变压器差动保护的基本原理及逻辑图培训资料
变压器差的动保护原理(详细)
变压器差动保护一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KV A,I1’：流过变压器高压侧的一次电流；I”：流过变压器低压侧的一次电流；I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh：高压侧电流互感器CT1变比；nl：低压侧电流互感器CT2变比；nB：变压器的变比；各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2” I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障；四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图：下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；p：比率制动斜线上的任一点；e：p点的纵坐标；b：p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时，由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。
变压器比率差动保护
（2）区外故障切除时的误动 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，由于电流中 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 。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，差 动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，若初始动 作电流定值偏小，保护容易误动。
四、怎样提高差动保护的可靠性
为提高纵差保护的动作可靠性，应作好以下工作：
（1）严防TA二次回路接触不良或开路 在保护装置安装调试之后，或变压器大修后投运之前
，应仔细检查TA二次回路，拧紧二次回路中各接线端子 的螺丝，且螺丝上应有弹簧垫或防震片。 （2）严格执行反措要求
所有差动TA二次回路只能有一个公共接地点；且该接 地点应在保护盘上。
动作区
Iset
0
Ie
0.5 非动作区
Ir
差动保护的基本原理(9)
差动保护的动作特性分析（2）
拐点电流的设置
Icd
拐点电流一般设
置为变压器的额定 电流的（0.8-1）倍
Iset
0
从特性图上可以看出，当制动电流 小于拐点电流时，差动保护的门槛 值是固定的，当制动电流大于拐点 电流时差动保护的动作门槛是变动 的，它随制动电流的增大而增大！
（5）合理的整定值 在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时，
应根据变压器的容量、结构、在系统中的位置及系统 的特点，合理而灵活地选择定值，以确保保护的动作 灵敏度及可靠性。
完毕 谢谢！
华北油田公司水电厂
差动电流I +i i+
变压器差动保护原理及调试方法
制动电流I r
+-
i i
1
2
=2i1
++
差动电流I cd
i 1
i 2
≈2i1
制动电流I
++
i i
≈0
r
1
2
Icd
Icd
I set
(Ir<Ie区) 外故障特点区Icd内故I障set 特点
差动电流小 差动电流大
I cd
K
I r
(Ir≥I制e) 动电流大
I制动 电K流 I小
cd
r
变量
恒量
动作区
Iset
➢ 涌流波形偏于时间轴一侧，波形含有非周期 分量。
22:02
22
二、 差动保护的几个特殊问题(1)
如何识别涌流（1）
当变压器合闸于电源时，灵敏的差动保护可能误动。 为使差动保护躲过涌流，必须采取措施使保护能区分 涌流状况与故障状况。这就必须要提供某种形式来识 别涌流从而限制此时的差动保护动作。
可以从涌流的特点出发来找到识别的方法！
部流入差动回路
22:02
18
二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(1)
22:02
19
二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(2)
22:02
20
二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(3)
➢涌流的波形、大小和持续时间主要取决于下列因素：
Ir
22:02
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
励磁涌流对差动保护的影响
空充变压器时，将产生励磁涌流，励磁涌流的 幅值可以达到8-10倍主变额定电流，而励磁涌流 是以单边的差流出现的，如此大的电流全部流 入差动回路，若不采取措施势必造成差动保护 误动。
第6章 变压器保护 差动保护
励磁涌流的产生
图6-8 励磁涌流的产生及电流变化曲线 （a）稳态时电压与磁通关系；（c）变压器铁芯的磁化曲线瞬 间合闸时电压与磁通关系
励磁涌流的产生
com
m
2m
np
m
m
Im
t
p
