體管保護(hù)和集成電路保護(hù)裝置中，是采用波形間斷原理或二次諧波制動(dòng)原理躲過涌流的。在微機(jī)型保護(hù)裝置中，是采用二次諧波制動(dòng)或間斷角原理或波形對(duì)稱原理來區(qū)分故障電流與勵(lì)磁涌流的。（1）二次諧波制動(dòng)原理二次諧波制動(dòng)原理的實(shí)質(zhì)是：利用差動(dòng)元件差電流中的二次諧波分量作為制動(dòng)量，區(qū)分出差流是故障電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)躲過勵(lì)磁涌流。在具有二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)中，采用一個(gè)重要的物理量，即二次諧波制動(dòng)比來衡量二次諧波電流的制動(dòng)能力。所謂二次諧波制動(dòng)比，是指：在差動(dòng)元件的差電流中，含有基波分量和二次諧波分量，其基波分量大于差動(dòng)元件的動(dòng)作電流，而差動(dòng)元件處于

34、臨界制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，二次諧波分量電流與基波分量電流的百分比，叫做二次諧波制動(dòng)比。即.（11-21）式中：二次諧波制動(dòng)比；基波電流；二次諧波電流。由二次諧波制動(dòng)比定義的邊界條件及式（11-21）可以看出，二次諧波制動(dòng)比越大，與基波電流相比，單位二次諧波電流產(chǎn)生的作用相對(duì)越?。欢沃C波制動(dòng)比越小，單位二次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用相對(duì)越大。因此，在對(duì)具有二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行定值整定時(shí)，二次諧波制動(dòng)比整定值越大，該保護(hù)躲過勵(lì)磁涌流的能力越弱；反之，二次諧波制動(dòng)比整定值越小，保護(hù)躲勵(lì)磁涌流的能力越強(qiáng)。（2）間斷角原理變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障電流波形無間斷；而變壓器空投時(shí)，勵(lì)磁涌流的波形是間斷的，具有

35、很大的間斷角（一般大于1500）。按間斷角原理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)，是根據(jù)差電流波形是否有間斷及間斷角的大小來區(qū)分故障電流與勵(lì)磁涌流的。（i）關(guān)于間斷角說明間斷角原理的波形圖如圖11-22所示。圖11-22間斷角原理圖在圖11-22中：制動(dòng)電流（直流），其中包括直流門坎值折算成的制動(dòng)電流量；流過差動(dòng)元件的差流（將負(fù)半波反向之后）；間斷角。由圖可以看出，間斷角的物理意義是：在差流的半個(gè)周期內(nèi)，差動(dòng)量小于制動(dòng)量的角度。（ii）差動(dòng)元件的閉鎖角閉鎖角，是按間斷角原理構(gòu)成的變壓器縱差保護(hù)的一個(gè)重要物理量，用它來判斷差動(dòng)元件中的差流是故障電流還是勵(lì)磁涌流引起的。當(dāng)測(cè)量出的間斷角，滿足時(shí)，則判斷差流為勵(lì)磁涌流，

36、將保護(hù)閉鎖。此時(shí)，即是，保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)測(cè)量出的間斷角，滿足時(shí)，則認(rèn)為差動(dòng)元件中的差流為故障電流。當(dāng)故障電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器。（iii）保護(hù)工況分析變壓器正常運(yùn)行時(shí)差流很小，圖11-22中的很小，而較大，直線將在項(xiàng)點(diǎn)的上方。此時(shí)，間斷角，且，保護(hù)可靠不動(dòng)作。變壓器空投時(shí)，產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。設(shè)勵(lì)磁涌流的波形如圖11-23中的所示。圖11-23空投變壓器時(shí)的差流和制動(dòng)電流波形由圖11-23可以看出：盡管差流波型幅值很大（能滿足），但由于間斷角很大（大于閉鎖角），差動(dòng)保護(hù)將被可靠閉鎖。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)元件的差流很大且無間斷。設(shè)故障電流波形如圖11-24中的所示。圖11-2

