差動保護(hù)總結(jié)

1、1、變壓器差動保護(hù)的工作原理與線路縱差保護(hù)的原理相同，都是比較被保護(hù)設(shè)備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的 大小。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不相等再加上變壓器各側(cè)電流的相位 往往不相同。因此，為了保證縱差動保護(hù)的正確工作， 須適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感 器的變比，及各側(cè)電流相位的補(bǔ)償使得正常運(yùn)行和區(qū)外短路故障時，兩側(cè)二次電流相等。2、變壓器縱差動保護(hù)的特點(diǎn)勵磁涌流的特點(diǎn)及克服勵磁涌流的方法(1) 勵磁涌流：在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下，變壓器勵磁電流的數(shù)值可達(dá)變壓器額定68倍變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌流。(2) 產(chǎn)生勵磁涌流的原因因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)的情況下鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外加電壓90,

2、在電壓瞬時值U=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應(yīng)為-但由于鐵心中的磁通不能突變，因此 將出現(xiàn)一個非周期分量的磁通+m,如果考慮剩磁r，這樣經(jīng)過半過周期后鐵 心中的磁通將達(dá)到2卅r，其幅值為如圖8-6所示。此時變壓器鐵芯將嚴(yán)重飽 和，通過圖8-7可知此時變壓器的勵磁電流的數(shù)值將變得很大，達(dá)到額定電流的勵磁浦流的菠形(a)發(fā)LL器鐵心的施化曲皴(b勵磯沛誠(3) 勵磁涌流的特點(diǎn)： 勵磁電流數(shù)值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏 于時間軸的一側(cè)。 勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵磁涌流以 2次諧波為主。 勵磁涌流的波形出現(xiàn) 間斷角。表8-1勵磁涌流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)舉例條件諧波分量占基波分量的百

3、分?jǐn)?shù)(%直流分量基波二次諧 波三次諧 波四次諧 波五次諧波1第一個周期58100622542勵磁涌流第二個周期58100632853第八個周期58100653073內(nèi)部短路 故障電流電流互感器飽和 電流互感器不飽 和380100100493249724(4) 克服勵磁涌流對變壓器縱差保護(hù)影響的措施： 采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構(gòu)成差動保護(hù); 利用二次諧波制動原理構(gòu)成的差動保護(hù)； 利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動保護(hù)； 采用模糊識別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動保護(hù)。3、變壓器不平衡電流產(chǎn)生的原因1、相位不同導(dǎo)致2、CT變比不一致導(dǎo)致3、CT型號不一致導(dǎo)致4、帶負(fù)荷調(diào)整分接頭導(dǎo)致5、線路不平衡電容

4、電流導(dǎo)致（1）穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流 變壓器兩側(cè)電流相位不同電力系統(tǒng)中變壓器常采用丫，d11接線方式，因此，變壓器兩側(cè)電流的相 位差為30，如下圖所示，丫側(cè)電流滯后側(cè)電流30，若兩側(cè)的電流互感器 采用相同的接線方式，則 兩側(cè)對應(yīng)相的二次電流也相差 30左右，從而產(chǎn)生很 大的不平衡電流。doc 電流互感器計算變比與實(shí) 際變比不同由于變比的標(biāo)準(zhǔn)化使 得其實(shí)際變比與計算變比不 一致，從而產(chǎn)生不平衡電流。 變壓器各側(cè)電流互感 器型號不同變壓器Y,d11聯(lián)結(jié)相量圖佃）統(tǒng)絹捷線閤他）招曲闇由于變壓器各側(cè)電壓 等級和額定電流不同，所以變 壓器各側(cè)的電流互感器型號 不同，它們的飽和特性、勵磁 電流（歸算至同一

5、側(cè)）也就不 同，從而在差動回路中產(chǎn)生較 大的不平衡電流。 變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分 接頭變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭，是電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的一種方法，改變分 接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，差動保護(hù)只能按照某一變比整定， 選 擇恰當(dāng)?shù)钠胶饩€圈減小或消除不平衡電流的影響。當(dāng)差動保護(hù)投入運(yùn)行后，在調(diào)壓抽頭改變時，一般不可能對差動保護(hù)的電流回路重新操作， 因此又會出現(xiàn)新的 不平衡電流。不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍有關(guān)。（2）暫態(tài)情況下的不平衡電流 暫態(tài)過程中不平衡電流的特點(diǎn)： 暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側(cè)。 暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時間滯后一次側(cè)最大電流的時間（根據(jù)此特點(diǎn)靠保護(hù)的延

