变压器继电保护 (2)精选PPT.ppt

关于变压器继电保护(2)第1页，讲稿共110张，创作于星期日第一节第一节 变压器的故障类型变压器的故障类型 不正常运行状态及其保护方式不正常运行状态及其保护方式 q变压器是电力系统中十分重要的供电元变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电的可靠性和系统的件，它的故障将对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是十分贵重的元件，因此需要根变压器也是十分贵重的元件，因此需要根据变压器容量和重要程度装设性能良好，据变压器容量和重要程度装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。工作可靠的继电保护装置。第2页，讲稿共110张，创作于星期日1.1.变压器内部故障变压器内部故障 油箱内故障：油箱内故障：绕组的相间绕组的相间短路短路、接地短路、接地短路、匝间短路、铁心烧损等匝间短路、铁心烧损等.油箱外部故障：油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短套管和引出线上发生相间短路和接地短路路和接地短路油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果引起变压器油箱爆炸的严重后果油箱内故障油箱内故障油箱外部故障油箱外部故障第3页，讲稿共110张，创作于星期日2.2.变压器不正常运行状态主要包括：变压器不正常运行状态主要包括：1)1)由于由于变压器外部相间短路变压器外部相间短路引起的过电流引起的过电流（相间短路（相间短路过电流）过电流）2)2)由于由于变压器外部接地短路变压器外部接地短路引起的过电流和中性点过电压引起的过电流和中性点过电压（接地短路（接地短路过电流、中性点过电压）过电流、中性点过电压）3)3)由于由于负荷超过额定容量负荷超过额定容量引起的过负荷引起的过负荷（过负荷）（过负荷）4)4)由于由于漏油等原因漏油等原因而引起的油面降低而引起的油面降低（油面降低）（油面降低）5)5)在在过电压过电压或或低频率低频率等异常运行方式下，发生变压器的过等异常运行方式下，发生变压器的过励磁励磁（过励磁）（过励磁）第4页，讲稿共110张，创作于星期日 变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。引起铁芯和其它金属构件的过热。变压器不正常运行时，继电保护应根据其严变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。并采取相应的措施，以确保变压器的安全。第5页，讲稿共110张，创作于星期日3.3.保护方式保护方式 1)1)瓦斯保护瓦斯保护 q特点：特点：动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反应油箱内动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。的各种故障，不反应油箱外部的故障。q对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。侧的断路器。q装设范围：装设范围：800kVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和400kVA及及以上的车间内油浸式变压器。以上的车间内油浸式变压器。第6页，讲稿共110张，创作于星期日2)2)纵差动保护或电流速断保护纵差动保护或电流速断保护q特点：特点：反应变压器油箱内外故障反应变压器油箱内外故障 对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电流速断保护。流速断保护。纵差动保护范围：纵差动保护范围：6300kVA6300kVA以上并列运行的变压器；以上并列运行的变压器；10000kVA10000kVA以上单独运行的变压器；容量为以上单独运行的变压器；容量为6300kVA6300kVA以上的发电厂以上的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。厂用变压器和工业企业中的重要变压器。电流速断的保护适用：电流速断的保护适用：10000kVA10000kVA以下的变压器，且其过电以下的变压器，且其过电流保护的时限大于流保护的时限大于0.5s0.5s时。时。纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。断路器。第7页，讲稿共110张，创作于星期日3)3)外部相间短路时，应采用的保护外部相间短路时，应采用的保护q对于外部相间短路引起的变压器过电流，应对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：采用下列保护：a a、过电流保护：过电流保护：用于降压变压器，保护的整定值考虑用于降压变压器，保护的整定值考虑在事故状态下可能出现的过负荷电流在事故状态下可能出现的过负荷电流 b b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：用用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上器上 c c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用于大容用于大容量升压变压器和系统联络变压器量升压变压器和系统联络变压器 d d、阻抗保护：阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采用对升压变压器和系统联络变压器当采用b b、c c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保护。护。第8页，讲稿共110张，创作于星期日4)4)外部接地短路时，应采用的保护外部接地短路时，应采用的保护a a、中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护 b b、自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件 。5)5)过负荷保护过负荷保护 对对400kVA400kVA以上的变压器，当数台并列运行或单独以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。负荷的情况，装设过负荷保护。第9页，讲稿共110张，创作于星期日6)6)过励磁保护过励磁保护高压侧电压为高压侧电压为500kV500kV及以上的变压器，对频率降低和及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。励磁保护。（在变压器过励磁允许的范围内，保护作（在变压器过励磁允许的范围内，保护作 用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）7)7)其它保护其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。第10页，讲稿共110张，创作于星期日第二节变压器纵差动保护第二节变压器纵差动保护 q主要是变压器内主要是变压器内部绕组故障、外部部绕组故障、外部套管及引出线故障套管及引出线故障 第11页，讲稿共110张，创作于星期日1.1.构成变压器纵差动保护的基本原则构成变压器纵差动保护的基本原则 双绕组变压器双绕组变压器-高压侧高压侧低压侧低压侧 为变压器两侧为变压器两侧的一次电流的一次电流参考方向均由母线参考方向均由母线指向变压器指向变压器 、分别为分别为两侧电流互感两侧电流互感器的变比。器的变比。则流入差动继电器则流入差动继电器KDKD的电流为：的电流为：因此纵差动保护的动作因此纵差动保护的动作判据为：判据为：为相应的电为相应的电流互感器二次电流流互感器二次电流第12页，讲稿共110张，创作于星期日设变压器的变比为设变压器的变比为:忽略变压器忽略变压器的损耗，正常运行和区的损耗，正常运行和区外故障时有外故障时有:-高压侧高压侧低压侧低压侧则差动电流可表示为：则差动电流可表示为：若选择电流互感器的变比，使若选择电流互感器的变比，使之满足之满足:则有：则有：正常运行和变压器外部故障时，差电流正常运行和变压器外部故障时，差电流为零，保护不会动作；为零，保护不会动作；第13页，讲稿共110张，创作于星期日q由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为确保纵差动保护的正常工作，必须适当选取为确保纵差动保护的正常工作，必须适当选取电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，即应使：障时，两个二次电流相等，即应使：其中其中 ：高压侧电流互感器变比：高压侧电流互感器变比：变压器的变比变压器的变比：低压侧低压侧电流互感器电流互感器变比变比第14页，讲稿共110张，创作于星期日要实现变压器的纵差保护，必要实现变压器的纵差保护，必须适当的选择两侧电流互感器须适当的选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，使其比值等于变压器的变比的变比，即，即第15页，讲稿共110张，创作于星期日q由于变压器常采用由于变压器常采用Y Y，d11d11的接线方式，因此，的接线方式，因此，其两侧电流的相位差为其两侧电流的相位差为 ，若两侧电流互感，若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位校正过来。校正过来。第16页，讲稿共110张，创作于星期日-变压器星形侧的三个电流变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形互感器接成三角形变压器三角形侧的三个电变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形流互感器接成星形第17页，讲稿共110张，创作于星期日星形侧一次电流星形侧一次电流三角形侧一次电流三角形侧一次电流星形侧二次电流星形侧二次电流三角形侧二次电流三角形侧二次电流星形侧差动臂二星形侧差动臂二次电流次电流第18页，讲稿共110张，创作于星期日要使要使A A相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满足足：由于：由于：而而流入三个差动继电器的差动电流为：流入三个差动继电器的差动电流为：又由于：又由于：即有：即有：所以所以按相差动按相差动第19页，讲稿共110张，创作于星期日式式中中 、是是流流入入三三个个差差动动继继电电器器的的差差电电流流。这这样就可以消除两侧电流相位不一致的影响。样就可以消除两侧电流相位不一致的影响。由由于于 侧侧采采用用了了两两相相电电流流差差，相相当当于于变变压压器器的的变变比比增增加加了了 倍，因此电流互感器变比的选择应该满足：倍，因此电流互感器变比的选择应该满足：模拟式的差动保护都是采用这种接线方式，对于数字式差模拟式的差动保护都是采用这种接线方式，对于数字式差动保护，也可以将星形侧的三相电流直接接入保护装置内，动保护，也可以将星形侧的三相电流直接接入保护装置内，由计算机的软件实现相位调整功能，以简化接线。由计算机的软件实现相位调整功能，以简化接线。第20页，讲稿共110张，创作于星期日三绕组变压器三绕组变压器电力系统中常常采用三绕组变压器。三绕组变压器的纵差动保电力系统中常常采用三绕组变压器。三绕组变压器的纵差动保护原理与双绕组变压器是一样的。护原理与双绕组变压器是一样的。接入纵差动继电器的差电流为：接入纵差动继电器的差电流为：高压侧高压侧中压侧中压侧低压侧低压侧正常运行时由高压侧、中压侧同时正常运行时由高压侧、中压侧同时向低压侧提供功率向低压侧提供功率第21页，讲稿共110张，创作于星期日设变压器的设变压器的13侧和侧和23侧的变比为侧的变比为 和和 ，考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧电流满足考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧电流满足:电电流流互互感感器器变变比比的的选择应该满足选择应该满足:变压器高中压侧采用星形接线变压器高中压侧采用星形接线,低压侧采用三角形接线低压侧采用三角形接线三相变压器各侧电流互感器的接线方式和变比的选择也要三相变压器各侧电流互感器的接线方式和变比的选择也要参照参照Y,d11Y,d11双绕组变压器的方式进行调整，即双绕组变压器的方式进行调整，即侧互感器侧互感器用用Y Y接线方式；两个接线方式；两个Y Y侧互感器则采用侧互感器则采用接线方式。接线方式。高压侧电流折算高压侧电流折算到低压侧到低压侧中压侧电流折算中压侧电流折算到低压侧到低压侧第22页，讲稿共110张，创作于星期日2.差动保护的不平衡电流及差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法减小不平衡电流的方法 q变压器的纵差保护同样需要躲开流过差动回路中的变压器的纵差保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，产生不平衡电流的原因和消除方法如下：不平衡电流，产生不平衡电流的原因和消除方法如下：I.I.