變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

1、關(guān)于變壓器縱差動(dòng)保護(hù)第一張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)變壓器高、低壓側(cè)的變比為 ，則上式可進(jìn)一步表示為：令（該式為變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中電流互感器變比選擇的依據(jù)）則，正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中電流為不平衡電流，理想情況下為0或正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，令第二張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)際電力系統(tǒng)都是三相變壓器，并且通常采用Y,d11接線方式，如下圖所示。這樣的接線方式造成了變壓器高、低壓側(cè)電流的不對(duì)應(yīng)，以A相為例，正常運(yùn)行時(shí)：所以 超前 30，若直接將高、低壓側(cè)電流引入差動(dòng)保護(hù)，將會(huì)在繼電器中產(chǎn)生很大的差動(dòng)電流?？朔胧簩⒁氩顒?dòng)繼電器的Y側(cè)的電流也采用兩相電流

2、差。雙繞組三相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖（a）接線圖（b）對(duì)稱工況下的相量關(guān)系第三張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月d側(cè)采用Y，Y12接線方式，將各相電流直接接入差動(dòng)繼電器內(nèi)；Y側(cè)采用Y，d11接線方式，將兩相電流差接入差動(dòng)繼電器內(nèi)。由于Y側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差動(dòng)繼電器的電流增加了 倍。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路沒(méi)有電流，兩側(cè)電流互感器的變比應(yīng)滿足：第四張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。左圖所示的是Y，d11接線方式三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相示意圖，接入縱差動(dòng)繼電器的差流為：三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇：d

3、側(cè)互感器用Y接線方式；兩個(gè)Y側(cè)互感器則采用d接線方式。設(shè)變壓器的13側(cè)和23側(cè)的變比為 和 ，考慮到正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)變壓器各側(cè)電流，電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足：第五張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.6.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法1 計(jì)算變比與實(shí)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(biāo)準(zhǔn)變比，其規(guī)格種類是有限的。變壓器的變比也是有標(biāo)準(zhǔn)的，三者的關(guān)系很難完全滿足式（6-4），令變比差系數(shù)為：根據(jù)式（6-3）可得：穿越電流如果將變壓器兩側(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(shí)變壓器兩側(cè)電流大小相等，即 ，

4、但方向相反，為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。由式（6-11）知，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：（6-11）第六張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流 改變分接頭的位置，實(shí)際上就是改變變壓器的變比。電流互感器的變比選定后不可能根據(jù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，只能根據(jù)變壓器分接頭未調(diào)整時(shí)的變比進(jìn)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：變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，考慮到電壓可以正負(fù)兩個(gè)方向調(diào)整，一般可取調(diào)整范圍的一半。第七張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3 電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流勵(lì)磁回路等效電感；

5、二次負(fù)載的等效阻抗；勵(lì)磁電流，也就是電流互感器的傳變誤差；包括了電流互感器的漏抗和二次負(fù)載阻抗，一般電阻分量占優(yōu)，在定性分析時(shí)可以當(dāng)作純電阻處理。電流互感器的二次電流為：勵(lì)磁電流為：區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為 （折算到變壓器二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為：討論，兩者相抵消第八張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月采用同型系數(shù) 表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響：當(dāng)兩個(gè)電流互感器型號(hào)同相時(shí)，取 ；否則取1。曲線1鐵芯的基本磁化曲線；曲線2勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線；曲線3勵(lì)磁電流按照曲線2變化時(shí)的磁滯回線；S點(diǎn)飽和點(diǎn)。由于線圈電壓u與鐵芯磁通 之間關(guān)系為 （W是線圈匝數(shù)

6、，定性分析時(shí)可假設(shè)W=1），故磁化曲線的斜率（嚴(yán)格講是各點(diǎn)切線的斜率）就是勵(lì)磁回路的電感鐵芯未飽和時(shí) 很大且接近常數(shù)電流互感器鐵芯磁滯回線勵(lì)磁電流大小討論取決于TA鐵芯是否飽和以及飽和的程度鐵芯飽和后 大為減小勵(lì)磁電流很小勵(lì)磁電流很大第九張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月如圖（b）所示，由于非周期分量引起 偏離時(shí)間軸的一側(cè)，磁通也偏離磁化曲線并按照曲線3的局部磁滯回環(huán)變化。非周期分量的存在將會(huì)顯著地減小 。剩磁電流互感器一次側(cè)電流消失后，勵(lì)磁電流也相應(yīng)地變?yōu)榱?。由于磁滯回線的“磁滯”現(xiàn)象，鐵芯中長(zhǎng)期存在殘留磁通，稱為剩磁。10%誤差曲線電流互感器誤差達(dá)到10%時(shí)一次電流與二次負(fù)載之間的