37、4變壓器內(nèi)部故障時(shí)差流和制動(dòng)電流波形由圖11-24可以看出，很小（）。又由于差流幅值很大，能滿足，故差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，作用于切除變壓器。（iv）定值的影響當(dāng)差動(dòng)元件的啟動(dòng)電流為定值時(shí)，整定的閉鎖角越小，則要求在半個(gè)周期內(nèi)差流大于制動(dòng)電流的角度越大，即交流制動(dòng)系數(shù)越大?？胀蹲儔浩鲿r(shí)，差動(dòng)元件越不容易誤動(dòng)。反之，閉鎖角整定值越大，躲勵(lì)磁涌流的能力越小。（3）波形對(duì)稱原理在微機(jī)型變壓器縱差保護(hù)中，采用波形對(duì)稱算法，將勵(lì)磁涌流同變壓器故障電流區(qū)分開來。其計(jì)算方法如下：首先將流入差動(dòng)元件的差流進(jìn)行微分，濾去電流中的直流分量，使電流波形不偏移橫坐標(biāo)軸（即時(shí)間軸）的一側(cè)，然后比較每個(gè)周期內(nèi)差電流的前半波與后半波

38、的量值。設(shè)表示差流微分后波形上前半周某一點(diǎn)的值，表示差流波形微分后波形上與點(diǎn)相差1800點(diǎn)的值，k為比率常數(shù)，則當(dāng)若滿足（11-22）則認(rèn)為波形是對(duì)稱的，否則認(rèn)為波形不對(duì)稱。在式（11-22）中，k又稱不對(duì)稱系數(shù)，通常等于1/2。變壓器內(nèi)部故障時(shí)，值與值大小基本相等、相位基本相反，則與大小相等方向相反，+，-。此時(shí)，k。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。勵(lì)磁涌流的波形具有很大的間斷角，值與值相差很大，相位也不會(huì)相差1800，因此，+可能較-還大，k值將大于1/2。差動(dòng)保護(hù)被閉鎖。（4）磁制動(dòng)原理磁制動(dòng)涌流閉鎖原理，是利用計(jì)算變壓器的磁通特性來區(qū)分勵(lì)磁涌流與故障電流的。忽略不計(jì)變壓器繞組電阻及鐵芯的有效損耗，帶電后

39、變壓器的t型等值網(wǎng)路如圖11-25所示。圖11-25變壓器的等值網(wǎng)路在圖11-25中：l1、l2分別為變壓器原邊與付邊的漏感；m變壓器激磁電感；、變壓器輸入及輸出電流；、變壓器輸入及輸出電壓；變壓器的激磁電流，。由圖11-25可得到變壓器的電勢(shì)的簡化方程 （11-23）由于l1是漏磁通產(chǎn)生的，其值很小，故可將式（11-23）簡化為 （11-24）激磁電感m的大小與變壓器鐵芯激磁特性有關(guān)，當(dāng)變壓器工作磁密變化時(shí)（沿磁化曲線變化），m值也隨之變化。因此，m值能反映鐵芯中的磁密在磁化曲線上的部位。當(dāng)工作磁密在磁化曲線上的飽和位置時(shí)，m值大大降低，從而出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。在微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置中，可用檢

40、測(cè)激磁電感m的變化來區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流。由式（11-24）可得。再進(jìn)一步簡化得（11-25）在式（11-25）中：n時(shí)刻的外加電壓值；（n+1)時(shí)刻的激磁電流；（n-1)時(shí)刻的激磁電流；n時(shí)刻的激磁電感。在保護(hù)裝置中，結(jié)合對(duì)差流波形的計(jì)算，計(jì)算電流上升沿開始幾個(gè)點(diǎn)的m值。當(dāng)（11-26）時(shí)，判斷為勵(lì)磁涌流，否則判為故障電流。式（11-26）中：上升沿第n個(gè)采樣點(diǎn)激磁電感；上升沿第n+m個(gè)采樣點(diǎn)的激磁電感；k常數(shù)。4過激磁閉鎖元件運(yùn)行中的變壓器，當(dāng)由于某種原因造成過激磁時(shí)，可能導(dǎo)致縱差保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)于超高壓大型變壓器，為防止過激磁運(yùn)行時(shí)縱差保護(hù)誤動(dòng)，設(shè)置過激磁閉鎖元件。當(dāng)變壓器過激磁時(shí)，將縱差

