变压器纵差保护及不平衡电流消除措施
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5、3 变压器的差动保护1
• 电力变压器在运行时，由于联接组别和变 比不同，各侧电流大小及相位也不同。需 通过数学方法对TA联接和变比进行补偿。 消除电流大小和相位差异。 • 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二 次电流直接接入本装置。电流互感器各侧 的极性都以母线侧为极性端。变压器各侧 TA 二次电流相位由软件调整，装置采用 Y->∆ 变换调整差流平衡。
QF1
TA1
KD
K1
Iop
TA2
QF2
变压器励磁电流形成的不平衡电流
励磁涌流具有如下特点：
(1)其值在初始很大，可达额定电流的5一10倍。 (2)含有大量非周期分量和高次谐波分量，且随时间衰减。 在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型 变压器，经0.5～1秒后，其值不超过额定电流的0.25～0.5倍 ，大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要2～ 3s，即变压器的容量越大，衰减越慢，完全衰减需要十几秒 时间 （3）其波形有间断角，
1 多发生的不正确动作类型
统计表明，经常发生的差动保 统计表明， 护不正确动作的类型有： 护不正确动作的类型有：正常运行 系统无故障及无冲击）的误动， 时（系统无故障及无冲击）的误动， 区外故障时误动、 区外故障时误动、系统短路故障被 切除时误动。 切除时误动。
2 不正确动作原因分析 （1）变压器正常运行时差动保护误动
（2）区外故障切除时的误动 区外故障被切除时， 区外故障被切除时，流过变压器的电流突然减小 到额定负荷电流之下。在此暂态过程中， 到额定负荷电流之下。在此暂态过程中，由于电流中 自由分量的存在，使两侧差动TA TA二次电流之间的相位 自由分量的存在，使两侧差动TA二次电流之间的相位 短时（40~60ms）发生了变化，在差动元件中产生差流。 短时（40~60ms）发生了变化，在差动元件中产生差流。 两侧差动TA的暂态特性相差越大，差流值越大， TA的暂态特性相差越大 两侧差动TA的暂态特性相差越大，差流值越大，持续 的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小， 的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小，差动 元件的制动电流较小； 元件的制动电流较小；当差动元件拐点电流整定得过 大时，差动元件处于无制动状态。此时， 大时，差动元件处于无制动状态。此时，若初始动作 电流定值偏小，保护容易误动。 电流定值偏小，保护容易误动。
变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法基础知识讲解
Iop.r (Iunb )
无制动
3
a
2
Kres tg
1
(一般取0.3~0.4)
I unb . max
Ik.max Ires (Ik )
2. 微机纵差动保护的比率制动特性
I set.r
I set. max
aC
IA set.min
动作判据
B
Ires
I I res.g
res.max
I I set.r
set.min
Iset.r Iset.min K (Ires I ) res.g
当Ires Ires.g 当Ires Ires.g
定值整定：
➢ 最小动作电流：按躲过变压器在正常运行条 件下产生的不平衡电流整定
Iset.min Krel (fza U 0.1Kst )IN
Iset.min 很小时，取 Iset.min (0.2 ~ 0.5)IN
5. 带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流ຫໍສະໝຸດ nTA2 nTA1nT
或
nTA2 nT
nTA1
3
Iunb UIk.max
6.2.3 具有制动特性的差动继电器
(Differential relay with restraint characteristic)
1. BCH-1型差动继电器的制动特性
铁芯中剩磁的大小和方向 变压器铁芯的饱和磁通
防止励磁涌流影响的方法
采用具有速饱和铁芯的差动继电器 采用间断角原理的差动保护 利用二次谐波制动 利用波形对称原理的差动保护
2. 三相变压器接线产生的不平衡电流
.
nTA1
.
I
A
2
.
.
