纵差保护

第一章前言

1．1 现状分析

近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，由于结构和制造上

的

原因，这些重要设备发生事故的次数也随之增加。

根据国家电力调度通信中心和中国电力科学研究院的全国调查脚，我国1995

—2002年IOOMW及以上发电机完全纵差保护在1998．2002年运行中共动作55次，正确动作率仅为70．91％(39次)。误动的原因有运行维护不良、误接线，误整定和制造质量问题。

1998．2002年统计资料表明翻，1OOMW及以上发电机发生定子绕组匝间短路31次，正确动作21次，正确动作率为单元件横差保护100％，纵向3Uo保护58.33 ％。这份资料也告诉我们，发电机定子绕组发生匝间短路是可能的。还应指出，由于自20世纪80年代以来从国外引进的大型发电机组大多没有装设匝问短路保护，所以这些发电机组定子绕组只有在匝间短路发展为相间短路后才由纵差保护跳闸，统计资料将其视为相间短路。可以认为，定予绕组匝间短路的实际次数将大于统计数据。从中国电力科学研究院对1990．1999年220kV及以上变压器保护运行情况的统计资料看，变压器故障统计中220kV变压器10年内平均故障率1．43故障次数，百台；330kV变压器lO年内平均故障率为2．95故障次数，百台年；500kV变压器10年内平均故障率为1．98故障次数，百台年。从变压器保护正确动作率的统计情况表中可知，在1990-1999年间220kV及以上变压器共发生不正确动作779次(其中误动755次拒动24次)，正确动作率每年均小于75％。在全部779次不正确动作中，属于原因不明的事故共发生184次，占23．62％，这说明发生故障时往往伴随着复杂的电磁暂态过程，而工程技术人员对系统故障特征又不能很好地全面认识，因而无法对保护装置进行正确评估，致使故障难以分析。因此，对变压器的保护提出了新的更高的要求。

长期的运行经验表明差动保护是能灵敏区分区内和区外的故障的，当前其

主

要矛盾仍集中在非故障情况下的电磁干扰如励磁涌流和内部故障的鉴别上。国

内

外大量的科技工作者都在积极探索完善目前的差动保护原理，同时也探索和提出

了一些新的原理应用到差动保护中。

1.2研究意义

电力变压器是电力系统中十分重要的电气设备。它的故障会给电力系统的正常运行来严重的影响。自然,从故障的或然率来看,变压器故障或然率是较低的,但实际上变压器内部故障也时有发生。而且,电力变压器是充油设备,内部短路故障如不及时切除,有发生爆炸的可能,变压器爆炸引起严重后果在国内外也是有记录的。因此,电力变压器的保护是电力系统继电保护的一个重要部分。变压器绕组、套管及引出线的故障是变压器的常见故障。因此对于变压器这些部分的保护无疑是变压器保护的重要组成部分。对于这些部分的保护变压器采用的是纵差动保护。纵差动保护是电力变压器的一种主要保护方式。按规程规定:容量为6300kVA以上的并联运行变压器、容量为10000kVA以上单独运行变压器均要装设纵差动保护。容量在2000kVA以上的变压器,电流速断保护灵敏性不能满足要求时,也要装设纵联差动保护本文对发电机变压器组纵差保护分析的基础与实际运行的总结，能为发电机变压器组纵差保护配置的改进提供一定的参考。

第二章原理分析

2．1变压器纵差保护原理分析

纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。

外部短路时，流入差动继电器的电流为最大不平衡电流。

22r I II I I I =-

内部短路时，无论是单电源，还是双电源，保护都能正确测量到短路点电流。

k

II I r I I I I =+=22 变压器纵差保护与发电机纵差保护一样，也可采用比率制动方式或标积制动方式达到外部短路不误动和内部短路灵敏动作的目的。纵联差动保护（比率制动式纵差保护）是比较被保护设备各引出端电气量（例如电流）大小和相位的一种保护。

2．2发电机纵差保护原理分析

纵差保护作用：反应发电机定子绕组及引出线的相间短路，是发电机的主要保护。

1、用BCH-2型继电器构成的发电机纵差保护 1）差动保护的基本工作原理

保护基本原理：比较发电机两侧的电流的大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间故障。发电机纵联差动保护的构成的两侧电流互感器同变比、同型

号。

12

12

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n n

-

12

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保护区内故障：

2

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12

12

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TA TA TA

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2）原理接线

2、比率制动式发电机纵差保护

基本原理：是基于保护的动作电流随着外部故障的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误动作。

制动电流：将外部故障的短路电流作为制动电流。

差动电流：把流入差动回路的电流作为动作电流。

第三章整定计算

3.1 变压器纵差保护的整定计算