7、關(guān)系曲線。通常根據(jù)電流互感器的10%誤差曲線來(lái)選擇電流互感器的型號(hào)：測(cè)得區(qū)外故障最大短路電流在10%誤差曲線中找出相應(yīng)的二次負(fù)載電阻的數(shù)值二次電流誤差一定小于10%選擇容量更大的電流互感器電流互感器最大誤差為10%實(shí)際負(fù)載小于此數(shù)值實(shí)際負(fù)載大于此數(shù)值勵(lì)磁電流很大第十張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月引入非周期分量系數(shù) ：電流互感器的暫態(tài)誤差非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤差。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須考慮非周期分量引起的暫態(tài)不平衡電流。只是穩(wěn)態(tài)不平衡電流，在變壓器外部故障時(shí)，一次電流中除穩(wěn)態(tài)分量外還有非周期分量等暫態(tài)分量。導(dǎo)致不平衡電

8、流的瞬時(shí)值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù) 就是考慮這個(gè)因素而引入的。第十一張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月故障初始：電流互感器不飽和，不平衡電流不大；幾個(gè)周波后：電流互感器開始飽和，不平衡電流逐漸達(dá)到最大值；隨著一次電流非周期分量的衰減：不平衡電流又逐漸下降并趨于穩(wěn)態(tài)不平衡電流。結(jié)論：暫態(tài)不平衡電流含有很大的非周期分量，其特征完全偏于時(shí)間軸一側(cè)?？v差動(dòng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流（a）外部短路電流（b）縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流下圖為變壓器外部故障時(shí)的暫態(tài)電流和縱差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流的錄波圖第十二張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效電路如左圖所示。顯然

9、，勵(lì)磁回路相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障的故障支路。勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電器中，形成不平衡電流，即正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過(guò)額定電流的2%5%，對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)；變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過(guò)程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。4 變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的不平衡電流第十三張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5 減小不平衡電流的主要措施1 計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流的補(bǔ)償令 由式（6-3）知，由計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)

10、生的不平衡電流為 。可以用 將這個(gè)不平衡電流補(bǔ)償?shù)?。此時(shí)引入差動(dòng)繼電器的電流為：在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，只要滿足 ，即 則中間變流器內(nèi)總磁通等于零，在二次線圈上就沒(méi)有感應(yīng)電勢(shì)，從而沒(méi)有電流流入繼電器。TS中間變流器；Wd主繞組，接入差動(dòng)電流 ；Wb平衡繞組；W2二次繞組。第十四張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 減小因電流互感器性能不同引起的穩(wěn)態(tài)不平衡電流（1） 應(yīng)盡可能使用型號(hào)、性能完全相同的D級(jí)電流互感器，使得兩側(cè)電流互感器的磁化曲線相同，以減小不平衡電流。（2） 減小電流互感器的二次負(fù)載并使各側(cè)二次負(fù)載相同，能夠減小鐵芯的飽和程度，相應(yīng)地減小了不平衡電流。 減小二次負(fù)載的方法，

11、除了減小二次電纜的電阻外，可以增大電流互感器的變比 。二次阻抗 折算到一次側(cè)的等效阻抗為 。若采用二次側(cè)額定電流為1安的電流互感器，等效阻抗只有額定電流為5安時(shí)的1/25.第十五張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3 減小電流互感器的暫態(tài)不平衡電流措施：在差動(dòng)回路中接入具有速飽和特性的中間變流器。速飽和中間變流器采用很容易飽和的鐵芯，當(dāng)差動(dòng)電流中含有較大的非周期分量并完全偏離時(shí)間軸一側(cè)時(shí)，鐵芯迅速飽和，一個(gè)周波內(nèi)的變化量 很小，非周期分量不易傳變到變流器的二次側(cè)。當(dāng)差動(dòng)電流中流過(guò)周期分量時(shí)，變化量為很大的 ，很容易傳變到二次側(cè)。第十六張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.2.3