41、保護(hù)閉鎖。變壓器過激磁，激磁電流中的5次諧波分量大大增加。變壓器縱差保護(hù)的過激磁閉鎖元件，實(shí)際上是采用5次諧波電流制動(dòng)元件。即當(dāng)差流中的5次諧波分量大于某一值時(shí)，將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。在變壓器縱差保護(hù)中，采用5次諧波制動(dòng)比這個(gè)物理量，來衡量5次諧波電流的制動(dòng)能力。所謂5次諧波制動(dòng)比，是指：差流中有基波電流及5次諧波電流，其中基波電流大于差動(dòng)元件的動(dòng)作電流，而差動(dòng)元件處于臨界制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，5次諧波電流與基波電流的百分比（11-27）叫5次諧波制動(dòng)比。式（11-27）中：5次諧波電流；基波電流。與二次諧波制動(dòng)比類似，5次諧波制動(dòng)比越大，單位5次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用越小，差動(dòng)保護(hù)躲過激磁的能力越差；反

42、之，5次諧波制動(dòng)比越小，單位5次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用越大，差動(dòng)保護(hù)躲變壓器過激磁的能力越強(qiáng)。5差動(dòng)速斷元件差動(dòng)速斷元件，實(shí)際上是縱差保護(hù)的高定值差動(dòng)元件。前已述及，對(duì)變壓器縱差保護(hù)設(shè)置的涌流閉鎖元件，主要是根據(jù)勵(lì)磁涌流的特征量之一：“波形畸變”或“諧波分量大”實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障ta飽和時(shí)，ta二次電流的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，其中含有大量的諧波分量，從而使涌流判別元件誤判斷成勵(lì)磁涌流，致使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或延緩動(dòng)作，嚴(yán)重?fù)p壞變壓器。為克服縱差保護(hù)的上述缺點(diǎn)，設(shè)置差動(dòng)速斷元件。差動(dòng)速斷元件反映的也是差流。與差動(dòng)元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有諧波分量的大小，只要差流

43、的有效值超過了整定值，它將迅速動(dòng)作而切除變壓器。第四節(jié)其他差動(dòng)保護(hù)根據(jù)變壓器的類型、容量、電壓等級(jí)及其他特點(diǎn)，除應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障的縱差保護(hù)之外，還可裝只反映某一側(cè)故障的分側(cè)差動(dòng)保護(hù)及反應(yīng)大電流系統(tǒng)側(cè)內(nèi)部故障的零序差動(dòng)保護(hù)。一分側(cè)差動(dòng)保護(hù)1構(gòu)成接線及特點(diǎn)分側(cè)差動(dòng)保護(hù)是將變壓器的各側(cè)繞組分別作為被保護(hù)對(duì)象，在各側(cè)繞組的兩端設(shè)置電流互感器而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。實(shí)際上，分側(cè)差動(dòng)保護(hù)多用于超高壓大型變壓器的高壓側(cè)，其原理接線如圖11-26所示。圖11-26變壓器高壓側(cè)分側(cè)差動(dòng)原理接線圖在圖11-26中：lh1、lh2差動(dòng)兩側(cè)ta；ja、jb、jc差動(dòng)繼電器。由圖11-26可以看出：分側(cè)差動(dòng)保護(hù)的原理接

44、線圖與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的原理接線圖完全相同。該保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：它不受變壓器激磁電流、勵(lì)磁涌流、帶負(fù)荷調(diào)壓及過激磁的影響。差動(dòng)兩側(cè)的ta可取同型號(hào)及同變比的。因此，其動(dòng)作電流可以適當(dāng)降低。與變壓器縱差保護(hù)相比，其動(dòng)作靈敏度高、構(gòu)成簡單（不需要涌流閉鎖元件及差動(dòng)速斷元件）。另外，在保護(hù)的構(gòu)成上，由于不需要濾去零序電流，故反映內(nèi)部靠近中性點(diǎn)繞組接地故障的靈敏度比縱差保護(hù)要高。其缺點(diǎn)是，由于只差接變壓一側(cè)的繞組，故對(duì)變壓器同相繞組的匝間短路無保護(hù)作用。另外，保護(hù)范圍比縱差小。在三卷自耦變壓器上，可實(shí)現(xiàn)將高壓側(cè)、中壓側(cè)繞組作為保護(hù)對(duì)象的高、中壓側(cè)分相差動(dòng)保護(hù)。此時(shí)，分別在高壓輸出端、中壓輸出端及中性點(diǎn)側(cè)設(shè)置

