變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理

1、變壓器差動(dòng)保護(hù)的根本原理1、變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理?與線路縱差保護(hù)的原理相同,都是比擬被保護(hù)設(shè)備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的 大小.2、變壓器差動(dòng)保護(hù)與線路差動(dòng)保護(hù)的區(qū)別：?由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不相等再加上變壓器各側(cè)電流的相位 往往不相同.因此,為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作, 須適中選擇各側(cè)電流互感 器的變比,及各側(cè)電流相位的補(bǔ)償使得正常運(yùn)行和區(qū)外短路故障時(shí),兩側(cè)二次電流相等.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)1、勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)及克服勵(lì)磁涌流的方法1勵(lì)磁涌流?在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下在空載投入變壓器 或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下,變壓器勵(lì)磁

2、電流的數(shù)值可達(dá)變壓器額定 68倍變壓器勵(lì)磁電流通常稱為勵(lì)磁涌流.2產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的原因?由于在穩(wěn)態(tài)的情況下鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外加電壓90 ,在電壓瞬時(shí)值u=0瞬間合閘,鐵芯中的磁通應(yīng)為-m但由于鐵心中的磁通不能突變,因此將 出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通十m,如果考慮剩磁 r,這樣經(jīng)過半過周期后鐵心 中的磁通將到達(dá)2m+Dr,其幅值為如圖8-6所示.此時(shí)變壓器鐵芯將嚴(yán)重飽 和,通過圖8-7可知此時(shí)變壓器的勵(lì)磁電流的數(shù)值將變得很大,到達(dá)額定電流的 68倍,形成勵(lì)磁涌流.IL4 4*變壓器空載投入時(shí)的電壓和磁通波形圖f im小單相變壓器勵(lì)磁電流的圖解法(a)變壓器鐵心的磁化曲線(功勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流的波形

3、3)勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：勵(lì)磁電流數(shù)值很大,并含有明顯的非周期分量,使勵(lì)磁電流波形明顯偏于 時(shí)間軸的一側(cè).勵(lì)磁涌流中含有明顯的高次諧波,其中勵(lì)磁涌流以 2次諧波為主.勵(lì)磁涌流的波形出現(xiàn)間斷角.條件諧波分量占基酸分量的百分?jǐn)?shù)*0直流分量基波二次諧波三次諧酷四次諧波年一個(gè)周期5B10062254勵(lì)磁箱流第二個(gè)周明581006328第幾個(gè)周期5610065307內(nèi)部短路故電流互感器飽和381004329用電流電流反感器不飽和0 I100947五次滑潴4克服勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器縱差保護(hù)影響的舉措：采用帶有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)；利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)；利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)

4、；采用模糊識(shí)別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù).2、不平衡電流產(chǎn)生的原因1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器兩側(cè)電流相位不同?電力系統(tǒng)中變壓器常采用 Y, d11接線方式,因此,變壓器兩側(cè)電流的相位 差為30 ,如下列圖所示,Y側(cè)電流滯后側(cè)電流30 ,假設(shè)兩側(cè)的電流互感器采 用相同的接線方式,那么兩側(cè)對(duì)應(yīng)相的二次電流也相差 30左右,從而產(chǎn)生很大 的不平衡電流.變壓器Y,d11聯(lián)結(jié)相量圖繞蛆接線陽(yáng)b相甩留電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同由于變比的標(biāo)準(zhǔn)化使得其實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致,從而產(chǎn)生不平衡電 流.【實(shí)例分析11由電流互感實(shí)際變比與計(jì)算變比不等產(chǎn)生的不平衡電流分析?變壓器型號(hào)、變比、Y,d11接線

5、.計(jì)算由于電流互感器的實(shí)際變比與計(jì) 算不等引起的不平衡電流.計(jì)算結(jié)果由表可見,由于電流互感器的實(shí)際變比與計(jì) 算變比不等,正常情況將產(chǎn)生 0.21A的不平衡電流.電壓倒KV拜,54.463額定電流A120 114.3733電和互感器接線方式AY電流互感器計(jì)算變比75x120/5 257.87573375電而互感器的實(shí)際變比300/5=601000/5=200差動(dòng)臂的電流207 8/60=3463.3733/200=3.67不平衡電流3；G3463.3=0,210,37變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同?由于變壓器各側(cè)電壓等級(jí)和額定電流不同, 所以變壓器各側(cè)的電流互感器型 號(hào)不同,它們的飽和特性、勵(lì)磁電

