比率制動式差動保護

1、變壓器差動保護一：這里講的是差動保護的一種，即變壓器比例制動式完全縱差保護（以下簡稱差動）；二：差動保護的定義 由于在各種參考書中沒有找到差動保護的具體定義，這里只根據(jù)自己所掌握的知識給差動保護下一個定義：當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生某些短路性故障的時候，在變壓器各側(cè)電流互感器CT的二次回路中將產(chǎn)生大小相同，相位不同的短路電流，當(dāng)這些短路電流的向量和即差流達到一定值時，跳開變壓器各側(cè)斷路器的保護，就是變壓器差動保護三：下面我以兩圈變變壓器為例，針對以上所述變壓器差動保護的定義，對差動保護進行闡述： 1、 圖一所示：為一兩圈變變壓器，具體參數(shù)如下：主變高壓側(cè)電壓U高=220KV,主變低壓側(cè)電壓U低=110KV,變

2、壓器容量Sn=240000KVA, I1：流過變壓器高壓側(cè)的一次電流；I”： 流過變壓器低壓側(cè)的一次電流； I2：流過變壓器高壓側(cè)所裝設(shè)電流互感器即CT1的二次電流； I2”：流過變壓器低壓側(cè)所裝設(shè)電流互感器即CT1的二次電流； nh： 高壓側(cè)電流互感器CT1變比； nl： 低壓側(cè)電流互感器CT2變比； nB：變壓器的變比； 各參數(shù)之間的關(guān)系：I1/ I2= nh I”/ I2”= nl I2= I2” I1/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、區(qū)內(nèi)：CT1到CT2的范圍之內(nèi)； 3、反映故障類型：高壓側(cè)內(nèi)部相間短路故障，高壓側(cè)（中性點直接接地）單相接地故障以及匝間、層間短路故障；四：差動的

3、特性1、 比率制動：如圖二所示，為差動保護比率特性的曲線圖：下面我們就以上圖講一下差動保護的比率特性：o：圖二的坐標(biāo)原點；f：差動保護的最小制動電流；d：差動保護的最小動作電流；p：比率制動斜線上的任一點；e：p點的縱坐標(biāo)；b：p點的橫坐標(biāo)；動作區(qū)：在of范圍內(nèi)，由于電流小于最小制動電流，因此在此范圍內(nèi)，只要電流大于最小動作電流Iopo，差動保護動作；當(dāng)電流大于f點時，由于電流大于最小制動電流，此時保護開始進行比率制動運算，曲線抬高，此時只有當(dāng)電流在比率制動曲線以上時保護動作；因此，圖中陰影部分，即差動保護的動作區(qū)；制動區(qū)：當(dāng)電流在落在曲線以下而大于最小動作電流的時候，由于受比率制動系數(shù)的制約

4、，保護部動作，這個區(qū)域就是差動保護的制動區(qū)；比率制動系數(shù)K：實際上比率制動系數(shù)，就是圖二中斜線的斜率，因此我們只要計算出此斜線的斜率，就等于算出了比率制動系數(shù)。以p點為例：計算出斜線pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；舉例說明一下：差動保護有關(guān)定值整定如下：最小動作電流Iopo=2,最小制動電流Iopo=5,比率制動系數(shù)k=0.5；按照做差動保護比率制動系數(shù)的方法，施加高壓側(cè)電流I1=6A,180度，低壓側(cè)電流I2=6A,0度，固定I1升I2,當(dāng)I2升到9.4A的時候保護動作，計算一下此時的比率制動系數(shù)。由于兩圈變差動的制動電流為（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4

5、+6)/2=7.7,所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52;2、諧波制動：當(dāng)差動電流中的諧波含量達到一定值的時候，我們的裝置就判此電流為非故障電流，進行諧波閉鎖。500kv一下等級的變壓器之進行二次諧波判別，500kv及以上變壓器，則還需進行5次諧波判別。以二次諧波為例：二次諧波系數(shù)=差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值。當(dāng)諧波系數(shù)大于整定值時，保護被閉鎖；小于整定值時，保護被開放；根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動比可整定為0.150.2；五、不平衡電流 實際上，差動保護比率制動也好，諧波制動也好，歸根結(jié)底都是要躲過變壓器的不平衡電流，而不平衡電流，也正是可能引起差動保護

6、誤動的最重要因素之一。 產(chǎn)生變壓器不平衡電流有以下幾個重要的原因：1、 由變壓器勵磁涌流Ily所產(chǎn)生的不平衡電流；勵磁涌流主要是由于在變壓器空投時產(chǎn)生的含有大量高次諧波含量的電流 ，其中以2次諧波為主。我們的800變壓器差動保護中有“二次諧波制動系數(shù)”一項定值，用來防止此原因造成的差動誤動。二次諧波制動系數(shù)：差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值；根據(jù)經(jīng)驗，此系數(shù)可整定為15%25%2、 由于變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流； 由于變壓器常采用Y，d11的接線方式，因此，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式，則二次側(cè)電流由于相位不同，也會有一個差電流流入我們的保護裝置。為了消除這種