6、時來躲過其暫態(tài)不平衡電流必然影響保護(hù)的快速性，甚至使變壓器差動保護(hù)不能接受）。4、減小不平衡電流的措施（1）減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器差動保護(hù)各側(cè)用的電流互感器，選用 變壓器差動保護(hù)專用的D級 電流互感器；當(dāng)通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時，差動保護(hù)回路的二次負(fù)荷要能滿足10淤差的要求（2）減小電流互感器的二次負(fù)荷這實(shí)際上相當(dāng)于減小二次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵磁電 流。減小二次負(fù)荷的常用辦法有：減小控制電纜的電阻 （適當(dāng)增大導(dǎo)線截面，盡 量縮短控制電纜長度）；采用弱電控制用的電流互感器（二次額定電流為IA）等。（3）采用帶小氣隙的電流互感器這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流

7、較大的情況下，電流互 感器不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善了電 流互感器的暫態(tài)特性。（4）減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補(bǔ)償 如何讓被保護(hù)裝置的兩側(cè)電流的差流為 0？ 變壓器：電流的大小本身不一致-標(biāo)幺值（Tap值） 相位不一致-相角補(bǔ)償（算法）變壓器一般算法（電流幅值調(diào)整以及電流相位校正） 分析：要消除相位的差別可以用IA |B與|a進(jìn)行相位補(bǔ)償 為何我們的687A與SEL587裝置的補(bǔ)償算法用的是Ia Ib而不是Ib Ia? 答：因?yàn)?87A差動電流計算公式為：|op |& & ，如果補(bǔ)償算法用Ia Ib , 那么高低壓側(cè)相位相反，如果幅

8、值相等的，那么Iop=0，如果補(bǔ)償算法用Ib Ia， 那么Iop=2Ih=2Il，差動就會動作。補(bǔ)償算法中的Ia Ib為何要除以3后再參與計算？ ？IaIb 而答：因?yàn)槲覀冊谶M(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)臅r候，相應(yīng)的高壓側(cè)電流幅值增加為.3Ia 0我們計算的標(biāo)幺值（Tap值）是針對高低壓側(cè)而言的，而不是針對r/ANaNTap Tap2IA-IB=IA高壓側(cè)補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)J曲線SLP1、SLP2的原因？ ？曲線 SLP1 主要考慮由主 TA 及繼電器 TA 的變比誤差或由主變分接頭位置改變 而產(chǎn)生的誤差，這種誤差在 TA 飽和前與電流基本成比例增加。曲線SLP2主要考慮在大電流范圍內(nèi)，由于 TA飽和，測量電流誤差將

9、會急劇增 大，因此其斜率比 S1 更高。我們的 687A 用于現(xiàn)場時變壓器各側(cè) CT 都按 Y 型接線，當(dāng)變壓器各側(cè) 電流互感器二次均采用星型接線后， 其二次電流直接接入保護(hù)裝置， 從而簡化了 TA 二次接線，增加了電流回路的可靠性。 CT 的極性端可選則同時指向母線或 者同指向變壓器電力系統(tǒng)中變壓器常采用 Y/D-11 接線方式，因此，變壓器兩側(cè)電流的相位 差為 30。如果不采取措施，差回路中將會由于變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn) 生不平衡電流，必須消除這種不平衡電流。為消除各側(cè) TA 二次電流之間的角度差，由保護(hù)軟件通過算法進(jìn)行調(diào)整。 裝置采用Y-變化調(diào)整差流平衡，其校正方法如下：Y 側(cè)：A2

10、=（ A2 B2 ） I IB2=（ B2 C2）C2=（C2 A2 ） 側(cè)：I a2 = I a2Ib2 = Ib2Ic2 = I c2式中：IA2 丨 B2、IC2 為 Y 側(cè) TA 二次電流，丨A2、I 2、I 2 為丫側(cè)校正后的各相電流；Ia2、Ib2、Ic2為側(cè)TA二次電流，丨2、1 2、I 2為側(cè)校正后的各相電流。經(jīng)過軟件校正后， 差動回路兩側(cè)電流之間的相位一致。 可以看到高壓側(cè)二次電流由于在進(jìn)行相位校正時擴(kuò)大了 3倍，所以與低壓側(cè)電流做差流比較時要將高壓側(cè)電流除以3空送變壓器如何閉鎖差動保護(hù)？1、變壓器空充有兩種避免保護(hù)誤跳的方法。為二次諧波閉鎖法和間斷角法。PMC687B采用間

