變壓器保護原理講義

{企業(yè)通用培訓}變壓器保護原理講義第一節(jié)概述該變壓器稱作聯(lián)絡變壓器。一變壓器的基本結構及接線組別將變壓器各繞組的兩端引到變壓器殼體之外。大型電力變壓器均為三相變壓器或由三個單相變壓器組成的三相變壓器。將變壓器同側的三個繞組按一定的方式連接起來，組成某一接線組別的三相變壓器。雙卷電力變壓器的接線組別主要有：Y0/Y、YN/△、△/△、及△/△－△。理論分析表明，接線組別為Y0/YY/Y量為1800KVA以下的小容量變壓器。而超高壓大容量的變壓器均采用Y0/△的接線組別。Y0/△Y△形聯(lián)接在實際運行的變壓器中，在Y0/△接線的變壓器的接線組別中，以Y0/△-11為最多，Y0/△-1及Y0/△-5的也有。Y0/△-11接線組別的含意是：（a）變壓器高壓繞組接成Y型，且中性點接地，而低壓側繞組接成△；（b流3300。3300相當于時鐘的11點鐘，故又稱11點接線方式。同理，Y/△－1△側的線電流或線電壓分別滯后Y側對應相線電流或線電壓300。相當時鐘的1點，分別稱之為1點接線。在電機學中，對變壓器各繞組之間相對極性的表示法，通常用減極性表示法。Y0/△-11Y0/△-111-1、圖11-2所示。（a）接線方式（b)接線方式(b)向量圖(b)向量圖圖11-1Y0/△-11變壓器繞組接線方式圖11-2Y0/△-1變壓器組接線方式及及兩側電流向量圖兩側電流向量圖＊－各繞組之間的相對極性。由圖可以看出：Y0/△-113300；Y0/△-1300；二變壓器的故障及不正常運行方式1變壓器的故障若以故障點的位置對故障分類，變壓器的故障，有油箱內的故障和油箱外的故障。（1）油箱內部的故障組之間的匝間短路。（2）油箱外的故障路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側的接地故障、低壓側的接地故障。2變壓器的異常運行方式箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。三變壓器保護的配置火。另外短路電流產生電動力，可能造成變壓器本體變形而損壞。損壞變壓器。完善的保護裝置是必要的。1短路故障的主保護外，根據變壓器的容量、電壓等級及結構特點，可配置零差保護或分側差動保護。2短路故障的后備保護護；低阻抗保護等。3異常運行保護溫度、油位保護及冷卻器全停保護等。第二節(jié)故障量經變壓器的傳遞當變壓器某側系統(tǒng)中發(fā)生故障時，變壓器非故障側各相電流的大小、相位及其他特點，除與故障側故障類型、嚴重程度有關之外，尚與變壓器的接線方式有關。流的大小及相位關系。以下介紹故障電流及故障電壓經Y0/△-11、Y0/△-1接線組別的變壓器傳遞。一簡化假設為簡化分析及突出故障分量經變壓器的傳遞，作以下幾點假設：1不考慮變壓器的變比，不考慮負荷電流及過渡電阻對短路電流及故障電壓的影響。2當變壓器高壓側故障時，認為故障電流全部由低壓側供給；而變壓器低壓側故障時，認為故障電流全部由變壓器高壓側提供。3故障點在變壓器輸出端部；忽略有效分量的影響，阻抗角為900。二Y/△-11變壓器高壓側單相接地短路1邊界條件及對稱分量設變壓器高壓側A相發(fā)生金屬性接地短路，故障電流為IK。則故障點的邊界條件為；；設A在上述各式中：——旋轉因子，可得：===………（11-1）=-（+）………（11-2）………（11-3）在式（11-3）中：——系統(tǒng)對故障點的等效零序電抗；——系統(tǒng)對故障點的等效負序電抗。2變壓器高壓側電壓及電流向量圖和序量圖若以A11-111-311-4所示。（a）電壓序量及向量圖（b）電流序量及向量圖圖11-4變壓器高壓側A相接地故障點的電壓、電流序量圖及向量圖由圖11-4可以看出，當變壓器高壓側單相接地短路時，其他兩非故障相的電壓不會降低，小有關。不計負荷電流影響時。3變壓器低壓側電壓、電流的序量圖和向量圖由于變壓器的接線組別為Y/△-11，根據序量經變壓器傳遞原理知：變壓器Y側的正序電壓和正序電流向△側傳遞時，將逆時針移動300；而負序電壓和負序電流向△側傳遞時，將順時針移動300Y根據圖11-4及序量經變壓器傳遞原理，并以高壓側的為參考向量，繪制出的變壓器△側電壓、電流的向量圖及序量圖如圖11-5所示。（a）電壓向量及序量圖（b）電流向量及序量圖圖11-5Y/△-11變壓器高壓側A相接地短路時△側電壓、電流序量圖和向量圖由圖11-5可以看出：當Y/△-11變壓器高壓側A相發(fā)生單相接地故障時，低壓側故障相的后序相（b相）電流等于零，而電壓最高。其他兩相（a相和c相）電流大小相等，方向相反。4低壓側電壓和電流大小的計算（1）低壓側電流;。（2）低壓側的電壓；。三Y/△-11變壓器高壓側B、C兩相接地短路1邊界條件及對稱分量當變壓器高壓側B、C=0；將該邊界條件用對稱分量表示，可得....................................（11-4）....................................（11-5）2高壓側電壓、電流向量圖和序量圖根據式（11-411-5流的向量圖和序量圖。如圖11-6所示。（a）電壓向量圖及序量圖（b）電流向量圖及序量圖圖11-6Y0/△-11變壓器高壓側B、C兩相接地短路時高壓側電壓、電流向量圖和序量圖(a)電壓向量圖衣序量圖（b）電流向量圖及序量圖圖11-7Y/△-11變壓器高壓側B、C兩相接地短路時低壓側電壓、電流向量圖和序量圖由圖11-6（bY/△-11變壓器高壓側B、C兩相發(fā)生接地短路時，B、C兩相的電比。3變壓器低壓側電壓、電流的向量圖和序量圖根據圖11-6所示的向量圖、序量圖以及序量經Y/△-11變壓器傳遞原理，并以正序電壓為參考向量，可以畫出變壓器高壓側B、C兩相接地短路時，低壓側的電壓、電流的序量圖和向量圖。如圖11-7所示。4低壓電壓和電流大小的計算由圖11-7（aY/△-11變壓器高壓側BC兩相發(fā)生接地短路時，變壓器低壓側Ba、c兩相電壓大小相等，方向相反，其值為由圖11-7（b）可以看出，低壓側b相電流最大，其值等于以上各式中：——電源的等值電勢；——分別為系統(tǒng)對故障點的等值正序電抗、負序電抗和零序電抗。四Y/△-1變壓器高壓側B、C兩相短路1邊界條件及對稱分量當變壓器高壓側B、C兩相短路時，設短路電流為，故障點的邊界條件為；；將該邊界條件用對稱分量表示，則得……（11-6）………………（11-7）在式（11-7）中：——對故障點的等值負序電抗。

2變壓器高壓側電壓、電流的序量圖和向量圖根據式（11-6）和式（11-7）并以為參考向量，劃出變壓器高壓側B、C兩相短路時故障點

的電壓、電流的序量圖和向量圖。如圖11-8所示。（a）電壓向量圖（b）電流向量圖（a）電壓向量圖（b）電流向量圖及序量圖及序量圖及序量圖及序量圖圖11-8Y0/△-1變壓器高壓側B、C兩相短圖11-9Y0/△-1變壓器高壓側B、C兩相短路時故障電壓、電流向量圖及序量圖路時低壓側電壓、電流向量圖及序量圖根據圖11-8及序量經Y/△-1及向量圖。如圖11-9所示。由圖11-9Y/△-1變壓器高壓側發(fā)生BCC相電壓等于零，而a相電壓和bca相電流與b相電流大小相等、方向相同，且與C相電流相電流相位差為1800。

