kV主變差動保護動作可靠性的分析和研究

1、35kV主變差動保護動作可靠性的分析和研究目 錄中文摘要英文摘要第一章緒論11變壓器在電力系統(tǒng)中的重要性111 縣級電網(wǎng)特點112 變壓器在縣級供電網(wǎng)中的重要性12 變壓器差動保護的發(fā)展過程和現(xiàn)狀研究 1.2.1縣級電網(wǎng)變壓器差動保護的發(fā)展過程和現(xiàn)狀13本課題提出的背景、意義和所做的工作第二章變壓器差動保護概述2.1電力系統(tǒng)繼電保護概述 2.1.1變壓器的故障和異常工作情況 2.1.2變壓器應裝設的繼電保護裝置2.2變壓器縱差動保護的基本原理及實現(xiàn)方式 2.2.1差動保護基本原理 2.2.2傳統(tǒng)變壓器差動保護原理及實現(xiàn)方式 2.2.3微機型變壓器差動保護原理及實現(xiàn)方式 2.3 變壓器差動保護誤

2、動作原因2.3.1接線錯誤2.3.2保護裝置整定值不合適2.3.3電流互感器型號選用的影響2.3.4電流互感器實際變比與計算變比不同的影響2.3.5電流互感器二次端子接觸不良2.3.6變壓器檔位變化的影響2.3.7差動保護裝置本身存在問題摘 要電力變壓器在電力系統(tǒng)中，尤其在配電網(wǎng)絡中占據(jù)著相當重要的地位，因此，提高變壓器工作的可靠性，對保證電力系統(tǒng)安全運行具有十分重要的意義。而按循環(huán)電流原理裝設的差動保護作為變壓器的主保護，其動作可靠性是保證變壓器可靠運行的重要保障。差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障1。在雙

3、繞組變壓器的兩側(cè)均裝設電流互感器，其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線，即如果兩側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，則將同極性端子相連，并在兩接線之間并連接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流就是兩側(cè)電流互感器的二次電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的（微機保護是將高低壓側(cè)互感器的二次電流接入差動保護元件）。差動保護是反應被保護元件（或區(qū)域）兩側(cè)電流差而動作的保護裝置。差動保護是保護變壓器的內(nèi)部短路故障，電流互感器安裝在變壓器的兩側(cè)，在正常負荷或外部發(fā)生短路時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側(cè)電流互感器的變壓比和接線方式的條件下，該不平衡電流很小，并小于差動保護的動作電流，故保

4、護不動作；在變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時，流過繼電器的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘2。論文旨在從理論上分析，如何減小流過差動保護的不平衡電流，從而提高差動保護動作可靠性。關(guān)鍵詞：變壓器；差動保護；誤動；可靠性ABSTRACTAutomation generation control(AGC) is an important function in energy management system(EMS).The size of power grids extending and automation level increasing,the propotion of AGC uni

5、ts in power grids is biger and biger. And the automation generation control technic is an indispensable means in modern power grids running.The differences of AGC units in operation are great result from great differences of physical capability of generators and administrative levels of power plants

6、.In interconnected control system,the regulation actions of control areas are examined by control performance standard.The AGC regulation of a control area is accomplished by AGC units in this area.Therefore ,it is necessary to evaluate,examine the regulation efficiency of AGC units and institute re

7、levant measures.These can promote the performance optimization of AGC units,improve the enthusiasm of putting them in operation,and it is helpful to control grids more safely and steadily.Incorporating the reality of North China Power Grid, from the point of view of power grid dispatching, summing-u

8、p and analysis on AGC evaluation of North China Power Grid. AGC application of multiregion based on CC-2000 EMS/DMS System, calculating of AGC performance index, performance analysis of operating of AGC generating sets.Wang Yan(electric system and automatization)Directed by prof.Yang JingYanKEY WORD

