变压器差动保护的基本原理及逻辑图

1、变压器差动保护的工作原理

与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。

2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使

8.3.2变压器纵差动保护的特点

1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法

（1）励磁涌流：

在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电

等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。

（2）产生励磁涌流的原因

因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。

（3）励磁涌流的特点：

①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。

②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。

③励磁涌流的波形出现间断角。

8.3.3减小不平衡电流的措施

（1）减小稳态情况下的不平衡电流

变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。

（2）减小电流互感器的二次负荷

这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA)等。

（3）采用带小气隙的电流互感器

这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。

（4）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿

①采用适当的接线进行相位补偿法。

图8-10 Y,d11接线变压器差动保护接线图和相量图

如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，如图8-10(a)所示，以补偿30°的相位差。图中为星形侧的一次电流，

为三角形侧的一次电流，其相位关系如图8-10(b)所示。采用相位补偿接线后，变压器星形侧电流互感器二次回路侧差动臂中的电流分别为，它们刚好与三角形侧电流互感器二次回路中的电流同相位，如图8-10(c)所示。这样，差回路中两侧的电流的相位相同。

②数值补偿

变压器星形侧电流互感器变比

变压器三角形侧电流互感器变比

③软件校正

微机保护中采用软件进行相位校正

（5）减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿

①采用自耦变流器。

②利用BCH型差动继电器中的平衡线圈。

③在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。

（6）由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流

在差动保护的整定计算中加以考虑。

（7）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流

在变压器差动保护的整定计算中考虑。

在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流可由下式决定

（8）减小暂态过程中非周期分量电流的影响

①差动保护采用具有速饱和特性的中间变流器，

②选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。

8.3.4 和差式比率制动式差动保护原理

1.双绕组变压器比率制动的差动保护原理。

（1）和差式比率制动的动作判据

①差动电流：

②制动电流：

③差动保护动作的第一判据：

④制动比率系数：

⑤外部故障时，保护可靠地不动作。应满足如下判据：

⑥差动保护动作的第二判据

2.比率制动特性的整定

（1）最小启动电流I act0

（2）拐点制动电流I brk0可选取

（3）最大制动系数K brk.max和制动特性斜率S ①最大制动系数

②比率制动特性曲线如下图

③比率制动系数的整定值D取0.3～0.5

④比率制动特性的斜率S，由上图可知

当I brk0《I brk.max和I act0《I brk.max，则上式可得

即比率制动特性的折线BC过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。

（4）内部故障灵敏度校验

在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流（周期分量），同时计算相应的制动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数

要求K sen>2.0

3.三绕组变压器比率制动的差动保护原理。

对于三绕组变压器，其差动保护的原理与双绕组变压器的差动保护原理相同，但差动电流和制动电流及最大不平衡电流应做相应的更改。差动电流和制动电流分别为

在有的变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流，即

最大不平衡电流的计算公式如下：

在微机保护中，考虑采用数值补偿系数后误差非常小Δm≈0，则上式为

4.励磁涌流闭锁原理

采用二次谐波制动原理

在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，一般约占基波分量的40％以上。利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以鉴别变压器空载合闸时的励磁涌流，从而防止变压器空载合闸时保护的