主变压器保护原理
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图 9-36 变压器励磁电流采样
图 9-37 二次谐波比
4、防止差动保护区外故障时，差动保护拒动的措施
和发电机差动保护一样，为避开区外短路不平衡电流的影响，较理想的办法 就是采用比率制动。
防止差动保护区内故障时，谐波制动的差动保护拒动的措施 当差动保护区内短路，在电流互感器不饱和或饱和不太严重时，比率制动的 差动继电器将灵敏快速动作。 如果区内短路电流非常大，电流互感器严重饱和，短路电流的二次波形将发 生畸变，可能出现间断角和包括二次谐波的各种高次谐波。 对于长线或附近装有静止补偿电容器的场合，在变压器发生内部严重故障时 由于谐振也会短时出现较大的衰减二次谐波电流。 对于上述两路情况，间断角原理和谐波制动原理的差动保护均可能拒绝动 作，对于这种情况，国内外多采用高定值的差动电流速断保护，这时不需再进行 是否是励磁涌流的判断和制动，改由差流元件直接出口。其定值要大于空载合闸 的涌流最大值。 5、防止变压器过励磁时误动的措施 过电压在 120%～140%时，变压器励磁电流可达额定电流的 10%～50%，差 动保护完全可能误动作。 变压器过电压时励磁电流中三次谐波和五次谐波电流十分显著。以五次谐波 电流 I5 为例，当电压达 115%～120%时，五次谐波成分达到最大值（约为基波电 流的 I1 的 50%），但当过电压更大时，五次谐波成分又明显减小，当过电压为 140% 时，五次谐波成分约为 35%，如果差动保护选择 I5/I1≥35%为闭锁判据，则可望 在过电压小于 140%时差动保护不会发生误动作，而当电压很大（超过 140%）时 差动保护解除五次谐波闭锁，使差动保护起到一部分过励磁保护的后备作用。 作为差动保护的过励磁误动闭锁判据，采用五次谐波而不用三次谐波，其原 因是三次谐经常大量地出在其它场合，如内部短路时就可能出现较大的三次谐波 成分。 6、采用微机差动保护的优点： 继电保护发展到今天的微机保护，以往模拟式继电器难以解决的问题，难以 完成的功能可以通过各种算法和软件轻易实现。 采用微机保护，可以使各种保护取用电流实现“信息共享”，用一个电流信 号就可以为差动、过流等保护提供信号来源，使得电流互感器的数量可以大大减
小，互感器二次负载可以大大减轻，并有利于减小差动保护的不平衡电流。 对于传统的模拟式或电子式继电器，电流的向量和是通过将相关 CT 的二次
线在继电器外部连接起来而获得的，如果 CT 变比不匹配，往往要采用辅助电流 互感器来进行补偿。微机保护则可以很方便的由软件实现 CT 二次电流的相位变 换和数值修正，所以对于 Y/△接线的变压器，各侧 CT 均接成 Y 形。而且通过输 入变压器分接头位置，能动态补偿由于变压器有载调压引起的 CT 变比不匹配。
7、T60 变压器差动保护原理 电流互感器 CT 自动组态，T60 只要求所有的电流互感器接成 Y 接线以简化 CT 接线。根据变压器接线组别，所有电流相位和数值大小的调整包括零序电流 的补偿都是由继电器自动完成。零序电流补偿解释如下： 变压器差动保护由二次谐波比率制动部分和差动速断两部分构成。 二次谐波比率制动部分又包括比率制动部分和谐波制动部分。谐波制动部分 包括 2 次谐波制动和过激磁 5 次谐波制动，主要是 2 次谐波制动。 2 次谐波制动用以防止变压器的励磁涌流导致比率差动保护误动，当某相的 2 次谐波超过整体水平 LEVEL 时，闭锁该相的比例差动元件。 过激磁 5 次谐波制动用以防止变压器发生过励磁时的励磁电流导致比例差 动保护误动，当某相的 5 次谐波超过整体水平 LEVEL 时，闭锁该相的比例差动元 件。
主变压器保护原理
一、主变压器差动保护 变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同，但由于变压器内部
结构、运行方式，电量特征均有其特点，产生了一系列特有的技术问题，因此其 差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大不同。