9、S：Transformer；Differential protection；The misoperation；Reliability 第一章 緒論11變壓器在電力系統(tǒng)中的重要性變壓器在整個國計民生中是一種應用極為廣泛的電氣設備。它可以把一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種電壓、電流的交流電能。在電力系統(tǒng)中，電力變壓器作為聯(lián)系不同電壓等級網(wǎng)絡的不可缺少的重要設備，廣泛存在于各級電網(wǎng)中，其安全運行關(guān)系到整個電力系統(tǒng)是否聯(lián)系穩(wěn)定的工作。變壓器是連續(xù)運行的靜止設備，運行一般比較可靠，故障機會較少。但由于絕大部分安裝在戶外，受自然環(huán)境影響較大，同時還受到運行時承載復合的影響以及電力系統(tǒng)短路故障

10、的影響，在變壓器的運行過程不可避免的出現(xiàn)各類故障和異常情況。變壓器發(fā)生故障若不能快速切除，不但會損壞變壓器，甚至會引發(fā)系統(tǒng)事故或大面積停電事故，給電力系統(tǒng)和社會生產(chǎn)帶來重大損失。另外，變壓器造價昂貴，一旦因故障遭到破壞，維修難度大，時間長，勢必會在經(jīng)濟上給企業(yè)帶來重大經(jīng)濟損失。因此，一直以來人們對變壓器保護高度重視和關(guān)注，研究變壓器保護具有重要的現(xiàn)實意義。111 縣級電網(wǎng)特點各個省市地區(qū)因經(jīng)濟發(fā)展情況不同，縣級供電網(wǎng)必然存在較大差異。對于經(jīng)濟相對落后些的華中電網(wǎng)的大部分縣級電網(wǎng)情況大致相同。經(jīng)過國家電網(wǎng)公司1998年開始的“農(nóng)網(wǎng)改造”工程和“戶戶通電”工程的實施，以及國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，各地區(qū)

11、縣級供電企業(yè)供電量也迅猛增長，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益堅強、合理。但是經(jīng)過十多年的運行，早期改造的線路、設備已經(jīng)老化，變電站主變?nèi)萘坎荒軌驖M足當前負荷需求，需要再次投入資金進行更新改造。縣級電網(wǎng)輸電電壓等級以35kV為主，配電電壓等級為10kV、400V。農(nóng)網(wǎng)改造初期，電力發(fā)展在縣域經(jīng)濟的發(fā)展中的確起到了先行軍的作用。但是2009年以來，隨著縣域經(jīng)濟的跨越式大發(fā)展以及招商引資取得的巨大成果，縣級電網(wǎng)凸顯容量不足，尤其夏季、冬季的用電高峰時刻。35kV變電站一般兩臺主變互為備用，但是用電高峰時期或者擔負負荷較重的變電站兩臺主變并列運行容量尤顯不足，35kV變電站間實現(xiàn)了聯(lián)絡，即雙電源供電，城區(qū)10kV線

12、路也實現(xiàn)了手拉手供電。112 變壓器在縣級供電網(wǎng)中的重要性縣級供電企業(yè)的一座鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電站擔負著23個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用電負荷（包括居民的生產(chǎn)生活以及農(nóng)副業(yè)加工用電）。城區(qū)變電站擔負著政府、醫(yī)院、學校、工廠企業(yè)以及城區(qū)居民生活用電等，而變壓器作為變電站的核心設備，一旦故障不但給用戶帶來損失，還給供電企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟損失，嚴重影響企業(yè)形象。90年代，我公司城區(qū)110kV變電站一臺主變故障引起爆炸，雖然沒有人員傷亡，設備損失慘重，嚴重影響了供電可靠性。隨著電網(wǎng)的發(fā)展、科技的進步，人們對供電可靠性的要求越來越高，輿論對電力系統(tǒng)的監(jiān)督也迫使供電企業(yè)想盡一切辦法提高供電可靠性，確保變壓器安全穩(wěn)定運行。所以，變壓器在

13、供電企業(yè)的地位也愈發(fā)的重要，提高變壓器保護的動作可靠性也是企業(yè)有關(guān)技術(shù)人員義不容辭的責任和義務。12 變壓器差動保護的發(fā)展過程和現(xiàn)狀研究差動保護問世已有近百年歷史，在繼電保護的發(fā)展過程中有著獨特的地位，至今仍廣泛應用于電氣主設備和線路保護中。差動保護一直是電力變壓器的主保護方案之一，差動保護以其原理簡單，實現(xiàn)方便而長期以來受到保護工作者的關(guān)注。1931年，R.E.Cordray提出變壓器的比率差動保護，標志這差動保護作為變壓器主保護時代的到來，隨后的時間里，許多學者對差動保護在變壓器保護中的應用做了更深入的研究。差動保護是基于基爾霍夫電流定律的，在設備正常運行時或外部故障時，流入該設備的電流為