6、流歸算至同一側(cè)也就不同,從而在差動(dòng)回 路中產(chǎn)生較大的不平衡電流.變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭?變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭,是電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的一種方法,改變分接頭 就是改變變壓器的變比.整定計(jì)算中,差動(dòng)保護(hù)只能根據(jù)某一變比整定, 選擇恰 當(dāng)?shù)钠胶饩€圈減小或消除不平衡電流的影響. 當(dāng)差動(dòng)保護(hù)投入運(yùn)行后,在調(diào)壓抽 頭改變時(shí),一般不可能對(duì)差動(dòng)保護(hù)的電流回路重新操作, 因此又會(huì)出現(xiàn)新的不平 衡電流.不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍有關(guān).2暫態(tài)情況下的不平衡電流暫態(tài)過程中不平衡電流的特點(diǎn)：暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量,偏離時(shí)間軸的一側(cè).暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時(shí)間滯后一次側(cè)最大電流的時(shí)間根據(jù)此特點(diǎn)靠保護(hù)的延時(shí)

7、來(lái)身朵過其暫態(tài)不平衡電流必然影響保護(hù)的快速性,甚至使變壓器差動(dòng)保護(hù)不能接 受.？?？減小不平衡電流的舉措1減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流?變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)用的電流互感器,選用變壓器差動(dòng)保護(hù)專用的 D級(jí)電流 互感器；當(dāng)通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí),差動(dòng)保護(hù)回路的二次負(fù)荷要能滿足 10%K差的要求.2減小電流互感器的二次負(fù)荷?這實(shí)際上相當(dāng)于減小二次側(cè)的端電壓,相應(yīng)地減少電流互感器的勵(lì)磁電流.減小二次負(fù)荷的常用方法有：減小限制電纜的電阻適當(dāng)增大導(dǎo)線截面,盡量縮短限制電纜長(zhǎng)度；采用弱電限制用的電流互感器二次額定電流為1A等.3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

8、,電流互感器 不容易飽和.因而勵(lì)磁電流較小,有利于減小不平衡電流.同時(shí)也改善了電流互 感器的暫態(tài)特性.4減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補(bǔ)償.Y,di 1聯(lián)結(jié)變J器差動(dòng)保護(hù)接線圖和相信圖a晾理接線圖采用適當(dāng)?shù)慕泳€進(jìn)行相位補(bǔ)償法Y,d11接線變壓器差動(dòng)保護(hù)接線圖和相量圖如變壓器為Y, d11接線其相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⒆儔浩餍切蝹?cè)的電流互感器接成三角形,將變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形,如圖 a所示,以補(bǔ)償30. 的相位差.圖中為星形側(cè)的一次電流,為三角形側(cè)的一次電流,其相位關(guān)系如圖b所示.采用相位補(bǔ)償接線后,變壓 器星形側(cè)電流互感器二次回路側(cè)差動(dòng)臂中的電流分別為, 它們剛好

9、與三角形側(cè)電 流互感器二次回路中的電流同相位,如圖c所示.這樣,差回路中兩側(cè)的電流 的相位相同.數(shù)值補(bǔ)償變壓器星形側(cè)電流互感器變比變壓器三角形側(cè)電流互感器變比軟件校正微機(jī)保護(hù)中采用軟件進(jìn)行相位校正不平衡電流的補(bǔ)侍5)用白褐變流器(b)用差動(dòng)處電器中平衡線圈6)由變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流在差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì) 算中加以考慮.7由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流在變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算中考慮.8減小暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響差動(dòng)保護(hù)采用具有速飽和特性的中間變流器.選用帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器或間斷角原理的差動(dòng)繼電器等,利用其它方法來(lái)解決暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響問

