主变保护基本原理(课堂PPT)
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Ida=（Iha-Ihb）+Ila Idb=（Ihb-Ihc）+Ilb Idc=（Ihc-Iha）+Ilc
注意：差流放大了 3 倍
差流、制动电流定值都要相应放
大 3倍
Iha-Ihb Iha
Ila 30
Ilc Ihc
Ihc-Iha
Ilb Ihb-Ihc
Ihb
12
21.06.2020
变压器差动保护
（包括：比率差动、差动速断、 采样值差动）
基于变压器原理 理想变压器：U1*I1=U2*I2 即：I1*n+I2=0 n为一次和二次绕组匝数比
反应的是能量的平衡 平衡系数和匝数比、TA变比有
关
I1
I2
U1
U2
n:1
7
21.06.2020
变压器差动保护
变压器零序差动基 本原理
基于基尔霍夫电流定律 主要用于自耦变 平衡系数只与TA变比有
电力变压器的结构
铁芯、绕组、外壳、油箱、油、套管、引线、冷却器 有载调压
变压器的绕组接线图（普通变、自耦变）
2
21.06.2020
变压器保护概述
变压器的常见故障
油箱内：相间短路、接地短路、匝间短路等 油箱外：套管和引出线上发生相间短路和接地短路
变压器的不正常运行状态
外部相间短路引起的过电流 外部接地短路引起的过电流和中性点过电压 由于负荷超载引起的过负荷 由于漏油等原因引起的油面下降
关
变压器分侧差动基 本原理
8
21.06.2020
变压器差动保护
变压器纵差保护的特点
励磁涌流 Y/Δ转换 各侧平衡系数的调节 有载调压引起的不平衡电流 可反映相间、接地、匝间短路故障
9
21.06.2020
变压器差动保护
变压器零序、分侧差动保护的特点
不怕励磁涌流 不需Y/Δ转换 各侧平衡系数只与TA变比有关，与电压等级无关 有载调压不会引起不平衡电流 零差：可反映单相接地短路，不反映相间短路 分侧差动：可反映相间、接地短路，不反映匝间短路
主变保护基本原理
主讲：江卫良
深圳南瑞科技有限公司
21.06.2020
提纲
变压器保护概述 常规差动保护基本理论 纵差保护（比率差动、差动速断、采
样值差动）原理 零序、分侧（或分相）差动保护原理
1
21.06.2020
变压器保护概述
电力变压器的分类
按接线形式分：普通变和自耦变 （三相、分相） 按绕组数分：三卷变和两卷变 按用途分：升压变、降压变和系统联络变
差动保护基本原理
常规差流的计算
正常情况下,差流为零;故障情况下,形成新的电流支路, 平衡关系被打破，产生差流
不考虑TA传变误差和TA饱和,不需要制动
n
Id Ii i1
实际应用中,需要考虑TA传变误差、TA饱和等因素的 影响, 使用带比率制动的差动保护
5
21.06.2020
差动保护基本原理
二次谐波定值、波形不对称定值越小躲励磁涌 流能力越强，保护越不容易动作
18
差动保护的应用
发电机完全纵差、母线差动是基于基尔霍夫电
流定律的
不考虑分布电容的情况下，线路差动是基于霍 夫电流定律的，但是长线路具有分布参数，不 能忽略分布电容的影响，要进行补偿
变压器纵差不是基于基尔霍夫电流定律的
差动保护反映的是电流的平衡关系
6
21.06.2020
差动保护基本原理
变压器纵差基本原理
10
21.06.2020
变压器差动保护
Y-Δ转换原理
为什么要进行Y-Δ转换 Y-> Δ和Δ -> Y的区别
对涌流制动特性的影响 消除零序电流
PRS-778采用Y-> Δ转 换
11
Iha Ihb Ihc
Ila Ilb Ilc
21.06.2020
变压器差动保护
Y/Δ-11转换示例
矢量图 差流计算（已乘了平衡系数）
各侧平衡系数计算示例
和电压等级成正比，和TA变比成正比 和二次额定电流成反比 和变压器容量无关
由于采用Y->Δ转换， Δ侧要放大 3倍
以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：
K ph iK II2 2 n nH iK U U 1 n 1 nH * * iK K T TA A ,K H i 1 或 3 例如：某变压器Ｙ/Ｙ/ Δ-12-12-11接线，高、中、低压侧额
15
21.06.2020
变压器比率差动保护
动作特性曲线
Id
Icdsd
速断区
动作区
k3 制动区
Icdqd k1
k2
Ir1 Ir2
