變壓器保護(hù)講稿

變壓器保護(hù)講稿2007年7月2變壓器保護(hù)配置原則

變壓器（及其它元件設(shè)備如發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等，有別于架空線路）造價(jià)昂貴，檢修困難，檢修成本高，停電的經(jīng)濟(jì)影響大，在考慮保護(hù)配置時(shí)，應(yīng)最大限度地保證設(shè)備安全。切除變壓器對系統(tǒng)擾動(dòng)大，在考慮保護(hù)配置時(shí)，應(yīng)最大限度地縮小故障影響范圍，防止誤動(dòng)與拒動(dòng)。加強(qiáng)主保護(hù)，簡化后備保護(hù)：可實(shí)現(xiàn)快速主保護(hù)雙重化；后備除零序保護(hù)與線路保護(hù)配合外，相間保護(hù)只保證對各側(cè)母線短路有靈敏度，不必作相鄰出線故障的后備。2007年7月3變壓器保護(hù)配置原則非電量保護(hù)：主要有瓦斯保護(hù)、壓力保護(hù)、溫度保護(hù)、油位保護(hù)和冷卻器故障保護(hù)。

800KVA及以上油浸式變和400KVA及以上車間內(nèi)油浸式變，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

輕瓦斯發(fā)信號，重瓦斯跳各側(cè)斷路器。2007年7月4變壓器保護(hù)配置原則引出線、套管和內(nèi)部短路故障保護(hù)：

(1)

6.3MVA以下廠用工作變，10MVA以下廠用備用變和單獨(dú)運(yùn)行變，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。

(2)

6.3MVA以上廠用工作變或并列運(yùn)行變，10MVA以上廠用備用變和單獨(dú)運(yùn)行變，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不滿足時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。

(3)高壓側(cè)電壓為330KV及以上時(shí)，可裝設(shè)雙重縱差保護(hù)。2007年7月5變壓器保護(hù)配置原則引出線、套管和內(nèi)部短路故障保護(hù)：

(4)對發(fā)變組，當(dāng)發(fā)電機(jī)和變壓器之間沒有斷路器時(shí)，100MVA及以下的機(jī)組，可只裝發(fā)變大差；100MVA以上的機(jī)組，還要裝單獨(dú)的發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)；200MVA以上的機(jī)組，還要再裝單獨(dú)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，由此構(gòu)成完全的雙重化快速主保護(hù)。

(5)當(dāng)變壓器縱差保護(hù)對單相接地靈敏度不足時(shí)，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。2007年7月6變壓器保護(hù)配置原則外部相間短路故障保護(hù)：

(1)過流保護(hù)宜用于降壓變；

(2)復(fù)壓過流保護(hù)宜用于升壓變、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變、過流保護(hù)靈敏度不足的降壓變；

(3)對升壓變和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變，當(dāng)以上保護(hù)靈敏度不足時(shí)，可裝設(shè)阻抗保護(hù)。

(4)以上保護(hù)既作為主保護(hù)的后備，也作為相鄰母線和線路保護(hù)的后備。2007年7月7變壓器保護(hù)配置原則中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部單相接地短路故障保護(hù)：

(1)對中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；其中，110KV和220KV變，保護(hù)分為2段，每段兩時(shí)限；330KV和500KV變，保護(hù)分為2段，每段一時(shí)限。2007年7月8變壓器保護(hù)配置原則中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部單相接地短路故障保護(hù)：

(2)對中性點(diǎn)可能接地也可能不運(yùn)行接地的變壓器，應(yīng)裝設(shè)兩種接地保護(hù)，其中一種用于接地運(yùn)行狀態(tài)，另一種用于對因失去接地中性點(diǎn)而引起電壓升高的保護(hù)，分3種情況：中性點(diǎn)全絕緣變，裝設(shè)零序電壓保護(hù)，只在單相接地且失去接地中性點(diǎn)時(shí)動(dòng)作；分級絕緣且中性點(diǎn)裝有放電間隙變，裝設(shè)零序電壓保護(hù)和間隙零序電流保護(hù)；分級絕緣但中性點(diǎn)不裝放電間隙變，裝設(shè)零序電壓保護(hù)。2007年7月9變壓器保護(hù)配置原則中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部單相接地短路故障保護(hù)：

(3)自耦變壓器，高、中壓側(cè)共有接地點(diǎn)并直接接地（或經(jīng)小電抗接地），應(yīng)在高、中壓側(cè)分別裝設(shè)零序方向電流保護(hù)。2007年7月10變壓器保護(hù)配置原則異常運(yùn)行保護(hù)：