1、可能造成差动保护误动作的因素 变压器差动保护两侧电流互感器的电压等级、变比、容量以及铁芯和特性不 一致，使差动回路的稳态和暂态不平衡电流都可能比较大。 正常运行时的励磁电流将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别 是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平。 空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路切除而变压器端电压突然恢复 时，暂态励磁电流的大小可达额定电流的 6～8 倍，可与短路电流相比拟。 在中性点直接接地系统中，其中一台中性点接地变压器空载合闸时出现励磁 涌流，与此同时，并联运行的其它中性点接地变压器中也将出现浪涌电流，这个 电流被称之为“和应涌流”，和应涌流通过变压器的接地中性点构成回路，这个 电流只在变压器的一侧流通。大容量变压器空载合闸的暂态过程持续期长，和应 涌流缓慢增长，其它运行变压器的差动保护有可能在其合闸较长时间之后，由于 和应涌流造成误动作。正常运行中的变压器，根据运行要求，需要调节分接头， 这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。 2、可能造成差动保护拒动作的因素 变压器差动保护应能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路 环中电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。变压器差动保护还应能反应高 压侧（中性点直接接地系统）经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。 综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大或很大的不 平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微内部短路，可见变压器差 动保护要比发电机差动保护复杂得多。 3、励磁涌流及其制动措施 变压器差动保护需要解决的突出问题就是既能可靠地躲过励磁涌流，又能正 确反应内部故障。在励磁涌流中，除基波和非周期电流外，高次谐波电流以二次 谐波为最大，波形出现间断角，这个二次谐波电流是变压器励磁涌流的最明显的
ห้องสมุดไป่ตู้
特性，因为在其它工况下很少有偶次谐波发生，在变压器内、外部故障的短路电 流中也会出现二次谐波分量，但二次谐波分量所占比例较小，一般不会出现波形 间断。其它分量，如三次谐波、直流分量等均非励磁涌流所独有，在其它工况下 均可能出现，所以都不适于用来做为制动。
利用励磁涌流的波形间断角可以构成以鉴别波形间断角原理的变压器差动 保护，利用励磁涌流的二次谐波分可以构成二次谐波制动的变压器差动保护，使 之有效地躲过励磁涌流的影响，通常对各相差流分别求取二次谐波对基波的比 值，即 2 次谐波比来实现制动。
图 9-37 二次谐波比
4、防止差动保护区外故障时，差动保护拒动的措施
和发电机差动保护一样，为避开区外短路不平衡电流的影响，较理想的办法 就是采用比率制动。
防止差动保护区内故障时，谐波制动的差动保护拒动的措施 当差动保护区内短路，在电流互感器不饱和或饱和不太严重时，比率制动的 差动继电器将灵敏快速动作。 如果区内短路电流非常大，电流互感器严重饱和，短路电流的二次波形将发 生畸变，可能出现间断角和包括二次谐波的各种高次谐波。 对于长线或附近装有静止补偿电容器的场合，在变压器发生内部严重故障时 由于谐振也会短时出现较大的衰减二次谐波电流。 对于上述两路情况，间断角原理和谐波制动原理的差动保护均可能拒绝动 作，对于这种情况，国内外多采用高定值的差动电流速断保护，这时不需再进行 是否是励磁涌流的判断和制动，改由差流元件直接出口。其定值要大于空载合闸 的涌流最大值。 5、防止变压器过励磁时误动的措施 过电压在 120%～140%时，变压器励磁电流可达额定电流的 10%～50%，差 动保护完全可能误动作。 变压器过电压时励磁电流中三次谐波和五次谐波电流十分显著。以五次谐波 电流 I5 为例，当电压达 115%～120%时，五次谐波成分达到最大值（约为基波电 流的 I1 的 50%），但当过电压更大时，五次谐波成分又明显减小，当过电压为 140% 时，五次谐波成分约为 35%，如果差动保护选择 I5/I1≥35%为闭锁判据，则可望 在过电压小于 140%时差动保护不会发生误动作，而当电压很大（超过 140%）时 差动保护解除五次谐波闭锁，使差动保护起到一部分过励磁保护的后备作用。 作为差动保护的过励磁误动闭锁判据，采用五次谐波而不用三次谐波，其原 因是三次谐经常大量地出在其它场合，如内部短路时就可能出现较大的三次谐波 成分。 6、采用微机差动保护的优点： 继电保护发展到今天的微机保护，以往模拟式继电器难以解决的问题，难以 完成的功能可以通过各种算法和软件轻易实现。 采用微机保护，可以使各种保护取用电流实现“信息共享”，用一个电流信 号就可以为差动、过流等保护提供信号来源，使得电流互感器的数量可以大大减
小，互感器二次负载可以大大减轻，并有利于减小差动保护的不平衡电流。 对于传统的模拟式或电子式继电器，电流的向量和是通过将相关 CT 的二次