14、零。在電氣設備發(fā)生內(nèi)部故障時，流入該設備的電流不為零，據(jù)此可以明確的檢測到電力設備是否發(fā)生了內(nèi)部故障。變壓器差動保護能夠反映變壓器繞組的相間短路故障、繞組的匝間短路故障、中性點接地測繞組的接地故障以及引出線的接地故障。但是，對于變壓器內(nèi)部的短路故障，如星形接線中繞組尾部的相間短路故障、繞組很少匝間的短路故障，縱差動保護和電流速斷保護是反映不了的，即存在保護死區(qū)；此外，也不能反映繞組的開焊故障。所以，配置瓦斯保護（不能反映郵箱外部的短路故障）。變壓器在正常運行或外部故障時，理想情況下流入差動繼電器的電流為零，差動保護裝置不動作。但實際上變壓器差動保護由于自身的特點，變壓器在外部故障、變壓器空投以

15、及外部故障切除后的暫態(tài)過程中，將在差動回路中流過較大的不平衡電流或勵磁涌流，可能會引起差動保護的誤動作。為了保證變壓器差動保護的選擇性，必須設法減小或消除不平衡電流和勵磁涌流對差動保護的影響1。因此，在實施變壓器差動保護時，主要需要解決以下兩個重要問題：(1)變壓器空投時的勵磁涌流及和應涌流從變壓器的等值電路可以看出，變壓器的勵磁電流如同在變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時一樣是從變壓器縱聯(lián)差動保護范圍內(nèi)部往外流出的電流，因此勵磁電流將成為差電流（動作電流）。而勵磁涌流是在空投變壓器和變壓器區(qū)外短路切除這兩種特殊情況下的勵磁電流，所以此時的勵磁電流也將成為差電流。由于勵磁涌流的幅值很大，不采取措施將造成差動

16、保護誤動作。(2)變壓器過勵磁在運行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過勵磁。變壓器過勵磁后，其勵磁電流大大增加，使變壓器縱差動保護中的不平衡電流大大增加，可能導致縱差動保護誤動。變壓器繼電保護裝置經(jīng)歷了從電磁型、晶體管型、整流型、集成性到微機型的發(fā)展過程。隨著保護裝置實現(xiàn)手段的不斷更新進步，保護原理也隨之得到發(fā)展。我國從八十年代初開始進行計算機變壓器保護的研究，經(jīng)過幾年短暫的數(shù)字仿真和離線研究之后，迅速進入到裝置的研制和試運行，很快就走到了世界先進水平的行列。第三代靜態(tài)型微機保護裝置在電力系統(tǒng)中大量投入使用，變壓器差動保護技術(shù)隨之得到了發(fā)展。主要表現(xiàn)在原來成熟的保護方案，如間斷

17、角原理差動保護、諧波制動的差動保護移植到微機保護中，使之更趨完善。另外，由于微機保護具有邏輯處理及數(shù)字計算功能，為新源里變壓器差動保護研制創(chuàng)造了條件。國內(nèi)外還將各種數(shù)字信號處理技術(shù)應用于差動保護中，加拿大Murty在理論上證明了基于Kalman濾波的算法可以在半周波內(nèi)濾取所需的差流基波及諧波分量的變壓器保護裝置。在印度進行了應用Harr函數(shù)，Walsh函數(shù)及Hartley變換算法用于微機變壓器差動保護的研究，利用小波變換對變壓器差動保護的研究嘗試也取得一定的成效。此外，學者還將模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡等人工只能方法引入變壓器差動保護中。各種新理論、新方法的應用使變壓器繼電保護系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、智能化