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流II.II.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流IV.IV.由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 III.III.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流第23页，讲稿共110张，创作于星期日1 1）由计算变比与实际变比不同）由计算变比与实际变比不同 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 q由由于于两两侧侧电电流流互互感感器器都都是是根根据据产产品品目目录录选选取取标标准准变变比比，而而变变压压器器的的变变比比也也是是一一定定的的，因因此此，三三者之间很难满足者之间很难满足:（或（或）的要求，此时差动回路中将有的要求，此时差动回路中将有不平衡不平衡电流流过。电流流过。第24页，讲稿共110张，创作于星期日令变比差系数为：令变比差系数为：理论上应有理论上应有：则由：则由：在正常运行和外部故障时有：在正常运行和外部故障时有：可得可得:上式即为由计算变比与实际变比不同而在差动回路上式即为由计算变比与实际变比不同而在差动回路产生的不平衡电流。产生的不平衡电流。高压侧电流折算到高压侧电流折算到低压侧低压侧第25页，讲稿共110张，创作于星期日如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二次侧，并忽如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二次侧，并忽略略ffzaza的影响，则区外故障时变压器两侧电流相等，即的影响，则区外故障时变压器两侧电流相等，即I=II=I2 2=n=nT TI I1 1,但方向相反，但方向相反，I I称为区外故障时变压器的穿越电称为区外故障时变压器的穿越电流。流。设设I Ik.maxk.max为区外故障时最大的穿越电流，则由电流互感器和变为区外故障时最大的穿越电流，则由电流互感器和变压器变比不一致产生的最大不平衡电流为：压器变比不一致产生的最大不平衡电流为：如无特殊说明，变压器各侧电流都是折算到二次侧如无特殊说明，变压器各侧电流都是折算到二次侧 从二次侧来看是同一个电流从一侧流入从另从二次侧来看是同一个电流从一侧流入从另一侧流出一侧流出第26页，讲稿共110张，创作于星期日2 2）由变压器带负荷调整分接头）由变压器带负荷调整分接头 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 q调整变压器分接头是电力系统中常用的调压调整变压器分接头是电力系统中常用的调压方法，改变分接头也就是改变了变压器的变比方法，改变分接头也就是改变了变压器的变比n nT T，分接头的改变，就会产生一个新的不平衡分接头的改变，就会产生一个新的不平衡电流。应在纵差保护的整定值中予以考虑。电流。应在纵差保护的整定值中予以考虑。由此产生的最大不平衡电流为由此产生的最大不平衡电流为:式中式中UU为由变压器分接头改变引起的相对误差，考虑到电为由变压器分接头改变引起的相对误差，考虑到电压可以正负两个方向进行调整，一般取可调整范围的一半。压可以正负两个方向进行调整，一般取可调整范围的一半。（U=22.5%)U=22.5%)第27页，讲稿共110张，创作于星期日3 3）由电流互感器传变误差）由电流互感器传变误差 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 由由于于两两侧侧电电流流互互感感器器的的型型号号不不同同，它它们们的的饱饱和和特特性性，励励磁磁电电流流也也不不同同，故故在在差差动动回回路路中中产产生生的的不不平平衡衡电电流流就就很很大大。（根根据据第第四四章章，电电流流互互感感器器误误差差不不会超过会超过10%，最大可能值，最大可能值）采用电流互感器同型系数采用电流互感器同型系数Kat（同型号取同型号取0.50.5，不同型号取不同型号取1 1，对于变压器一般取，对于变压器一般取1 1）。）。对于变压器的纵差动保护，两侧电流互感器的变比不一样，互感器的对于变压器的纵差动保护，两侧电流互感器的变比不一样，互感器的型号肯定不同，故型号肯定不同，故K Katat=1=1 。