变压器纵联差动保护
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是电力系统中常用的保护方式之一，用于检测和保护多个平行的发电机或变压器组的差动故障。
其原理是根据比较线圈中电流的差值来判断系统是否存在差动故障，并发出保护信号。
在纵联差动保护中，一组比较线圈置于发电机或变压器的两端，同时连接到保护装置中。
当正常运行时，比较线圈中的电流应该是相等的，差动电流为零。
而当系统发生差动故障时，比较线圈中的电流会出现差异，差动电流会产生并流入保护装置。
保护装置对比较线圈中的电流进行比较，并设定一个差动电流阈值。
当差动电流超过阈值时，保护装置会判断为故障发生，并发出保护信号，触发断路器进行故障切除，保护系统的正常运行。
为了提高纵联差动保护的检测能力和可靠性，通常还会采用差动电流的变比校正，以消除发电机或变压器的变比误差对差动保护的干扰。
此外，还可以通过差动电流的零序和负序成分的检测来区分故障类型，提高保护的选择性。
总之，纵联差动保护通过比较发电机或变压器两端的电流差异来检测差动故障，从而保护电力系统的安全运行。
它是一种常用且有效的保护方式，广泛应用于电力系统中。
如何防止变压器纵联差动保护中励磁涌流影响
如何防止变压器纵联差动保护
中励磁涌流影响
变压器励磁涌流有三大特点：
a) 含有较大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴一侧。
b) 含有丰富的高次谐波成分，其中以二次谐波为主。
c) 波形存在间断。
从上述分析可以看出，变压器励磁涌流的大小与变压器合闸初相角、剩磁大小、饱和磁通等因素有关。
由于励磁涌流对电力系统会产生很多不利影响，其抑制技术受到广泛关注。
在变压器纵联
变压器的纵联差动保护应符合下列要求：
1)应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。
2)差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。
如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
但在63kV或110kV电压等级的终端变电所和分支变电所，以及具有旁路母线的电气主结线在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护可利用变压器套管内的电流互感器，引出线可不再采取快速切除故障的辅助施。
差动保护中防止励磁涌流影响措施有以下几种方法：
1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器，目前较广泛地采用带速饱和变流器的DCD系列差动继电器构成变压器的差动保护。
2)采用以二次谐波制动原理构成变压器的纵差动保护。
3)鉴别短路电流和励磁涌流波的差别，采用波形间断角原理构成的变压器差动保护。
变压器主保护纵差保护与差动速断保护的区别
变压器主保护纵差保护与差动速断保护的区别下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式，用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值，当差值超过设定值时，即认为发生了故障，触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
首先，在设备两侧分别安装电流互感器，采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后，送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算，即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值，差动继电器保持动作，表示系统正常。
但当差值超过设定值，差动继电器即判定为发生故障，触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器，其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值，并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果，进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时，需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外，还需要考虑到与其他保护装置的协调工作，使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障，并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述，纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式，能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
变压器的差动保护
2、由变压器两侧电流互感器变流比选择引起的不平衡电流及其消除措施 由于变压器的电压比和电流互感器的变流比各有标准，因此不太可能使之完全 配合恰当，从而不太可能使差动保护两边的电流完全相等，这就必然在差动回路 中产生不平衡电流，为了消除这一不平衡电流，可在电流互感器的二次回路接入 一个自耦电流互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感器中的平衡线圈或专门 的差动继电器中的平衡线圈来实现平衡，消除不平衡电流。 3、 由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施 由于变压器空载投入时产生的励磁涌流只通过变压器的一次绕组，而二次绕组 因开路而无电流，从而在差动回路中产生相当大的不平衡电流。这可通过在差动 回路中接入速饱和电流互感器，继电器则接在速饱和电流互感器的二次侧，以减 小励磁涌流对差动保护的影响。 此外，在变压器正常运行和外部短路时，由于变压器两侧电流互感器的型式和 特性不同，从而也在差动回路中产生不平衡电流。变压器分接头电压的改变，改 变了变压器的电压比，而电流互感器的变流比不可能相应改变，从而破坏了差动 回路中原有的电流平衡状态，也会产生新的不平衡电流。……总之，产生不平衡 电流的因素很多，不可能完全消除，而只能设法使之减小到最小值。