4低壓側電壓和電流值的計算（1）各相電壓由11-9（a）可以得出：；（2）各相電流由圖11-9（b）可以得出：；；。第三節(jié)變壓器縱差保護一變壓器縱差保護的構成原理及接線……………………（11-9）式中：－變壓器各側電流的向量和。式（11－9）代表的物理意義是：變壓器正常運行或外部故障時，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時，縱差保護不應動作。電流，其縱差保護動作，切除變壓器。在以前的模擬式保護中，變壓器縱差保護的原理接線如圖11-12所示。圖11-12變壓器縱差保護原理接線圖在圖11-12中：LH1、LH2－分別為變壓器兩側的差動TA；JA、JB、JC－分別為A、B、C三相的三個分相差動繼電器。11-12為接線組別為Y0/△-11變壓器的分相差動保護的原理接線圖。該接線圖也適用于微機型變壓器差動保護。圖中相對極性的標號＊采用減極性標示法。二實現變壓器縱差保護的技術難點或很大。為此，要實現變壓器的縱差保護，需要解決幾個技術難點。1變壓器兩側電流的大小及相位不同其兩側的電流不會相同。超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓

器電流的相位不可能相同。當接線組別為Y0/△-11（或Y0/△-1）時，變壓器兩側電流的相位相差300件）流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。2穩(wěn)態(tài)不平衡電流大流大小與相位的不同，在正常運行時，變壓器縱差保護兩側的不平衡電流也大。其原因是：（1）變壓器有勵磁電流中將產生不平衡電流。何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3%～8%。大型變壓器的勵磁電流相對較小。（2）變壓器帶負荷調壓將使兩側之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護中的不平衡電流。根據運行實際情況，變壓器帶負荷調壓范圍一般為±5%。因此，由于帶負荷調壓，在縱差保護產生的不平衡電流可達5%的變壓器額定電流。（3）兩側差動TA的變比與計算變比不同變壓器兩側差動TA兩側TATA變比誤差在差動保護中產生的不平衡電流可取6%。3暫態(tài)不平衡電流大（1）兩側差動TA型號、變比及二次負載不同與發(fā)電機縱差保護不同，變壓器兩側差動TATA端子箱引至

保護盤TA二次電纜的長度相差很大，即各側差動TA的二次負載相差較大。差動TATA二次負載不同，二次回路的暫態(tài)過程差很大，可能使兩側差動TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護中產生很大的不平衡電流。（2）空投變壓器的勵磁涌流源之間的聯(lián)系阻抗）有關。2～6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只由充電側流入變壓器，對變壓器縱差保護而言是一很大的不平衡電流。（3）變壓器過激磁勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護中的不平衡電流大大增加。（4）大電流系統(tǒng)側接地故障時變壓器的零序電流電流。三空投變壓器的勵磁涌流1勵磁涌流產生的機理以單相變壓器為例，說明其空投時勵磁涌流產生的機理。磁通與外加電壓的關系為……………………（11-10）式中：W－變壓器空投側繞組的匝數；Φ－鐵芯中的磁通；Um－電源電壓的幅值；－合閘角；ω－角速率，當頻率為50Hz，ω＝314。由式（11-10）可得………………（11-11）

式（11-11）為一不定積分方程，求解得………………（11-12）式（11-12）中：C－積分常數，由初始條件確定。當t＝0時，則

……………………（11-13）式中：－合閘前鐵芯中的剩磁通。將式（11-13）代入（11-12……（11-14）式是：；T－時間常數，與合閘回路的損耗有關。式（11-14）中的第一項為磁通的強迫分量，而第二項為磁通的自由分量或衰減的分量。由式（11-14）可以看出，在空投變壓器的瞬間，鐵芯中的磁通由三部分組成：強迫磁通，剩磁通及決定于合閘角的磁通。因此，在合閘瞬間變壓器鐵芯中的綜合磁通如圖（11-13）所示的曲線。圖11-13空投變壓器的變壓器鐵芯中的磁通變化波形在圖（11-13）中：合閘角α＝00，＝0.9?？梢钥闯觯寒敵跏己祥l角等于00、變壓器鐵芯中的剩余磁通＝0.9時，鐵芯中的最大磁通達2.9，從而使變壓器鐵芯嚴重飽和，勵磁電流猛增，即產生所謂勵磁涌流。2勵磁涌流的特點在某臺變壓器空投時拍攝的變壓器三相勵磁涌流的波形如圖（11-14）所示。圖11-4空投變壓器的勵磁涌流由圖11-14可以看出勵磁涌流有以下幾個特點：（1）偏于時間軸一側，即涌流中含有很大的直流分量；（2）波形是間斷的，且間斷角很大，一般大于1500；（3）由于波形間斷，使其在一個周期內正半波與負半波不對稱；（4）含有很大的二次諧波分量，若將涌流波形用福里葉級數展開或用諧波分析儀進行測量分析，絕大多數涌流中二次諧波分量與基波分量的百分比大于30%，有的達80%（5）在同一時刻三相涌流之和近似等于零；（有非周期分量）（6）勵磁涌流是衰減的，衰減的速度與合閘回路及變壓器繞組中的有效電阻及其他有效損耗有關。3影響勵磁涌流大小的因素由式（11-14）可以看出，空投變壓器的鐵芯中的磁通的大小與、及有關。而勵磁涌流的大流大小的因素主要有：（1）電源電壓變壓器合閘后，鐵芯中強迫磁通的幅值。因此，電源電壓越高，越大，勵磁涌流越大。（2）合閘角當合閘角＝0時，最大，勵磁涌流大；而當＝900，等于零，勵磁涌流較??；

（3）剩磁方向相同時，勵磁涌流就大。反之亦反。量越小，空投時勵磁涌流與其額定電流之比就越大。測量表明：空投變壓器時，變壓器與電源之間的阻抗越大，勵磁涌流越小。在末端變電站，空投變壓器時的勵磁涌流可能小于其額定電流的2倍。四變壓器縱差保護的實現位相同或相反；在正常工況下，使由變壓器各側TA二次流入差動保護的電流產生的效果相內發(fā)生接地故障時保護不會誤動；能可靠躲過穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)不平衡電流。1差動保護兩側電流的移相方式呈Y/一側差動TA二次電流進行移相。在變壓器縱差動保護中，對某側電流的移相方式有兩類共4種。兩類是：通過改變差動TA4種是：改變某側差動TA接線方式移相；采用輔TA移相；由軟件在差動元件高壓側移相；由軟件在差元件低壓側移相。（1）改變差動TA接線方式進行移相過去的模擬式變壓器縱差保護，大多采用改變高壓側差動TA的接線方式進行移相的。對于微機型保護也可采用這種移相方式。TA的接線組別亦不相同。（I）Y0/△-11變壓器差動TA的接線組別Y0/△-11變壓器及縱差保護差動TA接線原理圖如圖11-12所示。在圖11-12中，由于變壓器低壓側各相電流分別超前高壓側同名相電流300，因此，低壓側差動TA300。而從高壓側差動TA二次流入各相差動元件的電流（分別為TA流1500。因此，各相差動元件的兩側電流的相位相差1800。（II）Y0/△-1變壓器及差動TA的接線Y0/△-1變壓器及差動TA的原理接線如圖11-16所示。圖11-16Y0/△-1變壓器及差動TA原理接線圖在圖11-16中，各符號的物理意義同圖11-15。由圖11-16TA300；而從高壓側TA1500，故與、與、與相位相差1800。由以上所述可知，改變變壓器高壓側TAY0/△-11、Y0/△-1TA的接線應分別為△-11/Y△-1/Y各相差動元件兩側電流的相位相差1800。（2）接入輔助TA的移相方式用輔助TA的電流移相方式，與用改變差動TA接線方式對電流進行移相的方法實質相同。對于Y0/△接線的變壓器，其差動TA的接線為Y/Y，而在保護裝置中設置中設置一組輔助