变压器纵差保护原理及不平衡电流分析
才能满 足要求 ， 但这在运行中是不可能 的。因此 ， 变压器分接
头位 置 的改 变 ， 会 在差 动继 电器 中产 生 不 平 衡 电 流 ， 与 电 就 它
另外 ，由于纵差保护的构成 原理是基于 比较变压器各侧
电 流 的 大小 和 相 位 ，因 此 受 到 变 压器 各 侧 电流 互 感 器 以 及 诸
不平 衡 电 流 的克 服 方 法 。
［ 键 词］变压 器 ； 差 保 护 ； 平衡 电流 关 纵 不
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， 在大的变压器保护 ｌ － ． 运用纵差保护较 为成功 。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
压调节范围有关 ， 也随一次 电流的增大而增大。
２２ 暂 态 情 况 下 的 不 平衡 电流 ． ２２１ 由 变 压器 励 磁 涌 流产 生 ， ．
多因素 的影响 ， 变压器在 正常运行和外部发生故 障时 ， 其动差 保护回路 中有不平衡电流 ， 纵差保护处于不利的条件下工作 。 为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作 ，必须对其 回路 中的 不平衡电流进行分析 ， 出产生的原 因， 找 采取措施予以消除 。
变压 器的励磁 电流仅 流经变压器接通 电源的某一侧 ， 对 差动 回路来说 ，励磁电流的存 在就相 当于变压器 内部故障时 的短路电流 ， 因此 ， 它必然给纵差保 护的正确１ 作带来不利影 二
感器的传变特性很难保持一致 ， 而出现较大 的不平衡电流 。因
此 采 用 带制 动特 性 的原 理 ， 部 短 路 电流 越 大 ， 动 电流 也 越 外 制 大 ， 电器 能够 可 靠 制 动 ： 继
经按 某一运行方式下 的变压器变 比调整好 ，则 当变压器带 负 荷调压时 ， 其变 比会改 变 ， 时 ， 差保护就得重新进行调整 此 纵
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图 '2I =''2I = 。
同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流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平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此必须想办法解决。
为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。
经分析得出，励磁涌流具有以下特点：（1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （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，在一个周期中间断角为ɑ。
根据以上特点，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；İ1′′ n İ1′（2） 利用二次谐波制动；（3） 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法（2）
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法（2）对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2种方法来克服：一是采用自耦变流器进行补偿。
通常在变压器一侧电流互感器（对三绕组变压器应在两侧）装设自耦变流器，将LH输出端接到变流器的输入端，当改变自耦变流器的变比时，可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流，从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。
二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。
通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈，接入差动电流，另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈，接入二次电流较小的一侧。
适当选择平衡线圈的匝数，使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因而差动继电器中也没有电流流过。
采用这种方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数进行选择，因此还会有一残余的不平衡电流存在，这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH接线方式的方法(也称相位补偿法)来克服。