18、，分布式保護控制一體化的方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中不斷地滲透和廣泛應用，綜合利用這些技術(shù)實現(xiàn)的各種新原理、新技術(shù)的變壓器差動保護，將會越來越多地在系統(tǒng)中大量出現(xiàn)，以滿足電力工業(yè)中各種不同電壓等級電網(wǎng)的需要，并推動我國電力工業(yè)不斷地發(fā)展。1.2.1縣級電網(wǎng)變壓器差動保護的發(fā)展過程和現(xiàn)狀1998年以來，隨著農(nóng)網(wǎng)改造工程的實施，各縣電網(wǎng)相繼新建了不少35kV變電站，新建變電站即為早期的綜合自動化變電站，但是經(jīng)過十來年的運行損耗，一些電子元件已達到運行壽命，甚至當時的產(chǎn)品廠家已不復存在或者該類集成模塊早已停產(chǎn)。另外，一些縣級電網(wǎng)依然運行著建國初期

19、到60年代中期國內(nèi)生產(chǎn)的變壓器差動繼電器（電磁型系列產(chǎn)品如DCD-2和BCH-2等）。虞城縣公司目前已然運行著4座沒有實現(xiàn)綜合自動化改造的該類變電站。電磁型繼電器保護的變電站一般存在著建站時間早、改造難多大等特點，建設此類變電站的技術(shù)人員已經(jīng)不在了，而新的技術(shù)人員對這類設備不太了解，各類圖紙也年久遺失了，所以，對此類保護裝置技術(shù)上出現(xiàn)了斷層。在三至五年之內(nèi)新建或者改造的變電站，保護裝置就相對先進，但是，不同期招標的廠家不相同，省、市公司招標的結(jié)果也不相同，因此不同時期新建改造的綜合自動化變電站廠家不同。就虞城縣供電公司來講，14座35kV變電站中4座常規(guī)變電站（電磁型繼電器式）；農(nóng)網(wǎng)改造早期新

20、建的變電站綜合自動化系統(tǒng)有2座鄭州思達電氣公司的產(chǎn)品，集成模塊式，公司已經(jīng)早已停產(chǎn)，另外2座變電站綜合自動化系統(tǒng)是河南許繼公司的PSU-2000系統(tǒng)。其余的五年之內(nèi)新建改造的綜合自動化系統(tǒng)一部分是河南許繼公司的CBZ-8000系統(tǒng)一部分是北京四方公司的CSC-200系統(tǒng)。13本課題提出背景、意義和所做的工作繼電保護在保證電網(wǎng)安全可靠運行方面有著特殊的重要地位，尤其在配電網(wǎng)絡中占據(jù)著相當重要的地位，因此，提高繼電保護動作可靠性，對保證電力系統(tǒng)安全運行具有十分重要的意義。作為變電核心設備的變壓器，其保護裝置的動作可靠性意義更加重大。電力變壓器作為電力系統(tǒng)的重要組成元件之一，一旦發(fā)生故障遭到損壞，其

21、檢修難度、時間長，因而其是否安全穩(wěn)定運行關(guān)系到整個電網(wǎng)的供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行。同時，由于變壓器造價昂貴，如果損壞會造成很大的經(jīng)濟損失。隨著社會的進步經(jīng)濟的發(fā)展，人們對供電可靠性要求越來越高，另一方面供電可靠性也是影響供電企業(yè)社會行風評議的重要因素。因此，除了保證變壓器其安全運行外，還要盡可能地縮小故障的影響，特別要防止保護裝置誤動作。而按循環(huán)電流原理裝設的差動保護作為變壓器的主保護，其動作可靠性是保證變壓器可靠運行的重要保障。差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障1。在雙繞組變壓器的兩側(cè)均裝設電流互感器，其

22、二次側(cè)按循環(huán)電流法接線，即如果兩側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，則將同極性端子相連，并在兩接線之間并連接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流就是兩側(cè)電流互感器的二次電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的（微機保護是將高低壓側(cè)互感器的二次電流接入差動保護元件）。差動保護是反應被保護元件（或區(qū)域）兩側(cè)電流差而動作的保護裝置。差動保護是保護變壓器的內(nèi)部短路故障，電流互感器安裝在變壓器的兩側(cè)，在正常負荷或外部發(fā)生短路時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側(cè)電流互感器的變壓比和接線方式的條件下，該不平衡電流很小，并小于差動保護的動作電流，故保護不動作；在變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時，流