11、斷角方法，所以在出廠試驗(yàn)時無法做間斷角閉鎖 試驗(yàn)，故做五次諧波閉鎖試驗(yàn)。2、發(fā)電廠發(fā)變組空充里面含有很大的五次諧波，采用五次諧波閉鎖?？胀蹲儔浩鲿r，由于存在勵磁涌流，會導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。由于勵磁涌流中有 較大的二次諧波成分，常見的解決方法是用二次諧波制動差動保護(hù).（我們的687A采用的就是二次諧波制動差動保護(hù)）。以下是我們687A的主要功能：差動保護(hù)電流幅值和相位自動補(bǔ)償（裝置自動完成）；差動速斷保護(hù)快速切除變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障；比率制動差動保護(hù)采用2段斜率的動作曲線，能有效區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外 故障并正確動作；帶有二次諧波制動和五次諧波制動的比率差動保護(hù)，能有效防止勵磁 涌流和過勵磁造成的誤動；以

12、下是高壓側(cè)CT接成三角形，低壓側(cè)CT接成星型的變壓器原理圖:Y.d11聯(lián)谿變丿I.器差動保護(hù)接線圖和相量圖(a)原理接線圖L（t）電流互感器差動冋路電流相華差動保護(hù)的原理的原理是相同的，我們的 687A要求高壓側(cè)CT為星型，其相位 校正在裝置里完成（微機(jī)保護(hù)中采用軟件進(jìn)行相位校正），這樣CT的接線就變 簡單了。而上圖高壓側(cè)的CT為三角形，其接線方式復(fù)雜了，但是其完成了相位 的校正。我們在變壓器送電前要做哪些工作?PMC-687A差動保護(hù)裝置上電后，面板指示燈狀態(tài)（綠色）點(diǎn)亮;通過調(diào)試人員相關(guān)調(diào)試；變壓器做空充試驗(yàn)時，應(yīng)暫時投入差動保護(hù)壓板。充電試驗(yàn)結(jié)束后，退 出差動保護(hù)壓板；變壓器（電動機(jī)）正

13、式投運(yùn)，帶一定負(fù)荷確認(rèn)二次電流回路沒有問題后（請?zhí)顚?投運(yùn)測試工作單），方可投入其差動保護(hù)壓板；可以通過查看PMC-687A的表計值，輔助確認(rèn)二次電流回路正確性，所 需的負(fù)荷：變壓器高、低壓側(cè)二次電流均需要大于 0.11 n（ 0.5A,5A額定;0.1A, 1A 額定）。如果變壓器正常運(yùn)行，二次電流回路正確時，PMC-687A的表計值中的差動動作量（idif）應(yīng)小于0.1倍的差動制動量（Ibias）。圖一 ：PMC-687A CT 二次接線圖（以 A 相為例）（一定確保CT接線如上圖所示，注意相序的正確性，否則帶負(fù)荷后就會跳閘！ ?。┻B接組別為Y/ -11降壓變壓器，高壓側(cè)電流超前低壓側(cè)電流

14、150。（本來是30 ，將CT接成減極性后就變成了 150 ），如下圖，圖中以IA、IB、IC示高壓側(cè)各相 電流，Ia、lb、Ic示低壓側(cè)各相電流。IAIB圖二：連接組別為 Y/ -11變壓器，高壓側(cè)電流超前低壓側(cè)電流150 要確保實(shí)際六角圖如上圖所示，不然差動保護(hù)就會跳閘。注意：差動保護(hù)的CT二次側(cè)要求在保護(hù)屏內(nèi)一點(diǎn)接地，絕對不允許多點(diǎn)接地 同樣，我們也可以根據(jù)高低壓側(cè)視在功率相等來推導(dǎo)差動保護(hù)判據(jù)公式：單相變壓器差動保護(hù)原理說明單相變壓器差動保護(hù)原理較為簡單。假設(shè)變壓器高壓側(cè)額定電壓為 U1, CT變比為CT1;低壓側(cè)額定電壓為U2, CT變比為CT2正常運(yùn)行時，由于變壓器損耗很小，可近似