（b）t=0,u=0瞬间空载合闸时电压与磁 通关系 图6-8变压器励磁涌流
I exs
t
（d）励磁涌流波形
变压器各侧电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感
器型号不同，它们的特性差别很大，故引起较大的不平衡
电（实际上是两个电流互感器励磁电流之差）
I unb
3K err K st I k . max K TA.d
（6-12）
Kerr——电流互感器误差，取0.1； KSt——电流互感器同型系数，对发电机线路纵差保护取0.5；对变压器、 母线差动保护取1；
6.4.3变压器的励磁涌流及其抑制措施
变压器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。可忽略不 计。 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)。
UX1
I Y(1)
I Y(2)
KD UT
I Y(1)
I Y(2)
KD W2 UA
I Y(2)
UX2
I (1)
I (2)
I (1)
I
(2)
I Y(2) - I (2)
Wd
(a)
(b)
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理1. 引言变压器是电力系统中常见的重要设备，用于将电能从一个电压等级传输到另一个电压等级。
为了保护变压器免受故障的损害，需要采取相应的保护措施。
变压器差动保护是一种常用的保护方式，通过检测变压器两侧电流的差异来判断是否存在故障，并及时采取措施进行处理。
2. 基本原理变压器差动保护的基本原理是基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
根据基尔霍夫定律，电流在闭合回路中的总和为零；根据欧姆定律，电流与电压之间存在线性关系。
当变压器正常运行时，输入和输出侧的电流应该相等。
然而，在发生故障时，比如短路或开路，输入和输出侧的电流会发生差异。
变压器差动保护利用这一原理来检测故障。
具体而言，变压器差动保护通过将输入和输出侧的电流进行比较来判断是否存在故障。
差动保护装置通常由两个主要部分组成：差动电流继电器和比较单元。
2.1 差动电流继电器差动电流继电器是变压器差动保护的核心组件，负责检测输入和输出侧的电流，并判断是否存在差异。
差动电流继电器通常由两个部分组成：CT（Current Transformer，电流互感器）和比较单元。
CT用于测量输入和输出侧的电流，并将其转换为相应的信号。
比较单元用于比较输入和输出侧的电流信号，并判断是否存在差异。
2.2 比较单元比较单元是差动保护装置中的另一个重要组成部分，其主要功能是将输入和输出侧的电流信号进行比较，并判断是否存在故障。
比较单元通常包括放大器、滤波器、配合逻辑控制等。
放大器用于放大输入和输出侧的电流信号，以便进行比较。
滤波器用于滤除高频噪声，以提高比较的准确性。
配合逻辑控制用于判断输入和输出侧的电流是否相等，并触发相应的保护动作。
3. 差动保护的工作原理变压器差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
3.1 采样阶段在采样阶段，差动电流继电器通过CT对输入和输出侧的电流进行采样，并将其转换为相应的信号。
这些信号通常是模拟信号，需要经过放大和滤波处理后才能进行比较。
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1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
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İ1′′ n İ1′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。
变压器纵差动保护的基本原理基础知识讲解
I
理想特性
1TA
2TA
Iunb I
Iunb Knp Kst 0.1Ik.max
措施：在定值计算中加以考虑
5. 带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流
nTA2 nT
nTA1
3
措施：在定值计算中加以考虑
6.2.3 具有制动特性的差动继电器
(Differential relay with restraint characteristic)
变压器纵差动保护的基本原理 基础知识讲解
nTA1 I1 . . I1
nT
nTA2 I2 . . I2
正常运行或外部故障时，应使
KD
Id
I1 I2 0
I1 I2
I1 I2 nTA1 nTA2
nTA2 nTA1
nT
nTA1 I1 . . I1
nT
nTA2 I2 . . I2
KD
Id
I1 I2
将变压器绕组接成三 角形的电流互感器二 次绕组接成星形
2. 三相变压器接线产生的不平衡电流
.
nTA1
.I
A
2
.
.
I
B2
.
. I
C2
I
A2
I
B2
3I
A
2
I
A
2
数值补偿：
I
A1
I
B1
I
C1
nT
I
A1
I
B1
I
C1
nTA 2
.
.I
A
2
.
. I
B
2
.