23、過繼電器的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘2。論文旨在從理論上分析，如何減小流過差動保護的不平衡電流，從而提高差動保護動作可靠性。縣級供電企業(yè)供電網(wǎng)多以35kV電壓等級的電網(wǎng)為主輸電網(wǎng)，35kV電壓等級變壓器故障率相對較低。作為變壓器主保護的差動保護動作率相對較高，造成變電站供電區(qū)大面積停電事故，影響了縣級供電網(wǎng)的正常運行。隨著電網(wǎng)的發(fā)展、科技的進步，人們對供電可靠性要求越來越高，另一方面供電可靠性也是影響供電企業(yè)社會行風評議的重要因素?？h級供電企業(yè)檢修人員一般一次、二次統(tǒng)管，且重一次輕二次；缺乏專業(yè)的繼電保護專業(yè)技術(shù)管理人員。由于變電站建設初期遺留問題等造成主變差動保護誤動做頻

24、繁發(fā)生。論文在總結(jié)歷年對變電站一次接線和二次回路檢查及保護裝置相應校驗工作經(jīng)驗和對帶負荷測量的數(shù)據(jù)進行認真分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論研究。分析和討論引起差動保護誤動作可能的原因，從而為設計和建設及運行維護單位人員提供參考，以提高差動保護動作可靠性。第二章 變壓器差動保護概述2.1電力系統(tǒng)的繼電保護概述電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置是能夠有效保障電力設備安全。是防止電力系統(tǒng)大面積停電最有效的技術(shù)手段。是組成電力系統(tǒng)整體的不可缺少的重要組成部分。確定電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠（站）主接線和運行方式時，必須與繼電保護和安全自動裝置的配置統(tǒng)籌考慮，合理安排。電力系統(tǒng)中，各電力設備和線路的原有繼電保護和安全自動裝置，凡

25、能滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性要求的，均應予以保留。凡是不能滿足要求的，應逐步進行改造。2.1.1變壓器的故障和異常工作情況變壓器故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障指的是箱殼內(nèi)部發(fā)生的故障，有繞組的相間短路故障、繞組的匝間短路故障、繞組與鐵芯間的短路故障、變壓器繞組引線與外殼發(fā)生的單相接地短路。另有繞組的斷線故障。變壓器的外部故障指的是箱殼外部引出線間的各種相間短路故障和引出線因絕緣套管閃絡或破碎通過箱殼發(fā)生的單線接地短路。變壓器的異常工作情況由外部引起的過電流、過負荷；油箱漏油造成的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的油溫升高；外部接地短路引起的中性點過電壓；過電壓或系統(tǒng)頻率降低引起的過勵磁

26、等2。2.1.2變壓器應裝設的繼電保護裝置變壓器保護的任務就是反映上述故障、異常工作的情況，通過斷路器切除故障變壓器或發(fā)出信號采取措施消除異常情況，并能作為相鄰元件（如母線、線路）的后備保護。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，變壓器應裝設以下繼電保護裝置。1容量在0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA及以上的變壓器應裝設瓦斯保護。不僅變壓器本體有瓦斯保護，有載調(diào)壓部分同樣裝有瓦斯保護。瓦斯保護用來反映變壓器的內(nèi)部故障和漏油造成的油面降低，同時也能反映繞組的開焊故障。即使是匝數(shù)很少的短路故障，瓦斯保護同樣能可靠反應。屬于非電氣量保護。2反映變壓器繞組或引出線相間短路、中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組或引出線的單

27、相接地以及繞組匝間短路的縱差動保護。對于變壓器內(nèi)部的短路故障，如星形接線中繞組尾部的相間短路故障、繞組很少匝間的短路故障，縱差動保護和電流速斷保護是反映不了的，即存在保護死區(qū)；此外，也不能反映繞組的開焊故障。而瓦斯保護不能反映油箱外部的短路故障，故縱差動保護和瓦斯保護均是變壓器的主保護。對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器、10MVA及以上備用變壓器和單獨運行的變壓器以及2MVA以及以上用電流斷流保護靈敏系數(shù)不能滿足要求的變壓器，應裝設縱差動保護。3反映變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護和縱差動保護后備的過電流保護。根據(jù)變壓器的容量和在系統(tǒng)中的作用，可分別采用過電流保護、復合電壓