TA△TA各相差動元件兩側電流相位相反的目的。當然，對于不同接線組別的變壓器，輔助TA的連接方式不相同。（加入兩種移相的計算方法，簡要介紹兩種方法的優(yōu)缺點）（3）用軟件對高壓側電流移相運行實踐表明：通過改變變壓器高壓側差動TA接線方式對電流進行移相的方法，有許多優(yōu)點，但也有缺點。其主要缺點是：第一次投運的變壓器，若某相差動TA的極性接錯，分析及處理相對較麻煩。另外，實現差動元件的TA斷線閉鎖也比較困難。在微機型保護裝置，通過計算軟件對變壓器縱差保護某側電流的移相方式已被廣泛采用。對于Y/△接線的變壓器，當用計算機軟件對某側電流移相時，差動TA的接線均采用Y/Y。用計算機軟件對變壓器高壓差動TATA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進行移相的方式是完全等效的。這是因為取Y形接線TA二次兩相電流之差與將Y形接線TA改成△形接線后取一相的輸出電流是等效的。應當注意的是：用軟件實現移相時，究竟取哪兩相TA二次電流之差？這應由變壓器的接線組別決定。當變壓器的接線組別為Y0/△-11Y側流入ABCTA當變壓器的接線組別為Y0/△-1時，在Y側三個差動元件的計算電流應分別為-、-及-。（4）用軟件在低壓側移相方式就兩側差動TA差動TA的接線均為Y/Y。在變壓器低壓側，將差動TA二次各相電流移相的角度，也由變壓器的接線組別決定。當變壓器接線組別為Y/△-11時，則應將低壓側差動TA二次三相電流以次向滯后方向移動300；

當變壓器接線組別為Y/△-1TA二次三相電流分別向超前方向移動300。

2消除零序電流進入差動元件的措施對于Y0/△有零序電流流過高壓側，而由于低壓側繞組為△聯(lián)接，在變壓器的低壓側無零序電流輸出。切除變壓器。電流不進入差動元件。對于差動TA接成△/Y及用軟件在高壓側移相的變壓器縱差保護，由于從高壓側通入各相差動元件的電流分別為兩相電流之差，已將零序電流濾去，故沒必要再采取其他措施。

為因為為零序電流，故在高壓側系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時，不會有零序電流進入各相差動元件。4差動元件各側之間的平衡系數（A、各廠家的保護平衡系數不同繞組接線方式和差流基準側；（B、靈敏度不同，以三相短路校驗；若變壓器兩側差動TA二次電流不同，則從兩側流入各相差動元件的電流大小亦不相同，從而無法滿足。在實現變壓器縱差保護時，采用“作用等效的概念。即使兩個不相等的電流產生作用（對差動元件）的大小相同。在電磁型變壓器縱差保護裝置中（BCH如KH變換器）變換成兩個完全相等的電壓。折算系數，將該系數稱作為平衡系數。根據變壓器的容量，接線組別、各側電壓及各側差動TA的變比，可以計算出差動兩側之間的平衡系數。設變壓器的容量為Se，接線組別為Y0/△-11兩側的電壓分別為UY及U△，兩側差動TA的變比分別為及，若以變壓器△側為基準側，計算出差動元件兩側之間的平衡系數K。（I）差動TA接線為△/Y（用改變差動TA接線方式移相）變壓器兩側差動TA二次電流及分別為要使，則平衡系數……………………（11-15）

（II）差動TA接線為Y/Y，由軟件在高壓側移相

差動兩側TA二次電流分別為、每相差動元件兩側的計算電流高壓側：兩相電流之差低壓側：故平衡系數……………………（11-16）可以看出：式（11-15）與式（11-16）完全相同。Y0/△接線的變壓器，用改變TA接線方式移相及由軟側的電壓及差動TA的變比有關，而與變壓器的容量無關。（III）差動TA接線為Y/Y、由軟件在低壓側移相平衡系數……………………（11-17）說明：表中列出的平衡系數是用軟件在高壓側移相或用改變TA接線方式移相的條件下計算出來的。SeTA中壓側額定電壓及TA的變比；、－分別為變壓器低壓側額定電壓及TA變比。4躲涌流措施在變壓器縱差保護中，是利用涌流的各種特征量（含有直流分量、波形間斷或波形不對稱、含有二次諧波分量）作為制動量或進行制動，來躲過空投變壓器時的勵磁涌流的。5躲不平衡電流（暫態(tài)不平衡電流及穩(wěn)態(tài)不平衡電流）大的措施（故障分量差動保護）效地躲過不平衡電流大的影響。五微機變壓器縱差保護1構成及邏輯框圖閉鎖元件及TA”

閉鎖方式。其邏輯框圖如圖11-17及圖11-18所示。圖11-17“或門”閉鎖式變壓器縱差保護邏輯框圖圖11-18“分相”閉鎖式變壓器縱差保護邏輯框圖涌流“分相閉鎖方式，是指某相的涌流閉鎖元件只對本相的差動元件有閉鎖作用，而對其

它相無閉鎖作用。而涌流“或門閉鎖方式，是指：在三相涌流閉鎖元件中，只要有一相滿

足閉鎖條件，立即將三相差動元件全部閉鎖。由圖11-14而采用“分相”閉鎖方式的差動保護，空投變壓器時容易誤動。采用“分相閉鎖方式的優(yōu)點是：如果空投變壓器時發(fā)生內部故障，保護能迅速而可靠動作并切除變壓器；而“或門”閉鎖方式的差動保護，則有可能拒動或延緩動作。2差動元件的作用原理(注意制動電流的選取方法)部故障的不平衡電流，均采用具有比率制動特性的差動元件。I段折線式、II段折線式及三段折線式。采用較多的為二段折線式。

（1）動作方程III段折線式及III段折線式差動元件的動作方程。（I）I段折線式差動元件I段折線式動作特性的差動元件的。其動作方程可用下式表示……………（11-18）式中：—差電流，對于兩卷變壓順（、——差動元件的啟動電流，也叫最小動作電流，或初始動作電流；－折線的斜率，也叫比率動系數；－制動電流，一般取差動元件各側電流中的最大者，即，也有采用的。（II）二段折線式差動元件方程為……………..（11-19）在式（11-19）中：－拐點電流，即開始出現制動作用的最小制動電流；