对于变压器Y形接线侧，其LH采用△形接线，而变压器△形接线侧，其LH采用Y形接线，则两侧LH二次侧输出电流相位刚好同相。
但当LH采用上述连接方式后，在LH接成△形侧的差动一臂中，电流又增大了3倍，此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧LH的变比扩大3倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等。
3、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生的不平衡电流的克服方法在变压器外部故障的暂态过程中，使纵差保护产生不平衡电流的主要原因是一次系统的短路电流所包含的非周期分量，为消除它对变压器纵差保护的影响，广泛采用具有不同特性的差动继电器。
对于采用带速饱和变流器的差动继电器是克服暂态过程中非周期分量影响的有效方法之一。
变压器的差动保护
a)差动保护接线 b)电流相量分析 （假设变压器和互感器的变比均为1）
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
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
4.电力变压器的纵联差动保护(二)-不平衡电流及相应措施(课件)
3
nT
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
（2）消除不平衡电流的措施 2）微机保护平衡系数折算法（通过软件实现） 方法是：在微机中，变压器的差动保护利用软件算法对变压
器各侧的相位和幅值进行校正。最常用的算法TA1、TA2全部接成 星形接线，仿照前面所述的常规接线的处理方法，对变压器星型 侧电流按两相电流差处理方式进行相位补偿。
Y A2
I
Y A2
I
BY2－I
Y C2
I
Y B2
I
D c2
I
D a2
I
D b2
I
D c2
I
D a1
a
I
D b1
b
I
D c1
c
I
D a1
I
D a1
变压器△侧：
I
D b1
I
D b1
I
D c1
图3-12 变压器正常运行时 TA一次侧电流向量图
I
D c1
图3-13 变压器正常差流回路 两侧电流向量图
图3-11 YNd11接线变压器纵差动接线图
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
（2）消除不平衡电流的措施
由于变压器高压侧的TA1是三角形接线，流进差动继电器KD3
的电流为TA1的线电流是TA1相电流的 3 倍，即
ICY2
I
Y A2
3I
Y C2
如果要在正常运行时，流进KD3的差动电流为零，则需满足：
(
I
Y A1
IBY1) / nT
I
D b1
不平衡电流对变压器纵差保护的影响分析与措施
ｌｚ 。 ｈｅ ｍ ａｎ ｍｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒｒ ｄ ｉ ｇ ｔ ｅ ｉ ｐ ｃ Ｆ ｔ ｉ ｒ ｔ ｃｉｎ ｗｅ ｅ Ｓ Ｕ ｈ ． ｙ ｅ Ｔ ｉ ａ ｕ ｅ ｏ ｅ ｕｃｎ ｈ ｍ ａ ｔＯＩ ｈ ｓｐ ｏｅ ｔｏ ｒ Ｏ ｇ ｔ
［ ｙｗ ｒ ｓ ｒｎｆ ｍ ｒ ｏｇｔｄｎｌ ｉｅｅｔ ｌ ｒｔ ｔ ｎ ｎ ａａｃ ｕｒｎ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｔ ｓ ｒ ｅ ；ｌ ｉ ｉａ ｄｆ ｒｎｉ ｏｅ ｉ ；ｕ ｂ ｌ ｅｃ ｒ ｔ ａ ｏ ｎ ｕ ｆ ａ ｐ ｃｏ ｎ ｅ 由于变 压器各 侧 电压等 级 、 组接 线方 式 、 绕 电流
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｈｅ Ｕｎ ｌ ｎｃ ａ ｙ ｉ ｎ ａ ｕ ｅ ｆ ｔ ｂａ ａ ｅ Ｃｕｒ ｅ ｎｆｕｅ ｃ ｎ ｔ ｒ ｎｔＩ ｌ ｎ ｅ ｏ ｈｅ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｄｉ ａ ｆｅ ｅ ｉ ｌＰｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ Ｌｏ ｉｕ ｎ ｌＤｉｆ 不 同 ， 以及 变 压 器 的励 磁 涌 流 流 互感器 的二 次绕 组 接 成 三角 形 ， 压 器 三 角 形侧 变
３个 电流 互感 器 的二 次绕 组 接 成 星 形 ， 二 次 电 流 把
的相位 校正 过来 。
等原因， 使变 压器 纵差 保护 的不平 衡 电流较 大 。
式 中 Ｋ Ｋ —— 分别 为 适 应 相 位 补 偿 而 采 用 姒 、
Ｖ０． １３２ № ５ ０ｃ． ００ ｔ２ ８
湖 北 电 力
箜０鲞 塑 ２ ８ 笙 月 ０ ０ 年１