10、題.和差式比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)原理1.雙繞組變壓器比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理.1和差式比率制動(dòng)的動(dòng)作判據(jù)差動(dòng)電流：變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖KI)b變壓器區(qū)內(nèi)短路制動(dòng)電流：差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的第一判據(jù)：制動(dòng)比率系數(shù)：外部故障時(shí),保護(hù)可靠地不動(dòng)作.應(yīng)滿足如下判據(jù):差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的第二判據(jù)2.比率制動(dòng)特性的整定1最小啟動(dòng)電流Iact02拐點(diǎn)制動(dòng)電流Ibrk0可選取3最大制動(dòng)系數(shù)Kbrk.max和制動(dòng)特性斜率S最大制動(dòng)系數(shù)比率制動(dòng)特性曲線比率制動(dòng)特性曲線比率制動(dòng)系數(shù)的整定值 D取0.30.5比率制動(dòng)特性的斜率S,由上圖可知當(dāng)Ibrk0 Ibrk.max和Iact0 Ibrk.max ,那么上式可得即比率制動(dòng)特性的折

11、線 BC 過坐標(biāo)原點(diǎn),在任何制動(dòng)電流下有相同的制動(dòng)系數(shù).4內(nèi)部故障靈敏度校驗(yàn)?在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,計(jì)算變壓器出口金屬性短路的最小短路電流周期 分量,同時(shí)計(jì)算相應(yīng)的制動(dòng)電流,由相應(yīng)的比率制動(dòng)特性查出對(duì)應(yīng)與的起動(dòng)電 流那么靈敏系數(shù)要求Ksen2.0三繞組變壓器比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理.對(duì)于三繞組變壓器,其差動(dòng)保護(hù)的原理與雙繞組變壓器的差動(dòng)保護(hù)原理相 同,但差動(dòng)電流和制動(dòng)電流及最大不平衡電流應(yīng)做相應(yīng)的更改.在有的變壓器差動(dòng)保護(hù)直接取三側(cè)中最大電流為制動(dòng)電流.勵(lì)磁涌流閉鎖原理采用二次諧波制動(dòng)原理在變壓器勵(lì)磁涌流中含有大量的二次諧波分量,一股約占基波分量的40%以上.利用差電流中二次諧波所占的比率作為制

12、動(dòng)系數(shù),可以 鑒別變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流,從而預(yù)防變壓器空載合閘時(shí)保護(hù)的誤動(dòng). 差動(dòng)速斷保護(hù)1采用差動(dòng)速斷保護(hù)的原因一般情況下比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)能作為電力變壓器主保護(hù),但是在嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí),短路電流很大的情況下,TA嚴(yán)重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴(yán)重惡化,TA的 二次側(cè)基波電流為零,高次諧波分量增大,反響二次 諧波的判據(jù)誤將比率制動(dòng)原理的差 動(dòng)保護(hù)閉瑣,無(wú)法反映區(qū)內(nèi)短路故障,只有當(dāng)暫態(tài)過程經(jīng)一定時(shí)間TA退出暫態(tài)飽和比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)才動(dòng)作, 從而影響了比率差動(dòng)保護(hù)的快速動(dòng)作, 所 以變壓器比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)還應(yīng)配有差動(dòng)速斷保護(hù),作為輔助保護(hù)以加快 保護(hù)在內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)的動(dòng)作速度.差動(dòng)速斷保護(hù)是差動(dòng)電流過電流瞬時(shí)速動(dòng)保 護(hù).2差動(dòng)速斷的整定值按躲過最大不平衡電流和勵(lì)磁涌流來(lái)整定. 變壓器比率差動(dòng)保護(hù)程序邏輯框圖1變壓器差動(dòng)保護(hù)程序邏輯框圖Y1.1A14幺3 Poflv4A2TA斷線TA斷線投入Y3&0|_相L BeILH2J之差動(dòng)速斷隼號(hào)H3跳閘出口H41 跳閘信號(hào)變壓器差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖2變壓器差動(dòng)保護(hù)程序邏輯原理?在程序邏率?框圖中D1=Iact0、D2=KrelId/Ibrk為比率制動(dòng)系數(shù)整定值,D3為二次諧波制動(dòng)系數(shù)整定值.可見比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的三個(gè)判據(jù)是“與的