繼電保護(hù)培訓(xùn)(三、變壓器差動(dòng)保護(hù))

1、第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器的差動(dòng)保護(hù)一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)三、變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則三、變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則四、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器四、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理 變壓器差動(dòng)保護(hù)主要是用來反應(yīng)變壓器變壓器差動(dòng)保護(hù)主要是用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)變壓器的主保護(hù)之一。之一。 變壓器差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)變壓器變壓器差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的大小和相

2、位的原理而構(gòu)成的。各側(cè)電流的大小和相位的原理而構(gòu)成的。 一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護(hù)的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)電流相等。 兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系:21TATTAnnn構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原則構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原則: I Ir r001.1.正常運(yùn)行和外部發(fā)生故障時(shí)正常運(yùn)行和外部發(fā)生故障時(shí)II1K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差動(dòng)回路電流為二次差動(dòng)回路電流為: :

3、保護(hù)不動(dòng)作。保護(hù)不動(dòng)作。2.2.變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)II2K1TA2TATM1I2I21IIIr1I 2I KD0)(12121IInIIITr二次差動(dòng)回路電流為二次差動(dòng)回路電流為: :保護(hù)動(dòng)作，將故障切除。保護(hù)動(dòng)作，將故障切除。 二、二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)（一）特點(diǎn)：（一）特點(diǎn)：受受不平衡電流的因素影響大不平衡電流的因素影響大 變壓器差動(dòng)保護(hù)中，其差動(dòng)回路的不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多。為了保證變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)按躲開外部短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定。因此，減小不平衡電流及其對(duì)保護(hù)的影響，就成為實(shí)現(xiàn)變壓器縱

4、差保護(hù)的主要問題。 為此，應(yīng)分析不平衡電流產(chǎn)生的原因，并討論減少其對(duì)保護(hù)影響的措施。（二）不平衡電流產(chǎn)生的原因（二）不平衡電流產(chǎn)生的原因1. 1. 穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流(1)(1)變壓器正常運(yùn)行時(shí)由勵(lì)磁電流引起的不平衡電流變壓器正常運(yùn)行時(shí)由勵(lì)磁電流引起的不平衡電流 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流為額定電流的3%5%。當(dāng)外部短路時(shí)，由于變壓器電壓降低，此時(shí)的勵(lì)磁電流更小，因此，在整定計(jì)算中可以不考慮。(2)(2)變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流 電力系統(tǒng)中變壓器常采用Y，d11接線方式，因此，變壓器兩側(cè)電流的相位差相位差為30，如果

5、兩側(cè)電流互感器采用相同的接線方式，即使兩側(cè)電流數(shù)值相同，由于兩側(cè)電流存在相位差而產(chǎn)生不平衡電流。由于兩側(cè)電流存在相位差而產(chǎn)生不平衡電流。（3) 3) 電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同 變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小是不相等的。為要滿足正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，流入繼電器差回路的電流為零，則應(yīng)使高、低壓側(cè)流入繼電器的電流相等，則高、低壓側(cè)電流互感器變比的比值應(yīng)等于變壓器的變比。但實(shí)際上由于電流互感器在制造上的標(biāo)準(zhǔn)化，往往選出的是與計(jì)算變比相接近且較大的標(biāo)準(zhǔn)變比的電流互感器。這樣，由于變比的標(biāo)準(zhǔn)化使得其實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致，從而產(chǎn)生不平衡電流。 （4) 4) 變壓器各

6、側(cè)電流互感器型號(hào)不同變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同 由于變壓器各側(cè)電壓等級(jí)和額定電流不同，所以變壓器各側(cè)的電流互感器型號(hào)不同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流(歸算至同一側(cè))也就不同，從而在差動(dòng)回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流。 （5) 5) 變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭 變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)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(jì)算中，縱差保護(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)縱差保護(hù)投入運(yùn)行后，在調(diào)壓抽頭改變時(shí)，一般不可能對(duì)縱差保護(hù)的電流回路重新操作，因此又會(huì)出現(xiàn)新的不平衡電流。不平衡電流的大小與調(diào)壓不平衡電流的大小與調(diào)壓

7、范圍有關(guān)。范圍有關(guān)。 2. 2. 暫態(tài)情況下的不平衡電流暫態(tài)情況下的不平衡電流 差動(dòng)保護(hù)是瞬動(dòng)保護(hù)，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖的。因此，暫態(tài)過程中的不平衡電流對(duì)它的影響必須給予考慮。 在暫態(tài)過程中，一次側(cè)的短路電流含有非周期分量，它對(duì)時(shí)間的變化率(di/dt)很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為互感器的勵(lì)磁電流，從而使鐵芯更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在外部短路穩(wěn)態(tài)時(shí)，已開始處于飽和狀態(tài)，加上非周期分量的作用后，則鐵芯將嚴(yán)重飽和。因而電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流也將更大。變壓器勵(lì)磁涌流就是一種暫態(tài)電流，對(duì)縱差保護(hù)回路不平衡電流的影響更大。3