不 平衡 电流 对 变压 器 纵 差保 护 的 影 响分 析 与 措 施
汪 东 洲
（ 北省 孝 昌县供 电公 司 ，湖 北 孝 感 湖 ４２０ ） ３００ ［ 摘 要 ］ 变压 器纵 差保 护的 差动 回路 中 出现 的不 平衡 电流越 大 ， 护 的 灵敏 度也 就 越低 。 因此 保
［ ｙｗ ｒ ｓ ｒｎｆ ｍ ｒ ｏｇｔｄｎｌ ｉｅｅｔ ｌ ｒｔ ｔ ｎ ｎ ａａｃ ｕｒｎ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｔ ｓ ｒ ｅ ；ｌ ｉ ｉａ ｄｆ ｒｎｉ ｏｅ ｉ ；ｕ ｂ ｌ ｅｃ ｒ ｔ ａ ｏ ｎ ｕ ｆ ａ ｐ ｃｏ ｎ ｅ 由于变 压器各 侧 电压等 级 、 组接 线方 式 、 绕 电流
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｈｅ Ｕｎ ｌ ｎｃ ａ ｙ ｉ ｎ ａ ｕ ｅ ｆ ｔ ｂａ ａ ｅ Ｃｕｒ ｅ ｎｆｕｅ ｃ ｎ ｔ ｒ ｎｔＩ ｌ ｎ ｅ ｏ ｈｅ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｄｉ ａ ｆｅ ｅ ｉ ｌＰｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ Ｌｏ ｉｕ ｎ ｌＤｉｆ 不 同 ， 以及 变 压 器 的励 磁 涌 流 流 互感器 的二 次绕 组 接 成 三角 形 ， 压 器 三 角 形侧 变
３个 电流 互感 器 的二 次绕 组 接 成 星 形 ， 二 次 电 流 把
的相位 校正 过来 。
等原因， 使变 压器 纵差 保护 的不平 衡 电流较 大 。
式 中 Ｋ Ｋ —— 分别 为 适 应 相 位 补 偿 而 采 用 姒 、
Ｖ０． １３２ № ５ ０ｃ． ００ ｔ２ ８
湖 北 电 力
箜０鲞 塑 ２ ８ 笙 月 ０ ０ 年１
不 平衡 电流 对 变压 器 纵 差保 护 的 影 响分 析 与 措 施
汪 东 洲
（ 北省 孝 昌县供 电公 司 ，湖 北 孝 感 湖 ４２０ ） ３００ ［ 摘 要 ］ 变压 器纵 差保 护的 差动 回路 中 出现 的不 平衡 电流越 大 ， 护 的 灵敏 度也 就 越低 。 因此 保
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3 纵差保护不平衡电流分析
I1
Y Y
△
I2 *
A TA1
BC
KDA KDB KDC
I3
*
图 1 三绕组变压器电流输入
TA2 ab c
图 2 变压器纵差保护接线图
2 励磁涌流的识别及防范
2.1 励 磁 涌流 的 危 害及 识 别 方法 变压器空载合闸时会产生励磁涌流，其大小一般可以达到
变压器额定电流的几倍甚至近十倍，且只流过变压器的空投电 源侧，而负荷侧因开路并没有电流通过。若励磁涌流流入纵差 保护的差动回路而变压器差动保护未能对其准确识别并闭锁 差动保护，则保护装置必然会误动作。励磁涌流是影响变压器 差动保护正确动作最为严重的因素，因此对励磁涌流和内部故 障电流的正确识别是变压器差动保护一个非常重要的问题。目 前，励磁涌流主要的识别方法主要有：（1）二次谐波原理法。二 次谐波原理法，即利用流过差动元件差电流中的二次谐波电流 作为制动量，来计算差电流中二次谐波的分量，如果其值大于 判定值，则可判定为励磁涌流。（2）间断角原理法。变压器内部 故障时，故障电流波形无间断，间断角很小；而变压器空投时， 励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角，通过检测励磁 涌流波形中间断角的大小来区分励磁涌流和故障电流。（3）波 形对称原理法。首先要尽可能地消除电流波形中所含有的衰减 直流分量，将流入继电器的差电流进行差分滤波，再将经差分
3.1 由 于 变压 器 绕 组接 线 不 同产 生 的 不平 衡 电 流 IBP1 三绕组变压器通常采用 Y／Y／△ 接线，双绕组变压器则一
般采用 Y／△ 接线，这使得变压器各侧电流互感器的二次电流 相位不同，在差动回路中会产生一个不平衡电流 IBP1。 3.2 由 于 电流 互 感 器变 比 不 同引 起 的 不平 衡 电 流 IBP2
44
Dianqigongcheng yu Zidonghua◆电气工程与自动化
3.5 由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流 IBP5 4.4 不 平 衡电 流 IBP4 的 消除 措 施
纵差保护在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲，是一
对于不平衡电流 IBP4，为避免其对变压器差动保护造成影
带负荷调压的变压器，在运行中为满足系统电压的要求， 常常需要根据电压的改变而调整调压分接头。随着调压分接头 的改变，变压器的变比也会随之而改变。因此，调压侧分接头的 改变将会引起该侧一次电流的改变，从而造成该侧电流互感器 二次电流的变化。但是，分接头没有改变的那侧电流互感器二 次电流却仍然不会改变，差动回路新的不平衡电流 IBP4 就随之 产生，而且此不平衡电流将随一次侧电流的增大而增大。