28、起動的過電流保護。4變壓器中性點直接接地時，用零序電流（方向）保護作為變壓器外部接地故障和中性點直接接地側(cè)繞組、引出線接地故障的后備保護。變壓器中性點不接地時，可用零序電壓保護、中性點的間隙零序電流保護作為變壓器接地故障的后備保護。5用來反映容量在0.4MVA及以上變壓器的對稱過負荷。過負荷保護只需要用一相電流，延時作用于信號。6反映高壓側(cè)電壓為500kV的變壓器由于工作磁通密度過高引起過勵磁的過勵磁保護。即在超高壓變壓器上才裝設過勵磁保護，過勵磁保護具有反時限特性以充分發(fā)揮變壓器的過勵磁能力。過勵磁保護動作后可發(fā)信號或動作于跳閘。2.2變壓器縱差動保護的基本原理2.2.1差動保護基本原理差動

29、保護是根據(jù)“電路中流入節(jié)點電流的總和等于零”原理制成的。差動保護把被保護的電氣設備看成是一個接點，那么正常時流進被保護設備的電流和流出的電流相等，差動電流等于零。當設備出現(xiàn)故障時，流進被保護設備的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零。當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，差動保護動作，將被保護設備的各側(cè)斷路器跳開，使故障設備斷開電源。即差動保護輸入的電流是兩端電流互感器電流矢量差，當達到設定的動作值時啟動動作元件。保護范圍在輸入的兩端電流互感器之間的設備（可以是線路、發(fā)電機、電動機、變壓器等電氣設備）。2.2.2傳統(tǒng)變壓器差動保護原理及實現(xiàn)方式對雙繞組變壓器實現(xiàn)縱差動保護的原理接線如下圖2.

30、1所示。變壓器電流差動保護是把變壓器兩端的電流互感器按差接線法接線，（以雙繞組變壓器為例，如上圖所示），使流過變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電流經(jīng)電流互感器適當?shù)淖儽群蠓聪蛄魅氩顒永^電器，這樣流入繼電器的電流為兩端的電流之差。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動保護正確工作，就必須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等。即在圖2.1中，應使I2= I2I2/nl1= I2/nl2式中nl1、nl2分別為高、低壓側(cè)電流互感器的變比。由上式可知，要實現(xiàn)變壓器的縱差動保護，就必須適當?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，即變壓器的縱

31、差動保護必須考慮變壓器變比的影響。在變壓器正常運行或只發(fā)生外部故障時流過差動繼電器的電流平衡，保護裝置不動作。當變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時，短路電流只流過電源側(cè)的電流互感器，此時，流過差動繼電器的電流不平衡，當不平衡電流值達到保護裝置的動作值時，保護裝置動作將故障變壓器從系統(tǒng)中切除。因為差動保護是基于節(jié)點電流定律的，因此在原理上不管外部發(fā)生多嚴重的故障它只反應被保護設備的內(nèi)部短路電流。差動用電流互感器安裝在變壓器的兩側(cè)，在正常負荷情況或外部發(fā)生短路時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側(cè)電流互感器的變壓比和接線方式的條件下，該不平衡電流很小，并小于差動保護的動作電流，故保護不動作；

32、在變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時，流入繼電器的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘。35kV常規(guī)變電站主變壓器的差動保護是通過電磁型差動繼電器實現(xiàn)的。其主變壓器接線方式一般為Yd11，如何選擇好兩側(cè)電流互感器的變壓比和接線方式是常規(guī)變電站變壓器差動保護必須解決的問題，一般選擇具有速飽和鐵心的差動繼電器，以躲過變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時出現(xiàn)的勵磁涌流。互感器的接線方式：對于采用Yd11接線方式的變壓器，其兩側(cè)的電流相位差30º。即側(cè)電流超前Y側(cè)30º，所以要采用相位補償接線，將變壓器形側(cè)的電流互感器二次接成Y形，Y形側(cè)電流互感器二次側(cè)接成形。按照這樣的接線方式接

