關(guān)于變壓器差動保護研究報告——最終版

1、個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用關(guān)于變壓器差動保護裝置接線的研究楊利民煉鋼作業(yè)部公輔區(qū)摘要：文章就天車滑觸線接地短路引起變壓器差動保護動作故障，展開對差動保護的原理、變壓器接線組別與差動保護 CT接線關(guān)系以及如何測量變壓器接線組別做了簡要說明, 同時著重從 C不二次線路、保護定值、諧波等方面介紹了防止差動保護誤動的措施，最終 歸納了差動保護動作后，排除故障的思路。關(guān)鍵詞：差動保護，變壓器，CT,接線組別THE INVESTIGATION ON WIRING OF TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION DEVICEABSTRACT : This paper makes

2、 a simple explain about the principle of differential protection,the relationsbetweenconnection mode of transformer and connection of CT,and how to measure connection mode of transformer on short circuittroubleof cranepower supplyline which works by touching leads to differential protecting of trans

3、former, at the same time it introducesmethod of preventingprotection on CT, control line,protection fixed value, harmonic etc, at last concluding the way of getting rid oftrouble after differential protection.KEYWORDS: DIFFERENTIAL PROTECTION,TRANSFORMER, CT, CONNECTION MODE0前言繼電保護是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。2

4、0世紀初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護。從2O世紀5O年代到90年代末，在40余年的時間里，繼電保護完成發(fā)展的4個階段，從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。近年來隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，基于微機的差動保護應(yīng)用 越來越廣泛，成為電力工程界越來越關(guān)注的課題。文章就施工中存在的真實案例談一談差 動保護如何接線問題，并對差動保護的靈敏性、可靠性、選擇性以及防止勿動的措施作簡 要的介紹。1差動保護誤動的現(xiàn)象煉鋼作業(yè)部給480T天車供電2#變壓器2008年正式投入運行，變壓器容量10000kVA, 2008年1

5、2月12日、20日，2009年3月7日連續(xù)3次天車滑線接地放炮導(dǎo)致差動保護動作跳閘。期 間對變壓器、高壓柜進行多次實驗檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。2差動保護誤動原因分析差動保護是繼電保護的一種，是根據(jù)“電路中流入節(jié)點電流的總和等于零”原理制成把被保護的電氣設(shè)備看成是一個接點，那么正常時流進該接點的電流就等于流出的電流， 差動電流等于零。當接點有故障時，流進的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零。 當差動電流大于差動保護整定值時，保護動作，跳開被保護設(shè)備的各側(cè)斷路器，切斷故障 設(shè)備電源。（b）內(nèi)部故障時（由正常運行或外部故障時<1）差動保護原理差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工

6、作或區(qū)外故障時，將其看 作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè) 或三側(cè)）向故障點提供短路電流，變壓器兩側(cè)CT感應(yīng)二次電流和的正比于故障點電流，當電流和大于保護整定值時差動繼電器動作。見圖一，變壓器差動保護是防止變壓器內(nèi)部故障的主保護。其接線方式，按回路電流 法原理，把變壓器兩側(cè)電流互感器二次線圈接成環(huán)流，變壓器正常運行或外部故障，如果 忽略不平衡電流，在兩個互感器的二次回路臂上沒有差電流流入繼電器，即：I2=I1,流過繼電器KD的電流為0。如果內(nèi)部故障，如圖d2點短路，流入繼電器的電流等于短路點的總電流。即：I1+I2。當電流I

7、1 + I2大于動作電流，保護動作斷路器跳閘。<2）保護誤動原因查找差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時，一直用于變壓 器做主保護?；€放炮屬于保護外故障，變壓器差動保護不應(yīng)該動作。因此，我們對變壓 器、開關(guān)柜及相關(guān)一次設(shè)備再次進行預(yù)防性實驗檢查，包括測試直流電阻、絕緣、泄漏、 耐壓等實驗，各項數(shù)據(jù)都在電力設(shè)備預(yù)防性實驗規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)。于是我們對變壓器 高低壓側(cè)電流互感器及二次回路進行檢查，無發(fā)現(xiàn)故障。又對保護設(shè)備進行檢查，仍無發(fā) 現(xiàn)故障。再對保護做整組實驗，當在做差動保護整組實驗時保護動作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，接在 變壓器高低壓側(cè)電流互感器進入保護的接線是Y/Y接線，但