1 变压器纵差保护的基本原理及接线
目前，变压器纵差保护已经成为变压器的主保护。根据基 尔霍夫电流定律（∑i＝0），若忽略励磁电流损耗及其他损耗，在 变压器正常运行或外部发生故障时，则变压器的电流等于流入 变压器的电流，纵差保护不动作；若忽略负荷电流不计，当变压 器内部发生故障时，则变压器没有电流流出而只有电流流进， 纵差保护将动作切除变压器。以图 1 为例，输入变压器的电流 为 I1、I2、I3，而差动电流 Id＝（I1+I2+I3）则构成了变压器的差动保护 继电器的动作量。在变压器正常运行或外部发生故障时，Id 在理 想状态下将等于 0，纵差保护也不会动作。图 2 为变压器纵差保 护接线图，微机型变压器纵差保护中该接线图同样适用［1］。在 变压器实际运行过程中，存在多种不平衡电流，从而使差动继 电器的动作电流增大，导致保护的灵敏度降低。
*
滤波后的差流波形的前半波与后半波作对称比较，根据比较的 结果来判断是否发生了励磁涌流。 2.2 励 磁 涌流 影 响 的防 范
由于微机保护可设置多套保护定值，为减少空投励磁涌流 对差动保护的影响，可设置 2 套保护定值。当主变合闸有冲击 时，可启用 1 套临时保护定值，以对差动保护的门坎值进行适 当提高和二次谐波闭锁涌流定值适当降低，这样可以有效地躲 避涌流，增强差动保护对涌流判断的灵敏度。此外，要降低主变 高压侧（即冲击侧）的后备保护定值，整定复合电压闭锁过流保 护的电流定值为 0.6IN～1.0IN，时间则降低为 0.3～0.5 s。为增大 后备保护反映主变内部故障的灵敏性和快速性，还要同时解除 复合电压闭锁逻辑。等到主变冲击正常后带负载前，再启动正 常保护定值［ 1］。
电气工程与自动化◆Dianqigongcheng yu Zidonghua
变压器纵差保护及不平衡电流消除措施研究
冯建华 （建德市供电局，浙江 杭州 311600） 摘 要：在介绍变压器纵差保护基本原理及接线的基础上，对变压器励磁涌流及其有效识别和防范进行了分析，最后研究并总结了 纵差保护不平衡电流产生的机理以及相应的防范措施，对变压器纵差保护不平衡电流的消除有很好的借鉴意义。 关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流
变压器各侧的电流互感器一般都是根据市场上现有的产 品选取标准的变比，而变压器的变比也是确定的。因此，各侧电 流互感器的变比与变压器的变比很难满足要求，导致差动回路 中流过不平衡电流 IBP2。以 1 台 Y，d11 接线的变压器为例，该变 压器容量为 31.5 MVA、额定电压为 110 kV／35 kV，高压侧互感 器变比为 300／5，低压侧互感器变比为 600／5。经计算，流过差 动继电器的不平衡电流为 0.43 A。 3.3 由 于 变 压 器 各 侧 电 流 互 感 器 型 式 和 特 性 不 同 而 引 起 的 不 平 衡 电 流 IBP3
由于变压器各侧的额定电流和电压等级各不相同，其所用 的电流互感器型号也不一样，使得变压器各侧电流互感器归算 至同一侧的励磁电流和饱和特性也各不相同。因此，当变压器 发生外部短路时，两侧电流互感器的饱和程度不同将产生不平 衡电流 IBP3。 3.4 由 于 变压 器 改 变调 压 分 接头 而 引 起的 不 平 衡电 流程的不平衡电流 IBP5 对变压 响，一般在整定保护的动作电流时应予以考虑，通常采用提高 器纵差保护的影响必须考虑。在外部故障的暂态过程中，一次 保护的动作整定值的方式来消除。
I1
Y Y
△
I2 *
A TA1
BC
KDA KDB KDC
I3
*
图 1 三绕组变压器电流输入
TA2 ab c
图 2 变压器纵差保护接线图
2 励磁涌流的识别及防范
2.1 励 磁 涌流 的 危 害及 识 别 方法 变压器空载合闸时会产生励磁涌流，其大小一般可以达到
变压器额定电流的几倍甚至近十倍，且只流过变压器的空投电 源侧，而负荷侧因开路并没有电流通过。若励磁涌流流入纵差 保护的差动回路而变压器差动保护未能对其准确识别并闭锁 差动保护，则保护装置必然会误动作。励磁涌流是影响变压器 差动保护正确动作最为严重的因素，因此对励磁涌流和内部故 障电流的正确识别是变压器差动保护一个非常重要的问题。目 前，励磁涌流主要的识别方法主要有：（1）二次谐波原理法。二 次谐波原理法，即利用流过差动元件差电流中的二次谐波电流 作为制动量，来计算差电流中二次谐波的分量，如果其值大于 判定值，则可判定为励磁涌流。（2）间断角原理法。变压器内部 故障时，故障电流波形无间断，间断角很小；而变压器空投时， 励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角，通过检测励磁 涌流波形中间断角的大小来区分励磁涌流和故障电流。（3）波 形对称原理法。首先要尽可能地消除电流波形中所含有的衰减 直流分量，将流入继电器的差电流进行差分滤波，再将经差分