第28页，讲稿共110张，创作于星期日TATA等效电路等效电路一次电流中的一部分消耗在绕组一次电流中的一部分消耗在绕组励磁上其励磁上其二次电流为：二次电流为：电流互感器的传变误差就是励磁电流电流互感器的传变误差就是励磁电流 根据等效电路可得：根据等效电路可得：Z ZL L包括了电流互感器的漏抗和二次负载阻抗，一般电包括了电流互感器的漏抗和二次负载阻抗，一般电阻分量占优，在定性分析时可以当作纯电阻处理。阻分量占优，在定性分析时可以当作纯电阻处理。Z ZL L第29页，讲稿共110张，创作于星期日区外故障时变压器两侧的一次电流为区外故障时变压器两侧的一次电流为 (折算到二折算到二次侧次侧)，故由电流互感器传变误差引起的不平衡电流为，故由电流互感器传变误差引起的不平衡电流为:不平衡电流实际上就是两个电流互感器励磁电流之差。不平衡电流实际上就是两个电流互感器励磁电流之差。并且励磁电流总是落后于一次电流，故并且励磁电流总是落后于一次电流，故 与与 之间之间的相位差不会超过的相位差不会超过9090o o，它们是相互抵消的。，它们是相互抵消的。假设假设 比较大，不平衡电流将小于比较大，不平衡电流将小于 。若两个电流。若两个电流互感器的型号相同，它们的参数差异性小，不平衡电互感器的型号相同，它们的参数差异性小，不平衡电流也比较小；反之，不平衡电流比较大。通常采用同流也比较小；反之，不平衡电流比较大。通常采用同型系数来表示互感器型号对不平衡电流的影响，即型系数来表示互感器型号对不平衡电流的影响，即 第30页，讲稿共110张，创作于星期日4 4）由变压器励磁涌流）由变压器励磁涌流I ILYLY所产生的所产生的 不平衡电流不平衡电流 v变变压压器器的的励励磁磁电电流流I仅仅流流经经变变压压器器的的某某一一侧侧，故故通通过过电电流流互互感感器器反反应应到到差差动动回回路路中中不不能能被被平平衡衡掉掉，正正常常情情况况下下此此电电流流很很小小，一一般般不不超超过过额额定定电电流流的的2%10%。在在外外部部故故障障时时，由由于于电电压压降降低低，励励磁磁电电流流减减小小，影响就更小。影响就更小。第34页，讲稿共110张，创作于星期日v励励磁磁电电流流的的大大小小取取决决于于励励磁磁电电感感L L的的数数值值，也也就就是是取取决决于于变变压压器器铁铁芯芯是是否否饱饱和和。正正常常运运行行和和外外部部故故障障时时变变压压器器不不会会饱饱和和，励励磁磁电电流流一一般般不不会会超超过过额额定定电电流流的的25，对对纵纵差差动动保保护护的的影影响响常常常常略略去去不不计计。当当变变压压器器空空载载投投入入或或外外部部故故障障切切除除后后电电压压恢恢复复时时，变变压压器器电电压压从从零零或或很很小小的的数数值值突突然然上上升升到到运运行行电电压。压。v励磁涌流的最大值可达额定电流的励磁涌流的最大值可达额定电流的6 68 8倍。倍。v在在这这个个电电压压上上升升的的暂暂态态过过程程中中，变变压压器器可可能能会会严严重重饱饱和和，产产生生很很大大的的暂暂态态励励磁磁电电流流。这这个个暂暂态态励励磁磁电流称为励磁涌流。电流称为励磁涌流。第35页，讲稿共110张，创作于星期日q励磁涌流的特点：励磁涌流的特点：1)1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧于时间轴的一侧 2)2)包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐波包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐波为主；为主；3)3)波形之间出现间断，一个周期中间断角为波形之间出现间断，一个周期中间断角为。i iL L第36页，讲稿共110张，创作于星期日q防止励磁涌流影响的方法：防止励磁涌流影响的方法：1)1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器采用具有速饱和铁芯的差动继电器 2)2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别 3)3)利用二次谐波制动等（利用带比率制动的利用二次谐波制动等（利用带比率制动的差动继电器）差动继电器）第37页，讲稿共110张，创作于星期日q当励磁涌流进入差动回路时，其中有很当励磁涌流进入差动回路时，其中有很大的非周期分量使速饱和变流器大的非周期分量使速饱和变流器SBL的铁的铁芯严重饱和，励磁芯严重饱和，励磁阻抗锐减，使得励阻抗锐减，使得励磁涌流中几乎全部磁涌流中几乎全部非周期分量及部分非周期分量及部分周期分量电流从周期分量电流从SBL的一次绕组通过，的一次绕组通过，传变到二次回路的传变到二次回路的电流很小电流很小。