. I
C2
Id
Id
Id
变压器差动保护的基本原理及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图1、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。
例如图8-5所示的双绕组变压器，应使8.3.2变压器纵差动保护的特点1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（1）励磁涌流：在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。
此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。
③励磁涌流的波形出现间断角。
表8-1 励磁涌流实验数据举例（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；③利用间断角原理构成的变压器差动保护；④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。
2、不平衡电流产生的原因（1）稳态情况下的不平衡电流①变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
变压器差动保护的基本原理及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图The Basic Principle and Logic Diagram of XXXXXX is similar to that of longitudinal differential n。
both of which compare the phase and magnitude of the currents on both sides of the protected XXX。
due to the unequal rated current on the high and low voltage sides of the transformer and the often different phase of the currents on both sides。
it is XXX。
For example。
in the double-XXX 8-5.XXX:1.XXX current and methods to e it.XXX to the current that can reach 6-8 times the rated current of the XXX on no-load or when the external fault is removed and the power supply is restored。
This is because the ic flux in the XXX by 90 degrees in steady state。
When the voltage instantaneous value u=0.the ic flux in the iron core is -Φm。
However。
because the ic flux in the iron core cannot change abruptly。
a dic component of ic flux +Φm will appear。
变压器差动保护
一、变压器的作用与分类变压器是电力系统输配电中的一个重要环节，起到升降压的作用。
按绕组可分为：：两圈变、三圈变等；按结构可分为：三相变、单相变、自耦变等；按其在输电系统中的作用可分为：升压变，降压变、联络变、等；按其在电厂中的作用可分为：主变、高厂变、厂变、励磁变、高备变等。
二、变压器差动保护比率制动式差动保护是变压器（发-变组、高厂变、励磁变）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；保护能正确区分励磁涌流、过励磁故障。
保护采取自适应提高定值的方式，防止外部故障时由于CT饱和引起差动误动，当差流中的三次谐波与基波的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和最小制动电流，进一步提高保护的可靠性。
800系列发-变组保护装置最多可实现6侧差动，动作特性图如下：)poI(流电动差制动电流(Ires)图1.1 比率差动动作特性图图中阴影部分要经过励磁涌流判别、TA断线判别和TA饱和判别后才出口，双阴影部分只要经过励磁涌流判别就出口。
1.1比率差动原理基尔霍夫定律：I1+I2+I3=0差动辅助差动动作方程如下：I op > I op.0( I res≤ I res.0)I op≥ I op.0 + S(I res– I res.0) ( I res > I res.0 ) (1-1)I res >1.1 I nI op ≥ 1.2I n + 0.7(I res –1.1 I n ) ( I res >1.1 I n ) (1-2)I op 为差动电流，I op.0为差动最小动作电流整定值，I res 为制动电流，I res.0为最小制动电流整定值，S 为比率制动特性斜率，I n 为基准侧电流互感器的额定二次电流，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。
对于两侧差动：I op = | ∙I 1 + ∙I 2 | (1-3) I res = |∙I 1 - ∙I 2| / 2 (1-4) 对于三侧及以上差动：I op = | ∙I 1 +∙I 2 +…+ ∙I n | (1-5) I res = max{ |∙I 1|，|∙I 2|，…，|∙I n | } (1-6)式中：3≤n ≤6，∙I 1，∙I 2，。
差动保护和比例差动保护原理(含图)
