变压器纵联差动保护

第四节 变压器纵联差动保护

一、变压器纵联差动保护的原理

纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。

为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。 应使

‘’‘’II‘nTA2I121I?I???‘?nTnTA1nTA2 或 nTA1I1 ‘2‘’2结论：

适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。

二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施

在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Ibp。

1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流

思考：由于变压器常常采用Y,dll的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30o。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？

解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。

2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流

思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？

为什么在正常运行时，不平衡电流也很小 ？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ '''I2?I2原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，

而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。

减少这种不平衡电流影响的措施：

（1）在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。

（3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为：

Ibp?0.13．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足

Id.maxKtxnTA

nTA2 nTA13原因：很难满足上述关系。

?nTnTA2?nT 或 nTA1的关系？

减少这种不平衡电流影响的措施： 利用平衡线圈Wph来消除此差电流的影响。 假设在区外故障时?2??2，如下图所示，则差动线圈中将流过电流（?2??2），由它所产生的磁势为Wcd(?2??2)。为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈Wph接入二次电流较小的一侧， 应使 Wcd(?2??2)=Wph?2 4．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流 思考：在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流？ 原因：改变分接头的位置不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压器变比的条件，故会产生不平衡电流。 调整分接头产生的最大不平衡电流为 //////////////Ibp??U总结：在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差，变压器调节分接头及平衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流，即 Ibp =(Ktx·10%+△U+△?wc%)Id·max /nTA 要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行整定。 Id.maxnTA 三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施 1．外部短路时的不平衡电流 思考:在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，为什么在差回路中将产生暂态不平衡电流？ 原因：变压器两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同。 id t 减少这种不平衡电流影响的措施： 在差回路中接入速饱和中间变流器SBH，如下图所示。速饱和变流器是一个铁芯截面较小，易于饱和的中间变流器。直流分量使速饱和变流器饱和。这时，交流分量电流难于转换到速饱和变流器的副边，差动继电器不会动作。 计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流 引入一个非周期分量的影响系数Kfz。外部短路时的暂态不平衡电流，在接入一级速饱和变流器时为 Ibp/＝Kfz ·10%·Id·max/nTA 式中Kfz——非周期分量的影响系数，Kfz取1.5～2，在接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。 2．由变压器励磁涌流ILy所产生的不平衡电流 变压器的励磁电流IL仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。

但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。 u,φu -φm 0 ωtφ -φm （a)u,φ2φm+φs u φ 0 ωt （b)变压器的励磁涌流ILy，其数值最大可达额定电流的6～8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。 φ 2φm+φsφm φs 0IL iLωt励磁涌流具有以下特点： (1)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； (2)包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；

(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为α。 iLθαωt( )在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有： (1)采用具有速饱和铁心的差动继电器； (2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别； (3)利用二次谐波制动等 。 四、BCH—2型差动继电器 1. 组成： 电磁型电流继电器 三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。 差动线圈Wcd：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。 两个平衡线圈Wph1、Wph2 短路线圈Wd′ 工作线圈W2。

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