路时，变压器一次侧电流互感器TA1的二次电流 I1' 与变压器
二次侧电流互感器TA2的二次电流
I
' 2
相等或接近相等，因此
流入电流继电器KA（或差动继电器KD）的电
流
I KA
I1'
I
' 2
0
，继电器KA（或KD）不动作。而在差动保
护的保护区内k-2点发生短路时，对于单端供电的变压器来
说，I2' 0 ，因此 IKA I1' ，超过继电器KA（或KD）所整定的动 作电流 Iop(d) ，使KA（或KD）瞬时动作，然后通过出口继电器
纵联差动保护
6.2 纵联差动保护6.2.1 基本原理6.2.1.1 定义差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
6.2.1.2 基本原理变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA 1、TA 2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，即2•'I －2•''I ＝0，保证纵差保护不动作。
但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。
(a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时的电流分布（图6.4 变压器纵差保护原理接线图）在图6.4（a ）双绕组变压器中，变压器两侧电流1•'I 、1•''I 同相位，所以电流互感器TA 1、TA 2二次的电流2•'I 、2•''I 同相位，则2•'I －2•''I ＝0的条件是2•'I ＝2•''I ，即 2•'I ＝2•''I ＝11i n I •'＝21i n I •'' (6.1) 即 12i i n n ＝11••'''I I ＝T K (6.2) 式中，1i n 、2i n ——分别为TA 1、TA 2的变比； T K ——变压器的变比。
若上述条件满足，则当变压器正常运行或纵差保护区外故障（以下简称“区外故障”或“区内故障”）时，流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I －2•''I ＝0 (6.3)当区内故障时，2•''I 反向流出，则流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I ＋2•''I ＞ 0 (6.4) 当K I ＞ 0时，差动继电器动作，驱动变压器两侧断路器分闸，对变压器起到保护作用。
主变纵联差动保护误跳闸几种原因分析
主变纵联差动保护误跳闸几种原因分析误跳闸是指在正常操作条件下，保护装置错误地将电力系统的一部分或全部切除电源。
主变纵联差动保护是一种常用的保护方式，用于保护电力系统的主变压器。
误跳闸的原因可能是多方面的。
以下是几种常见的主变纵联差动保护误跳闸的原因分析：1.外部干扰：当电力系统中存在外部干扰时，可能会导致差动保护误跳闸。
例如，周围环境中的闪电放电、强电磁场干扰等都可能引起保护装置的误动作。
这种情况下，应采取防雷措施或在保护装置周围设置屏蔽装置，以减小外部干扰对保护的影响。
2.信号误差：主变差动保护装置通过测量主变压器的高压侧和低压侧电流，进行差动计算并与设定值进行比较，从而判断系统是否存在故障。
然而，由于测量设备的精度限制、传输线路的质量等原因，测量的电流值可能存在误差。
当这些误差超过设定值时，差动保护可能会误动作。
因此，应定期校准测量设备，检查传输线路的质量并及时更换老化设备，以降低信号误差。
3.被保护设备故障：差动保护的作用是保护主变压器免受内部故障的损害。
然而，在主变压器内部发生故障时，例如主绕组短路、绝缘击穿等，电流分布会发生改变，导致差动保护误判为故障。
因此，在主变压器内部进行定期检查和维护，及时处理潜在的故障，可以减少误动作的概率。
4.设备参数变化：保护装置对电力系统进行保护时，需要设定一些参数，例如差动电流阈值等。
然而，由于主变压器的负载变化、温度变化等原因，电气参数可能会发生变化。
如果设定值与实际值不匹配，保护装置可能会误判为故障并跳闸。
因此，应定期检查和校准保护装置的参数，并根据实际情况进行调整。
5.人为操作错误：人为操作错误也可能导致差动保护误跳闸。
例如，误操作了与差动保护装置相关的设备，或者误操作了与主变压器相关的设备。
此外，对主变压器进行维护或检修时，可能会因为未按规定程序进行操作而引起保护装置的误动作。
因此，在操作保护装置前，应进行必要的培训和演练，并按照操作规程进行操作，以减少人为操作错误。
变压器的差动保护
I2 0 IKA I1
继电器瞬时动作
㈡ 变压器差动保护中的不平衡电流 及其减小措施
理论上，正常运行和区外故障时，IKA=I1"- I2"=0 。 实际上，很多因素使IKA= Idsp≠0 。（Idsp为不平衡电流）
（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌
Krel—可靠系数 ，取 1.3~1.5
（三）变压器差动保护动作电流的整定
（3）电流互感器二次回路断线时不应误动作，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电 流IL.max。负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流INT