8、是變壓器本身是 Y/ -11 接線，這樣導(dǎo)致進入綜保原副邊電流相差 30 度角度差 差動保護跳閘的原因即為電流互感器接線有誤，從而導(dǎo)致流入綜保的不平衡電流大于保護 定值所引起。3變壓器差動保護接線方法<1）根據(jù)變壓器銘牌標注變壓器接線組別和CT極性，確定CT接線方式。變壓器的極性標注采用減極性標注。減極性標注是將同一鐵心柱上的兩個繞組在某個 瞬間相對高電位點或相對低電位點稱為同極性，標以同名端“A”、"a”或“ ” .采用減極性標注后，當電流從原繞組“ A”流入，副繞組電流則由“ a”流出。變壓器的接線組 別是三相權(quán)繞組變壓器原，副邊對應(yīng)的線電壓之間的相位關(guān)系，采用時鐘表示法。

9、分別代 表原邊線電壓相量，并且將分外固定指向12上，時針代表對應(yīng)的副邊線電壓相量，指向幾點即為幾點鐘接線。這里且不考慮上述變壓器接線組別種類，變壓器可以分為Y/y接線、D/d接線、Y/d接線和D/y接線四大類，如果接線組別是Y/y或D/d的變壓器，由于一、二次繞組對應(yīng)相的電壓同相位，故一、二次兩側(cè)對應(yīng)相的相位幾乎完全相同。而常用的Y/d11接線的變壓器，由于三角形側(cè)的線電壓，在相位上相差30° ,故其相應(yīng)相的電流相位關(guān)系也相差30。，即三角形側(cè)電流比星形側(cè)的同一相電流，在相位上超前30。，因此即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動保護回路中也會出現(xiàn)不平衡電流。所以為了消除

10、 由于變壓器 Y/d11接線而引起的不平衡電流的影響，可采用相位補償法，即將變壓器星形 側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成星形，從而把電流互感器二次電流的相位校正相位。<2）測量得知變壓器接線組別和CT極性，確定CT接線方式。當一臺變壓器不能夠通過銘牌數(shù)據(jù)得知接線組別時，也可以采用測量的辦法測知變壓器淤線組別。假設(shè)變壓器接有純電阻負載，貝盧 副繞組任一相的根電壓與該繞組中的 電A相位。同一鐵心柱B原、副繞組電流C目位，即原邊由“A”端流入，副邊由“a”端EAB變壓器接線如圖二，其相量圖如圖三所示。設(shè)原邊相電壓UA為基準，指向12上，原邊電流IA與UA

11、同相位，同一鐵心柱原，副繞組中的電流同相位，副邊對應(yīng)相的根電壓Ua與流過該繞組中的電流 Ia同相位。即可判斷此接線為 、/Y12接線組。?A .Eab b a»?BY_TyTz7a Eabb CCabSAaEabXbEabAa aEab采用簡易判斷法，只要假設(shè)副邊接有三相對稱純電阻負載，由電壓與電流同相位的關(guān)系，作出電流電壓相量圖，根據(jù)同名相如A相）的相電壓的相位關(guān)系，很容易判斷出為幾點鐘接線。然后根據(jù)測得變壓器接線組別數(shù)據(jù)對保護進行接線。< 3）根據(jù)綜保裝置液晶顯示數(shù)據(jù)調(diào)整CT接線。由于電子技術(shù)、計算機技術(shù)的高速發(fā)展，目前差動保護設(shè)備均配有液晶顯示裝置，可 以顯示變壓器高低壓

12、側(cè)三相電流、相位等數(shù)據(jù)。假若接線前不方便測量變壓器接線組別、 CT極性或者知道這些數(shù)據(jù)但需要判斷差動保護接線是否正確，我們可以利用這一點。通常 情況，保護裝置接線均以高壓側(cè)為基準，即高壓側(cè)三相角度為A： 0° , B： -120 ° , C:+120° ;變壓器低壓側(cè)電流相位理論值應(yīng)該為：a： -30° , b: -150° ,c:+90。，根據(jù)差動保護矢量和為。的原理，低壓側(cè)接入保護的接線應(yīng)讓保護裝置顯示低壓側(cè)電流相位為：a：-150。，b:+90。，c:-30其它變比設(shè)置不變，本例是采用綜保內(nèi)部補償，假若采用外部接線補償還要考慮接線組別不同