7、不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星星側(cè)的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)結(jié)方式后即可把二次電流的相位校正過來。 但我們的保護要求現(xiàn)場二次側(cè)電流互感器的接線都接為星形接線，因此， 一次側(cè)為Y，d11的接線方式的變壓器將產(chǎn)生差流，差動保護靠程序?qū)⒋瞬黄胶怆娏餮a償?shù)?，具體方法如下： 如圖所示為Y，d11兩卷變壓器兩側(cè)繞組及電流互感器接線方式及其中通過的一次、二次電流流向：（各電流均為向量值） 其中：IA,IB,IC表示流過變壓器高壓側(cè)一次繞組的電流； Ia,Ib,Ic 表示流過變壓器低壓側(cè)一次繞組的電流； IA,IB,IC表示流過變壓器高壓側(cè)電流互

8、感器二次側(cè)的電流； Ia,Ib,Ic表示流過變壓器低壓側(cè)電流互感器的一次側(cè)電流；各電流關(guān)系如下： Ia= Ia+ Ib<=> Ia= Ia- Ib Ib= Ib+ Ic<=> Ib= Ib- Ic Ic= Ic+ Ia<=> Ic= Ic- Ia 向量圖： 為了消除相位上帶來的差異： Iah= IA- IB Ibh= IB- IC Ich= IC- IA 為了消除幅值上帶來的差異： Iah= Iah/1.732=（IA- IB） Ibh= Ibh/1.732=（IB- IC） Ich= Ich/1.732=（IC- IA） 而低壓側(cè)電流保持不變Ial= Ia

9、 Ibl= Ib Icl= Ic 其中：Iah，Ibh，Ich 表示保護裝置中實際采到的高壓側(cè)電流； Ial，Ibl，Icl表示保護裝置中實際采到的高壓側(cè)電流； 向量圖 因此，差動保護的高、低壓側(cè)電流相位一致，高壓側(cè)電流幅值不變。3、由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比，而變壓器的變比也是一致的，因此，三者的關(guān)系很難滿足nl2/nl1=nB的要求，此時差動回路中將有電流流過。當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動繼電器時，通常都是利用它的平衡線圈Wph、來消除此茶電流的影響。4、由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于兩側(cè)電流互感器型號不同

10、，他們的飽和特性、勵磁電流（歸算置同一側(cè)）也就不同，因此，在差動回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。此時應(yīng)采用電流互感器的通行系數(shù)。5、由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流帶負荷調(diào)整變壓器的分接頭，是電力系統(tǒng)中采用帶負荷調(diào)壓的變壓器來調(diào)整電壓的方法，實際上改變分接頭就是改變變壓器的變比nB。如果差動保護已按照某一變比調(diào)整好，則當(dāng)分接頭改換時，就會產(chǎn)生一個新的不平衡電流流入差動回路。對由此而產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在總差動保護的整定值中予以考慮。六、整定計算 差動電流的定值整定比較復(fù)雜，需要考慮的各種因素很多，這里只對一些定值做一個簡單的介紹，僅作參考： 1、最小動作電流的整定差動最小動作電流應(yīng)

11、大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即Iop.minKrel(Ker+U+m)IN/na (87)式中：IN變壓器額定電流；na電流互感器的變比；Krel可靠系數(shù)，取1.31.；Ker電流互感器的比誤差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2；U變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)；m由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取0.05。 在工程實用整定計算中可選取Iop.min(0.20.5)INna。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。 根據(jù)實際情況(現(xiàn)場實測不平衡電流)確有必要時也可大于0.5IN/na。 2、最小制

12、動電流Ires.0的整定最小制動電流宜取Ires.0(0.81.0)IN/na。 3、不平衡系數(shù)的整定 平衡系數(shù)通常是以高壓側(cè)為基準(zhǔn)盡心計算的。 Kph=1 Kpm=Ih/Im Kpl=Ih/Il 式中：Kph高壓側(cè)平衡系數(shù) Kpm中壓側(cè)平衡系數(shù) Kpl低壓側(cè)平衡系數(shù) Ih高壓側(cè)二次額定電流 Im中壓側(cè)二次額定電流 Il低壓側(cè)二次額定電流 下面以一實例計算一下變壓器的平衡系數(shù)： 一電廠主變各側(cè)參數(shù)如下：高壓側(cè)電壓等級110KV,變比600/5，電抗器側(cè)電壓等級6.3KV,變比1000/5，機尾側(cè)電壓等級6.3KV,變比4000/5，則各側(cè)平衡系數(shù)計算如下： 高壓側(cè)二次電流 i1=Sn/(1.732×110×600/5)A電抗器側(cè)二次電流 i2=Sn/(1.732×6.3