(1)過負(fù)荷保護(hù)。

(2)過激磁保護(hù)。2007年7月11變壓器保護(hù)配置原則保護(hù)配置總結(jié)：短路故障主保護(hù)：重瓦斯、壓力、縱差保護(hù)，零差保護(hù)；短路故障后備保護(hù)：復(fù)壓（方向）過流、零序（方向）過流、低阻抗保護(hù)；異常運(yùn)行保護(hù)：過負(fù)荷、過激磁保護(hù)，以及輕瓦斯、溫度、油位、冷卻器故障等保護(hù)。2007年7月12變壓器縱差動(dòng)保護(hù)一般差動(dòng)保護(hù)的基本原理：差動(dòng)保護(hù)的理論基礎(chǔ)：基爾霍夫定理

被保護(hù)對象（網(wǎng)絡(luò)或接點(diǎn)）注：為方便公式錄入，電流符號均代表瞬時(shí)值或相量。2007年7月13一般差動(dòng)保護(hù)的基本原理：差動(dòng)保護(hù)的理論基礎(chǔ)：基爾霍夫定理

被保護(hù)對象（網(wǎng)絡(luò)或接點(diǎn)）變壓器縱差動(dòng)保護(hù)2007年7月14變壓器縱差動(dòng)保護(hù)比較理想的差動(dòng)回路：發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)電抗器縱聯(lián)差動(dòng)短線路縱聯(lián)差動(dòng)一般各側(cè)CT變比相同，造成不平衡的因素很少，靈敏度高。2007年7月15實(shí)際上存在測量誤差，造成正常工況下有不平衡電流：變壓器縱差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的理想動(dòng)作特性：2007年7月16變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)與理想差動(dòng)保護(hù)的重要差別：由于包含磁路聯(lián)系，只近似滿足基爾霍夫定律；變壓器各側(cè)CT一般不同型，變比差別大，在外部短路時(shí)不平衡電流偏大，靈敏度相對較低；有載調(diào)壓使不平衡電流增大；發(fā)電機(jī)差動(dòng)對橫向故障（匝間）無效，變壓器差動(dòng)保護(hù)對匝間有作用。2007年7月17變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相變壓器差動(dòng)保護(hù)原理推導(dǎo)：變壓器各側(cè)電流以流入變壓器為正方向設(shè)選第1側(cè)為參考側(cè)（一般選主電源側(cè)），可將勵(lì)磁磁勢折合到參考側(cè)，則：2007年7月18變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相變壓器差動(dòng)保護(hù)原理推導(dǎo)：近似滿足基爾霍夫定律。如考慮勵(lì)磁電流，也可認(rèn)為完全滿足基爾霍夫定律。2007年7月19變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相變壓器差動(dòng)保護(hù)原理推導(dǎo)：設(shè)選第1側(cè)為參考側(cè)（一般選主電源側(cè)），將各側(cè)1次電流換算到該側(cè)的2次電流，沿用一次電流符號，則：或2007年7月20變壓器縱差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)：相當(dāng)于把各側(cè)電流折合到參考側(cè)2次特例2007年7月21變壓器縱差動(dòng)保護(hù)設(shè)若由3個(gè)單相變壓器構(gòu)成3相變壓器，則第j側(cè)額定電流折合到參考側(cè)2次：（U應(yīng)是額定空載電壓）2007年7月22變壓器縱差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流除以參考側(cè)2次額定電流：此即是變壓器的通用差動(dòng)平衡方程，以標(biāo)么值表示，電流基值為基準(zhǔn)側(cè)的額定電流。2007年7月23變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器等值電路：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間或相間短路故障時(shí)，相當(dāng)于在等值電路的故障處經(jīng)短路電抗接地，因此產(chǎn)生差流：2007年7月24變壓器縱差動(dòng)保護(hù)3相變壓器差動(dòng)平衡方程推導(dǎo)：2007年7月25變壓器縱差動(dòng)保護(hù)經(jīng)星→角變換后（以A相為例，另2相類似）若選Y側(cè)為參考側(cè)，則2007年7月26變壓器縱差動(dòng)保護(hù)2007年7月27變壓器縱差動(dòng)保護(hù)2007年7月28變壓器縱差動(dòng)保護(hù)以上兩種算法本質(zhì)上是相同的2007年7月29變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器內(nèi)部短路故障電流分析2007年7月30變壓器縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流引起不平衡的因素多