12、縱差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算原則1 縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則原則一 躲過(guò)外部故障時(shí)的最大不平衡電流原則二 躲過(guò)變壓器最大勵(lì)磁涌流原則三 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線不平衡電流按這三個(gè)原則計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選取最大者。第十七張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月整定式為：可靠系數(shù)，取1.3外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。包括 電流互感器和變壓器變比不完全匹配產(chǎn)生的最大不平衡電流和互感器傳變誤差引起的最大不平衡電流。根據(jù)式（6-12）、（6-13）、（6-20），得BACK第十八張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月整定式為：可靠系數(shù)，取1.31.5；變壓器的額定電流；勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)

13、，取48；其它減少勵(lì)磁涌流影響的措施：一、通過(guò)鑒別勵(lì)磁涌流和故障電流，在勵(lì)磁涌流時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖，這時(shí)在整定值中不必考慮勵(lì)磁涌流的影響，即取值為0；二、采用速飽和變流器減少勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流，采用加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)保護(hù)（BCH2型）時(shí)，取值為1.BACK第十九張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月變壓器某側(cè)電流互感器二次回路斷線時(shí)，另一側(cè)電流互感器的二次電流全部流入差動(dòng)繼電器，要引起保護(hù)的誤動(dòng)。有的差動(dòng)保護(hù)采用斷線識(shí)別的輔助措施，在互感器二次回路斷線時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。若沒(méi)有斷線識(shí)別的措施，則差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流必須大于正常運(yùn)行情況下變壓器的最大負(fù)荷電流，即可靠系數(shù)，取1.3；變壓

14、器的最大負(fù)荷電流。在最大負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可取變壓器額定電流。第二十張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)：各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流；靈敏系數(shù)，一般不應(yīng)低于2；當(dāng)按前述整定原則整定的動(dòng)作電流不能滿足靈敏度要求時(shí)，需要采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。第二十一張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6.2.4 具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器1 差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器在差動(dòng)繼電器中引入一個(gè)能夠反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，繼電器的動(dòng)作電流不再是按躲過(guò)最大不平衡電流整定，而是根

15、據(jù)制動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整。對(duì)于雙繞組變壓器，外部故障時(shí)由于 （折算到二次側(cè)），制動(dòng)電流 可取 ；變壓器外部故障時(shí)的不平衡電流可以表示為 則具有制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的動(dòng)作方程為： 該曲線稱為差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性。只有當(dāng)差動(dòng)電流處于曲線上方時(shí)差動(dòng)繼電器才能并且肯定動(dòng)作。處于制動(dòng)特性上方的區(qū)域稱為動(dòng)作區(qū)，另一個(gè)區(qū)域稱為制動(dòng)區(qū)。第二十二張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月是一個(gè)關(guān)于 的單調(diào)上升函數(shù)。較小時(shí)電流互感器不飽和， 線性上升； TA未飽和時(shí)的不平衡電流較大時(shí)電流互感器飽和后， 不再是線性的。的線性部分可以表示為：電流互感器未飽和時(shí)存在的線性誤差，由互感器型號(hào)決定，一般小于2%。意義與式（626）

16、中的相同。第二十三張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月由于電流互感器的飽和與許多因素有關(guān)，制動(dòng)特性中非線性部分的具體數(shù)值是不易確定的。實(shí)用的制動(dòng)特性要進(jìn)行簡(jiǎn)化，在數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)中，常常采用一段與坐標(biāo)橫軸平行的直線和一段斜線（圖中以 表示）構(gòu)成的所謂兩折線特性。制動(dòng)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中K為制動(dòng)特性的斜率，由圖610知：第二十四張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)變壓器穿越電流等于最大外部故障電流 時(shí)，差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為 和 ，如a點(diǎn)所示。此時(shí)差動(dòng)繼電器不平衡電流就是按式（626）計(jì)算的最大不平衡電流，故：理論上 ，但制動(dòng)電流 也要經(jīng)過(guò)電流互感器測(cè)量，互感器飽和會(huì)使測(cè)量到的制動(dòng)電流減小，故令， 稱為制動(dòng)特性的最大制動(dòng)比。第二十五張，PPT共二十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月拐點(diǎn)電流拐點(diǎn)電流 的選取原則：制動(dòng)電流達(dá)到多少時(shí)電流互感器開始飽和不能確定，通常認(rèn)為制動(dòng)電流小于或略大于變壓器的額定電流時(shí)電流互感器肯定不會(huì)飽和。故