I第38页，讲稿共110张，创作于星期日5 5）减小不平衡电流的主要措施减小不平衡电流的主要措施 可以通过以下措施来减小区外故障时纵差动保护的可以通过以下措施来减小区外故障时纵差动保护的不平衡电流：不平衡电流：(1)(1)计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿 令令:由计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流为由计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流为 。电流互感器变比选定后，。电流互感器变比选定后，nn就是一个常数，所以可以就是一个常数，所以可以用用 将这个不平衡电流补偿掉。此时引入差动继电器的将这个不平衡电流补偿掉。此时引入差动继电器的电流为电流为:nn就是需要补偿的系数就是需要补偿的系数 第39页，讲稿共110张，创作于星期日2WbWdW*TS对于电磁式纵差动保护装置，可以对于电磁式纵差动保护装置，可以采用中间变流器进行补偿。采用中间变流器进行补偿。在中间变流器在中间变流器TSTS的铁芯上的铁芯上绕有主线圈绕有主线圈W Wd d，接入差电，接入差电流流 。另外还绕一个。另外还绕一个平衡线圈平衡线圈W Wb b和二次线圈和二次线圈W W2 2。采用这种补偿方法时，由于的匝数不能平滑调节，选用的匝数与计算的匝数不可能采用这种补偿方法时，由于的匝数不能平滑调节，选用的匝数与计算的匝数不可能完全一致，故仍有一部分不平衡电流流入继电器，但不平衡电流已大为减少。变比完全一致，故仍有一部分不平衡电流流入继电器，但不平衡电流已大为减少。变比差系数可按下式计算：差系数可按下式计算：假设假设n0n0，则可以将，则可以将 先经先经W Wb b后再和后再和 差接起来。这样，在正差接起来。这样，在正常运行和外部故障时，只要满足常运行和外部故障时，只要满足 ，即，即 ，则中间变流器内总磁通等于零，在二次线圈，则中间变流器内总磁通等于零，在二次线圈W W2 2上就没有感应上就没有感应电势，从而没有电流流入继电器。电势，从而没有电流流入继电器。第40页，讲稿共110张，创作于星期日(2)(2)减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流 应尽可能使用型号、性能完全相同的应尽可能使用型号、性能完全相同的D D级电流互感器，使得两侧级电流互感器，使得两侧电流互感器的磁化曲线相同，以减小不平衡电流。电流互感器的磁化曲线相同，以减小不平衡电流。另外，减小电流互感器的二次负载，能够减少铁芯的饱另外，减小电流互感器的二次负载，能够减少铁芯的饱和程度，相应地也减少了不平衡电流。减小二次负载的和程度，相应地也减少了不平衡电流。减小二次负载的方法，除了减小二次电缆的电阻外，可以增大电流互感方法，除了减小二次电缆的电阻外，可以增大电流互感器的变比器的变比n nTATA。二次阻抗。二次阻抗Z Z2 2折算到一次侧的等效阻抗为折算到一次侧的等效阻抗为Z Z2 2/n/n2 2TATA。若采用二次侧额定电流为若采用二次侧额定电流为1A1A的电流互感器，等效阻抗只有额的电流互感器，等效阻抗只有额定电流为定电流为5A5A时的时的1/251/25。第41页，讲稿共110张，创作于星期日(3)(3)减少电流互感器的暂态不平衡电流减少电流互感器的暂态不平衡电流 根据电流互感器暂态根据电流互感器暂态不平衡电流中有大量不平衡电流中有大量的非周期分量、电流的非周期分量、电流特性完全偏离时间轴特性完全偏离时间轴一侧的特点，通常采一侧的特点，通常采用在差动回路中接入用在差动回路中接入具有速饱和特性的中具有速饱和特性的中间变流器的方法。间变流器的方法。I速饱和铁芯速饱和铁芯由于非周期分量使速饱由于非周期分量使速饱和铁芯迅速饱和，从而和铁芯迅速饱和，从而使非周期分量传递到二使非周期分量传递到二次侧大为减少。次侧大为减少。第42页，讲稿共110张，创作于星期日当差电流中只流过周期分量时，磁通沿着磁当差电流中只流过周期分量时，磁通沿着磁滞回线滞回线3 3变化，变化量很大，很容易传变到二变化，变化量很大，很容易传变到二次侧。因此速饱和中间变流器能够大大减小次侧。因此速饱和中间变流器能够大大减小电流互感器的暂态不平衡电流。对于实际保电流互感器的暂态不平衡电流。