---勵(lì)磁電流Ie（正常運(yùn)行時(shí)可忽略）

---CT匹配誤差和暫態(tài)誤差（測量誤差）

---繞組變比誤差（平衡誤差）

---調(diào)壓誤差差動(dòng)電流正常運(yùn)行時(shí)，各側(cè)電流是平衡的，差動(dòng)電流應(yīng)等于0，但由于一些原因，使之不等于0，即產(chǎn)生了不平衡電流。2007年7月31變壓器縱差動(dòng)保護(hù)在額定電流范圍內(nèi)的CT誤差應(yīng)該很小，這里以3％為例。在正常運(yùn)行情況下，最大不平衡電流應(yīng)該和負(fù)荷成正比，因所有元件均線性。－CT標(biāo)稱變比誤差，≤0.03*2－平衡系數(shù)計(jì)算誤差，≤0.02－多側(cè)最大調(diào)壓誤差之和不平衡電流的估計(jì)：靜態(tài)最大不平衡電流（在額定負(fù)載下）2007年7月32變壓器縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的估計(jì)：暫態(tài)最大不平衡電流（在最大外部短路電流下）－暫態(tài)CT變比誤差，取0.1*2－非周分量系數(shù)，1.0～2.0，微機(jī)保護(hù)可取1.3－平衡系數(shù)計(jì)算誤差，微機(jī)保護(hù)≤0.02－多側(cè)最大調(diào)壓誤差之和應(yīng)考慮各側(cè)出口三相短路的情況，取最大不平衡電流。2007年7月33變壓器縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的估計(jì)：不平衡電流曲線2007年7月34變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)定義：差動(dòng)電流：制動(dòng)電流：或：或：(1)(2)(3)

制動(dòng)電流：外部故障時(shí)要反映故障電流大小，內(nèi)部故障時(shí)應(yīng)盡量小。2007年7月35變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)：比例制動(dòng)折線2007年7月36變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)：整定可靠系數(shù)為加速切除變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障，通常增設(shè)差流速斷保護(hù)，上圖中水平虛線所示。涌流閉鎖的問題在后面專門分析。2007年7月37變壓器縱差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)：整定取以上2者之大者，同時(shí)應(yīng)保證在保護(hù)安裝處金屬性兩相或單相短路時(shí)有靈敏度。差流速斷保護(hù)的動(dòng)作整定值可按下面方法計(jì)算：2007年7月38變壓器縱差動(dòng)保護(hù)例：220KV/110KV/35KV變壓器容量200MVA，三側(cè)CT變比分別為600/5、1200/5和3000/5，220KV側(cè)調(diào)壓共±5檔以220KV側(cè)為參考側(cè)基準(zhǔn)電流：2007年7月39變壓器縱差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)：2007年7月40變壓器縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流：整定：2007年7月41變壓器縱差動(dòng)保護(hù)換算到有名值，最終整定值：2007年7月42變壓器縱差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)接線（保護(hù)裝置外部調(diào)整）

保護(hù)裝置2007年7月43變壓器縱差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)接線（保護(hù)裝置內(nèi)部調(diào)整）

保護(hù)裝置2007年7月44變壓器縱差動(dòng)保護(hù)內(nèi)部接線調(diào)整公式（Y→△變換，以Y/D－11繞組為例）兩側(cè)計(jì)算電流均不含零序分量，內(nèi)、外部調(diào)整方式等效三相對稱基波時(shí)：2007年7月45變壓器縱差動(dòng)保護(hù)內(nèi)部接線調(diào)整公式（△→Y變換，以Y/D－11繞組為例）△側(cè)電流等于繞組電流減去環(huán)流；兩側(cè)計(jì)算電流均不含零序分量；與單相繞組差動(dòng)不完全等效，y側(cè)不能消除涌流互相影響。2007年7月46變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理如圖，當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)，回路方程為：先假設(shè)鐵芯不飽和，則2007年7月47變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題微分方程的解為：其中：2007年7月48變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題磁通的直流衰減分量的大小與合閘角α有關(guān)，當(dāng)α=90°時(shí)直流衰減分量為0，當(dāng)α=0°時(shí)直流衰減分量初試值最大，當(dāng)剩磁磁通和直流衰減分量同向時(shí)，磁通的峰值將超過變壓器的鐵芯具有飽和特性，磁通的工作點(diǎn)距離飽和點(diǎn)不會(huì)太遠(yuǎn)，因此，在如此大的磁通下，勵(lì)磁電流將發(fā)生嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。2007年7月49變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題2007年7月50變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題2007年7月51變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題單相變壓器勵(lì)磁涌流波形2007年7月52變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題單相變壓器勵(lì)磁涌流波形特點(diǎn)

數(shù)值很大，可達(dá)穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流的100倍以上，可達(dá)額定電流的幾倍，足以造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)；含有明顯非周分量，使波形偏于時(shí)間軸的一邊，且相鄰波形間存在明顯間斷角，間斷角可計(jì)算；衰減時(shí)間較長，一般衰減到額定電流的25％左右需0.5～3s，變壓器容量越大，衰減越慢；勵(lì)磁涌流中含明顯的高次諧波成分，其中尤以二次諧波含量大；

空投到匝間短路時(shí)，電流中不含涌流成分。2007年7月53變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題三相變壓器勵(lì)磁涌流波形三相變壓器勵(lì)磁涌流波形示例2007年7月54變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題三相變壓器勵(lì)磁涌流波形特點(diǎn)

