主变不完全差动保护的定值整定和选择性问题

根据运行经验，为了保证差动保护有足够的可
靠性，建议取值不小于 0.4Ie。
1.2 比率制动拐点电流 IRT 当制动电流大于该电流时，进入比率制动区。
一般取 0.8~1.0Ie。 1.3 制动特性斜率 S
制动特性要保证在区外三相短路故障时，流过
差动保护的穿越性电流最大时不误动，按此原则先
计算最大不平衡电流：
使隔离变低压侧故障由该侧保护有选择性地
切除，差动保护的动作时间应躲隔离变低压侧保护
的动作时间。这种方案的优点是：简单，不需要增
加任何设备和接线。缺点是：差动保护的动作时间
加长了一个级差。
3.3 方案三：将差动保护经隔离变的过电流元件闭
锁
将主变差动保护增加闭锁信号，并且将主变差
动保护增加 0.1 s 短延时，同时增加的隔离变高压侧 过电流元件，过电流元件的输出信号闭锁差动保护。
在隔离变高压侧增加与主变低压侧变比相同
的 CT 绕组，构成完全差动保护。这种方案的优点 是：在差动保护区内的故障可以迅速切除，区外故 障时不会误动，具有很好的选择性。缺点是：需要 将差动保护装置增加一侧差动臂，同时要增加一组 CT 和连接线。
4 结论
主变不完全差动的保护在定值整定上，要多考 虑未接入差动回路的支路在稳态和暂态情况对差动 保护的影响，同时存在着选择性问题，要对未接入 差动回路的隔离变低压侧故障时的选择性进行校 验。当无法满足选择性要求时，要进行改进。改进 方案从速动性、灵敏性、选择性角度去考虑，方案 的核心思想主要有：牺牲一些灵敏度换取选择性、 牺牲一些动作速度换取选择性或彻底改造成完全差 动保护。在实践中，我们应根据主变容量和系统需 求，选择合适的改进方案。
最大调压百分值取值；
∆m 为差动电流未完全调平衡引起的不平衡，
一般取 0.01～0.05；
∆f 为在故障情况下，未接入差动的支路负荷
电流总和引起的不平衡，按额定电流的百分数取值；
I k⋅max 为区外故障最大短路电流。
制动特性斜率计算公式为：
S = K rel I⋅ umb⋅max − I d min
摘要：主变差动保护范围包括低压侧母线且母线上接小容量隔离变，隔离变高压侧 CT 不接入主变差动保护，这种接线构成 了不完全差动保护，其定值整定方法与完全差动保护不同，且存在选择性的校核问题。本文提出了定值整定的方法和选择性 校核的方法；当选择性不能满足要求时，从速动性、灵敏性、选择性角度提出了四种实用的改进方案，并对各种方案的优缺 点进行了比较。 关键词: 变压器保护； 不完全差动； 定值整定； 选择性
最大调压百分值取值；
∆m 为差动电流未完全调平衡引起的不平衡，
一般取 0.01～0.05，数字式保护的调平衡的误差较 小；
∆f 为未接入差动的支路负荷电流总和引起的
不平衡，按额定电流的百分数取值。
110kV
35kV
主变 10.5kV
发电机
隔离变
图 1 主接线图
Fig.1 Connection diagram
主变动作闭锁逻辑如图 3 所示。
主变差动保护
0.1/0
隔离变过流
0/0.06
出口 &
图 3 主变差动保护动作逻辑图 Fig.3 Differential protection scheme
这种方案的优点是：变压器区内故障时，无闭 锁信号，差动保护动作较快（由于存在接点配合， 有 0.1 s 短延时）；隔离变高压侧 CT 以下故障时， 过电流元件动作，闭锁主变差动保护，保证了差动 保护不误动，具有选择性。缺点是：需要增加电流 闭锁元件和信号连接线。 3.4 方案四：采用完全差动保护
Iunb⋅max
= (Kap Kcc Ker
+
∆U
+
∆m
+
∆f)I
(3) k
(4)
式中： K rel 为可靠系数，一般取 Kre1=1.3～1.5； K ap 为暂态分量影响系数，在区外最大短路电
流情况下，其暂态一般取 1.5～3.0；
K er 为电流互感器变比引起的不平衡，取 0.1； ∆U 为调压引起的不平衡，按偏离额定电压的
(5)
I k⋅max − I RT
2 主变不完全差动保护的选择性校验
采用主变不完全差动保护时，隔离变低压侧发 生故障，对差动保护来说，相当于在差动区内发生
故障，故障电流 Iks 即为差动保护的差动电流 Id ，
即 Id = Iks 。 在 比 率 制 动 特 性 图 上 ， 动 作 曲 线 Id = f (Ir ) 是一条 k＝2 的直线（图 2）。我们可以
2)远端区外故障或区外故障切除时，流经变压
器的电流小于额定电流，但此时的电流互感器受暂
态影响产生不平衡电流，而比率制动曲线工作在非
制动区域，其整定公式为：
I d min 2 = K rel (K ap K cc K er + ∆U + ∆m + ∆f )I e (2)
式中：K ap 为暂态分量影响系数，一般取 1.5～2.0；
