具有比率制动特性的变压器差动保护原理及整定

1 比率制动差动保护特性

随着计算机技术在继电保护领域日益广泛的应用，比率制动特性的差动保护作为双圈及三圈变压器的主保护具有动作可靠，实时数据采集、计算、比较、判断等较为方便简单等优点，得到用户的认可。

所谓比率制动特性差动保护简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高。使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。而在内部故障时，制动作用最小。

图1中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的ibp最小。

曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流ibpma x来整定的。

曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。

曲线4为具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。

在无制动时，曲线3与曲线2相交于b点，这时保护的不动作区为ob′，即保护区内短路时的短路电流必须大于ob′所代表的电流值时，保护才能动作。

在有制动时，曲线3与曲线4相交于a点，短路电流只要大于oa′所代表的电流值，保护即能动作。oa′

在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如下图2所示:

图2中平行于横坐标的ab段称为无制动段，它是由启动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。即: izd=ie/nlh

图2中斜线的斜率为基波制动斜率，当区外故障时短路电流中含有大量生产非周期分量，制动izdo增大，当动作电流idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流的交点d必落在制动区内。当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流，制动电流则为流过非电源侧的短路电流，数值较小，平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护可靠动作。

2 比率制动式差动保护的整定

在比率制动式差动保护的整定计算时，通常按以下原则选取:

2.1 icdsd即差动速断电流

当变压器空载投入或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流高达额定电流的6～8倍，当差动保护电流互感器选择合适时，变压器外部短路流过差动回路的不平衡电流小于变压器空载投入时的励磁涌流。因此，在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流。在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流，即:

icdsd=(6～8)isb/nlh

式中isb——变压器的额定电流（基本侧）;

nlh——变压器基本侧电流电流互感器的变流比。

2.2 kph即平衡系数

用来对主变各侧因ct变比不同引起的误差进行校正，以变压器副边电流的二次值为基准，将变压器原边电流二次值乘以kph来进行差流判断。

kph=i2nl/i2nh

式中i2nl——流入保护装置低压侧二次电流;

i2nh——流入保护装置高压侧二次电流。

2.3 icdqd差动启动电流

应躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，并要保证变压器内部故障时有足够的灵敏度，一般为0.3～0.4倍的额定电流值。即:

icdqd=0.3～0.4i2nl

2.4 izd最小制动电流

一般取变压器高压侧额定电流的二次值。

izd=in/nlh

in——变压器高压侧额定电流;

nlh——变压器高压侧电流互感器变流比。

2.5 kjzd 基波制动斜率（既比率制动系数），可按下式计算:

kjzd=kk(ktx×fi+δu+0.1)

kk——可靠系数，取1.3～1.5;

ktx——电流互感器同型系数，取1。

fi——电流互感器10%误差曲线。满足误差取0.1。

δu——变压器调压引起的相对误差，一般取相邻二档变压比的百分数。

2.6 kxzd谐波制动系数

根据变压器涌流的大小及系统中二次谐波在基波中的含量来整定。一般在10%～25%之间选取。

kxzd=0.1～0.25

比率制动系数的选取为比率制动式差动保护动作可靠性的关键。因不同容量、不同型号变压器的铁心，励磁特性也不同，故由kk、izd min等决定的差动特性不同，还要根据各自的运行经验及厂家设备说明书中的整定范围内来选项取。