影響勵(lì)磁涌流的因素復(fù)雜；任何情況下至少兩相有涌流；經(jīng)星→角變換后往往有一相對時(shí)間軸保持近似對稱，其中二次諧波含量較??；勵(lì)磁涌流中仍以二次諧波含量最大，但不能保證每相的二次諧波都達(dá)到15%以上（最低相可達(dá)7％以下），因此三相勵(lì)磁涌流閉鎖必須采用或閉鎖；空投到匝間短路時(shí)，經(jīng)變換后的故障相電流中可能含涌流成分，因而會(huì)延誤動(dòng)作。2007年7月55變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：二次諧波制動(dòng)

二次諧波制動(dòng)判據(jù)只能起到制動(dòng)作用，對動(dòng)作毫無幫助；必須采用“或”閉鎖；空投到匝間短路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作慢；在真正的區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)，很容易從暫態(tài)信號中檢出二次諧波電流，也可因CT飽和而檢出二次諧波電流，從而造成保護(hù)動(dòng)作慢甚至拒動(dòng)（越級），因之需設(shè)置差流速斷判據(jù)；沒有理論依據(jù)表明能100％保證制動(dòng)成功（特別是涌流衰減過程中諧波比例如何變化），常以多次空投試驗(yàn)驗(yàn)證；目前應(yīng)用最為廣泛，經(jīng)驗(yàn)多，較成熟。2007年7月56變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：差流速斷保護(hù)差流速斷動(dòng)作區(qū)2007年7月57變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：諧波閉鎖判據(jù)的缺陷

單相變壓器的涌流閉鎖基本可靠，但不會(huì)誤閉鎖；三相變壓器電流經(jīng)星→角變換后，閉鎖的可靠性有所降低，同時(shí)存在誤閉鎖（空投匝間故障）的問題；因此任何涌流閉鎖都面臨2個(gè)問題：

(1)分相制動(dòng)（前提）

(2)空投時(shí)檢出匝間故障（結(jié)果）2007年7月58變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：諧波閉鎖判據(jù)的缺陷

星→角變換丟掉了相電流的一些信息，模糊了相電流的特征，因此，分析波形特征的算法比較難完全可靠。角→星變換需去掉零序分量，使三相電流不能完全獨(dú)立，因此也存在星→角變換同樣的問題。星→角變換和角→星變換均是信息有損變換。很多基于波形的算法多偏重于定性分析，主觀成分較大。在涌流閉鎖問題上，動(dòng)模試驗(yàn)只起到有限枚舉的效果。涌流在衰減的過程中波形趨向于基波，不利于判別。目前應(yīng)用的各種涌流閉鎖判據(jù)都有空投誤動(dòng)的記錄。2007年7月59變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：波形對稱算法

由于有間斷，涌流波形的前后半波波形的變化趨勢不同，定義：

對正弦基波顯然K＝0(奇點(diǎn)除外)

對3種不同的勵(lì)磁涌流波形，每周波內(nèi)均有較長連續(xù)段波形的K值較大。2007年7月60變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：波形對稱算法2007年7月61變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：波形對稱算法

經(jīng)分析，不管是單相涌流還是對稱涌流，在每個(gè)周波內(nèi)，至少有連續(xù)四分之一周波（90°）判為不對稱。對于短路故障電流，一般只有30°不對稱，另180°是對稱的，因此，波形對稱算法能很好地區(qū)分涌流和故障。由于不管是單相涌流還是對稱涌流，都能判出不對稱。因此，理論上講，可以實(shí)現(xiàn)分相閉鎖，因而可解決空投到匝間故障的問題。2007年7月62變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：與勵(lì)磁涌流無關(guān)的變壓器主保護(hù)(1)用變壓器原付邊的電壓電流可表示出變壓器耦合關(guān)系的微分方程式，不管磁路飽和與否，方程均成立，而當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，方程被破壞。此算法取代電流差動(dòng)。(2)用變壓器原付邊的電壓電流表示的變壓器耦合關(guān)系微分方程式，間接導(dǎo)出勵(lì)磁電感Lm表達(dá)式，正常時(shí)勵(lì)磁電感Lm為常數(shù)，出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)，勵(lì)磁電感Lm在正常值和飽和值間變化，變化的頻率是工頻。此算法和電流差動(dòng)配合。(3)分繞組差動(dòng)(4)全繞組差動(dòng)（零差）2007年7月63變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題勵(lì)磁涌流問題：與勵(lì)磁涌流無關(guān)的變壓器主保護(hù)(1)(2)的問題：(a)多數(shù)算法需要變壓器各繞組漏感參數(shù)，但不易準(zhǔn)確獲取。(b)選取動(dòng)作域值殊為不易，整定計(jì)算困難。(c)引入電壓量將大大地喪失電流差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)勢。當(dāng)PT斷線時(shí)失去主保護(hù)更是不能容忍的。(d)鮮有成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。2007年7月64變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題和應(yīng)涌流問題2007年7月65變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題和應(yīng)涌流問題：和應(yīng)涌流波形（未畫出負(fù)荷波形）2007年7月66變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題和應(yīng)涌流問題：波形特點(diǎn)及措施和應(yīng)涌流先增大，后慢慢減?。籘1、T2和應(yīng)涌流峰值總是相反，時(shí)間上相互交錯(cuò)；和應(yīng)涌流持續(xù)時(shí)間長，使起始涌流延長；和應(yīng)涌流中二次諧波含量低，特別是負(fù)荷電流較大時(shí)，易造成誤動(dòng)；和應(yīng)涌流中非周分量衰減十分緩慢，引起CT飽和形成差流，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)；目前理論分析尚不完善，經(jīng)驗(yàn)表明，二次諧波“或”閉鎖有利；在保證靈敏度的前提下，適當(dāng)抬高定值有效。2007年7月67變差保護(hù)的勵(lì)磁涌流問題和應(yīng)涌流問題：差動(dòng)保護(hù)趨勢2007年7月68其它原理的縱差保護(hù)標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)故障分量差動(dòng)保護(hù)（故障分量又稱工頻變化量或突變量）2007年7月69變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)原理推導(dǎo)：對比例制動(dòng)式差動(dòng)，定義：差動(dòng)電流：制動(dòng)電流：

