变压器纵差保护

变压器纵差保护

李振豹发表于 2006-8-6 10:49:51

目前，国内生产的微机型变压器纵差保护，均有具有比率制动或标积制动特性的差动元件及躲过励磁涌流判别元件、差动速断元件构成。此外，对于某些用于超高压变压器的差动保护，尚有变压器过励磁判别元件。

1、具有比率制动特性差动元件的整定计算

变压器的具有比率制动特性的差动元件的动作特性，和发电机的具有比率制动特性的差动元件的动作特性形状相同。

初始动作电流Idz0、拐点电流Izd0、比率制动系数Kz构成比率制动特性的变压器差动元件的三要素。差动元件的整定计算，就是计算整定Idz0、Izd0、Kz。

（1）初始动作电流Idz0的整定。

变压器纵差保护的初始动作电流，按躲过变压器额定工况下的最大不平衡电流来整定。即

Idz0＝Krel(K1+K2+K3+K4)IN

IN：变压器的额定电流（二次值）

Krel：可靠系数，取1.5~2

K1：电流互感器TA的变比误差，对于10P型TA，取0.03*2（三绕组变压器时，最大取0.09)，对于5P型TA，取 0.01*2

K2：变压器改变分接头或带负荷调压造成的误差，取0.05

K3：其他误差（变压器的励磁涌流等引起的误差），取0.05

K4：通道变换及调试误差，取0.05*2=0.1

将以上各值代入可得Idz0＝（0.39~0.52）IN，通常取Idz0＝（0.4~0.5）IN。

多年的运行经验证明，当变压器两侧流入差动保护装置的电流值相差不大时（即为同一个数量级）时，Idz0可取0.4IN。

而当差动两侧电流值相差很大（相差10倍以上）时，Idz0取0.5IN是合理的。

（2）拐点电流Izd0。运行实践表明，在系统故障被切除后的暂态过程中，虽然变压器的负荷电流不超过其额定电流，但是由于差动元件两侧TA的暂态特性不一致，可能在差动回路中产生较大的差流，致使差动保护误动作。

为了躲过区外故障被切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响，应使保护的制动作用提早产生。因此，Izd0取（0.5~0.7)IN是合理的。

（3）比率制动系数KZ。

比率制动系数KZ的整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。变压器出口区外故障时的最大不平衡电流为：

IHmax=(K1+K2+K3+K4+K5)Ikmax

上式中K2~K4意义与205楼的相同，而K1取0.1；K5为两侧TA暂态特性不一致造成的不平衡系数，取0.1；Ikmax为出口三相短路时的最大短路电流（TA二次值）。将K1~K5带入，则：IHmax＝0.4Ikmax 忽略拐点电流不计，计算得特性曲线的斜率K＝0.4

实取比率制动系数KZ=（1.1～1.3）K＝0.48～0.52

长期运行实践表明：比率制动系数取0.5是合理的。

2、励磁涌流判别元件的整定

（1）二次谐波制动比的设定。具有二次谐波制动的差动保护的二次谐波制动比，是表征单位二次谐波电流制动作用大小的一个物理量。二次谐波制动比大，则保护的谐波制动作用越弱，反之亦反。

具有二次谐波制动的差动保护的二次谐波制动比，通常整定为15%～20%。但是，在具体整定时应根据变压器的容量、主接线及系统负荷情况而定。

1）对于大容量的发电机变压器组，且在发电机与变压器之间没有断路器时，由于变压器空投的可能较少，二次谐波比可取较大值，例如取18％～20%。

2）对于容量较大的变压器，由于空充电时的励磁涌流倍数较小，二次谐波制动比可取16%~18%。3）对于容量较小且空投次数可能较多的变压器，二次谐波制动比应取教小值，即15%~16%。4）对处于冶炼及电气机车负荷所占比重大的系统而自身容量小的变压器，在其他容量较大的变压器空投时，穿越性励磁涌流（电压恢复涌流或再生涌流）可能致使其差动保护误动。因此，除应将变压器的二次谐波制动方式改成“或门”（即一相制动三相）之外，二次谐波制动比还应取较小值，例如取14%~15%（或12%~13%）。

（1）闭锁角的整定。与二次谐波制动比相似，按间断角原理构成的变压器差动保护，其闭锁角是衡量该差动保护躲励磁涌流能力的一个物理量。闭锁角整定值越大，该差动保护躲励磁涌流的能力越差。

1）对于大容量发电机变压器组，当在发电机与变压器之间没有断路器时，闭锁角应整定为较大值，可取70°。

2）对于降压变电站中的大型变压器，闭锁角可整定为65°。

3）对于容量较小的变压器，或系统容量小而处于冶炼或电气机车负荷所占比重大的系统中的大型变压器，闭锁角可整定为60°。

3、差动速断元件的整定

变压器差动速断元件是纵差保护的辅助保护。由于变压器差动保护中设置有涌流判别元件，因此，其受电流波形畸变及电流中谐波的影响很大。当区内故障电流很大时，差动TA可能饱和，从而使差流中含有大量的谐波分量，并使差流波形发生畸变，可能导致差流保护拒动或延缓动作。差动速断元件只反应差流的有效值，不受差流中的波形及波形畸变的影响。

差动速断元件的整定值应按躲过变压器励磁涌流来确定。

通常：Idz=KIN

Idz：差动速断元件的动作电流

K：一个正值系数，一般取4~8

IN：变压器的额定电流（差动TA二次值）

上式中可以看出，差动速断元件的动作值决定于系数K，而K的整定应根据具体情况而定。K 的大小与变压器的容量、主接线及与无穷大系统（母线）之间联系电抗的大小有关：

1）对于在发电机与变压器之间无断路器的大型变压器发电机组，K值可取3~4。

2）对于大型发电厂的中、小型变压器，K值可取8~9。

3）对于经长线路与系统连接的降压变电所中的中、大型变压器，K值可取4~6。