33、線，就能使環(huán)流回路兩臂電流的相位差得到補償。如圖2.2所示。 常規(guī)變壓器差動保護一般采用帶有速飽和變流器的差動繼電器，如BCH-2型、DCD-2型等，整個繼電器由執(zhí)行元件（DL-11/0.2型或DL-1型電流繼電器）和速飽和變流器兩部分構(gòu)成。繼電器具有一副動合觸點。速飽和變流器由三柱型硅鋼片交錯疊成，中間柱的截面比兩邊柱的截面大一倍。差動繞組Wd和兩個平衡繞組Wb1、Wb2以相同的繞向繞在中間柱上，兩個平衡繞組Wb1、Wb2和差動繞組Wd的繞向一致，所以平衡繞組產(chǎn)生的磁通起著增強或削弱差動繞組產(chǎn)生的磁通的作用。短路繞組分為W´k、W " k 兩部分，W " k的匝

34、數(shù)為W´k匝數(shù)的2倍，W´k繞在中間柱上，W " k繞在左邊柱上，在中間柱和左邊柱所構(gòu)成的閉合磁路內(nèi)，W´k和W " k的繞向相同。二次繞組W2繞在右邊柱上并接入執(zhí)行元件。當差動繞組中流過含有非周期分量的勵磁涌流或不平衡電流時，非周期分量電流實際上不傳變到短路繞組和二次繞組中去，而是作為勵磁電流使鐵芯迅速飽和。因此，在差動繞組中流過同樣的周期分量電流時，由中間柱進入二次繞組的磁通減少了，二次傳變到二次繞組的磁通減少得更為顯著。因此，在具有非周期分量電流時，繼電器的動作電流就大為增加，從而提高了躲避勵磁涌流和外部短路時暫態(tài)不平衡電流的性能。2.2

35、.3微機型變壓器差動保護原理及實現(xiàn)方式微機型變壓器差動保護原理是利用軟件計算反而方法來實現(xiàn)的。為使在正常運行和區(qū)外故障時=0，微機型變壓器利用軟件計算必須解決三個問題，一是對Yd接線的變壓器某一側(cè)差動互感器二次電流進行移相；二是濾除區(qū)外接地故障時流過變壓器的零序電流；三是使變壓器各側(cè)差動互感器二次電流大小相同。1.互感器二次電流移相在本裝置內(nèi)，變壓器各側(cè)電流存在的相位差由軟件自動進行校驗，變壓器各側(cè)均采用互感器星形接線。各側(cè)的互感器極性均指向母線，用軟件進行相位校正時，許繼公司選用變壓器Y形側(cè)校正的原理，且差動保護的所有計算均以高壓側(cè)為基準。對于Y0/11的接線，其校正方法如下：Y0側(cè)：Ia=

36、(IA-IB)/3；Ib=(IB-IC)/ 3；Ic=(IC-IA)/ 3側(cè)：Ia=Ia Ib=Ib Ic=Ic南瑞公司（RCS-978）采用Y的模式對變壓器繞組為YIA=IA（IA+IB+IC）/3=（IAIB）/3（ICIA）/3IB=IB（IA+IB+IC）/3=（IBIC）/3（IAIB）/3IC=IC（IA+IB+IC）/3=（ICIA）/3（IBIC）/3對變壓器繞組為形Ia=Ia Ic Ib=IbIa Ic=IcIb兩種方法在本質(zhì)上沒有區(qū)別，但在不同的故障條件下，差流的大小有所不同。2.濾除零序電流微機型變壓器保護通過保護軟件濾除零序電流。當在高壓側(cè)進行移相時，由于移相方法中從高