按以上定義，等于把多側(cè)差動(dòng)折合成兩側(cè)差動(dòng)來考慮，于是可簡化為：2007年7月70變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)

按比例制動(dòng)式縱差整定折線，并使之經(jīng)過原點(diǎn)，于是傳統(tǒng)縱差動(dòng)作方程為：2007年7月71變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)按右圖，上式可化為：其中(1)式(1)是標(biāo)積差動(dòng)的動(dòng)作方程2007年7月72變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)

在對等K值的情況下，標(biāo)積差動(dòng)的動(dòng)作折線比傳統(tǒng)比例制動(dòng)式縱差折線略微左移了一點(diǎn)（拐點(diǎn)相應(yīng)左移了一點(diǎn)），除此之外，二者完全等效。但標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)的物理概念更清楚。（在比例制動(dòng)坐標(biāo)下）2007年7月73變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)定義：動(dòng)作方程為：含有方向信息2007年7月74變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)方向信息的作用：區(qū)內(nèi)大故障時(shí)，兩側(cè)電流接近同相，則差流大，而制動(dòng)量為0，靈敏動(dòng)作；區(qū)外大故障時(shí)，兩側(cè)電流反相，差流為零，而制動(dòng)量很大，可靠制動(dòng)；區(qū)內(nèi)小故障時(shí)，靈敏度受負(fù)荷電流影響。2007年7月75變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)：：不管區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，在外部達(dá)到最大值2007年7月76變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)與縱差靈敏度對比：在K值對等的情況下，標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)小；在K值對等的情況下，標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)在內(nèi)部小故障下靈敏度較低；如果標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)整定較小的s值，利用制動(dòng)電流中的方向信息，另加防外部大故障時(shí)因CT誤差而誤動(dòng)的措施，則可克服上述缺點(diǎn)，且性能更好。例如，當(dāng)s對應(yīng)于K=iop.0/ires.0或更小時(shí)，標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)大于縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)。2007年7月77變壓器標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)大，但在外部大故障時(shí)裕度小，需采取特殊措施防止誤動(dòng)。2007年7月78變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)原理推導(dǎo)：右圖是線性多端口網(wǎng)絡(luò)示意圖，F(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)中任意一點(diǎn)。根據(jù)戴維南定理，從F點(diǎn)看網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)可等效為電壓源和阻抗串聯(lián)（也可等效為電流源和導(dǎo)納并聯(lián)聯(lián)）。電源電壓等于F點(diǎn)電壓，阻抗等于各電源短路后從F點(diǎn)看進(jìn)去的總阻抗。當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)阻抗ZF短路時(shí)，容易求出故障電流iF。2007年7月79變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)設(shè)F點(diǎn)經(jīng)阻抗ZF短路，可等效為F點(diǎn)串進(jìn)去2個(gè)方向相反的電壓源，電源電壓等于F點(diǎn)故障前電壓。2007年7月80變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)根據(jù)線性網(wǎng)絡(luò)的疊加原理，各支路電流等于以下2個(gè)網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)電流之和，左為故障前網(wǎng)絡(luò)，右為故障分量網(wǎng)絡(luò)。2007年7月81變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)是電流分配系數(shù)，由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)唯一決定。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)各支路（含變壓器等）阻抗角相同時(shí)，各電流分配系數(shù)全是實(shí)數(shù)，且均不小于0，各電流分量與電流總量同相；實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)各支路阻抗角很接近，各電流分配系數(shù)是復(fù)數(shù)但虛部比實(shí)部小得多，各電流分量與電流總量相角差很小。由于是線性網(wǎng)絡(luò)，各故障電流分量與總電流呈線性關(guān)系，即：2007年7月82變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)左圖：電流分配系數(shù)是實(shí)數(shù)；左圖：電流分配系數(shù)是復(fù)數(shù)。2007年7月83變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)定義故障分量差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流如下：則內(nèi)部故障時(shí)：而外部故障時(shí)，顯然：2007年7月84變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)內(nèi)、外部故障時(shí)，比值具有顯著的差別，即使考慮一定的計(jì)算誤差，二者之間仍有明顯的緩沖區(qū)。2007年7月85變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)對比普通電流差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)電流和制動(dòng)電流如下：可見，內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流沒有變化，制動(dòng)電流受故障前負(fù)荷電流影響變化很大（特別是在故障電流比較小時(shí)），二者比值可在0～2之間變化。而外部故障時(shí)，顯然：2007年7月86變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)如故障前負(fù)荷很小，或故障電流很大，則普通電流差動(dòng)的動(dòng)作特性與故障分量差動(dòng)保護(hù)幾乎相同，可見，正是負(fù)荷電流使普通電流差動(dòng)特性變壞。另一方面說明當(dāng)故障前負(fù)荷很小，或故障電流很大時(shí)，普通差動(dòng)的差流與制動(dòng)電流的比值應(yīng)在2附近或大于2。2007年7月87變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)受負(fù)荷電流影響示意圖：2007年7月88變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)以兩端有源網(wǎng)絡(luò)為例，用相量圖表示負(fù)荷電流及故障電流相對大小對差動(dòng)電流的影響：2007年7月89變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)誤差分析：對2端口網(wǎng)絡(luò)，一般定義：這里定義的制動(dòng)量在內(nèi)部故障時(shí)更小，在外部故障時(shí)不變。則：因網(wǎng)絡(luò)中各阻抗角基本相同，所以有2007年7月90變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)由于CT暫態(tài)誤差、調(diào)壓等原因，上述理想關(guān)系經(jīng)CT傳變到2次側(cè)后有了一定的誤差：設(shè)誤差為fs和fr