Iop(d ) K I rel Lmax ILmax (1.2 ~ 1.3)I1NT
变压器的差动保护
电流速断保护虽然动作迅速，但它有保护“死 区”，不能保护整个变压器.过电流保护虽然能保 护整个变压器，但动作时间较长。气体保护虽然 动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。
GB50062-92规定10000kVA及以上的单独运行变 压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装 设差动保护；
其影响，用以提高差动保护灵敏度是可能的。
（三）变压器差动保护动作电流的整定
（1）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max
Iop(d ) K I rel dsqmax
Krel—可靠系数 ， 取1.3
（2）躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流
Iop(d ) Krel I1N T
6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可 装设差动保护。
当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设 差动保护。
变压器差动保护原理
主变差动保护一、主变差动保护简介主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，差动保护是输入的两端CT电流矢量差，当两端CT电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。
差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。
驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。
二、纵联差动保护原理(一)、纵联差动保护的构成纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。
为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。
其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。
(二)、纵联差动保护的工作原理根据基尔霍夫第一定律，=∑•I；式中∑•I表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。
因此，纵差保护不应动作。
当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。
见变压器纵差保护原理接线。
（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为继电器不动作。
（2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。
由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。
变压器差动保护原理
主变差动保护一、主变差动保护简介主变差动保护作为变压器的主保护,能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ,差动保护是输入的两端CT电流矢量差，当两端CT电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件.差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反,相位相同,两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流,在保护内电流叠加,差动电流大于零.驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器,使故障设备断开电源.二、纵联差动保护原理（一）、纵联差动保护的构成纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的.为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连,再将差动继电器的线圈并入,构成差动保护。
其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂.(二)、纵联差动保护的工作原理根据基尔霍夫第一定律，=∑•I;式中∑•I表示变压器各侧电流的向量和,其物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。
因此，纵差保护不应动作。
当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。
见变压器纵差保护原理接线。
(1)正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1。
5.5（a）所示，则流入继电器的电流为继电器不动作。
（2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图 1.5.5(b）所示，则流入继电器的电流为此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器.由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部,而在保护范围外故障时，保护不动作。
变压器纵联差动保护