45、ta。以一相差動(dòng)為例，其原理接線如圖11-27所示。三卷自耦變壓器高、中壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)與高壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)相同。圖11-27三卷自耦變壓器高、中壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)原理接線圖（以c相差動(dòng)為例）2邏輯框圖以圖11-26所示的分側(cè)差動(dòng)保護(hù)為例，其構(gòu)成邏輯框圖如圖11-28所示。圖11-28變壓器分側(cè)差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖在圖11-28中：、分別為變壓器輸出端差動(dòng)ta二次a、b、c三相電流；、分別為變壓器中性點(diǎn)差動(dòng)ta二次a、b、c三相電流。由圖11-28可以看出，它與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的邏輯框圖相似。但是，裝于大電流系統(tǒng)側(cè)的分側(cè)差動(dòng)保護(hù)，不能采用循環(huán)閉鎖。在三相差動(dòng)元件中，只要有一相動(dòng)作，便立即作用于切除變壓器。

46、3差動(dòng)元件的動(dòng)作方程及動(dòng)作特性變壓器分側(cè)差動(dòng)元件的動(dòng)作特性與縱差元件的動(dòng)作特性相似。不同的是整定值。以動(dòng)作特性為二段折線式的差動(dòng)元件為例，其動(dòng)作方程為（11-31）在式（11-31）中：差流，；制動(dòng)電流，或；啟動(dòng)電流；拐點(diǎn)電流；出線側(cè)ta二次a相（或b相或c相）電流；max取最大值；中線點(diǎn)側(cè)ta二次a相（或b相或c相）電流。根據(jù)式（11-31）繪制出的差動(dòng)元件的動(dòng)作特性如圖11-29所示。圖11-29分側(cè)差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線在圖11-29中：各符號(hào)的物理意義同式（11-31）。 第五節(jié)差動(dòng)保護(hù)的ta斷線閉鎖為確保差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度，具有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)元件的啟動(dòng)電流均很小。這樣，當(dāng)差動(dòng)元

47、件某側(cè)ta二次的一相或多相斷線時(shí)，差動(dòng)保護(hù)必將誤動(dòng)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)中，均設(shè)置有ta斷線閉鎖元件。在變壓器運(yùn)行時(shí)，一旦出現(xiàn)差動(dòng)ta二次回路斷線，立即發(fā)出信號(hào)并將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。一ta斷線閉鎖元件的作用原理在理想情況下，若不考慮差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)、外不同兩點(diǎn)接地短路，則ta二次三相電流之和應(yīng)等于零，即若ta二次回路中一相斷線時(shí)，則根據(jù)以上原理及變壓器接線組別、變壓器中性點(diǎn)是否接地運(yùn)行，提出以下ta二次回路斷線閉鎖判據(jù)：.（11-42）式中：、門檻值，可根據(jù)不平衡差流的大小確定；零序電流，ta二次值；、分別為ta二次a、b、c三相電流。該判別ta斷線的方法有一很大的缺點(diǎn)，應(yīng)由其他ta供

48、給。目前，在微機(jī)型保護(hù)裝置中，多采用根據(jù)電流變化情況、變化趨勢(shì)及電流量值大小來判斷ta斷線的。當(dāng)測(cè)量出只有變壓器一側(cè)的電流發(fā)生了變化，且變化趨勢(shì)是電流由大向小變化、而電流值小于額定電流時(shí)，被判為電流變化側(cè)的ta斷線。當(dāng)變壓器各側(cè)電流均發(fā)生變化，且電流變化趨勢(shì)是由小向大變化、而變化后電流的幅值又大于額定電流，則說明電流的變化是由故障引起的。二關(guān)于ta斷線閉鎖元件的作用眾所周知，ta二次回路不能開路。如果ta二次回路開路，將在開路點(diǎn)的兩側(cè)產(chǎn)生很高的電壓，危及人身及二次設(shè)備的安全。另外，在開路點(diǎn)可能產(chǎn)生電弧，進(jìn)而引起火災(zāi)。變壓器的容量越大及ta變比越大，ta二次回路開路的危害越嚴(yán)重。運(yùn)行實(shí)踐已充分證