其他符號的物理意義同式（11-18（III）三段折線式差動元件絲式差動元件的動作方程為………..（11-20）在式（11-20）中：－第二段折線的斜率；－第三段折線的斜率；－第二個拐點電流；其他符號的物理意義同式（11-19（2）動作特性曲線根據式（11-1811-19）及式（11-20I段折線式、II段折線式及三段折線式差動元件的動作特性曲線，分別如圖11-19、圖11-20及圖11-21所示。圖11-19動作特性為I段折線式差動元件圖11-20二段折線式差動元件的的動作特性曲線動作特性曲線圖11-21三段折線式差動元件的動作特性曲線（3）對三種差動元件動作特性的比較由圖11-19、圖11-20及圖11-21可以看出，具有比率制動特性差動元件的動作特性，由三由于差動元件的動作靈敏度及躲區(qū)外故障的能力與其動作特性有關，因此，與、及有關。作特性如圖11-19能力比其他兩個高。故障的能力越差。有二段折線式動作特性的差動元件，完全能滿足動作靈敏度及工作可靠性的要求。3涌流閉鎖元件來實現躲過勵磁涌流的。BCH故障電流與勵磁涌流的。（1）二次諧波制動原理出差流是故障電流還是勵磁涌流，實現躲過勵磁涌流。諧波電流的制動能力。波分量電流與基波分量電流的百分比，叫做二次諧波制動比。即…………….（11-21）式中：－二次諧波制動比；－基波電流；－二次諧波電流。由二次諧波制動比定義的邊界條件及式（11-21）可以看出，二次諧波制動比越大，與基波電流產生的制動作用相對越大。越強。（2）間斷角原理（目前使用較少，對硬件的要求較高）有很大的間斷角（一般大于1500有間斷及間斷角的大小來區(qū)分故障電流與勵磁涌流的。（I）關于間斷角說明間斷角原理的波形圖如圖11-22所示。圖11-22間斷角原理圖在圖11-22－間斷角。由圖可以看出，間斷角的物理意義是：在差流的半個周期內，差動量小于制動量的角度。（II）差動元件的閉鎖角的差流是故障電流還是勵磁涌流引起的。當測量出的間斷角，滿足＞時，則判斷差流為勵磁涌流，將保護閉鎖。此時，即是，保護也不會動作。當測量出的間斷角，滿足＜時，則認為差動元件中的差流為故障電流。當故障電流時，差動保護動作，切除變壓器。（III）保護工況分析變壓器正常運行時差流很小，圖11-22斷角，且，保護可靠不動作。變壓器空投時，產生很大的勵磁涌流。設勵磁涌流的波形如圖11-23中的所示。圖11-23空投變壓器時的差流和制動電流波形由圖11-23可以看出：盡管差流波型幅值很大（能滿足），但由于間斷角很大（大于閉鎖11-24中的所示。圖11-24變壓器內部故障時差流和制動電流波形由圖11-24于切除變壓器。（IV）定值的影響角整定值越大，躲勵磁涌流的能力越小。（3）波形對稱原理在微機型變壓器縱差保護中，采用波形對稱算法，將勵磁涌流同變壓器故障電流區(qū)分開來。其計算方法如下：（即時間軸）的一側，然后比較每個周期內差電流的前半波與后半波的量值。1800點的值，K為比率常數，則當若滿足………………（11-22）則認為波形是對稱的，否則認為波形不對稱。在式（11-22）中，K又稱不對稱系數，通常等于1/2。變壓器內部故障時，值與值大小基本相等、相位基本相反，則與大小相等方向相反，+，-。此時，K。差動保護動作。勵磁涌流的波形具有很大的間斷角，值與值相差很大，相位也不會相差1800，因此，+可能較-還大，K值將大于1/2。差動保護被閉鎖。（4）磁制動原理(對三相一體的變壓器不適用，分相變壓器500KV)磁制動涌流閉鎖原理，是利用計算變壓器的磁通特性來區(qū)分勵磁涌流與故障電流的。T型等值網路如圖11-25所示。圖11-25變壓器的等值網路在圖11-25中：L1、L2－分別為變壓器原邊與付邊的漏感；

M－變壓器激磁電感；、－變壓器兩側的電流；、－變壓器兩側的電壓；－變壓器的激磁電流，＝－。由圖11-25可得到變壓器的電勢的簡化方程……………（11-23）由于L1是漏磁通產生的，其值很小，故可將式（11-23）簡化為……………（11-24）激磁電感M的大小與變壓器鐵芯激磁特性有關，當變壓器工作磁密變化時（沿磁化曲線變MM值能反映鐵芯中的磁密在磁化曲線上的部位。當工作在磁化

曲線上的飽和位置時，M值大大降低，從而出現勵磁涌流。在微機型變壓器差動保護裝置中，可用檢測激磁電感M的變化來區(qū)分勵磁涌流和故障電流。由式（11-24）可得。再進一步簡化得……………（11-25）在式（11-25）中：－n時刻的外加電壓值；－（n+1)時刻的激磁電流；－（n-1)時刻的激磁電流；－n時刻的激磁電感。在保護裝置中，結合對差流波形的計算，計算電流上升沿開始幾個點的M值。當…………（11-26）時，判斷為勵磁涌流，否則判為故障電流。式（11-26）中：－上升沿第n個采樣點激磁電感；－上升沿第n+m個采樣點的激磁電感；K－常數。4過激磁閉鎖元件運行中的變壓器，當由于某種原因造成過激磁時，可能導致縱差保護誤動。器過激磁時，將縱差保護閉鎖。5實際上是采用55護閉鎖。在變壓器縱差保護中，采用5次諧波制動比這個物理量，來衡量5次諧波電流的制動能力。

所謂55次諧波電流，其中基波電流大于差動元

件的動作電流，而差動元件處于臨界制動狀態(tài)。此時，5次諧波電流與基波電流的百分比

…………（11-27）叫5次諧波制動比。式（11-27）中：－5次諧波電流；－基波電流。與二次諧波制動比類似，5次諧波制動比越大，單位5次諧波電流產生的制動作用越小，差動保護躲過激磁的能力越差；反之，5次諧波制動比越小，單位5次諧波電流產生的制動作用越大，差動保護躲變壓器過激磁的能力越強。5差動速斷元件差動速斷元件，實際上是縱差保護的高定值差動元件。前已述及，對變壓器縱差保護設置的涌流閉鎖元件，主要是根據勵磁涌流的特征量之一：

“波形畸變”或“諧波分量”大實現的。當變壓器內部嚴重故障TA飽和時，TA二次電流的波形將發(fā)生嚴重畸變，其中含有大量的諧變壓器。為克服縱差保護的上述缺點，設置差動速斷元件。壓器。五整定原則及對定值的建議閉鎖元件動作特性有關的幾個物理量的值。1差動元件決定差動元件動作靈敏度及工作可靠性的三要素是：啟動電流、拐點電流及比率制動系數。因此，對差動元件的整定，就是確定三要素的大小。（1）啟動電流對啟動電流的整定原則是：可靠地躲過正常工況下最大的不平衡差流。變壓器正常運行時，在差動元件中產生不平衡差流的原因有：兩側TA變比的誤差、帶負荷調壓、變壓器的激磁電流及通道的傳輸調整誤差等。啟動電流可按下式計算……………（11－28）式中：Ie—KH—可靠系數，取1.5～2；K1—電流互感器TA的比誤差。對于10P型TA，取0.03×2（三卷變壓器時，最大為0.095P型TA，取0.01×2；K2—變壓器改變分接頭或帶負荷調壓造成的誤差，取0.05；

K3—0.05；

K4—通道變換及調試誤差，取0.05×2＝0.1。將以上各值代入式（11-28）可得：。通常取Idzo可取0.4Ie。而當差動兩側電流值相差很大（相差10Idzo取0.5Ie是合理的。⑵拐點電流Izdo流，但是由于差動元件兩側TA的暫態(tài)特性不一致，使其二次電流之間相位發(fā)生偏移，可能在差動回路中產生較大的差流，致使差動保護誤動作。生。因此，Izdo取0.6～0.8Ie是合理的。⑶比率制動系數Kz比率制動系數Kz變壓器出口區(qū)外故障時的最大不平衡電流為：………（11－29）式中：K2～K4意義同式（11-28）而K1取0.1；K5—標征兩側TA暫態(tài)特性不一致造成不平衡電流的系數，取0.1；－出口三相短路時最大短路電流（TA代入上式得：故忽略拐點電流不計，計算得特性曲線的斜率K≈0.4。實取比率制動系數Kz＝（1.1～1.3）K＝0.48～0.52長期運行的實踐表明：比率制動系數取0.4～0.5是合理的。1勵磁涌流判別元件的整定⑴二次諧波制動比的整定小的一個物理量。二次諧波制動比越大，則保護的諧波制動作用越弱，反之亦反。15％～20整定時應根據變壓器的容量、主接線及系統(tǒng)負荷情況而定。的容量大且空投的可能性較小，二次諧波制動比可取較大值。例如18％～20％。（II）對于容量較大的變壓器，由于空充電時的勵磁涌流倍數較小，二次諧波制動比可取16％～18％。（III）對于容量較小且空投次數可能較多的變壓器，二次諧波制動比應取較小值。即取15％～16％。（IV大的變壓器空充電時，穿越性勵磁涌流可能致使其差動保護誤動。因此，除應將變壓器的二次諧波制動方式改成“或門較小值。例如14％～15％（或12％～13⑵閉鎖角的整定反之亦反。同樣，閉鎖角整定值的確定應考慮變壓器的容量、主接線及系統(tǒng)負荷情況。為較大值，可取70°。（Ⅱ）對于降壓變電站中的大型變壓器，閉鎖角可整定為65°。中的大型變壓器，閉鎖角可整定為60°。3差動速斷元件的整定件，因此，其受電流波形畸變及電流中諧波的影響很大。當區(qū)內故障電流很大時，差動TA差動速斷元件的整定值應按躲過變壓器勵磁涌流來確定。通常，……………（11－30）式中：Idz—差動速斷元件的動作電流；K—一個正值系數；一般取4～8；Ie—變壓器的額定電流（差動TA由式（11-30K，而K的整定應根據具體情況而定。K的大小與變壓器容量、主接線及與無窮大系統(tǒng)（母線）之間聯(lián)系電抗的大小有關：（Ⅰ）對于在發(fā)電機與變壓器之間無開關的大型變壓器發(fā)電機組，K值可取3～4；K值可取