8、.3.變壓器的勵(lì)磁涌流變壓器的勵(lì)磁涌流 變壓器縱差保護(hù)繼電器的正確選型、設(shè)計(jì)和整定都與變壓器勵(lì)磁電流有關(guān)。變壓器的勵(lì)磁電流是只流入變壓器接通電源一側(cè)繞組的，對(duì)縱差保護(hù)回路來說，勵(lì)磁電流的存在就相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障時(shí)的短路電流。因此，勵(lì)磁電流必然給差動(dòng)保護(hù)的正確工作帶來影響。勵(lì)磁電流與變壓器鐵芯特性有關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)，變壓器工作在其鐵磁特性線性段，勵(lì)磁阻抗很大，可近似認(rèn)為勵(lì)磁電流為0。因此，在穩(wěn)態(tài)情況下，勵(lì)磁電流對(duì)縱差保護(hù)的影響常?？珊雎圆挥?jì)。正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流 勵(lì)磁電流與變壓器鐵芯特性有關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)，變壓器工作在其鐵磁特性線性段，勵(lì)磁阻抗很大，勵(lì)勵(lì)磁電流僅為變壓器額定電流的磁

9、電流僅為變壓器額定電流的3 35 5，所以，所以勵(lì)磁電流對(duì)保護(hù)無影響。對(duì)保護(hù)無影響。因此，在穩(wěn)態(tài)情況下，勵(lì)磁電流對(duì)縱差保護(hù)的影響常?？珊雎圆挥?jì)。 在電壓突然增加的特殊情況下，例如在空載投空載投入變壓器入變壓器或外部故障切除外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下，由于剩磁的影響使變壓器進(jìn)入飽和區(qū)，從而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流，其數(shù)值可達(dá)額定電流的68倍。這種這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵(lì)磁電流通常稱為暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵(lì)磁電流通常稱為勵(lì)磁涌勵(lì)磁涌流流。 由于勵(lì)磁涌流的存在，常常導(dǎo)致縱差保護(hù)誤動(dòng)作，給變壓器縱差保護(hù)的實(shí)現(xiàn)帶來困難。為此，應(yīng)討論變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因和它的特點(diǎn)，并從中找到克服勵(lì)磁涌流對(duì)縱差保護(hù)

10、影響的方法。 產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的原因主要是變壓器鐵芯的嚴(yán)重飽和使勵(lì)磁阻抗大幅度降低。 勵(lì)磁涌流的大小和衰減速度與合閘瞬間電壓的相位、剩磁的大小、方向、電源和變壓器的容量等有關(guān)。當(dāng)電壓為最大值時(shí)合閘，就不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，只有正常勵(lì)磁電流。而對(duì)于三相變壓器，無論在任何瞬間合閘，至少有兩相會(huì)出現(xiàn)程度不等的勵(lì)磁涌流。(1) (1) 勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)： 1）含有很大非周期分量，最大值可達(dá)額定電流的68倍；且起始瞬間，勵(lì)磁涌流衰減的速度很快； 2）含有大量高次諧波分量，其中以二次諧波為主； 3）波形之間有間斷，在一個(gè)周期中間斷角為。變壓器勵(lì)磁涌流波形圖變壓器勵(lì)磁涌流波形圖(2)(2)防止勵(lì)磁涌流

11、對(duì)縱差保護(hù)影響的措施防止勵(lì)磁涌流對(duì)縱差保護(hù)影響的措施 根據(jù)勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)，為了防止勵(lì)磁涌流對(duì)縱差保護(hù)的影響，變壓器縱差保護(hù)常采用下述措施： 采用帶有速飽和變流器速飽和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成縱差保護(hù)。 利用二次諧波制動(dòng)二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器構(gòu)成縱差保護(hù)。 采用鑒別波形間斷角鑒別波形間斷角的差動(dòng)繼電器構(gòu)成縱差保護(hù)。 根據(jù)波形對(duì)稱波形對(duì)稱原理識(shí)別勵(lì)磁涌流的方法。三、變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則三、變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則1. . 差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則（1 1）躲開變壓器的最大負(fù)荷電流）躲開變壓器的最大負(fù)荷電流 為了避免由于電流互感器二次回路斷線時(shí)可能為了避免由于

12、電流互感器二次回路斷線時(shí)可能引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。.maxsetrelLIKIrelK可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.3.maxLI最大負(fù)荷電流最大負(fù)荷電流（2 2）躲開變壓器保護(hù)范圍外部短路時(shí)的）躲開變壓器保護(hù)范圍外部短路時(shí)的 最大不平衡電流最大不平衡電流.maxsetrelunbIKIrelK可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.3；.maxunbI最大負(fù)荷電流，其計(jì)算式為最大負(fù)荷電流，其計(jì)算式為:.max.max(10%)unbzanpstkIfUKKI zaf變比、匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；變比、匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；U帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；0.1電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；npK非周期分量系數(shù)；非周期分量系數(shù)；stK電流互感器的同型系數(shù)，取為電流互感器的同型系數(shù)，取為1；（3 3）躲開變壓器最大勵(lì)磁涌流）躲開