1.差动速断保护反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为：Id>I1式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。
Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1）式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压；CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。
当相位调整选择“退”时，为外部接线补偿，C=3。
差动电流的计算方法为：Id=|Ih+ Il*TAP| ,其中Idh、Idl都为矢量。
制动电流的计算方法为：Ir= Imax |Ih、Il*TAP|。
（表示选择其中最大相）当相位调整选择“投”时，为内部软件补偿，。
C=1单加高压侧形成的差动电流的计算方法为：Idh=Ih线/3；单加低压侧形成的差动电流的计算方法为：Idl=Il*TAP；高压侧和低压侧同时施加，各相差动电流的计算方法为：Id=|Idh +Idl| ,其中Idh、Idl都为矢量。
高压侧和低压侧同时施加，各相制动电流的计算方法为：Ir=Imax |Idh、Idl|。
差动速断保护原理逻辑图如下：图6-1 差动速断保护原理逻辑图2.比率差动保护变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。
随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。
为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。
其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。
其动作方程如下：Id>I2 Id>Ｋ*Ir式中: Id 为差动电流，Ir 为制动电流，Ｋ为比率制动系数。
I2为启动电流。
图6-3 比例差动保护的动作特性差动速断动作区比率差动动作Id I1I2/K1I2Ir K1比率制动区比率差动保护原理逻辑图如下：I2k*Ir图6-4 比率差动保护原理逻辑图3.二次谐波闭锁比率差动为了躲过变压器合闸瞬间的励磁涌流，本装置利用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据，动作方程如下：Id2ψ>Ｋxb.Idψ式中：Id2ψ为A、B、C三相差动电流的二次谐波；Id•ψ为对应的三相差动电流；Ｋxb为二次谐波制动系数。
变压器差动保护培训内容
1.1 差流启动元件 差电流启动元件的判据为： |id|≥IQD； 其中：id 为差动电流，IQD 为差流启动门槛；
当任一相差动电流大于启动门坎时，保护启动； 适用保护：纵联差动保护。 1.2 差流突变量启动元件 差流突变量启动元件判据： │[id(k)-id(k-2n)]│≥IQD； id(k)为当前差动瞬时值，id(k-2n)为当前采样点前推二
五、 纵联比率差动保护与差动速断保护之间的 区别
一般情况下比率制动原理的差动保护作为电力变压器 主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大情况下， 它严重饱和使交流暂态传变严重恶化，它的二次侧基波电 流为零，高次谐波分量增大，发应二次谐波的判据误将比 率制动原理的差动保护闭锁，无法反应区内短路故障。
比例差动保护采用经傅氏变换后得到的电流有效值 进行差流计算，用来区分差流是由于内部故障还是外部
具体动作方程如下：
1. Id≥Iopmin，
Ir＜
Is1
2. Id≥Iopmin+（Ir-Is1）*K1， Is1≤Ir＜Is2
3. Id≥Iopmin+（Is2-Is1）*K1+（Ir-Is2）*k2， Ir≥Is2
依旧以龙泉光伏电站高低压侧CT变比为例。
高压侧平衡系数计算方法：
K=1000/1000=1 数
K代表高压侧平衡系
低压侧平衡系数计算方法：
K=1000/2000=5 数
K代表低压侧平衡系
平衡系数的作用：通过将其他侧的CT变比这算到基准侧， 以方便计算差流值。
2.6 变压器差动电流和制动电流计算方法：
变压器比率差动保护是以基尔霍夫定理为基本原 理，流进电流等于流出电流，广泛的采用的是比相
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及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图1、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。
例如图8-5所示的双绕组变压器8.3.2变压器纵差动保护的特点1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（1）励磁涌流：在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。
此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。
③励磁涌流的波形出现间断角。
表8-1 励磁涌流实验数据举例（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；③利用间断角原理构成的变压器差动保护；④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。
2、不平衡电流产生的原因（1）稳态情况下的不平衡电流①变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理变压器差动保护是为了防止变压器出现内部短路或开路故障而设计的保护装置。