8～10；（Ⅲ）對于經長線路與系統(tǒng)聯(lián)接的降壓變電站中的中、大型變壓器，K值可取4～6。（4）過激磁閉鎖元件(電壓升高，五次諧波含量會降低，超過1.4倍可跳閘)對過激磁閉鎖元件的整定，就是確定5次諧波制動比的值。5次諧波電流作制動量防止變壓器過激磁時差動保護誤動措施的正確性值得探討。對有過激磁閉鎖元件的縱差保護，5次諧波制動比通常為＝0.3。六提高可靠性措施運行實踐及統(tǒng)計表明，在變壓器縱差保護不正確動作的類型中，因整定值不妥及TA二次回必須對其各元件整定值進行合理的整定及確保其二次回路的正確性、良好性。1多發(fā)生的不正確動作類型統(tǒng)計表明，經常發(fā)生的差動保護不正確動作的類型有：正常運行時（系統(tǒng)無故障及無沖擊）的誤動，區(qū)外故障時誤動、系統(tǒng)短路故障被切除時誤動。2不正確動作原因分析（1）變壓器正常運行時差動保護誤動分析及統(tǒng)計表明，正常運行時差動保護誤動的主要原因有：（ATA二次回路中接線端子螺絲松動，而使回路連線接觸不良或短時開路；（B）TA二次回路中一相接觸不良，在接觸不良點產生電弧進而造成單相接地或兩相之間短路（指TAC）TA二次電纜芯線（相線）外層絕緣破壞或損傷，在運行中由于振動等原因造成接地短路；（D）差動TA兩個接地點之間的地電位相差太大，或由于試驗等原因，在差動元件中產生差流使其誤動。在雷雨天易發(fā)生。（2）區(qū)外故障切除時的誤動由

于電流中自由分量的存在使兩側差動TA40~60ms在差動元件中產生差流。兩側差動TA時，差動元件處于無制動狀態(tài)。此時，若初始動作電流定值偏小，保護容易誤動。

（3）區(qū)外故障時的誤動前一種故障時保護誤動的原因，多因一側的TA飽和，在差動元件中產生的差流特別大；后

TA點電流過大、啟動電流過小等）所致。3提高可靠性措施為提高縱差保護的動作可靠性，應作好以下工作：（1）嚴防TA二次回路接觸不良或開路在保護裝置安裝并調試之后，或變壓器大修后投運之前，應仔細檢查TA二次回路，擰緊二次回路中各接線端子的螺絲，且螺絲上應有彈簧墊或防震片。（2）嚴格執(zhí)行反措要求所有差動TA二次回路只能有一個公共接地點；且該接地點應在保護盤上。（3）確保差動TA二次電纜各芯線之間及各芯線對地的絕緣應結合主設備檢修，定期檢查差動TA二次電纜各芯線對地及各芯線之間的絕緣；用1000V搖表測量時，各絕緣電阻應不小于5MΩ。另外，在配線過程中，不要損壞電纜芯線外層的絕緣，接端子線的裸體外露部分盡量要短，以免因振動等原因而造成接地或相間短路。（4）縱差保護用TA的選擇在選擇變壓器縱差保護TATA的TP級TA。另外，選擇二次電纜時，差動TA二次回路電纜芯線的截面應夠。對于長電纜，其芯線截面應不小于4mm2（5）合理的整定值置及系統(tǒng)的特點，合理而靈活地選擇定值，以確保保護的動作靈敏度及可靠性。運行實踐表明：過份追求差動保護的動作靈敏度及動作的快速性，是誤區(qū)的一種。第四節(jié)其他差動保護護。一分側差動保護1構成接線及特點如圖11-26所示。圖11-26變壓器高壓側分側差動原理接線圖在圖11-26中：LH1、LH2－差動兩側TA；JA、JB、JC－差動繼電器。由圖11-26相同。動兩側的TA可取同型號及同變比的。因此，其動作電流可以適當降低。與變壓器縱差保護護要高。其缺點是，由于只差接變壓一側的繞組，故對變壓器同相繞組的匝間短路無保護作用。另外，保護范圍比縱差小。TA理接線如圖11-27所示。三卷自耦變壓器高、中壓側差動保護的優(yōu)缺點與高壓側差動保護相同。圖11-27三卷自耦變壓器高、中壓側差動保護原理接線圖（以C相差動為例）2邏輯框圖以圖11-26所示的分側差動保護為例，其構成邏輯框圖如圖11-28所示。圖11-28變壓器分側差動保護邏輯框圖在圖11-28TA二次A、B、C三相電流；TA二次A、B、C三相電流。由圖11-28變壓器。3差動元件的動作方程及動作特性為二段折線式的差動元件為例，其動作方程為…………………（11-31）在式（11-31－啟動電流；－拐點電流；－出線側TA二次A相（或B相或C相）電流；

max－取最大值；－中線點側TA二次A相（或B相或C相）電流。

根據式（11-31）繪制出的差動元件的動作特性如圖11-29所示。

圖11-29分側差動元件的動作特性曲線在圖11-29中：各符號的物理意義同式（11-314整定原則及定值建議（1）啟動電流分側差動元件的動作電流可按下式計算………………（11-32）式中：－可靠系數，取1.2~1.5；－兩側TA變比誤差，5P級TA，取0.01×2，10P級TA，取0.03×2；

－變壓器該側的額定電流，TA二次值；－通道調整及傳輸誤差，取0.05×2＝0.1。將各系數值代入式（11-31）得＝（0.24~0.32）（2）比率制動系數大短路電流為，在差動元件中產生的最大不平衡電流為，則…………..（11-33）在式（11－33）中：－兩側差TA的誤差，取0.1；－通道傳輸及調整誤差，取0.1；－兩側TA暫態(tài)特性的誤差，取0.1，同變比、同型號的TA取0.05。代入式（11-33＝（0.25~0.3）的斜率為則比率制動系數……….（11-34）式中：－比率制動系數；－可靠系數，取1.2~1.3；代入式（11-34）得＝0.3~0.39，可取0.4。（3）拐點電流程中，差動元件被可靠制動。通常＝（0.5~0.7TA二零差保護1構成接線及特點目前，大容量超高壓三卷自耦變壓器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。運行實踐表明：220~500KV的變壓器，大電流系統(tǒng)側的單相接地短路是其主要的故障類型之一。變壓器零差保護是變壓器大電流系統(tǒng)側內部接地故障的主保護。三相自耦變壓器零序差動保護原理接線如圖11-30所示。圖11-30自耦變壓器零差保護原理接線圖在圖11-30中：LH1、LH2、LHO－分別為變壓器高壓側、中壓側及中性點的零序TA

JO－零差元件。由圖11-30可以看出，自耦變壓器高壓側的TA，采用三相同極性聯(lián)聯(lián)接構成零序濾過器。零差保護不受變壓器激磁電流及帶負荷調壓的影響，其構成簡單，動作靈敏度高。另外，零差元件各側TA可以取同型號及同變比的。2動作方程及動作特性為提高零差保護的動作靈敏度及工作可靠性，應采用其動作特性為一段折線式的差動元件。流，即差動元件中無制動量。在工程實踐中，也有不帶制動特性的零差元件。一段折線式零差元件的動作方程為…………………….（11-35）式中：－零序差流；－零序制動電流；－零序差動元件的啟動電流；－比率制動系數。不帶制動零差元件的動作方程為…………………….（11-36）式中：－零序差流；－差動元件的動作電流整定值。根據式（11-35）繪制出的一段折線式零差元件的動作特性如圖11-31所示。圖11-31零差元件的動作特性在圖11-31中：各符號的物理意義，同式（11-353整定計算電流；而對于無制動特性的零差元件，是確定其動作電流。