13、所產(chǎn)生，3倍電流誤差的問題）。假若低壓側(cè)a相顯示-30。，則證明低壓側(cè) a相極性接錯?？偠灾梢愿鶕?jù)差動保護裝置顯示角度的不同判 斷CT接線的關(guān)系，然后將錯誤接線調(diào)換，最終得到正確的接線。4防止誤動措施< 1）嚴格檢查電流互感器。減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器差動保護各側(cè)用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的D級電流互感器；當通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時，差動保護回路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。減小電流互感器的二次負荷這實際上相當于減小二次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次 負荷的常用辦法有：減小控制電纜的電阻（適當增大導(dǎo)線截面，盡量縮短控制電纜長度>

14、;采用弱電控制用的電流互感器 （二次額定電流為lA>等。采用帶小氣隙的電流互感器這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流較大的情況下，電流互感器不容易飽 和。因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善了電流互感器的暫態(tài)特性。< 2）嚴格檢查保護接線。保護接線必須正確。任意一相極性接反，都會產(chǎn)生不平衡電流而使保護誤動作。因差 動保護是反映變壓器等被保護設(shè)備內(nèi)部短路故障的主保護，在電流互感器二次側(cè)應(yīng)按循環(huán) 電流法接線，兩端電流互感器的同極性端子應(yīng)朝向同一方向，即兩只電流互感器的二次側(cè) 異極性相連，差動繼電器電流線圈并聯(lián)在兩只電流互感器連線之間。同時，為減小暫態(tài)過 程中最大不平

15、衡電流的影響，差動保護繼電器）回路中應(yīng)經(jīng)中間速飽和變流器接入差動回路，非周期分量不易通過速飽和變流器傳到二次側(cè)，中間速飽和變流器可以成功地躲過外部初始短路瞬間出現(xiàn)的最大不平衡電流中的非周期分量產(chǎn)生的影響。< 3）嚴格核定保護定值。計算、校核保護定值時，要依據(jù)發(fā)電機差動保護不同類別來確定。采用常規(guī)的電磁 型、半導(dǎo)體式保護，主要有比率制動式和有直流助磁特性的差動保護。比率制動式差動保 護定值計算時，根據(jù)比率制動式差動保護動作的特性，要計算兩個定值即最小動作電流和 制動系數(shù)，最小動作電流不能小于繼電器的固有動作電流，規(guī)程要求具有比率制動的發(fā)電 機差動保護制動電流 Idz=<0.10.3

16、） IN, 一般取0.2IN ,制動系數(shù)建議取 0.30.4 。對有 直流助磁特性的差動保護定值計算時，其動作電流要按躲過外部故障時的最大不平衡電流 和電流互感器二次回路斷線來整定，同時要整定電流回路斷線信號。< 4）保護裝置的投切、更換必須做預(yù)防性實驗。保護裝置更換、升級后要對保護裝置、二次回路進行檢查實驗。實驗時要測試差動保 護二次回路的直流電阻，檢查其接線是否牢固，回路接線是否正確。安裝和檢修以后在投 入運行前，要對電流互感器的極性進彳T校核，即一次側(cè)電流從端子L1流入，而二次側(cè)電流則從其同極性端子 K1流出，采用直流法、交流法、儀表直接測量法對電流互感器的極性進 行校核。< 5）采用比率差動保護。比率差動保護是差動保護的一種。差動保護需采取比率差動的原理：防止在變壓器區(qū)外故障穿越性故障）時，高低壓側(cè)CT傳變特性不一致，導(dǎo)致差流的產(chǎn)生，并且超過定值而動作，當采用了帶比率制動的差動保護后，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會 抬高，保證穿越性故障不誤動。5結(jié)論經(jīng)過更改變壓器電流互感器進入綜保的接線方式后，當再次出現(xiàn)變壓器以外故障時， 變壓器差動保護不再誤動作，同時當變壓器內(nèi)部確實出現(xiàn)故障時，保護又能準確可靠動 作，起到了保護變壓器的作用。變壓器差動保護提高靈敏度和快速性必須建立在安全可靠的基礎(chǔ)上，一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生保 護動作跳閘故障后，要認真檢