15、認(rèn)為高低壓側(cè)視在功 率相等，因而有：S=U1*I仁U2*I2(I1為高壓側(cè)電流，12為低壓側(cè)電流)所以：I1/I2=U2/U1假設(shè)高壓側(cè)CT二次電流為I1 ，低壓側(cè)CT二次電流為I2 ，則有：I1=CT1*I1 I2=CT2*I2那么：I1/I2=(CT1*I1 )/(CT2*l2 )=U2/U1所以：I1 /I2 =(CT2*U2)/(CT1*U1)=(CT2/CT1)*(U2/U1)結(jié)論：正常運(yùn)行時單相變壓器高低壓側(cè)CT二次電流成正比。變換式：I1 -(CT2/CT1)*(U2/U1)*I2 =0令變壓器差流：I d=l 1 -k* I 2(相量運(yùn)算) 其中平衡系數(shù) k=(CT2/CT1)

16、*(U2/U1)=(U2*CT2)/(U1*CT1)忽略誤差，理論上高低壓側(cè) CT 二次電流成一正比。所以，正常運(yùn)行時，差 流近似為零；外部短路可認(rèn)為是變壓器帶了一個很大的負(fù)荷，所以理論上外部短路時差流也近似為零。變壓器高低壓側(cè)差動保護(hù) CT之間，如有導(dǎo)線短路則變?yōu)殡娫磦?cè) CT有故障電 流，負(fù)荷側(cè)無故障電流，破壞了高低壓側(cè) CT二次電流這種平衡關(guān)系(正比例)。 如變壓器為雙側(cè)電源供電，則故障電流由兩側(cè)提供，差流更大。如變壓器匝間短 路，則相當(dāng)于改變了電壓比(U1/U2)，所以也會出現(xiàn)差流。由于高低壓側(cè)CT二次電流成一正比，此比例往往也不會等于一。在取高低 壓側(cè)CT二次電流做差動保護(hù)時，需將低壓

17、側(cè)電流乘以系數(shù)k。對于常規(guī)電磁型差動保護(hù)即讓低壓側(cè)電流線圈匝數(shù)為高壓側(cè)的k倍(或等效)；對于微機(jī)型差動保護(hù)，將低壓側(cè)CT電流直接乘以k后，再與高壓側(cè)電流做相量運(yùn)算。平衡系數(shù)k也可由另外的方法得到：k=I1 n/l2n其中I1n為高壓側(cè)CT二次額定電流，I2n為低壓側(cè)CT二次額定電流。這兩 種計算方法是等效的，證明如下：I1n=S/(U1*CT1) I2n=S/(U2*CT2)I1n/I2n=S/(U1*CT1)/S/(U2*CT2)=(U2*CT2)/(U1*CT1)=k將式等號兩邊除以I1n，得：。 。 。 。 。I d/I1 n=( 11 /I1n)-(k*I 2 /I1n)=( I 1

18、/I1n)-(I 2 /I2n)這樣得到了按標(biāo)么值計算的差流公式。由于變壓器存在勵磁電流，CT傳變存在誤差；某些變壓器還要考慮分接頭 引起的額外誤差：分接頭檔位變化導(dǎo)致電壓比 （U1/U2）變化；同時也要考慮繼電 器的測量誤差。所以隨著外部電流的增大，變壓器差流也會增大，特別是在外部 短路時。因此，變壓器差動保護(hù)不能采取差流超過一固定值就動作：定值太低， 在變壓器外部故障時穿越電流很大， 差流也大可能導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作； 定值太 高，保護(hù)靈敏度不夠。采用比例制動差動保護(hù)能較好的解決這一問題。比例制動差動保護(hù)動作原理：制動電流：lzd=（| |1 |+|k* 12 |）/2 （ 制動電流是考慮了