变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这些不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大。
因此，减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。
规程中规定：对于6.3kVA及以上厂用工作变和并行运行的变压器10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护，对于高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重的纵联差动保护。
纵联差动保护应符合下列要求：应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;应在变压器过励磁时不产生误动作;差动保护范围应包括变压器套管及引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
变压器纵联差动保护与发电机纵联差动保护一样也可以采用比率制动或标记制动方式达到外部短路不产生误动作和内部短路灵敏动作的目的。
但变压器的纵联差动保护需考虑以下问题：(1)变压器两侧额定电压和额度电流各不相同。
因此，各测电流互感器的型号、变比各不相同，所以各测电流的相位可能不一致，这样使外部短路时不平衡电流增大，所以变压器的纵联差动保护的最大制动系数比发电机的最大灵敏度相对较低。
(2)变压器高压绕组为有调压分接头，使变压器的纵联差动保护已调整的二次电流又被破坏，不平衡电流增大，这使变压器纵联差动保护的最小动作电流和制动系数都要相对增大。
(3)对于定子绕组的匝间短路，发电机纵联差动保护完全无作用。
变压器绕组各侧的匝间短路，通过变压器的铁心耦合，改变了各测电流的大小和相位，使变压器的纵联差动保护对匝间短路有作用。
（匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生端口短路）(4)无论变压器绕组还是发电机定子绕组开路故障，纵联差动保护均不能动作。
变压器依靠瓦斯或压力保护来反应。
变压器因为励磁电流存在，增大纵联差动保护的不平衡电流特别是在变压器空载投入时，励磁电流急剧增加至数十倍的额度电流，如不特别考虑将会造成纵联差动保护误动作。
变压器的纵联差动保护
变压器的纵联差动保护众所周知，纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。
它可以用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。
但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。
纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响，在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。
1变压器纵差保护基本原理按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。
为了保证动作的选择性，在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区（降低灵敏度）或延长动作时限（降低速动性）的方法来获得选择性。
但从保证系统稳定运行和减轻故障变压器的损失及避免扩大事故的要求来看，希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。
如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时，就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。
被保护元件发生内部和外部故障时，其各侧功率方向或电流相位是有差别的，因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护，获得了广泛的应用。
采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。
由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。
但是,为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。
由于受助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
变压器的纵联差动保护
变压器的纵联差动保护众所周知，纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。
它可以用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。
但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。
纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响，在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。
1 变压器纵差保护基本原理按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。
为了保证动作的选择性，在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区(降低灵敏度)或延长动作时限(降低速动性)的方法来获得选择性。
但从保证系统稳定运行和减轻故障变压器的损失及避免扩大事故的要求来看，希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。