16
Ir
21.06.2020
变压器比率差动保护
励磁涌流特征
尖脉冲，偏向时间轴一侧，不对称 波形不连续，有间断角 含有丰富的谐波分量
17
21.06.2020
比率差动保护
定电压220kV、110kV、10kV，TA变比：600/1、 1000/1、2000/1，则高、中、低压侧平衡系数分别为： 1、0.833、0.262
13
21.06.2020
变压器差动保护
差动速断保护
在纵差保护区内发生严重故障时，快速切除故障 不经励磁涌流闭锁，靠定值躲 不经TA断线闭锁 区外故障TA严重饱和时，经TA饱和闭锁
14
21.06.2020
变压器差动保护
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率差动保护
经励磁涌流闭锁：二次谐波、波形识别 经TA断线闭锁，可选择：
闭锁 不闭锁 小电流闭锁，大电流不闭锁 区外故障TA轻微饱和，可利用比率制动特性制动 区外故障TA严重饱和时，设专门的TA饱和闭锁元件：利用制动电
流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和 故障：差流和制动电流突变量同时出现 TA饱和：先出现制动电流突变量，几毫秒后出现差流
励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动
对/接线变压器，差流反映形接线侧两相电流相量 差,故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用两个相 电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高了涌流制 动的可靠性。
采用涌流复合制动逻辑：在变压器无故障时采用“或” 逻辑制动方式可靠地避开涌流，空投于故障变压器时 自动转换为分相制动方式。
3
21.06.2020
差动保护基本原理
常规差动保护理论基础
基尔霍夫电流定律 :对于任一集中参数电路中的任一闭合面，在任 一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。
关键词:集中参数电路,闭合面,同一时刻,所有支路,代数和
I1
集中参数电路
In
I2
...
n
I（i t） 0
i 1
4
21.06.2020
注意：差流放大了 3 倍
差流、制动电流定值都要相应放
大 3倍
Iha-Ihb Iha
Ila 30
Ilc Ihc
Ihc-Iha
Ilb Ihb-Ihc
Ihb
12
21.06.2020
变压器差动保护
（包括：比率差动、差动速断、 采样值差动）
基于变压器原理 理想变压器：U1*I1=U2*I2 即：I1*n+I2=0 n为一次和二次绕组匝数比
反应的是能量的平衡 平衡系数和匝数比、TA变比有
关
I1
I2
U1
U2
n:1
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21.06.2020
变压器差动保护
变压器零序差动基 本原理
基于基尔霍夫电流定律 主要用于自耦变 平衡系数只与TA变比有
电力变压器的结构
铁芯、绕组、外壳、油箱、油、套管、引线、冷却器 有载调压
变压器的绕组接线图（普通变、自耦变）
2
21.06.2020
变压器保护概述
变压器的常见故障
油箱内：相间短路、接地短路、匝间短路等 油箱外：套管和引出线上发生相间短路和接地短路
变压器的不正常运行状态
外部相间短路引起的过电流 外部接地短路引起的过电流和中性点过电压 由于负荷超载引起的过负荷 由于漏油等原因引起的油面下降
关
变压器分侧差动基 本原理
8
21.06.2020
变压器差动保护
变压器纵差保护的特点
励磁涌流 Y/Δ转换 各侧平衡系数的调节 有载调压引起的不平衡电流 可反映相间、接地、匝间短路故障
9
21.06.2020
变压器差动保护
变压器零序、分侧差动保护的特点
不怕励磁涌流 不需Y/Δ转换 各侧平衡系数只与TA变比有关，与电压等级无关 有载调压不会引起不平衡电流 零差：可反映单相接地短路，不反映相间短路 分侧差动：可反映相间、接地短路，不反映匝间短路
主变保护基本原理
主讲：江卫良
深圳南瑞科技有限公司
21.06.2020
提纲
变压器保护概述 常规差动保护基本理论 纵差保护（比率差动、差动速断、采