线在继电器外部连接起来而获得的，如果 CT 变比不匹配，往往要采用辅助电流 互感器来进行补偿。微机保护则可以很方便的由软件实现 CT 二次电流的相位变 换和数值修正，所以对于 Y/△接线的变压器，各侧 CT 均接成 Y 形。而且通过输 入变压器分接头位置，能动态补偿由于变压器有载调压引起的 CT 变比不匹配。
7、T60 变压器差动保护原理 电流互感器 CT 自动组态，T60 只要求所有的电流互感器接成 Y 接线以简化 CT 接线。根据变压器接线组别，所有电流相位和数值大小的调整包括零序电流 的补偿都是由继电器自动完成。零序电流补偿解释如下： 变压器差动保护由二次谐波比率制动部分和差动速断两部分构成。 二次谐波比率制动部分又包括比率制动部分和谐波制动部分。谐波制动部分 包括 2 次谐波制动和过激磁 5 次谐波制动，主要是 2 次谐波制动。 2 次谐波制动用以防止变压器的励磁涌流导致比率差动保护误动，当某相的 2 次谐波超过整体水平 LEVEL 时，闭锁该相的比例差动元件。 过激磁 5 次谐波制动用以防止变压器发生过励磁时的励磁电流导致比例差 动保护误动，当某相的 5 次谐波超过整体水平 LEVEL 时，闭锁该相的比例差动元 件。
主变压器保护原理
一、主变压器差动保护 变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同，但由于变压器内部
结构、运行方式，电量特征均有其特点，产生了一系列特有的技术问题，因此其 差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大不同。
1、可能造成差动保护误动作的因素 变压器差动保护两侧电流互感器的电压等级、变比、容量以及铁芯和特性不 一致，使差动回路的稳态和暂态不平衡电流都可能比较大。 正常运行时的励磁电流将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别 是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平。 空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路切除而变压器端电压突然恢复 时，暂态励磁电流的大小可达额定电流的 6～8 倍，可与短路电流相比拟。 在中性点直接接地系统中，其中一台中性点接地变压器空载合闸时出现励磁 涌流，与此同时，并联运行的其它中性点接地变压器中也将出现浪涌电流，这个 电流被称之为“和应涌流”，和应涌流通过变压器的接地中性点构成回路，这个 电流只在变压器的一侧流通。大容量变压器空载合闸的暂态过程持续期长，和应 涌流缓慢增长，其它运行变压器的差动保护有可能在其合闸较长时间之后，由于 和应涌流造成误动作。正常运行中的变压器，根据运行要求，需要调节分接头， 这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。 2、可能造成差动保护拒动作的因素 变压器差动保护应能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路 环中电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。变压器差动保护还应能反应高 压侧（中性点直接接地系统）经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。 综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大或很大的不 平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微内部短路，可见变压器差 动保护要比发电机差动保护复杂得多。 3、励磁涌流及其制动措施 变压器差动保护需要解决的突出问题就是既能可靠地躲过励磁涌流，又能正 确反应内部故障。在励磁涌流中，除基波和非周期电流外，高次谐波电流以二次 谐波为最大，波形出现间断角，这个二次谐波电流是变压器励磁涌流的最明显的
ห้องสมุดไป่ตู้
特性，因为在其它工况下很少有偶次谐波发生，在变压器内、外部故障的短路电 流中也会出现二次谐波分量，但二次谐波分量所占比例较小，一般不会出现波形 间断。其它分量，如三次谐波、直流分量等均非励磁涌流所独有，在其它工况下 均可能出现，所以都不适于用来做为制动。
利用励磁涌流的波形间断角可以构成以鉴别波形间断角原理的变压器差动 保护，利用励磁涌流的二次谐波分可以构成二次谐波制动的变压器差动保护，使 之有效地躲过励磁涌流的影响，通常对各相差流分别求取二次谐波对基波的比 值，即 2 次谐波比来实现制动。