如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时，就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。
被保护元件发生内部和外部故障时，其各侧功率方向或电流相位是有差别的，因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护，获得了广泛的应用。
采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。
由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。
但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。
由于受助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
5.电力变压器的纵联差动保护(三)-比率制动差动保护(课件)
变压器每相绕组励磁涌流中含有较大的二次谐波分量，含
量大小与铁芯饱和磁通甚至大小及电压突变出现角度等因素直
接相关。 判据：
I
2
I
K
1
I2——电流中的二次谐波有效值 I1——电流中的基波有效值 K——给定的整定值，一般取0.15~0.2
五保护
同时，理论研究及实践均发现，变压器三相励磁涌流中， 二次谐波并非同时达到此整定值，故一般采用或门制动的方式， 即三相中有一相2次谐波含量超过这个定值就闭锁变压器纵联 差动保护。
四、比率制动式差动保护
1.工作原理
图3-14 变压器差动保护原理接线图
若以流入变压器的电流方向为正，则差动电流为：Id = Ih Il
为了使区外故障时获得最大制动作用，区内故障时制动作用
最小甚至为0，制动量为：Ires = Ih - Il / 2
四、比率制动式差动保护
图中可以看出，区外故障时 Ih = Il，制动电流Ires达到最大
六、变压器的差动速断保护
Id
比率差动 动作区
Ist.0 A B 0G I res.0
C
I unb.max
SD
F
E
I res
Ires.max
图3-19 变压器差动速断动作区
差动速断保护的整定值， 按照躲过变压器最大励磁涌流 和外部短路最大不平衡电流的 整定，只反应差流中工频分类 的大小，不考虑谐波及波形畸 变的影响，其值达4~10倍的额 定电流。
六、变压器的差动速断保护
在变压器差动保护中，常常配有二次谐波等制动元件，以 防止励磁涌流引起保护误动。但是，在纵差保护区内发生严重 短路故障时，如果电流互感器出现饱和而使其二次侧电流波形 发生畸变，则二次电流中含有大量谐波分量，从而使涌流判别 元件误判为励磁涌流，致使差动保护拒动或延迟动作严重损坏 变压器。
变压器纵联差动保护原理
变压器纵联差动保护原理变压器纵联差动保护是一种用于保护变压器的重要保护装置，主要用于检测变压器绕组之间的电流差异，以便快速准确地判断是否发生了内部故障。
以下是变压器纵联差动保护的基本原理：1. 基本原理：-纵联差动保护通过比较变压器绕组之间的电流来检测潜在的内部故障。
正常工作状态下，变压器的输入电流等于输出电流，即两侧绕组电流相等。
当发生内部故障时，如绕组短路或绝缘故障，绕组之间的电流差异将导致纵联差动电流。
2. 电流比较：-纵联差动保护系统会同时监测变压器高压绕组和低压绕组的电流。
这些电流通过电流互感器（CT）测量，并传输到差动保护设备中。
设备将两侧电流进行比较，正常情况下两侧电流应该平衡。
3. 设定电流和灵敏性：-差动保护设备设有一定的电流差动保护设定值。
当变压器内部发生故障时，导致两侧电流不平衡，超过设定值时，差动保护将启动，产生差动保护动作信号。
4. 差动保护动作：-一旦检测到电流差异超过设定阈值，差动保护设备会发出保护动作信号。
这通常包括切断电源、关闭刀闸等措施，以隔离变压器并防止故障蔓延。
5. 灵敏性和稳定性：-纵联差动保护需要在足够灵敏的同时保持稳定性，以防止误动作。
因此，设定值的选择、电流互感器的准确性和保护装置的灵敏性都是设计中需要考虑的关键因素。
6. 复合差动保护：-为了提高保护的可靠性，有时会采用复合差动保护，结合其他保护元件，如零序电流保护、过流保护等。
这样可以增加差动保护的鲁棒性，减少误动作的可能性。
变压器纵联差动保护是确保变压器正常运行和防止故障蔓延的关键保护装置之一。
通过及时、准确地检测内部故障，它有助于提高电力系统的可靠性和稳定性。
一起变压器纵联差动保护故障分析
一起变压器纵联差动保护故障分析介绍了某110kV变电站变压器纵联差动保护故障的原因分析。
标签：110kV变电站;纵联差动保护;电流互感器1引言对变压器引出线、套管及内部绕组的短路故障，大型变压器常装设纵联差动保护作为主保护，保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分，纵联差动保护灵敏度高，能快速切除故障变压器。
以下是某110kV变电站变压器纵联差动保护装置动作的故障分析，总结了变压器纵联差动保护应用中的常见问题及注意事项。
2故障情况简介某新建110KV变电站在站内满负荷运行时主变压器纵联差动保护装置动作，变电站综合自动化后台监控装置显示比率差动保护动作致变压器高、低压侧断路器跳闸。
综合自动化后台监控装置显示在断路器跳闸前保护装置曾有差流异常报警，在变电站运维人员尚未来得及处理时，比率差动保护动作引起变压器高、低压两侧断路器跳闸。
3 故障原因分析该变电站主变压器型号为SFZ11-100000/110 变比为115±8*1.25%/36.5kV Ynd11结线，uk=10.5%，最大运行方式下变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，max为2.89kA，最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流初始值I’’1k，min为11.35kA，低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，min为2.72kA。