其基本原理是通过比较变压器主、副侧电流的差值来判断是否发生了故障，并在故障发生时及时切断故障电流，保护变压器安全运行。
变压器差动保护系统一般由变压器差动保护继电器、CT（电流互感器）和通讯装置等组成。
其中，CT用于测量变压器主、副侧电流，继电器则根据测得的电流大小进行比较和判断。
具体来说，变压器差动保护系统的基本原理如下：1. 差动电流比较：变压器主、副侧电流经过CT进行测量，然后输入继电器中进行差动电流比较。
差动电流是指主、副侧电流的差值（即I差=I主-I副），正常情况下，变压器主、副侧电流经CT测得的差值应该为几乎为零。
2. 差动保护动作条件：当差动电流的绝对值大于设定的保护定值时，即I差>保护定值，继电器会判定为故障发生，进行相应的动作。
3. 过流保护功能：为了防止误动作，差动保护系统还配备了过流保护功能。
当变压器出现过负荷或短路故障时，主、副侧电流都会增大，此时继电器可通过过流保护功能来判断是否发生故障。
4. 保护范围设置：为了适应不同变压器的实际运行情况，差动保护系统还需要进行保护范围的设置。
保护范围一般由变比误差、CT与继电器的标定值、远动距离等多个因素综合考虑而来。
5. 通讯功能：为了实现远程监控和遥控功能，差动保护系统还需要配备通讯装置，将保护继电器的状态和故障信息传输到监控中心。
总的来说，变压器差动保护的基本原理即是通过比较变压器主、副侧电流的差值，判断电流差值是否超过设定值，从而判定是否发生故障。
差动保护系统通过准确测量和及时切除故障电流，保护变压器安全运行。
同时，为了提高保护的可靠性和灵敏度，差动保护系统还可配备过流保护功能，并具备通讯功能实现远程监控和遥控。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理是通过对比变压器两侧电流的差值来判断是否存在故障。
差动保护装置通过将变压器两侧电流互相比较，如果两侧电流差值超过设定的阈值，即认为存在故障。
以下为具体的差动保护工作原理：
1. 差动电流计算：差动保护装置会分别测量变压器的高压侧和低压侧电流，并将两侧电流进行相减，得到差动电流值。
2. 零序电流过滤：在差动保护装置中还会对变压器的零序电流进行过滤，因为零序电流会对差动保护的准确性造成干扰。
3. 相位差检测：差动保护装置会检测变压器两侧电流的相位差，如果相位差超过设定的范围，即可能存在故障。
4. 阻抗滤波：为了提高差动保护的鲁棒性和灵敏性，差动保护装置通常会使用阻抗滤波器来滤除高频噪声和谐波。
5. 工作逻辑：差动保护装置会根据设定的差动电流阈值和相位差范围来判断是否存在故障。
如果差动电流超过阈值或者相位差超过范围，保护装置会发出报警信号或者执行故障切除动作，保护变压器的安全运行。
综上所述，变压器差动保护依靠对变压器两侧电流的差值进行监测和判断，通过特定的算法和逻辑来实现对变压器故障的及时保护。
变压器差动保护基本原理
变压器差动保护基本原理
1 变压器差动保护
变压器差动保护是一种常用的配电网络欠压和故障短路的保护装置，是主变吸收故障线路的电流的原理。
变压器差动保护的基本原理
是通过比较变压器的两侧的投入和输出线路的电流，当两者相差较大，则说明发生了故障，为了保障设备不受到损坏而采取断开操作，从而
减少可能受损的部分及保护整个配电网络安全。
2 变压器差动保护原理
变压器差动保护基于主变电流平衡原理，当变压器的电流不平衡时，即产生了潜在的危险，可能发生的危害是由于变压器构成的元件
的局部过热导致的危险。
当发生短路或其他过载故障时，被损坏的线
路的电流大大超过正常电流，另一侧的电流减少或甚至消失，因此两
侧电流之间就产生了不平衡，此时就会触发变压器差动保护装置，通
过控制跳开保护装置断开故障线路，从而有效的保护变压器的安全运行，同时也对其它的设备也具有保护作用。
3 变压器差动保护机制
变压器差动保护机制的工作基本原理是将变压器的两端的电流被
分开检测统计，并将两路电流的差值越小，或者状况接近于一致，就
表示差动保护装置处于正常状态，而当两路电流之间存在差别时，说
明发生故障，变压器差动保护器就会触发，进行断开操作，以保护变
压器及其它设备不受损坏。
4 小结
变压器差动保护是一种常用的配电网络欠压和故障短路的保护装置，它通过比较变压器的两侧的投入和输出线路的电流，当两者相差较大，就会触发变压器差动保护器进行断开操作，准确的判断故障的类型，为变压器及其它设备的安全运行提供有效的防护。
变压器纵差动保护PPT参考幻灯片
nTA3 nT13
nTA3 nT 23
nTA1
3
nTA2
3
5
6.6.2 变压器差动保护的不平衡电流及克服方法
1 计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流
变压器两侧的电流互感器都是根据产品目录选取的标准变比，其规
格种类是有限的。变压器的变比也是有标准的，三者的关系很难完
全满足式（6-4），令变比差系数为：
令
nTA2 nTA1
nT
（该式为变压器纵差动保护中 电流互感器变比选择的依据）
Ir
nT I&1 I&2 nTA2
或正常运行及 外部故障时，令
I&r
I&2 nTA2
I&1 nTA1
nT I&1 nTA2
I&1 nTA1
0
则，正常运行或外部故障时，差动继电器中电流 为不平衡电流，理想情况下为0
TS——中间变流器；Wd——主绕组，接入差
动电流
I1'
I
' 2
；Wb——平衡绕组；
W2——二次绕组。
在正常运行和外部故障时，只要满足 Wd (I&1' I&2' ) Wb I&1' 0 ，
即 Wb / Wd n则中间变流器内总磁通等于零，在二次线圈上就没有
感应电势，从而没有电流流入继电器。
14
Iunb.max (fza U 0.1Knp Kst )Ik.max
BACK
18
整定式为： Iset Krel K In
K rel ——可靠系数，取1.3~1.5；
I n ——变压器的额定电流；
K ——励磁涌流的最大倍数，取4~8；
变压器纵差动保护ppt课件
3
.