，下標(biāo)b表示故障前，a表示故障后，故障前電流Is=-ir=Ip。區(qū)內(nèi)故障時(shí)有：比值的分子和分母含有與負(fù)荷電流Ip有關(guān)的項(xiàng)其它項(xiàng)，但I(xiàn)p前面的系數(shù)較小，今作如下估計(jì)：2007年7月91變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)(1)區(qū)內(nèi)輕微故障時(shí)，可認(rèn)為誤差變化不大，則粗略估計(jì)，當(dāng)α=0或1時(shí)，上式最小值≈2(2)區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)，可忽略負(fù)荷電流，比值計(jì)算公式同上粗略估計(jì)，當(dāng)α=0或1時(shí)，上式最小值≈2(3)根據(jù)以上推算，可認(rèn)為區(qū)內(nèi)故障時(shí)CT誤差影響小，仍有：2007年7月92變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，故障后兩側(cè)1次電流相等方向相反，有：2007年7月93變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)(1)區(qū)外輕微故障時(shí)，可認(rèn)為CT變比誤差不大，則上式最大值≈2f≈0.06(2)區(qū)外嚴(yán)重故障時(shí)，可忽略負(fù)荷電流，比值計(jì)算公式同上粗略估計(jì)，上式最大值≈2f≈0.2(3)根據(jù)以上推算，可認(rèn)為區(qū)外故障時(shí)有：2007年7月94變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)實(shí)用的動(dòng)作整定值：實(shí)際應(yīng)用中比例動(dòng)作斜率可整定為0.8～1，同時(shí)在差動(dòng)分量上增加一個(gè)小門檻，以防小電流時(shí)計(jì)算誤差引起誤動(dòng)。與普通差動(dòng)保護(hù)不同的是，故障分量差動(dòng)保護(hù)與負(fù)荷電流無關(guān)，因此沒有“無制動(dòng)區(qū)”，沒有拐點(diǎn)。2007年7月95變壓器故障分量差動(dòng)保護(hù)變壓器調(diào)壓的影響：變壓器調(diào)壓產(chǎn)生的誤差會(huì)引入到變比誤差中，因變比是一側(cè)相對于另一側(cè)的，所以只在單側(cè)變比誤差中體現(xiàn)。同時(shí)，對內(nèi)部故障影響小，對外部故障影響大。例如：若調(diào)壓變比為7×0.025，則外部嚴(yán)重故障時(shí)，粗略估計(jì)：由此可見，斜率整定在0.8～1是安全的。2007年7月96差動(dòng)保護(hù)的飽和問題問題很嚴(yán)重碼？變壓器外部短路電流受短路電抗限制

CT的抗飽和能力（CT二次負(fù)載）差動(dòng)判據(jù)的抗飽和能力（整定計(jì)算）飽和幾率有多大？非周分量衰減速度其它設(shè)備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（持續(xù)時(shí)間）