变压器高压侧电流互感器变比为600/1，采用星型接法，低压侧电流互感器变比为2500/1，采用星型接法。
该110kV变电站主变压器纵联差动保护采用微机型继电保护装置，原理接线图见图1。
图1 变压器纵联差动保护原理接线图如图所示，在正常情况下，变压器低压侧电流的相位超前于高压侧同名相电流30°，如果直接用这两个电流构成变压器纵联差动保护，即使它们的幅值相同也会产生很大的不平衡电流，所以一般由微机保护装置用软件进行校正。
由于变压器两侧变比不一致，因此在正常运行和外部故障时变压器两侧电流互感器二次侧电流幅值不一致，即使经过相位校正，从两侧流入微机保护装置的电流幅值也不相同，存在不平衡电流，因此在微机保护装置中需要采用软件进行幅值校正。
纵联差动保护
差动保护
差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵 联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保 护。
特性
由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以 快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护 元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。以前由于受辅助导线条件 的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，由于光纤的广泛使用，纵联差动保护已可作为长线路的主保 护。对于发电机、变压器及母线等，均可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
纵联差动保护
输电线的纵联差动保护
01 差动保护
03 保护原理 05 直流线路
目录
02 特性 04 变压器
纵联差动保护，即输电线的纵联差动保护，是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各 端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路 范围外，从而决定是否切断被保护线路。
变压器
变压器差动保护正确动作
差动保护两侧TA之间的区域称为纵联差动保护区，纵பைடு நூலகம்差动保护区内的故障引起的差动保护动作为正确差动 保护动作，可能引起正确差动保护动作的短路故障可以分为两类:
电力变压器的纵联差动保护
励磁涌 流波形 的特点
1）初始值很大，可达额定电流的 6~8倍；
2）含有很大成分的非周期分量， 使曲线偏向时间轴的一侧；
3）含有大量的高次谐波，其 中二次谐波所占比重最大；
4）涌流的波形削去负波之后将 出现间断，图中α称为间断角。
14
措施：
1）接入速饱和变流器 2）采用以二次谐波制动原理构成的纵联差 动保护 3）采用鉴别波形间断角原理构成的差动保护 4）采用差动电流速断保护
Iact (3 ~ 5)I NT 保护灵敏系数：
K sen
I (2) k . m in K I rel k.max
信号
18
III
III 2
接
线
图
～G
3
2、产生不平衡电流的原因与措施
（1）两侧电流互感器型号不同产生的不平衡 电流
产生 不平衡 电流 原因
变压器两侧的额定电压不同 两侧电流互感器的型号不同 饱和特性和励磁电流也不同
解决问题的方法：
整定计算时，引入同型系数。
4
（2）计算变比与标准变比不同产生的 不平衡电流
电流互感器选用的是标准化变比，
调压系数取值 取调压范围的一半。
8
（4）变压器接线组别的影响
常用的Y, d11接线组别的变压器， 它们 两侧电流之间存在着30的相位差。
相位补偿方法：1）通过电流互感器二次接
线进行相位补偿。
IAY
ICY
IBY
Iar
IaY
IcY
Ibr
IbY
IAd
Icr
Iad
ICd
IBd
Icd
Ibd
9
10
相位补偿后 ， 数值增大了 3倍。
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第四节变压器纵联差动保护一、变压器纵联差动保护的原理纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。
对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。
为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。
在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。
应使或结论：适当选择两侧电流互感器的变比。
纵联差动保护有较高的灵敏度。
二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流I bp。
1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流思考：由于变压器常常采用Y,dll的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30º。
此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。
如何消除这种不平衡电流的影响？解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。
2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？为什么在正常运行时，不平衡电流也很小？为什么当外部故障时，不平衡电流增大？原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。