样值差动）原理 零序、分侧（或分相）差动保护原理
1
21.06.2020
变压器保护概述
电力变压器的分类
按接线形式分：普通变和自耦变 （三相、分相） 按绕组数分：三卷变和两卷变 按用途分：升压变、降压变和系统联络变
差动保护基本原理
常规差流的计算
正常情况下,差流为零;故障情况下,形成新的电流支路, 平衡关系被打破，产生差流
不考虑TA传变误差和TA饱和,不需要制动
n
Id Ii i1
实际应用中,需要考虑TA传变误差、TA饱和等因素的 影响, 使用带比率制动的差动保护
5
21.06.2020
差动保护基本原理
二次谐波定值、波形不对称定值越小躲励磁涌 流能力越强，保护越不容易动作
18
差动保护的应用
发电机完全纵差、母线差动是基于基尔霍夫电
流定律的
不考虑分布电容的情况下，线路差动是基于霍 夫电流定律的，但是长线路具有分布参数，不 能忽略分布电容的影响，要进行补偿
变压器纵差不是基于基尔霍夫电流定律的
差动保护反映的是电流的平衡关系
6
21.06.2020
差动保护基本原理
变压器纵差基本原理
10
21.06.2020
变压器差动保护
Y-Δ转换原理
为什么要进行Y-Δ转换 Y-> Δ和Δ -> Y的区别
对涌流制动特性的影响 消除零序电流
PRS-778采用Y-> Δ转 换
11
Iha Ihb Ihc
Ila Ilb Ilc
21.06.2020
变压器差动保护
Y/Δ-11转换示例
矢量图 差流计算（已乘了平衡系数）
各侧平衡系数计算示例
和电压等级成正比，和TA变比成正比 和二次额定电流成反比 和变压器容量无关
由于采用Y->Δ转换， Δ侧要放大 3倍
以高压侧为基准，其他侧平衡系数计算公式：
K ph iK II2 2 n nH iK U U 1 n 1 nH * * iK K T TA A ,K H i 1 或 3 例如：某变压器Ｙ/Ｙ/ Δ-12-12-11接线，高、中、低压侧额
15
21.06.2020
变压器比率差动保护
动作特性曲线
Id
Icdsd
速断区
动作区
k3 制动区
Icdqd k1
k2
Ir1 Ir2
16
Ir
21.06.2020
变压器比率差动保护
励磁涌流特征
尖脉冲，偏向时间轴一侧，不对称 波形不连续，有间断角 含有丰富的谐波分量
17
21.06.2020
比率差动保护
定电压220kV、110kV、10kV，TA变比：600/1、 1000/1、2000/1，则高、中、低压侧平衡系数分别为： 1、0.833、0.262
13
21.06.2020
变压器差动保护
差动速断保护
在纵差保护区内发生严重故障时，快速切除故障 不经励磁涌流闭锁，靠定值躲 不经TA断线闭锁 区外故障TA严重饱和时，经TA饱和闭锁
14
21.06.2020
变压器差动保护
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率差动保护
经励磁涌流闭锁：二次谐波、波形识别 经TA断线闭锁，可选择：
闭锁 不闭锁 小电流闭锁，大电流不闭锁 区外故障TA轻微饱和，可利用比率制动特性制动 区外故障TA严重饱和时，设专门的TA饱和闭锁元件：利用制动电
流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和 故障：差流和制动电流突变量同时出现 TA饱和：先出现制动电流突变量，几毫秒后出现差流
励磁涌流制动原理一:二次谐波复合制动
对/接线变压器，差流反映形接线侧两相电流相量 差,故当差流二次谐波未能制动时，可进一步用两个相 电流中的二次谐波进行制动，这就大大提高了涌流制 动的可靠性。
采用涌流复合制动逻辑：在变压器无故障时采用“或” 逻辑制动方式可靠地避开涌流，空投于故障变压器时 自动转换为分相制动方式。
3
21.06.2020
差动保护基本原理
常规差动保护理论基础
基尔霍夫电流定律 :对于任一集中参数电路中的任一闭合面，在任 一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。
关键词:集中参数电路,闭合面,同一时刻,所有支路,代数和
I1
集中参数电路
In
I2
...
n
I（i t） 0
i 1
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