49、明。因此，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)ta二次開路時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作切除變壓器，是防止人身傷害及損壞設(shè)備的有效辦法。對(duì)于大容量的主設(shè)備，由于ta的變比很大，ta斷線閉鎖元件只應(yīng)發(fā)信號(hào)而不要閉鎖差動(dòng)保護(hù)。第六節(jié)短路故障的后備保護(hù)大、中型變壓器短路故障后備保護(hù)的類型，通常有復(fù)合電壓過電流保護(hù)、零序電流及零序方向電流保護(hù)、負(fù)序電流及負(fù)序方向電流保護(hù)、低阻抗保護(hù)及復(fù)合電壓方向過流保護(hù)。一復(fù)合電壓過電流保護(hù)復(fù)合電壓過電流保護(hù)，實(shí)質(zhì)上是復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)。它適用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。1動(dòng)作方程及邏輯框圖復(fù)合電壓過流保護(hù)，由復(fù)合電壓元件、過電流元件及時(shí)間元件構(gòu)成，作為被保

50、護(hù)設(shè)備及相鄰設(shè)備相間短路故障的后備保護(hù)。保護(hù)的接入電流為變壓器某側(cè)ta二次三相電流，接入電壓為變壓器該側(cè)或其他側(cè)tv二次三相電壓。為提高保護(hù)的動(dòng)作靈敏度，三相電流一般取自電源側(cè)，而電壓一般取自負(fù)荷側(cè)。保護(hù)的動(dòng)作方程為.（11-43）.（11-44）式中：tv二次a、c兩相之間電壓；ta二次a相或b相或c相電流；負(fù)序電壓（tv二次值）；過電流元件動(dòng)作電流整定值；低電壓元件動(dòng)作電壓整定值；負(fù)序電壓元件的動(dòng)作電壓整定值。復(fù)合電壓過電流保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖如圖11-32所示。圖11-32復(fù)合電壓過電流保護(hù)邏輯框圖在圖中：uac接在a、c兩相電壓之間低電壓元件；u2負(fù)序過電壓元件；ia、ib、ic分別為a、

51、b、c相過電流元件。由圖可以看出：當(dāng)變壓器電壓降低，或負(fù)序電壓大于整定值及a相或b相或c相過電流時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)t作用于切除變壓器。2整定原則及定值建議（1）過電流元件過電流元件的動(dòng)作電流，按躲過變壓器運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流來整定，即.（11-45）式中：動(dòng)作電流整定值；可靠系數(shù)，取1.151.2；返回系數(shù)，取0.950.98；變壓器額定電流，ta二次值。代入式（11-45）可得（1.171.2）。（2）低電壓元件低電壓元件的動(dòng)作電壓按躲過無故障運(yùn)行時(shí)保護(hù)安裝處出現(xiàn)的最低電壓來整定。即（11-46）式中：動(dòng)作電壓整定值；正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的最低電壓值；返回系數(shù)，取1.05；可靠系數(shù)，取1.2。發(fā)

52、電廠廠高變復(fù)合電壓過電流保護(hù)低電壓元件的引入電壓，通常取自變壓器低壓側(cè)各段廠用母線。其低電壓元件的動(dòng)作電壓，應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的條件整定。對(duì)于發(fā)電廠升壓變壓器，當(dāng)?shù)碗妷涸碾妷喝∽詸C(jī)端tv二次時(shí)，還應(yīng)考慮躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行出現(xiàn)的低電壓。一般（0.60.7）式中：額定電壓（tv二次值）。（3）負(fù)序電壓元件按躲過正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中出現(xiàn)的最大負(fù)序電壓整定。此外，還應(yīng)滿足相鄰線路末端兩相短路時(shí)負(fù)序電壓元件有足夠的動(dòng)作靈敏度。通常式中：額定電壓（tv二次值）。（4）動(dòng)作延時(shí)應(yīng)按與相鄰線路相間短路后備保護(hù)相配合整定。即式中：t復(fù)合電壓過流保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)；相鄰線路相間短路后備保護(hù)的最長延時(shí)；時(shí)間級(jí)差，一般取0.30.5秒。二零序電流及零序方向電流保護(hù)電壓為110kv及以上的變壓器，在大電流系統(tǒng)側(cè)應(yīng)設(shè)置反映接地故障的零序電流保護(hù)。有兩側(cè)接大電流系統(tǒng)的三卷變壓器及三卷自耦變壓器，其零序電流保護(hù)應(yīng)帶方向，組成零序方向電流保護(hù)。兩卷或三卷變壓器的零序電流保護(hù)的零序電流，可取自中性點(diǎn)ta二次，也可取自本側(cè)ta二次三相零線上的電流，或由本側(cè)ta二次三相電流自產(chǎn)。零序功率方向元件的接入零序電壓，可以取自本側(cè)tv