19、平衡系數(shù)的兩側(cè)電流絕對值相加除以二）保護(hù)啟動條件：ld差動門檻，同時Idk1*lzd （k1 為制動系數(shù)）制動系數(shù)k1的整定參考SEL587關(guān)于SLP1整定的說明。變壓器差動保護(hù)也得考慮以下問題：空投變壓器時，由于存在勵磁涌流，會導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。由于勵磁涌流中有較大的二次諧波成分，常見的解決方法是用二次諧波制動差動保護(hù)：I2k2*Id（I2 為差流中的二次諧波值，k2為二次諧 波制動系數(shù)），即二次諧波大于一定比例的差動電流后制動差動保護(hù)。勵磁涌流 也可能在以下情況出現(xiàn)：外部故障導(dǎo)致變壓器電壓降低，切除外部故障后電壓恢 復(fù)正常。為了防止嚴(yán)重故障時，比例制動差動保護(hù)不動作，引入了差動速斷保護(hù)。

20、差動速斷保護(hù)動作條件：ld差動速斷定值差動速斷保護(hù)不受二次諧波閉鎖。兩圈變?nèi)嘧儔浩鞑顒颖Ｗo(hù)原理說明對于丫丫接線的兩圈變?nèi)嘧儔浩鞑顒颖Ｗo(hù)，其原理與單相變壓器差動保護(hù)原理相似，在此不做分析。對于丫/ 接線的兩圈變?nèi)嘧儔浩鞑顒颖Ｗo(hù)， 特別是丫/ -11點(diǎn)接線的兩圈變, 國內(nèi)應(yīng)用很多。丫/ 變壓器差動保護(hù)的特殊性在于其 CT二次電流的星三角變換, 其它的與單相變壓器類似。下面進(jìn)行詳細(xì)分析。aWinding 2SEL-5B7(Pirtli )TRCON DA6CTCON YY兩圈變Y/ A-11 三相變壓器差動保護(hù)原理說明圖1: Y/ -11接線變壓器帶有丫-Y的CT連接上圖為丫/ -11接線變壓

21、器，二次CT接線為丫丫極性按上圖中定義。假設(shè)丫側(cè)為高壓側(cè)，為低壓側(cè)；U1為變壓器高壓側(cè)額定線電壓，Iatr1為變壓器高壓側(cè)線圈A相繞組電流，laL1為變壓器高壓側(cè)A相線路電流；U2為變壓器低壓側(cè)額定線電壓，Iatr2為變壓器低壓側(cè)線圈繞組 A相電流，I aL2為 變壓器低壓側(cè)線路A相電流；B、C相定義同理。注意：以上電流值均為相量。0 0 0 0 0則：I aL1=I atr1I aL2=I atr2- I btr2說明：tr:transformer(變壓器)L:Line(線路)W:Winding( 線圈)假設(shè)變壓器高壓側(cè)CT變比為CTR1 A相CT二次電流為I AW1變壓器低壓0側(cè)CT變比為

22、CTR2 A相CT二次電流為I AW2貝I AW1 = aL1/CTR1I AW2=aL2/CTR20 0 0 0 0由于 I aL2=I atr2- I btr2=-(U1/、3 U2)*( I atr1- I btr1)oo=-(U1/ V3 U2)*( I AW1- BW1)*CTR1ooI btr1/ I btr2=-U2/(U1/3)oo其中：I atr1/ I atr2=-U2/(U1/3)注意：變壓器高低壓線圈繞組電流成正比，線路高低壓側(cè)電流不成正比。o.ooCTR2*I AW2=-(U1/ . 3 U2)*( I AW1BW1)*CTR1ooo(I AW1- BW1)/I AW

23、2=-(CTR2/CTR1)*$ U2/U1)結(jié)論：與單相變壓器不同，正常運(yùn)行時Y/、11接線三相變壓器高低壓側(cè) CT 二次電流不成正比；經(jīng)過上式變換后的電流成正比。下面按照差動保護(hù)的計算方法描述整個計算處理過程。 變換式得oo0(I AW1- BW1)+(CTR2/CTR1)*“3 U2/U1)* I AW2=0令變壓器差流：0 0 0 0I da=( I AW1- BW1)+(CTR2/CTR1)*&3 U2/U1)* I AW2 令：主變?nèi)萘浚篗VA高壓側(cè)線電壓：VWDG1(U1)低壓側(cè)線電壓：VWDG2(U2)變壓器咼壓側(cè)電流調(diào)節(jié)變比：TAP1MVA * 1000、3* VWDG1 * CTR1變壓器低壓側(cè)電流調(diào)節(jié)變比：TAP2MVA *1000.3*VWDG2 * CTR2將式等號兩邊除以3 *TAP1得:I da/( 、3 *TAP1)=( I AW1-IBW1)/( 3 *T