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
4.三绕组变压器的纵联电流差保护
I&1
I&1'
I& 3
I& 3'
Id
电力系统常常采用三绕组变
压器。三绕组变压器的纵联
I& 2
差动保护原理与双绕组变压
I
&
' 2
器是一样的。如图所示的变
压器为Yyd11接线方式。
思考：如何构造差动电流？如何选择CT变比？
nT I1 nTA2
nT I1 nTA2
I r nTn I 1 TAI 22(1nn Tn TTAA )2n 1IT 1A 1
选择CT变 比的原则
若选择： nTA2 nT A1
nT
则： (1nTnT A)1 I 1 0 nT A2 nT A1
正常运行或区外短路时：
Ir
nTI1 I2 0 nT A2
.
6.2 变压器纵差动保护
——基本原理和接线方式 ——减小不平衡电流影响的方法 ——整定计算的基本原则 ——具有制动特性的差动继电器
.
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
电流差动保护不但能够正确区分区内外故障，而且不需 要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内故障， 具有独特的优点，因而被广泛的应用于变压器的主保护。 下面具体分析变压器电流差动保护。
.
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
1.正常工作时理想变压器的一、二次侧的电流关系
I1
+
U1
-
I2
+
U2
-
nT
U1 U2
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变压器差动保护的基本原理及逻辑图变压器差动保护的基本原理及逻辑图1、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。
例如图8-5所示的双绕组变压器，应使8.3.2变压器纵差动保护的特点1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（1）励磁涌流：在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。
此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。
③励磁涌流的波形出现间断角。
表8-1 励磁涌流实验数据举例（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；③利用间断角原理构成的变压器差动保护；④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。
2、不平衡电流产生的原因（1）稳态情况下的不平衡电流①变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y 侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
②电流互感器计算变比与实际变比不同由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。
【实例分析1】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析在表8-2中，变压器型号、变比、Y,d11 接线。
计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的不平衡电流。
计算结果如表8-2。
由表8-2可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生0.21A的不平衡电流。
表8-2 计算变压器额定运行时差动保护臂中的不平衡电流电压侧（KV）38.5（40.4） 6.3额定电流（A）120（114.3）733电流互感器接线方ΔY式电流互感器计算变733/5比电流互感器的实际300/5=60 1000/5=200变比差动臂的电流207.8/60=3.46（3.3）733/200=3.673.67-3.46（3.3）=0.21不平衡电流（0.37）③变压器各侧电流互感器型号不同由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。
④变压器带负荷调节分接头变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。
整定计算中，差动保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。
当差动保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。
不平衡电流的大小与调压范围有关。
（2）暂态情况下的不平衡电流暂态过程中不平衡电流的特点：①暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。
②暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。
8.3.3减小不平衡电流的措施（1）减小稳态情况下的不平衡电流变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。
（2）减小电流互感器的二次负荷这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。
减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA)等。
（3）采用带小气隙的电流互感器这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。
因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。
同时也改善了电流互感器的暂态特性。