CT飽和程度2007年7月97差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：動(dòng)作曲線斜率調(diào)整和多段折線2007年7月98差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：不同的制動(dòng)量公式的抗飽和能力差動(dòng)電流：制動(dòng)電流：或：或：(1)(2)(3)

動(dòng)作電流：在嚴(yán)重飽和過程中，等于因飽和而減小的量。2007年7月99差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：不同的制動(dòng)量公式的抗飽和能力

制動(dòng)電流：(1)因通常是最大的電流最易飽和，所以通常制動(dòng)量減少：(2)因飽和而減少的制動(dòng)量被其它側(cè)平均，所以下降較少：(3)情況同2，但有可能發(fā)生最大電流翻轉(zhuǎn)：次大的電流變成主電流，使制動(dòng)電流突然降低很多（兩側(cè)差動(dòng)不存在此問題）2007年7月100差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：不同的制動(dòng)量公式的抗飽和能力例如：三側(cè)短路電流分別是50，30，-80，則當(dāng)最大電流衰減到-50-△，△是很小的正數(shù)，則當(dāng)最大電流衰減到-5+△時(shí)，另一側(cè)電流變成最大電流，則2007年7月101差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：動(dòng)作曲線斜率調(diào)整和多段折線2007年7月102差動(dòng)保護(hù)的飽和問題縱差：動(dòng)作曲線斜率調(diào)整和多段折線（1）制動(dòng)量下降最快，最早進(jìn)動(dòng)作區(qū)（2）比(1)慢較可靠（3）在翻轉(zhuǎn)之前同(2)，翻轉(zhuǎn)后總會(huì)立即動(dòng)作，因此對防止嚴(yán)重飽和非常不利。2007年7月103差動(dòng)保護(hù)的飽和問題

標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)防止外部大故障誤動(dòng)的同時(shí)措施當(dāng)禁止差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作當(dāng)允許差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作2007年7月104差動(dòng)保護(hù)的飽和問題

標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)標(biāo)積差動(dòng)也存在制動(dòng)量翻轉(zhuǎn)問題，但方向不易翻轉(zhuǎn)（嚴(yán)重時(shí)仍可能翻轉(zhuǎn)但幾率很?。?，在增加區(qū)外閉鎖判據(jù)后，不易誤動(dòng)2007年7月105差動(dòng)保護(hù)的飽和問題故障分量差動(dòng)保護(hù)外部故障時(shí)，比值為當(dāng)一側(cè)CT不飽和，另一側(cè)飽和誤差達(dá)到40%時(shí)，比值上升到0.5；另一側(cè)飽和誤差達(dá)到67%時(shí)，比值上升到1。故障分量差動(dòng)保護(hù)通常只在故障后短時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)行，過后立即退出，CT應(yīng)不會(huì)達(dá)到嚴(yán)重飽和程度，問題不大。（忽略較小的一項(xiàng)f）2007年7月106差動(dòng)保護(hù)的飽和問題Rogowski線圈與光電式CTRogowski線圈骨架不含磁材料，不存在飽和問題，線形測量范圍非常寬；磁阻很大，勵(lì)磁電感非常小，輸出是mv級的電壓。輸出信號是小電壓，高內(nèi)阻，抗干擾差，傳輸困難；輸出信號是電流的微分信號，需要積分器；不宜直接使用，常用在光電式CT中。2007年7月107差動(dòng)保護(hù)的飽和問題外部短路大電流下CT飽和問題：抗飽和造成誤動(dòng)的措施Rogowski線圈與光電式CT上位機(jī)電源問題可靠性問題成本問題2007年7月108差動(dòng)保護(hù)的飽和問題外部事件引起的誤動(dòng)問題：零序“穿越”電流

電源側(cè)單相接地故障，變壓器Y側(cè)三相有很大的零序“穿越”電流，而縱差保護(hù)的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流都很小，此時(shí)不平衡主要由不同相CT暫態(tài)誤差引起，例如：2007年7月109差動(dòng)保護(hù)的飽和問題外部事件引起的誤動(dòng)問題：零序“穿越”電流

如果零序電流達(dá)到5倍額定值，Ya、Yb相CT至少有一個(gè)暫態(tài)誤差達(dá)到10％，則差動(dòng)電流為：

而此時(shí)變壓器穿越電流不會(huì)超過1，因此差動(dòng)保護(hù)可能會(huì)誤動(dòng)。2007年7月110差動(dòng)保護(hù)的飽和問題外部事件引起的誤動(dòng)問題：零序“穿越”電流2007年7月111差動(dòng)保護(hù)的飽和問題外部事件引起的誤動(dòng)問題：分支穿越電流