3.1 由 于 变压 器 绕 组接 线 不 同产 生 的 不平 衡 电 流 IBP1 三绕组变压器通常采用 Y／Y／△ 接线，双绕组变压器则一
般采用 Y／△ 接线，这使得变压器各侧电流互感器的二次电流 相位不同，在差动回路中会产生一个不平衡电流 IBP1。 3.2 由 于 电流 互 感 器变 比 不 同引 起 的 不平 衡 电 流 IBP2
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3.5 由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流 IBP5 4.4 不 平 衡电 流 IBP4 的 消除 措 施
纵差保护在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲，是一
对于不平衡电流 IBP4，为避免其对变压器差动保护造成影
带负荷调压的变压器，在运行中为满足系统电压的要求， 常常需要根据电压的改变而调整调压分接头。随着调压分接头 的改变，变压器的变比也会随之而改变。因此，调压侧分接头的 改变将会引起该侧一次电流的改变，从而造成该侧电流互感器 二次电流的变化。但是，分接头没有改变的那侧电流互感器二 次电流却仍然不会改变，差动回路新的不平衡电流 IBP4 就随之 产生，而且此不平衡电流将随一次侧电流的增大而增大。
1 变压器纵差保护的基本原理及接线
目前，变压器纵差保护已经成为变压器的主保护。根据基 尔霍夫电流定律（∑i＝0），若忽略励磁电流损耗及其他损耗，在 变压器正常运行或外部发生故障时，则变压器的电流等于流入 变压器的电流，纵差保护不动作；若忽略负荷电流不计，当变压 器内部发生故障时，则变压器没有电流流出而只有电流流进， 纵差保护将动作切除变压器。以图 1 为例，输入变压器的电流 为 I1、I2、I3，而差动电流 Id＝（I1+I2+I3）则构成了变压器的差动保护 继电器的动作量。在变压器正常运行或外部发生故障时，Id 在理 想状态下将等于 0，纵差保护也不会动作。图 2 为变压器纵差保 护接线图，微机型变压器纵差保护中该接线图同样适用［1］。在 变压器实际运行过程中，存在多种不平衡电流，从而使差动继 电器的动作电流增大，导致保护的灵敏度降低。
*
滤波后的差流波形的前半波与后半波作对称比较，根据比较的 结果来判断是否发生了励磁涌流。 2.2 励 磁 涌流 影 响 的防 范
由于微机保护可设置多套保护定值，为减少空投励磁涌流 对差动保护的影响，可设置 2 套保护定值。当主变合闸有冲击 时，可启用 1 套临时保护定值，以对差动保护的门坎值进行适 当提高和二次谐波闭锁涌流定值适当降低，这样可以有效地躲 避涌流，增强差动保护对涌流判断的灵敏度。此外，要降低主变 高压侧（即冲击侧）的后备保护定值，整定复合电压闭锁过流保 护的电流定值为 0.6IN～1.0IN，时间则降低为 0.3～0.5 s。为增大 后备保护反映主变内部故障的灵敏性和快速性，还要同时解除 复合电压闭锁逻辑。等到主变冲击正常后带负载前，再启动正 常保护定值［ 1］。
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变压器纵差保护及不平衡电流消除措施研究
冯建华 （建德市供电局，浙江 杭州 311600） 摘 要：在介绍变压器纵差保护基本原理及接线的基础上，对变压器励磁涌流及其有效识别和防范进行了分析，最后研究并总结了 纵差保护不平衡电流产生的机理以及相应的防范措施，对变压器纵差保护不平衡电流的消除有很好的借鉴意义。 关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流
变压器各侧的电流互感器一般都是根据市场上现有的产 品选取标准的变比，而变压器的变比也是确定的。因此，各侧电 流互感器的变比与变压器的变比很难满足要求，导致差动回路 中流过不平衡电流 IBP2。以 1 台 Y，d11 接线的变压器为例，该变 压器容量为 31.5 MVA、额定电压为 110 kV／35 kV，高压侧互感 器变比为 300／5，低压侧互感器变比为 600／5。经计算，流过差 动继电器的不平衡电流为 0.43 A。 3.3 由 于 变 压 器 各 侧 电 流 互 感 器 型 式 和 特 性 不 同 而 引 起 的 不 平 衡 电 流 IBP3
由于变压器各侧的额定电流和电压等级各不相同，其所用 的电流互感器型号也不一样，使得变压器各侧电流互感器归算 至同一侧的励磁电流和饱和特性也各不相同。因此，当变压器 发生外部短路时，两侧电流互感器的饱和程度不同将产生不平 衡电流 IBP3。 3.4 由 于 变压 器 改 变调 压 分 接头 而 引 起的 不 平 衡电 流程的不平衡电流 IBP5 对变压 响，一般在整定保护的动作电流时应予以考虑，通常采用提高 器纵差保护的影响必须考虑。在外部故障的暂态过程中，一次 保护的动作整定值的方式来消除。