37、壓側(cè)通入各相差動元件的電流為兩相電流只差，已經(jīng)將零序電流濾去，不需要單獨濾除零序電流；在低壓側(cè)進行移相時，需要在高壓側(cè)各相電流中減去0來濾除零序電流。3.平衡變壓器各側(cè)電流為了使流入差動元件的各側(cè)電流大小相等，在微機型變壓器保護裝置中，引入了一個將兩個大小不等的電流折算成作用完全相同電流的折算系數(shù)，該系數(shù)成為平衡系數(shù)。根據(jù)變壓器的容量，接線組別、各側(cè)電壓及各側(cè)差動互感器的變比，可以計算出變壓器各側(cè)的電流平衡系數(shù)。變壓器各側(cè)二次電流乘以該系數(shù)后再進行差動電流的計算。4.差動速斷保護當變壓器內(nèi)部嚴重故障互感器飽和時，互感器二次電流中含有大量的諧波分量，可能會使勵磁涌流判別元件動作，閉鎖差動保護或使

38、差動保護延緩動作，嚴重損壞變壓器。為此，設置差動速斷保護元件，不經(jīng)勵磁涌流判據(jù)、激磁判據(jù)、互感器飽和判據(jù)的閉鎖，只要差電流大于電流動作值就立即跳閘。這是常規(guī)變壓器差動保護所不能夠?qū)崿F(xiàn)的。2.3變壓器差動保護誤動作原因 要想提高35kV變壓器差動保護的可靠性，必須弄明白造成差動保護誤動的原因以及原理，這樣在此基礎(chǔ)上，才能真正找到解決誤動的辦法，提高差動保護的可靠性。（1）計算變比與實際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標準變比，其規(guī)格種類是有限的。變壓器的變比也是有標準的，三者的關(guān)系很難滿足式（2.31），令變比差系數(shù)為： （2.31）根據(jù)式（2.31）可得：

39、 （2.32）如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，并忽略不為零的影響，則區(qū)外故障時變壓器兩側(cè)電流大小相等，即，但方向相反，稱為區(qū)外故障時變壓器穿越電流。設為區(qū)外故障時的最大穿越電流，根據(jù)式（2.32）知，由電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為： （2.3.3）在本章以下內(nèi)容中，如無特殊說明，變壓器各側(cè)電流都是折算到二次側(cè)的，即記為。（2）由變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流電力系統(tǒng)中經(jīng)常采用帶負荷調(diào)壓的變壓器，利用改變變壓器分接頭的位置來保持系統(tǒng)的運行電壓。改變分接頭的位置，實際上就是改變變壓器的變比。電流互感器的變比選定之后不可能根據(jù)運行方式進行調(diào)整，只能根據(jù)

40、變壓器分接頭未調(diào)整時的變比進行選擇。因此，由于改變分接頭的位置產(chǎn)生的最大不平衡電流為： （2.3.4）式中，為由變壓器分接頭改變引起的相對誤差，考慮到電壓可以正負兩個方向進行調(diào)整，一般可取調(diào)整范圍的一半。（3）電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流電流互感器的等效電路如圖2.2所示。圖2.2 電流互感器等效電路圖中，指勵磁回路等效電感；指二次負載的等效阻抗；指勵磁電流。電流互感器的二次電流為： （2.3.5）電流互感器的傳變誤差就是勵磁電流。根據(jù)圖2.2的等效電路，得： （2.3.6） 包括電流互感器的漏抗和二次負載阻抗，一般電阻分量占優(yōu)，在定性分析時可以當作純電阻處理。區(qū)外故障時，變壓器兩側(cè)的一

41、次電流為（折算到二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為： （2.3.7）不平衡電流實際上就是兩個電流互感器勵磁電流之差。由式（2.3.7）知，勵磁電流總是落后于一次電流，故與之間的相位差不會超過，它們是相互抵消的。不失一般性，假設比較大，不平衡電流將小于。若兩個電流互感器的型號相同，它們的參數(shù)差異性小，不平衡電流也比較小；反之，不平衡電流比較大。通常采用同型系數(shù)來表示互感器型號對不平衡電流的影響，即 （2.3.8）當兩個電流互感器型號相同時，??；否則取。對于變壓器的縱差動保護，兩側(cè)電流互感器的變比不一樣，互感器的型號肯定不同，故取。勵磁電流的大小取決于電流互感器鐵芯是否飽和以及飽和的程度。與鐵芯磁通之間的關(guān)系由鐵芯的磁滯回線（如圖2.3所示）確定。我們知道，磁滯回線會繞著磁化曲線形成回環(huán)，近似分析時通常用磁化曲線替代磁滯回線。磁