对于实际保护装置，通常在中间变流器中还要采取其它护装置，通常在中间变流器中还要采取其它增加铁芯饱和的辅助措施，如带加强型速饱增加铁芯饱和的辅助措施，如带加强型速饱和中间变流器差动保护和中间变流器差动保护(BCH-2)(BCH-2)，以进一步减，以进一步减少暂态不平衡电流。少暂态不平衡电流。12S312速饱和中间变流器的铁芯很容易饱和速饱和中间变流器的铁芯很容易饱和,当当差动电流中含有较大的非周期分量时，铁差动电流中含有较大的非周期分量时，铁芯迅速饱和，磁通沿着局部磁滞回线芯迅速饱和，磁通沿着局部磁滞回线33变化，一个周波内变化量为很小。由于电变化，一个周波内变化量为很小。由于电流互感器的感应电势流互感器的感应电势(即等效回路中励磁即等效回路中励磁电感上的电压电感上的电压)与磁通的变化率成正比，与磁通的变化率成正比，所以非周期分量不易传变到变流器的二次所以非周期分量不易传变到变流器的二次侧。侧。第43页，讲稿共110张，创作于星期日.躲开保护范围外部短路时流过继电器的躲开保护范围外部短路时流过继电器的 最大不平衡电流，最大不平衡电流，此时继电器的起动电流此时继电器的起动电流应为应为:I:Isetset=K=KrelrelI Iunb.max unb.max（二次侧）二次侧）其其中中I I unb.max unb.max 保护外部短路时流过继电器的最大不平衡电流保护外部短路时流过继电器的最大不平衡电流3.变压器纵差动保护的整定计算原则变压器纵差动保护的整定计算原则外部短路故障时最大短路电流；外部短路故障时最大短路电流；由于电流互感器计算变比和实际变比由于电流互感器计算变比和实际变比 不一致引起的相对误差。不一致引起的相对误差。1)起动电流的整定原则起动电流的整定原则 第44页，讲稿共110张，创作于星期日单相变压器单相变压器:接线三相变压器接线三相变压器:当采用中间变流器进行补偿时，取补偿后剩余的相对误当采用中间变流器进行补偿时，取补偿后剩余的相对误差。差。由变压器分接头改变引起的相对误差，一般由变压器分接头改变引起的相对误差，一般可取调整范围的一半；可取调整范围的一半；0.10.1电流互感器容许的最大稳态相对误差；电流互感器容许的最大稳态相对误差；K Katat电流互感器同型系数，取为电流互感器同型系数，取为1 1；K Knpnp非周期分量系数，取非周期分量系数，取1.5-21.5-2。当采用速饱和变流器。当采用速饱和变流器时，由于有躲非周期分量的性能，取为时，由于有躲非周期分量的性能，取为1 1。第45页，讲稿共110张，创作于星期日q当变压器纵差保护采用波形鉴别或二次谐波当变压器纵差保护采用波形鉴别或二次谐波制动的原理构成时，本身就具有躲开励磁涌流制动的原理构成时，本身就具有躲开励磁涌流的特性，无需再作考虑。而当采用具有速饱和的特性，无需再作考虑。而当采用具有速饱和铁芯的差动继电器时，虽可利用励磁涌流的非铁芯的差动继电器时，虽可利用励磁涌流的非周期分量使铁芯饱和，来避开励磁涌流的影响，周期分量使铁芯饱和，来避开励磁涌流的影响，但起动电流仍需整定为但起动电流仍需整定为:.躲开变压器励磁涌流的影响躲开变压器励磁涌流的影响才能躲开励磁涌流的影响。才能躲开励磁涌流的影响。第46页，讲稿共110张，创作于星期日K Krelrel可靠系数，取可靠系数，取1.31.31.51.5；I IN N变压器的额定电流；变压器的额定电流；K K励磁涌流的倍数励磁涌流的倍数(即励磁涌流与变压器额定电流的比值即励磁涌流与变压器额定电流的比值)，取，取4-84-8，可以根据变压器的额定容量按励磁涌流的上限来选择。可以根据变压器的额定容量按励磁涌流的上限来选择。由于励磁涌流很大，实际的纵差动保护通常采用其它措施来减少它由于励磁涌流很大，实际的纵差动保护通常采用其它措施来减少它的影响：的影响：一种是通过鉴别励磁涌流和故障电流的波形差别，在励磁涌流时将差一种是通过鉴别励磁涌流和故障电流的波形差别，在励磁涌流时将差动保护闭锁，这时在整定值中不必考虑励磁涌流的影响，即取动保护闭锁，这时在整定值中不必考虑励磁涌流的影响，即取K K=0=0；另一种是采用速饱和变流器减少励磁涌流产生的不平衡电流，采用加另一种是采用速饱和变流器减少励磁涌流产生的不平衡电流，采用加强型速饱和变流器的差动保护强型速饱和变流器的差动保护(BCH2(BCH2型型)时，取时，取K K=1=1 。第47页，讲稿共110张，创作于星期日.