（4）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿①采用适当的接线进行相位补偿法。
图8-10 Y,d11接线变压器差动保护接线图和相量图如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，如图8-10(a)所示，以补偿30°的相位差。
图中为星形侧的一次电流，为三角形侧的一次电流，其相位关系如图8-10(b)所示。
采用相位补偿接线后，变压器星形侧电流互感器二次回路侧差动臂中的电流分别为，它们刚好与三角形侧电流互感器二次回路中的电流同相位，如图8-10(c)所示。
这样，差回路中两侧的电流的相位相同。
②数值补偿变压器星形侧电流互感器变比变压器三角形侧电流互感器变比③软件校正微机保护中采用软件进行相位校正（5）减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿①采用自耦变流器。
②利用BCH型差动继电器中的平衡线圈。
③在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。
（6）由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流在差动保护的整定计算中加以考虑。
（7）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流在变压器差动保护的整定计算中考虑。
在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流可由下式决定（8）减小暂态过程中非周期分量电流的影响①差动保护采用具有速饱和特性的中间变流器，②选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。
8.3.4 和差式比率制动式差动保护原理1.双绕组变压器比率制动的差动保护原理。
（1）和差式比率制动的动作判据①差动电流：②制动电流：③差动保护动作的第一判据：④制动比率系数：⑤外部故障时，保护可靠地不动作。
应满足如下判据：⑥差动保护动作的第二判据2.比率制动特性的整定（1）最小启动电流I act0（2）拐点制动电流I brk0可选取（3）最大制动系数K brk.max和制动特性斜率S①最大制动系数②比率制动特性曲线如下图③比率制动系数的整定值D取0.3～0.5④比率制动特性的斜率S，由上图可知当I brk0《I brk.max和I act0《I brk.max，则上式可得即比率制动特性的折线BC过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。
（4）内部故障灵敏度校验在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流（周期分量），同时计算相应的制动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数要求K sen>2.03.三绕组变压器比率制动的差动保护原理。
对于三绕组变压器，其差动保护的原理与双绕组变压器的差动保护原理相同，但差动电流和制动电流及最大不平衡电流应做相应的更改。
差动电流和制动电流分别为在有的变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流，即最大不平衡电流的计算公式如下：在微机保护中，考虑采用数值补偿系数后误差非常小Δm≈0，则上式为4.励磁涌流闭锁原理采用二次谐波制动原理在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，一般约占基波分量的40％以上。
利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以鉴别变压器空载合闸时的励磁涌流，从而防止变压器空载合闸时保护的误动。
在差动保护中差电流的二次谐波幅值用表示，差电流中二次谐波所占的比率可表示为如下式：如选二次谐波制动系数为定值D3，那么只要大于定值D3，就可以认为是励磁涌流出现，保护不应动作。
在值小于D3，同时满足比率差动其他判据时才允许保护动作。
∴比率差动保护的第三判据应满足下式二次谐波制动系数D3，有0.15、0.2、0.25三种系数可选。
5.差动速断保护（1）采用差动速断保护的原因一般情况下比率制动原理的差动保护能作为电力变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障，只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动保护才动作，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。
差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。
（2）差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定6.变压器比率差动保护程序逻辑框图（1）变压器差动保护程序逻辑框图精品资料（2）变压器差动保护程序逻辑原理在程序逻辑框图中D1=I act0、D2=K rel I d/I brk为比率制动系数整定值，D3为二次谐波制动系数整定值。
可见比率差动保护动作的三个判据是“与”的关系(图8-14中的与门Y2)，必须同时满足才能动作于跳闸。
而差动速断保护是作为比率差动保护的辅助保护。
其定值为D4=I act.s，在比率差动保护不能快速反映严重区内故障时，差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。
因此这两种保护是“或”的逻辑关系(图8-14中的或门H3)。
比率差动保护在TA二次回路断线时会产生很大的差电流而误动作，所以必须经TA断线闭锁的否门再经与门Y3才能出口动作。
当TA断线时与门Y3被闭锁住，不能出口动作。
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