当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。
减少这种不平衡电流影响的措施：（1）在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。
（2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。
（3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。
最大可能值为：3．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足或的关系？原因：很难满足上述关系。
减少这种不平衡电流影响的措施：利用平衡线圈W ph来消除此差电流的影响。
假设在区外故障时，如下图所示，则差动线圈中将流过电流（），由它所产生的磁势为W cd()。
为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈W ph接入二次电流较小的一侧，应使W cd()=W ph4．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流思考：在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流？原因：改变分接头的位置不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压器变比的条件，故会产生不平衡电流。
调整分接头产生的最大不平衡电流为总结：在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差，变压器调节分接头及平衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流，即I bp =(K tx·10%+△U+△wc%)I d·max /n TA要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行整定。
三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施1．外部短路时的不平衡电流思考:在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，为什么在差回路中将产生暂态不平衡电流？原因：变压器两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同。
减少这种不平衡电流影响的措施：在差回路中接入速饱和中间变流器SBH，如下图所示。
速饱和变流器是一个铁芯截面较小，易于饱和的中间变流器。
直流分量使速饱和变流器饱和。
这时，交流分量电流难于转换到速饱和变流器的副边，差动继电器不会动作。
计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流引入一个非周期分量的影响系数K fz。
外部短路时的暂态不平衡电流，在接入一级速饱和变流器时为I bp/＝K fz·10%·I d·max/n TA式中K fz——非周期分量的影响系数，K fz取～2，在接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。
2．由变压器励磁涌流I Ly所产生的不平衡电流变压器的励磁电流I L仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。
变压器的励磁涌流I Ly，其数值最大可达额定电流的6～8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。
励磁涌流具有以下特点：(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；(2)包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为α。
在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有：(1)采用具有速饱和铁心的差动继电器；(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；(3)利用二次谐波制动等。
四、BCH—2型差动继电器1. 组成：电磁型电流继电器三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。
差动线圈W cd：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。
两个平衡线圈W ph1、W ph2短路线圈W d′工作线圈W2。
2．BCH一2型差动继电器构成的变压器差动保护的整定计算(1)确定基本侧。
将变压器两侧电流互感器流入差回路的电流中较大的一侧作为基本侧，计算步骤如表所示。
(2)确定差动保护的动作电流①躲过变压器的励磁涌流 I dz＝②躲外部短路时的最大不平衡电流Idz ＝KkIbp. max＝Kk+ Ibp.Δu+＝Δ+ΔΔf ph1、Δf ph2——平衡线圈的圆整误差，其值为③躲开电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流Idz＝取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。
(3)计算变压器差动保护基本侧差动线圈匝数基本侧继电器的动作电流为nTA基本侧差动线圈的计算匝数差动线圈的实际匝数。
继电器实际动作电流和一次动作电流分别为. jb =60(安匝)/Wcd. sjIdz. = Idz. s. jbnTA/ Kjx(4)计算非基本侧平衡线圈匝数对双绕组变压器(Wph+= 平衡线圈的实际匝数，采用四舍五入圆整。