在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，起动电流应大于变断线时引起差动保护误动作，起动电流应大于变压器的最大负荷电流压器的最大负荷电流I IL.maxL.max，当负荷电流不能确定当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流时，可采用变压器的额定电流I IN.TN.T,并引入可靠系数并引入可靠系数relrel(一般取一般取1.3)1.3)，则保护装置的动作电流整定值为：，则保护装置的动作电流整定值为：按上面三个条件计算纵差动保护的动作电流，并选取最大者按上面三个条件计算纵差动保护的动作电流，并选取最大者 所有电流都是折算到电流互感器二次侧的数值。对于所有电流都是折算到电流互感器二次侧的数值。对于Y/Y/-11 -11 接线三相变压器，在计算故障电流和负荷电流时，要注意接线三相变压器，在计算故障电流和负荷电流时，要注意Y Y侧电流互感器侧电流互感器接线方式，通常在接线方式，通常在侧计算比较方便。侧计算比较方便。第48页，讲稿共110张，创作于星期日2）纵差保护灵敏系数的校验）纵差保护灵敏系数的校验q灵敏系数可按下式校验：灵敏系数可按下式校验：其中其中I I k.min.rk.min.r采用保护范围内部故障时，流过继电器采用保护范围内部故障时，流过继电器的最小差动电流。的最小差动电流。q按照要求，灵敏系数一般应大于，当不满足按照要求，灵敏系数一般应大于，当不满足时，则需采用具有制动特性的差动继电器。时，则需采用具有制动特性的差动继电器。v注意：注意：差动保护的整定值越大，则对变压器差动保护的整定值越大，则对变压器 内部故障的反应能力就越低。内部故障的反应能力就越低。第49页，讲稿共110张，创作于星期日4 4、具有制动特性的差动继电器、具有制动特性的差动继电器 1 1差动继电器的制动特性差动继电器的制动特性 如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二次侧，则区外故障时变压器两侧电流器的二次侧，则区外故障时变压器两侧电流相等，即：相等，即：I I称为区外故障时变压器的穿越电流。称为区外故障时变压器的穿越电流。如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二次侧，则可以认为在正常运行和区如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二次侧，则可以认为在正常运行和区外故障时，同一电流流过变压器两侧，故称为穿越电流外故障时，同一电流流过变压器两侧，故称为穿越电流第50页，讲稿共110张，创作于星期日由互感器变比不一致和互感器传变误差产生的不平衡电流的由互感器变比不一致和互感器传变误差产生的不平衡电流的讨论知：讨论知：流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流有关。穿越电流越大，不平衡电流也越大。穿越电流越大，不平衡电流也越大。穿越电流越大，不平衡电流也越大。穿越电流越大，不平衡电流也越大。具有制动特性的差动继电器正是利用这个特点，在差动具有制动特性的差动继电器正是利用这个特点，在差动继电器中引入一个继电器中引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动能够反应变压器穿越电流大小的制动电流电流，继电器的动作电流不再是按躲过最大穿越电流整，继电器的动作电流不再是按躲过最大穿越电流整定，而是根据制动电流自动调整。对于双绕组变压器，定，而是根据制动电流自动调整。对于双绕组变压器，外部故障时由于外部故障时由于 (折算到二次侧折算到二次侧)，制动电流制动电流I Iresres可取可取:I:Iresres=I=I1 1或或I Iresres=I=I2 2最大穿越电流最大穿越电流为分析方便，均去掉下标！为分析方便，均去掉下标！第51页，讲稿共110张，创作于星期日故变压器外部故障时的不平衡电流与故变压器外部故障时的不平衡电流与I Iresres有关，可表示有关，可表示为：为：则具有制动特性差动继电器的动作方程为则具有制动特性差动继电器的动作方程为 ：K Krelrel是可靠系数是可靠系数 由影响变压器差动保护的因素可知：由影响变压器差动保护的因素可知：而：而：I Ik k变压器外部故障时的短路电流变压器外部故障时的短路电流流过变压器的穿越电流不同流过变压器的穿越电流不同,差差动继电器的动作电流也不同动继电器的动作电流也不同差动电流大于不平衡电流时，差动保护动作差动电流大于不平衡电流时，差动保护动作第52页，讲稿共110张，创作于星期日0将差电流与制动电流的关系在一个平面坐标上表示，将差电流与制动电流的关系在一个平面坐标上表示，显然只有差电流处于曲线的上方时差动继电器才能显然只有