比率制动式差动保护

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：

高 ------ p

11'

CT1 p2

nh

nB

nl

CT2 汁2

-I

11''

图一

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=240000KVA, 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； 12” :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 ” 11'/1”= nh/ n

1=1/nB

I2'-I2"

la

In

In' Ia'

2、 区：CT1到CT2的围之；

3、 反映故障类型：高压侧部相间短路故障，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： 0：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 围，由于电流小于最小制动电流，因此在此围，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，曲线抬咼， 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。以 p 点为

例：计算出斜线pc 的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of);举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流 Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5，比率制动系数k=0.5;按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I 仁6A,180度，低压侧电流l2=6A,0度，固定I1升 12,当I2升到9.4A 的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。

由于两圈变差动的制动电流为(I1+I2) /2,因此，lzd=(9.4+6)/2=7.7, 所以 K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52;

动作电流

2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就判此

电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv 一下等级的变压器之

进行二次谐波判别，500kv 及以上变压器，则还需进行5次谐波判别以二次谐波为例：二次谐波系数=差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值。当谐波系数大于整定值时，保护被闭锁；小于整定值时，保护被开放；根据经验，二次谐波制动比可整定为0.15~0.2；五、不平衡电流

实际上，差动保护比率制动也好，谐波制动也好，归根结底都是要躲过变压器的不平衡电流，而不平衡电流，也正是可能引起差动保护误动的最重要因素之一。

产生变压器不平衡电流有以下几个重要的原因：

1、由变压器励磁涌流Ily 所产生的不平衡电流；励磁涌流主要是由于在变压

器空投时产生的含有大量高次谐波含量的电流，其中以 2 次谐波为主。我们的800 变压器差动保护中有“二次谐波制动系数”一项定值，用来防止此原因造成的差动误动。二次谐波制动系数：差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值；

根据经验，此系数可整定为15%~25%

2、由于变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流；由于变压器常采用Y，

d11 的接线方式，因此，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次侧电流由于相位不同，也会有一个差电流流入我们的保护装置。为了消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星星侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联结方式后即可把二次电流的相位校正过来。

但我们的保护要求现场二次侧电流互感器的接线都接为星形接线，因此，一次侧为Y，d11 的接线方式的变压器将产生差流，差动保护靠程序

将此不平衡电流补偿掉，具体方法如下：

如图所示为Y ，d11 两卷变压器两侧绕组及电流互感器接线方式及其过的一次、二次电流流向：（各电流均为向量值）

ABC

为了消除相位上带来的差异:ABC

IA IB IC

n

卜

1

Ib

卜

I

c

1

,

■

J

1

la

1

la Ib Ic

■

i

la

其中：IA,IB,IC表示流过变压器高压侧一次绕组的电流；

la,lb,lc 表示流过变压器低压侧一次绕组的电流；

IA Y' ,IB Y' ,IC Y'表示流过变压器高压侧电流互感器二次侧的电流;

laA ,Ib △ ,Ic △表示流过变压器低压侧电流互感器的一次侧电流；各电流关系如下：

la= la △ + lb<=> laA = la- Ib

lb= Ib △ + lc<=> IbA = Ib- Ic

lc= Ic △ + la<=> Ic △ = Ic- la

向量图：

IA

l?la

IC IB

Ic