（1）動作特性為I段折線式的零差元件（I）最小零序動作電流Iodzo的整定最小零序動作電流Iodzo的整定原則，應躲過正常工況下差動回路的零序不平衡電流。正常工況下零差回路的不平衡電流可按下式計算：………………（11-37）式中：Ie—變壓器的額定電流（差動TAK01—各側不同相差動TA變比不同產生的零序電流，取5％；K02—通道轉換及調整誤差，取10％。零差元件的最小動作電流為：…………（11-38）式中：KH—可靠系數，取1.5～2；故Iodzo＝（0.225～0.3）Ie，可取0.3Ie。（II）比率制動系數Kz區(qū)外接地故障時最大不平衡零序電流………………（11-39）式中：Iodmax—區(qū)外接地故障時的最大零序電流；K01—區(qū)外故障時，兩側TA暫態(tài)特性不一致產生的誤差，取0.1；K02—區(qū)外故障時TA的10％誤差，即0.1；K03—通道轉換及調整誤差，取0.1。故Iodmax＝（0.3）3I0kmax為可靠躲過外部故障，比率制動系數：……………（11-40）式中：KH—可靠系數；取1.3～1.5。代入上式得：Koz＝0.39～0.45，可實取0.4～0.5。（2）無制動特性的零差保護無制動特性的零差保護的動作電流，應按躲過區(qū)外接地故障或勵磁涌流產生的不平衡電流來整定?！?1-41）式中：Iodz—零差元件的動作電流；KH—可靠系數；取1.5；K01、K02、K03—其物理意義同式（11-39I0kmax—區(qū)外接地故障時的最大零序電流。將各值代入式（11-41）得：Iodz＝0.375I0kmax實取0.4I0kmax。第五節(jié)差動保護的TA斷線閉鎖差動元件某側TA二次的一相或多相斷線時，差動保護必將誤動。TA斷線閉鎖元件。在變壓器運行時，一旦出現差動TA二次回路斷線，立即發(fā)出信號并將差動保護閉鎖。一TA斷線閉鎖元件的作用原理在理想情況下，若不考慮差動保護區(qū)內、外不同兩點接地短路，則TA二次三相電流之和應等于零，即若TA二次回路中一相斷線時，則根據以上原理及變壓器接線組、變壓器中性點是否接地運行，提出以下TA二次回路斷線閉鎖判據：………….（11-42）式中：、－門檻值，可根據不平衡差流的大小確定；－零序電流，TA二次值；TA二次a、b、c三相電流。該判別TA斷線的方法有一很大的缺點，應由其他TA供給。TA

電流值小于額定電流時，被判為電流變化側的TA斷線。于額定電流，則說明電流的變化是由故障引起的。二關于TA斷線閉鎖元件的作用眾所周知，TA二次回路不能開路。如果TA二次回路開路，將在開路點的兩側產生很高的電

壓，危及人身及二次設備的安全。另外，在開路點可能產生電弧，進而引起火災。

變壓器的容量越大及TA變比越大，TA二次回路開路的危害越嚴重。運行實踐已充分證明。

因此，當差動保護TA二次開路時，差動保護動作切除變壓器，是防止人身傷害及損壞設備

的有效辦法。對于大容量的主設備，由于TA的變比很大，TA斷線閉鎖元件只應發(fā)信號而不要閉鎖差動保護。第六節(jié)短路故障的后備保護向電流保護、負序電流及負序方向電流保護、低阻抗保護及復合電壓方向保護。一復合電壓過電流保護統(tǒng)聯(lián)絡變壓器及過電流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。1動作方程及邏輯框圖設備相間短路故障的后備保護。保護的接入電流為變壓器某側TA二次三相電流，接入電壓為變壓器該側或其他側TV二次三相電壓。為提高保護的動作靈敏度，三相電流一般取自電源側，而電壓一般取自負荷側。保護的動作方程為……….（11-43）……….（11-44）式中：－TV二次a、c兩相之間電壓；－TA二次a相或b相或c相電流；－負序電壓（TV－過電流元件動作電流整定值；－低電壓元件動作電壓整定值；－負序電壓元件的動作電壓整定值。復合電壓過電流保護動作邏輯框圖如圖11-32所示。圖11-32復合電壓過電流保護邏輯框圖在圖中：Uac＜－a、c兩相之間低電壓元件；U2＞－負序過電壓元件；Ia＞、Ib＞、Ic＞－分別為a、b、c相過電流元件。a相或b相或c相電流時，保護動作，經延時t作用于切除變壓器。2整定原則及定值建議（1）過電流元件過電流元件的動作電流，按躲過變壓器運行時的最大負荷電流來整定，即

……………………..（11-45）

式中：－動作電流整定值；－可靠系數，取1.15~1.2；－返回系數，取0.95~0.98；－變壓器額定電流，TA二次值。代入式（11-45）可得＝（1.17~1.2（2）低電壓元件低電壓元件的動作電壓按躲過無故障運行時保護安裝處出現的最低電壓來整定。即……………………（11-46）式中：－動作電壓整定值；－正常運行時出現的最低電壓值；－返回系數，取1.05；－可靠系數，取1.2。TV二次時，還應考慮躲過發(fā)電機失磁運行出現的低電壓。一般＝（0.6~0.7）式中：－額定電壓（TV（3）負序電壓元件時負序電壓元件有足夠的動作靈敏度。通常式中：－額定電壓（TV（4）動作延時應按與相鄰線路相間短路后備保護相配合整定。即式中：t－復合電壓過流保護的動作延時；－相鄰線路相間短路后備保護的最長延時；－時間級差，一般取0.3~0.5秒。二零序電流及零序方向電流保護電壓為110KV電流保護。兩卷或三卷變壓器的零序電流保護的零序電流，可取自中性點TATA二

TA二次三相電流自產。零序功率方向元件的接入零序電壓，

可以取自本側TVTV二次三相電壓自產。在微機

正確性。1動作方程及邏輯框圖對于大型三卷變壓器，零序電流保護可采用三段，其中I段及II段帶方向，第III段不帶路器，以較長的延時切除變壓器。以三卷變壓器為例，其零序電流保護的動作方程為零序I段……………….（11-47）零序II段……………….（11-48）零序III段……………….（11-49）在上述三式中：－零序功率元件的測量功率；－零序電流元件的測量電流；I段、II段、III段動作電流整定值。

零序方向電流保護的邏輯框圖一般如圖11-33所示。圖11-33三卷變壓器零序方向電流保護邏輯框圖在圖11-3311-47）~（11-49由圖11-33可以看出：零序方向電流保護的I段或II段動作后，分別經延時或作用于縮小

故障影響范圍，而經或切除變壓器。零序III段不帶方向，且只作用于切除變壓器。

2整定原則及定值建議（1）功率方向元件的動作方向力系統(tǒng)的具體情況確定。（I）發(fā)電廠的三卷升壓變壓器后備保護，因此，保護的動作方向應分別指向各側的母線。（II）大型變電站的降壓變壓器側一般無電源及開環(huán)運行，高壓側環(huán)網運行。接地故障的后備保護。（2）各段零序電流元件的動作電流（I）中壓側零序電流元件中壓側零序電流II……………..（11-50）式中：－中壓側零序電流I段的動作電流；－I段零序分支系數，其值等于線路零序電流I段保護區(qū)末端接地故障時，流過本保護安裝處的零序電流與流過線路零序電流之比，取各種運行方式的最大值；－可靠系數，取1.1；－相鄰線路零序電流I段的動作電流。零序電流II段的動作電流，與相鄰線路零序電流II段相配合?！?1-51）式中：－II段零序電流保護的動作電流；－可靠系數，取1.1；－II段零序分支系數，其值為線路零序電流II段保護區(qū)末端接地故障時，流過本保護安裝處的零序電流與流過線路的零序電流之比，取各種運行方式下的最大值；－線路零序電流II段的動作電流。（II）高壓側零序電流元件同中壓側。當零離方向電流保護的動作方向指向變壓器時，整定原則如下：