常見的橋接線，進(jìn)線和橋支路兩個(gè)CT必須各作為一個(gè)差動(dòng)分支分別引入保護(hù)，而不能并聯(lián)后作為一個(gè)差動(dòng)分支引入保護(hù)，否則，在另一分支短路時(shí)，差動(dòng)可能誤動(dòng)。因?yàn)椴⒙?lián)引入后在外部短路時(shí)，制動(dòng)電流和差動(dòng)電流都由不平衡電流產(chǎn)生，但差動(dòng)電流可能越限而制動(dòng)電流達(dá)不到拐點(diǎn)。2007年7月112差動(dòng)保護(hù)的CT斷線閉鎖(1)目前的主要算法目前，微機(jī)保護(hù)重，多采用電流突變情況、變化趨勢及電流量大小來判斷CT斷線。當(dāng)測量出只有變壓器某一側(cè)的一相電流發(fā)生變化，且變化趨勢是由“有”變到“無”、其它電流沒變且在正常負(fù)荷范圍內(nèi)時(shí)，判為CT斷線，此時(shí)可能閉鎖差動(dòng)（可選）。當(dāng)電流的變化不符合上述規(guī)律時(shí)，則說明電流的變化可能是因故障引起的。2007年7月113差動(dòng)保護(hù)的CT斷線閉鎖

當(dāng)已判為CT斷線且閉鎖差動(dòng)，但發(fā)生其它電流超過一定門檻值（門檻值一般為1.5）時(shí)，則解除閉鎖，實(shí)際上放棄內(nèi)外故障判別以免冒拒動(dòng)的危險(xiǎn)。對多側(cè)差動(dòng)保護(hù)（例如3側(cè)以上），由于電流很多，計(jì)算過程十分煩雜，且為了保證差動(dòng)保護(hù)保護(hù)的快速性，CT斷線閉鎖差動(dòng)判據(jù)與差動(dòng)保護(hù)判據(jù)（及其涌流閉鎖判據(jù)）的時(shí)間配合也很麻煩，這些不利因素客觀上對差動(dòng)保護(hù)整體可靠性造成一定的影響。2007年7月114差動(dòng)保護(hù)的CT斷線閉鎖(2)CT斷線閉鎖差動(dòng)的問題如CT二次回路斷線，在斷口處將產(chǎn)生很高的電壓，危及人身和二次設(shè)備安全。另外，在斷口處可能產(chǎn)生電弧，進(jìn)而引發(fā)電氣著火事故。變壓器容量越大及CT變比越大，CT二次回路開路的危害性越嚴(yán)重，因此，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)的CT二次開路時(shí)，差動(dòng)動(dòng)作切除變壓器，是防止人身傷害和損壞設(shè)備的有效辦法。 對于大容量的主設(shè)備，當(dāng)CT二次回路斷線時(shí)，宜發(fā)信號，而不要閉鎖差動(dòng)保護(hù)。2007年7月115差動(dòng)保護(hù)的CT斷線閉鎖(1)目前的主要算法目前，微機(jī)保護(hù)重，多采用電流突變情況、變化趨勢及電流量大小來判斷CT斷線。當(dāng)測量出只有變壓器某一側(cè)的一相電流發(fā)生變化，且變化趨勢是由“有”變到“無”、其它電流沒變且在正常負(fù)荷范圍內(nèi)時(shí)，判為CT斷線。當(dāng)電流的變化不符合上述規(guī)律時(shí)，則說明電流的變化可能是因故障引起的。當(dāng)已判為CT斷線且閉鎖差動(dòng)時(shí)，但發(fā)生其它電流超過一定門檻值（門檻值一般為1.5)時(shí)，則解除閉鎖，實(shí)際上放棄內(nèi)外故障判別。2007年7月116變壓器零序差動(dòng)保護(hù)裝設(shè)零序差動(dòng)的必要性：變壓器單相對地（鐵芯）短路機(jī)率存在，危害性大縱差保護(hù)可反應(yīng)單相對地故障，但縱差保護(hù)算法對單相接地故障的靈敏性相對較低多方面原因致使縱差保護(hù)定值較高勵(lì)磁涌流算法延緩縱差保護(hù)動(dòng)作例：保護(hù)區(qū)內(nèi)高阻接地故障：變壓器負(fù)荷電流基本不變，故障電流相對較小，縱差保護(hù)不能動(dòng)作2007年7月117變壓器零序差動(dòng)保護(hù)零序差動(dòng)的特點(diǎn)：在電路上完全滿足基爾霍夫定律；勵(lì)磁涌流是穿越性電流，不會(huì)造成誤動(dòng)；不受調(diào)壓的影響；各側(cè)CT可完全同型，靜態(tài)和暫態(tài)不平衡較?。换谝陨弦蛩?，動(dòng)作整定值較小，靈敏度較高；零序CT極性容易接錯(cuò)，正常運(yùn)行時(shí)不易發(fā)現(xiàn)；只反映接地故障，對匝間和相間短路無效。2007年7月118變壓器零序差動(dòng)保護(hù)零序差動(dòng)保護(hù)接線微機(jī)保護(hù)中零序差動(dòng)保護(hù)和縱差可公