(5)平衡线圈圆整误差的计算Δfph=( / ( +计算结果的变化范围在0—内。
若误差小于，则以上计算结果有效；若误差大于，则重新计算差动保护的动作电流。
(6)确定短路线圈匝数对于大容量的变压器，涌流倍数小，衰减慢，要求切除内部故障的时间尽量短，应选取较少的短路线圈匝数。
相反，对于较小容量的变压器，应选用较多匝数的短路线圈，以便更有效地消除非周期分量电流的影响。
(7)灵敏度校验保护范围内部短路最小灵敏度应大于2。
K lm = Idz式中——保护范围内故障，流过基本侧的最小短路电流；Idz——差动保护一次动作电流。
五、带制动特性的差动保护1．BCH一1型差动继电器组成：电磁型电流继电器差动线圈W cd，两个平衡线圈W ph1、W ph2制动线圈W zh工作线圈W gz。
各部分作用：差动线圈：通以电流产生磁通φcd，在两个二次工作绕组上感应，的电势相串联，能使电流继电器动作。
铁芯：两边柱截面小，易于饱和，它的作用相当于一级速饱和变流器。
制动线圈：通以电流产生的磁通φzh在两边柱形成环路，在两个二次工作绕组上感应的电势反向串联，合成电势为零，不会使电流继电器动作。
它的作用是使两个边柱的铁芯饱和，加大继电器的动作安匝。
安匝制动曲线：继电器的动作安匝与制动安匝的关系曲线。
当制动安匝磁势较小时，两边柱铁芯没有饱和，继电器的动作安匝不变，仍为60安匝。
当制动安匝加大，铁芯开始饱和，动作安匝开始加大。
随着制动安匝磁势的加大，铁芯饱和程度变大，继电器动作安匝加大，如图曲线1或2。
带有制动线圈的变压器差动保护原理接线如图所示。
以变压器的电源侧为基本侧，负荷侧为非基本侧。
非基本侧接有平衡线圈。
制动线圈接在负荷侧。
当保护范围外部故障时，在制动线圈中流有短路电流，使铁芯饱和，增大了继电器的动作安匝。
外部故障时继电器不动。
内部故障时，若B侧无电源，制动线圈中没有短路电流，不起制动作用。
制动线圈的安装位置如下：(1) 对单侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于负荷侧，外部故障有制动作用，内部故障没有制动作用。
(2) 对于单侧电源的三绕组变压器，制动线圈应接于流过变压器最大穿越性短路电流的负荷侧。
(3) 对于双侧电源的三绕组变压器，制动线圈一般接于无电源侧。
(4) 对于双侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于大电源侧。
当仅有小电源供电时，能保证保护装置的灵敏度。
2．BCH一1型差动保护的整定计算(1)确定变压器的基本侧。
与用BCH一2型差动继电器时相同。
(2)计算差动保护的动作电流①躲开变压器空载投入时的励滋涌流：Idz·jb =KkIe·T②躲开电流互感器二次断线产生的不平衡电流(240MVA及以上容量变压器除外)：Idz＝③躲开未装制动线圈侧外部短路时的不平衡电流I bp：I dz·jb =KkIbp取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。
(3)计算差动线圈匝数与用BCH一2型继电器时相同。
(4)计算平衡线圈匝数与用BCH一2型继电器时相同。
(5)校验平衡线圈圆整误差与用BCH一2型继电器时相同。
(6)计算制动线圈匝数W zh：外部短路差回路通以最大不平衡安匝数时，以保证继电器不动来确定制动线圈的匝数。
（7）灵敏度校验首先求出保护范围内校验点短路时流过制动线圈的电流及制动安匝。
依据BCH一1型差动继电器最大安匝制动曲线2求出继电器的动作安匝，其值可近似为(AW)dz=tgθ2(AW)zh式中 tgθ2——最大安匝制动曲线2的斜率，可取为。
当计算出的动作安匝小于60安匝时，取60安匝。
差动保护的灵敏度为例题对一台容量为三相三绕组降压变压器进行差动保护整定计算。
变压器的接线及各侧的短路电流如下图所示。
电压：110±2×％kV／±2×％kV／11kV，接线方式为：Y，d11，d11，变压器的额定电流：213A／608A／2130A。
图中标出的短路电流均为归算到110kV侧的三相短路电流值。
括号内的数字为最小三相短路电流值。
dl点单相接地时, ＝2．2kA。
(2)差动保护的一次动作电流确定如下:1)躲励磁涌流及电流互感器的二次断线I dz·jb=K k I e·T=×213=276(A)2)躲d3点(外部)短路时的最大不平衡电流I dz·jb＝K k I bp. max＝K k+ I bp.Δu+=×+++×1350=(A)从以上计算可知,以躲外部短路最大不平衡电流为计算条件,差动保护的动作电流取为I dz·jb=(A)(3)计算差动线圈匝数及实际动作电流为差动线圈的实际匝数应向小调整,取Wcd，zd=6(匝)继电器的实际动作电流为灵敏度校验.以d2点短路为计算条件,即下面采用BCH-1型差动继电器,制动线圈放在35KV侧.(1)(1)确定基本侧同BCH-2型继电器,以110KV为基本侧.(2)(2)计算差动保护的起动电流.1)1)躲励磁涌流Idz·jb =KkIe·T=×213=(A)2)2)躲d2点(外部)短路时的最大短路电流产生的不平衡电流I dz·jb ＝KkIbp. max＝Kk+ Ibp.Δu+ =×++×965=250(A)(3)(3)计算差动线圈匝数及实际动作电流为差动线圈的实际匝数向小调整,整定匝数取为8匝.实际动作电流(4)计算非基本侧平衡线圈的匝数.1)1)35KV侧平衡线圈匝数的计算取10KV侧平衡线圈匝数为2匝(5)(5)平衡线圈的误差Δ=( / ( +=/+8)=<Δ=( / ( +=/+8)=<(6)(6)计算制动线圈匝数制动线圈的实际匝数应向上调整,取 =3匝.(7)(7)灵敏度校验.在校验点(10KV母线)电路时,流过制动线圈的电流为负荷电流,制动安匝为查BCH-1型继电器最大安匝制动曲线2或计算相应的动作安匝得(AW)dz=tgθ2(AW)zh=×=17安匝<60安匝六、二次谐波制动的差动保护变压器的励磁涌流中含有占基波30％～70％的二次谐波分量，利用二次谐波制动躲过励磁涌流。