零序電流I段保護的動作電流，應保證在中壓側母線上發(fā)生接地故障時有靈敏度，且

………..（11-52）

式中：－高壓側零序電流I段保護的動作電流；－中壓側零序電流I段保護的動作電流；－可靠系數，取1.15。零序電流II段保護的動作電流，應與中壓側零序電流II段保護的動作電流相配合，即

………..（11-53）

式中：－高壓側零序電流II段保護的動作電流；－中壓側零序電流II段保護的動作電流；－可靠系數，取1.15。（3）動作延時的整定當各側零序方向電流保護的動作方向指向各側母線時，其電流I11-33中的）應與相鄰線路零序電流I段保護的動作時間相配合。式中：－變壓器零序電流I段保護的短延時；－相鄰線路零序電流I段保護的動作時間；－時間級差，通常取0.3~0.5秒。零序電流I段的長延時（即圖11-33I段長一個時間級差（0.3~0.5變壓器各側零序電流II段的動作短延時應與相鄰線路零序電流II長延時比短延時長一時間級差。當變壓器高壓側零序方向電流保護的動作方向指向變壓器時，其I段及II段的動作延時，

應分別與中壓側零序電流I段、II中壓側保護）長一個時間級差。需要著重指出：為有效保護變壓器，零序電流I段保護的最長動作時間不應超過2秒。三負序電流及負序方向電流保護63MVA及以上容量的變壓器，可采用負序電流或單相式低電壓啟動的過電流保護作為相間短TV二次三相電壓及TA二次三相電流計算自產。1動作方程及邏輯框圖壓器。負序電流保護的動作方程為……………………（11-55）負序方向過流保護的動作方程為……………………（11-56）式中：－保護測量的負序電流；－保護測量的負序功率；－負序電流元件的動作電流。負序方向電流保護的邏輯框圖如圖11-34所示。

圖11-34負序方向電流保護邏輯框圖在圖中：－負序過電流元件；－負序功率方向元件。由圖11-34用于縮小故障影響范圍，以較長的時間切除變壓器。2整定原則及定值建議（1）負序電流元件鄰線路零序電流后備段在靈敏度上配合，防止非選擇性動作。（I）按相鄰線路斷線不誤動條件整定………………..（11-57）式中：－負序電流動作整定值；－可靠系數，取1.2；流之比；－斷線前流經線路的最大負荷電流。（II）按與斷線線路零序電流后備段靈敏度配合整定………………..（11-58）式中：－斷線線路零序過流保護后備段動作電流；其他符號的物理意義同式（11-57在實際應用時，一般＝（0.5~0.6（2）負序功率方向元件動作方向的整定保護，而裝于其他側負序功率方向元件的動作方向，可指向本側母線。（3）動作時間的整定動作時間不宜過長，最好小于2秒。四低阻抗保護阻抗元件的接入電壓和接入電流，取自保護安裝側TV二次三相電壓及TA采用零度接線方式。1動作方程及邏輯框圖機、變壓器內部故障的位置存在著問題，其正確動作率不高。另外，TV斷線要誤動。

目前，為防止TV斷線時低阻抗保護誤動，采用以下措施：（a）采用TV二次斷線閉鎖元件，發(fā)現TV斷線時，將保護閉鎖；

（b）采用負序電流或相過電流啟動；（c）采用故障變化量啟動。一般，阻抗元件的動作特性為阻抗復平面上的一個偏移阻抗園，其動作方程為…………..（11-59）…………..（11-60）TA二次a、b、c三相電流；－阻抗元件的動作阻抗；－相電流元件的動作電流；－負序電流（TA－負序電流元件的動作電流。動作阻抗的低阻抗保護邏輯框圖如圖11-35所示。圖11-35低阻抗保護邏輯框圖由圖11-35時，保護動作，經作用于縮小故障影響范圍，經延時切除變壓器。2整定原則及定值建議（1）動作方向的整定器。有時高壓側阻抗元件的動作阻抗園有5%左右的偏移度，兼作高壓母線故障的后備保護。障的后備保護。（2）阻抗元件動作阻抗的整定壓側阻抗元件的動作阻抗，應與相鄰線路距離保護的動作阻抗相配合。（3）動作時間的整定a側I段的動作時間，最長不超過2秒；（b）與相鄰元件保護相配合。

五復合電壓方向過流保護作為變壓器相間短路故障的后備保護。保護的接入電流和電壓為本側（保護安裝側）TA二次三相電流及TV二次三相電壓，有時還

引入變壓器另一側TV二次三相電壓作為相間功率的計算電壓。

1動作方程及邏輯框圖率方向元件多采用900接線，其計算功率為………..（11-61）－計算功率內角。保護的動作方程為………..（11-62）式中：－負序電壓；－低電壓元件動作電壓；－負序電壓元件動作電壓；－電流元件的動作電流；其他符號的物理意義同式（11-61保護的動作邏輯框圖如圖11-36所示。圖11-36復合電壓方向過流保護邏輯框圖時作用于縮小故障影響范圍或切除變壓器。2定值的整定方向元件的動作方向，應指向變壓器，作變壓器或另一側元件相間短路的后備保護。其他元件的整定同復合電壓過流保護。第七節(jié)變壓器過激磁保護波，從而使內部損耗增大、鐵芯溫度升高。另外，鐵芯飽和之后，漏磁通增大，使在導線、油箱壁及其他構件中產生渦流，引起局部過熱。嚴重時造成鐵芯變形及損傷介質絕緣。為確保大型、超高壓變壓器的安全運行，設置變壓器過激磁保護非常必要。一過激磁保護的作用原理變壓器運行時，其輸入端的電壓……………………..（11-63）式中：U－電源電壓；W－一次繞組的匝數；S－變壓器鐵芯的有效截面；f－電源頻率；B－鐵芯中的磁密。由于繞組匝數W，鐵芯截面S均為定數，故將式（11-63）簡化成U＝KfB則……………….（11-64）式中：K－常數，K－4.44WS。由式（11-64即電源電壓的升高或頻率的降低，均會造成鐵芯中的磁密增大，進而產生過激磁。變壓器及發(fā)電機的過激磁保護就是根據上述原理構成的。在變壓器過激磁保護中，采用一個重要的物理量，稱之為過激磁倍數。過激磁倍數n，它等于鐵芯中的實際磁密B與額定工作磁密Be之比，即……………………..（11-65）式中：－變壓器的額定電壓；－電源的額定頻率；n－過激磁倍數；其他符號的物理意義，同式（11-63變壓器過激磁時，n＞1，n值越大，過激磁倍數越高，對變壓器的危害越嚴重。二測量過激磁倍數的原理接線在過激磁保護中，測量過激磁倍數的原理接線如圖11-37所示。圖11-37測量過激磁倍數原理接線圖在圖11-37中：U－變壓器電源側TV二次相間電壓；T－保護裝置中的小型輔助電壓互感器；R－電阻；C－電容。由圖11-37可以看出：電壓U通過輔助TV變換隔離、電阻R降壓、整流及濾波后變成直流該直流電壓成正比。在圖11-37R及電容器CR較低；反之，當電源的頻率低時，在電源電壓一定時，輸出的直流電壓就較高。