K cc 为电流互感器同型系数，同型取 0.5，不
同型取 1.0；
K er 为电流互感器变比引起的不平衡，由于电
流互感器受暂态影响，取 0.1； 其他参数情况 1)。 取大者为定值:
I d min = max{ I d min1 , I d min 2 }
（3）
一般情况下， I d min 2 大于 I d min1 。
中图分类号： TM77 文献标识码： A
文章编号： 1003-4897(2007)S-0087-03
0 引言
国民经济的飞速发展，带动了我国电力工业快 速地发展。各种环保的中小型发电厂，特别是中小 型水电厂在我国发展很快。在这种类型的电厂中， 有一种典型的接线方式是：发电机出口连接母线， 主变差动保护范围包含该母线；同时，该母线通过 隔离变向本地输送一定的负荷。这种接线方式下， 隔离变的高压侧电流互感器一般不接入主变差动保 护，从而构成了不完全差动保护。主变不完全差动 保护在定值整定上与完全差动保护不同，且在有些 情况下，对隔离变低压侧发生的故障，差动保护不 能满足选择性的要求。
比较大，可以满足选择性的要求；当隔离变的容量
较大时，满足不了公式（6）选择性的要求。在工程 设计中，往往会出现一次的设计人员会少考虑二次
保护对一次的需求，等到定值整定时才发现问题。
在出现这种情况下，我们提出了四种改进的方案。
3.1 方案一：将差动门槛定值提高 由公式 6，要保证隔离变低压侧故障不误动，
完全差动保护除了考虑与完全差动保护相同的问题
外，还要考虑未接入差动回路的隔离变回路在稳态
和暂态情况下对差动保护的影响。 1.1 差动门槛 Idmin 的整定
差动门槛在整定时要考虑主变的各种正常运
行工况下，即无制动特性下的最大不平衡电流。一 般主要考虑两种情况：
1)躲最大负荷情况下的不平衡电流，一般可按
看出，当差动电流大于差动门槛时，是无法制动的， 因此，只有在差动门槛电流大于故障电流才能保证 差动保护不误作。
Id k=2
Ir
图 2 差动电流图
Fig. 2 Differential current scheme
从上分析，主变不完全差动在应用时，存在选
择性问题，必须进行选择性校核，保证当隔离变低
压侧发生故障时，主变不完全差动保护不应动作。
第 35 卷 增刊 2007 年 12 月 1 日
继电器
RELAY
Vol.35 Suppl. Dec. 1, 2007
主变不完全差动保护的定值整定和选择性问题
金启超 1，刘明辉 1，姚卫兵 1，吉拥平 1，韦东 2
（1.南京南自电力控制系统工程有限公司，江苏 南京 210003； 2.南京钛能电气有限公司，江苏 南京 211800）
同时，我们要指出，电力系统的设计需要一次 和二次相配合来完成，在一次设计时须考虑二次保 护的需求，必要时，需要进行灵敏度、选择性的校 验。因此，只有采用系统化的设计才能优化工程项 目。
参考文献
[1] 王维俭. 电气主设备继电保护的原理与应用[M],第 2 版. 北京: 中国电力出版社, 2002.
[2] 高春如. 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术 [M]. 北京:中国电力出版社, 2006.
Problems of setting and selectivity for incomplete differential protection of transformer
JIN Qichao1，LIU Minghui1，YAO Weibing1，JI Yongping1，WEI Dong2 （1.Nanjin Nanzi Electric Power Control System Co.,LTD., Nanjing 210003,China;
[3] 许正亚. 变压器及中低压网络数字式保护[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2004.
[4] 崔家佩等. 电力系统继电保护与安全自动装置整定计 算[M]. 北京: 中国电力出版社, 1993.
选择性校验方法大短路电流相比，当比值大于 1.3 时， 认为具有选择性。
可靠性校验公式为：
K rel
=
I d min Id
≥ 1.3
（6）
金启超，等 主变不完全差动保护的定值整定和选择性问题
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3 主变不完全差动保护在选择性不满足要 求情况下的改进方案
在实践中，当隔离变的容量比较小时，其漏抗
本文对这种接线方式下的主变差动保护定值 整定的原则进行了分析，并确定了选择性校核的方 法。在选择性不能满足要求情况下，本文提出了四 种解决方案，并对其优缺点进行了比较。
1 主变不完全差动保护的定值整定