另外，當電源的頻率一定時，電源電壓U越高，輸出的直流電壓就高。

11-37中的直流電壓U＝e流電壓U＝則測得的過激磁倍數三動作方程及邏輯框圖器。1動作方程……………………..（11-64）式中：n－測量過激磁倍數；－過激磁倍數低定值，定時限部分啟動值；－過激磁倍數高定值，反時限部分啟動值；2反時限部分的動作特性目前，國內采用的不同廠家生產的過激磁保護反時限部分的動作特性相差很大。ABB公司生產的反時限過激磁保護動作曲線的方程為（秒）………………….（11-65）式中：t－動作延時；－整定時間倍率，＝1~63；M國內某些公司生產的反時限過激磁保護，其動作特性曲線方程同上式。聯(lián)邦德國TU公司采用的反時限過激磁保護動作特性曲線方程為………………….（11-66）式中：t－動作延時；n－過激磁倍數；K1、K2－待定常數。在國內生產的DGT801系列保護裝置中，其反時限過激磁保護動作特性曲線上的各點，可以根據要求隨意整定。其標準特性曲線如圖（11-38）所示。圖11-38反時限過激磁保護動作特性曲線在圖11-38中：－反時限過激磁保護啟動值；－反時限過激磁保護動作長延時。四邏輯框圖國內生產的微機型過激磁保護的動作邏輯框圖大致如圖11-39所示。

圖11-39過激磁保護邏輯框圖器。五整定原則及定值建議1定時限過激磁元件工作磁密來整定。正常運行時，變壓器的電壓最高為額定電壓的1.1倍，系統(tǒng)頻率最低為49.5Hz，因此，鐵芯中最大的工作磁密為額定工作磁密的1.11倍。定時限元件的動作過激磁倍數應為………（11-67）式中：－定時限元件動作過激磁倍數整定值；－可靠系數，取1.05；－返回系數，微機保護取0.95~0.98。代入上式得＝1.17~1.2作磁密之比?，F代的大型變壓器，其額定工作磁密Be＝17000~18000高斯，而起始飽和磁密Bs＝19000~2000高斯，兩側之比為1.12~1.18。綜合上述，定時限元件動作過激磁倍數取1.15是合理的。動作延時可取6~9應考慮發(fā)電機的強勵時間。2反時限過激磁元件線相配合來整定。如圖11-40所示。圖11-40發(fā)電機或變壓器反時限過激磁保護整定圖例在圖11-40中：曲線1—發(fā)電機或變壓器的允許過激磁特性曲線；曲線2—反時限過激磁保護的動作特性曲線。合。壓器（特別是變壓器）的過激磁，多由過電壓所致。線。發(fā)電機或變壓器允許過電壓倍數及持續(xù)的時間過電壓倍數1.11.151.21.251.31.351.4允許持續(xù)時間（S）t1t2t3t4t5t6t7在制造廠家未給出發(fā)電機或變壓器過激磁特性曲線的情況下，建議按表7－2給出的特性曲線來整定。在對反時限過激磁保護進行實際整定時，應注意以下兩點：者中允許過激磁特性曲線較低的進行整定；度。第八節(jié)變壓器中性點間隙保護一問題的提出的絕緣容易被擊穿。性點，有接地的和不接地的。中性點不接地運行的變壓器，其中性點的絕緣易被擊穿。在上世紀90年代之前，為確保變壓器中性點不被損壞，將變電站（或發(fā)電廠）所有變壓器公用中間。當系統(tǒng)或變壓器內部發(fā)生接地故障時，中性點接地變壓器的零序電流保護動作，未消失時再跳中性點接地的變壓器。雜化，且容易造成人為誤動作。二間隙保護的作用原理1原理接線間隙保護的作用是保護中性點不接地變壓器中性點絕緣安全的。全系統(tǒng)失去接地點時，故障時母線TV的開口三角形繞組兩端將產生很大的電壓。變壓器間隙保護是用流過變壓器中性點的間隙電流及TV開口三角形電壓作為危及中性點安全判據來實現的。保護的原理接線如圖11-41所示。圖11-41間隙保護原理接線圖2動作方程及邏輯框圖間隙保護的動作方程為………….（11-68）或………….（11-69）－TV開口三角形電壓；－間隙保護動作電流；－間隙保護動作電壓。保護的邏輯框圖如圖11-42所示。圖11-42間隙保護邏輯框圖在圖11-42KK閉合，否則打開；其他符號的物理意義同式（11-68）及式（11-69由圖可以看出：當間隙電流或TV開口電壓大于動作值時，保護動作，經延時切除變壓器。二定值建議1動作電流當流過擊穿間隙的電流大于或等于等于100A時保護動作，即…………….（11-70）式中：－保護的動作電流；－間隙TA的變比。2動作電壓式中：－保護的動作電壓。3動作延時為躲過暫態(tài)過電壓，間隙保護具有動作延時，一般其值為三提高動作可靠性措施提高間隙保護的工作可靠性，正確地整定放電間隙的間隙距離是非常必要的。

間隙的間隙距離。類型計算確定。另個，為提高間隙保護的性能，間隙TA的變比應較小。由于變壓器零序保護所用的零序TA變比較大，故間隙TA應單獨設置。單獨設置間隙TA時，在間隙保護中可以不設置隔離刀閘輔助接點的閉鎖功能。第九節(jié)三卷自耦變壓器保護的特點目前，超高壓大容量三卷自耦變壓器在電力系統(tǒng)中被廣泛應用。一三卷自耦變的特點與普通變壓器比較，三卷自耦變壓器有以下特點：1各側的額定容量不同的額定容量要小。壓側、中壓側與低壓側之間的額定容量之比為。由于大于1（一般等于2，或3或5壓側的額定容量要小于其他側的容量。2高壓側與中壓側之間有電的聯(lián)系側之間除了磁的耦合之外，尚有電的聯(lián)系。當高壓側系統(tǒng)或中壓側系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時，

故障電流可直接由非故障系統(tǒng)流入故障系統(tǒng)。3三卷自耦變壓器運行時，變壓器的中性點，必須直接接地二高壓側或中壓側系統(tǒng)接地故障時的零序電流1自耦變壓器高壓側接地故障三卷自耦變壓器接線的示意圖如圖11-4311-44所示。圖11-43自耦變壓器接線示意圖圖11-44變壓器高壓側接地故障時的零序等值回路

在圖11-43中：——變壓器高壓側零序電抗；

——變壓器中壓側零序電抗；——變壓器公共及低壓側等值零序電抗；——變壓器中壓側網路的等值零序電抗；——接地故障點的零序電壓；——折算到中壓側的變壓器各側的零序電流。

由圖11-44可得則流過變壓器中性點的電流…………(11-71)2自耦變壓器中壓側接地故障自耦變壓器中壓側接地故障時的零序等值網路，如圖11-45所示。圖11-45變壓器中壓側接地故障時的零序等值網路在圖11-45中：——變壓器高壓側網路中零序等值電抗；其他符號的物理意義同圖11-44。根據圖11-45可得高壓側零序電流：流過變壓器中性點的電流………………(11-72)3討論由式11-71和式11-72可以看出：當等于時，變壓器高壓側接地短路時流經變壓器中性點的零序電流等于零；同；當小于時，變壓器高壓側短路時流經變壓器中性點的電流與高壓側零序電流（）方向相反；能等于零。另外，當變壓器的高壓側或中壓側的網路中發(fā)生接地故障時，由于兩側的零序電流不相等，經自耦變壓器公共繞組中的零序電流。三保護配置的特點1過負荷保護由于變壓器低壓側的額定容量比其他兩側要小，故容易過負荷，應在該側設置過負荷保護。

該側容易過負荷，應設置過負荷保護。當變壓器高壓側及中壓側均接有大電源時，應在三側均裝設過負荷保護。2自耦變壓器宜設置零差動保護響、且變壓器內部接地故障時且有很高動作靈敏度的零序差動保護是適宜的。

3零序過電流保護應帶方向電流保護的選擇性，該保護應設置有方向。四設計自耦變保護時應注意的問題1零序電流及零序電流方向保護的設計序電流方向保護時，不應取中性點TA二次電流構成零序電流保護或零序電流方向保護。構成零序電流保護或零序方向電流保護的零序電流，可由變壓器高壓側或中壓側輸出端TA二次三相電流自產，也可以取該TA二次零線上的電流。

2自耦變差接保護的設計TA。自耦變的差動保護裝置只差接在中壓側和高壓側的TA二次。TA均應接成三角形。但當差動TA接成Y/Y時，則在兩側流入各相差動保護中的電流應分別為不需設置間隙保護3正常運行時，由于