国外变压器差动保护原理浅析

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1、a0f0c4ac572e950693fc2d652017218e.doc国外变压器差动保护原理浅析深圳市中电电力技术有限公司刘洪波摘要本文以美国SEL公司生产的微机型变压器电流差动保护装置SEL-587、SEL-387为例，介绍了国外微机型变压器电流纵差保护原理。本文从简单的单相变压器差动保护入手，介绍电流纵差保护原理。进而讨论两圈变Y/Δ-11接线三相变压器差动保护、三圈变Y/Y/Δ-11接线三相变压器差动保护，分析了因变压器连接组别、二次CT接线方式引起的变压器各绕组侧二次电流之间存在的相角差及幅值差，及微机对各侧二次电流的计算处理。近年来，由于计算机技术的迅猛发展，微机型

2、保护装置正逐步取代传统保护；同时一些先进可靠的国外微机保护装置也涌入我国。目前国外微机保护装置在我国使用越来越广泛。这里就将美国SEL公司生产的微机型变压器电流差动保护的原理介绍给大家。单相变压器差动保护原理的简单说明先以单相变压器介绍差动保护原理。假设变压器绕组1（通常为高压侧）额定电压为U1，CT变比为CT1；绕组2（通常为低压侧）额定电压为U2，CT变比为CT2。正常运行时，由于变压器损耗很小，可近似认为高低压侧视在功率相等，因而有:S=U1*I1=U2*I2(I1为高压侧电流，I2为低压侧电流)所以：I1/I2=U2/U1假设高压侧CT二次电流为I1’,低压侧CT二次电

3、流为I2’，则有：I1=CT1*I1’I2=CT2*I2’那么：I1/I2=(CT1*I1’)/(CT2*I2’)=U2/U1所以：I1’/I2’=(CT2*U2)/(CT1*U1)=(CT2/CT1)*(U2/U1)①结论：正常运行时单相变压器高低压侧CT二次电流成正比。变换式①：I1’-(CT2/CT1)*(U2/U1)*I2’=0令变压器差流：d=1’-k*2’（相量运算）②其中平衡系数k=(CT2/CT1)*(U2/U1)=(U2*CT2)/(U1*CT1)忽略误差，理论上高低压侧CT二次电流成一正比。所以，无论正常运行还是外部短路，差流均近似为零，而内部故障则会出现差

4、流。由于高低压侧CT二次电流成一正比，此比例往往也不会等于1。在取高低压侧CT二次电流做差动保护时，需将低压侧电流乘以系数k。对于常规电磁型差动保护即让低压侧电流线圈匝数为高压侧的k倍(或等效)；对于微机型差动保护，将低压侧CT电流直接乘以k后，再与高压侧电流做相量运算。平衡系数k也可由另外的方法得到：k=I1n/I2n其中I1n为高压侧CT二次额定电流，I2n为低压侧CT二次额定电流。这两种计算方法是等效的，证明如下：I1n=S/(U1*CT1)I2n=S/(U2*CT2)第9页共9页a0f0c4ac572e950693fc2d652017218e.docI1n/I2n=[S

5、/(U1*CT1)]/[S/(U2*CT2)]=(U2*CT2)/(U1*CT1)=k将②式等号两边除以I1n，得:d/I1n=(1’/I1n)-(k*2’/I1n)=(1’/I1n)-(2’/I2n)这样得到了按标么值计算的差流公式。由于变压器存在励磁电流；CT传变存在误差；调压变压器还要考虑分接头引起的额外误差（分接头档位变化导致电压比(U1/U2)变化）；同时也要考虑继电器的测量误差。所以随着外部电流的增大，变压器差流也会增大，特别是在外部短路时。因此，变压器差动保护不能简单采取差流超过一固定门槛值就动作：定值太低，在变压器外部故障穿越电流很大时，差流大于门槛值而导致差动

6、保护误动作；定值太高，保护灵敏度不够。美国SEL公司的变压器差动保护采用比例制动，较好地解决了这一问题。比例制动差动保护动作原理：制动电流：Izd=(

7、1’

8、+

9、k*2’

10、)/2(制动电流是考虑了平衡系数的两侧电流绝对值相加除以二)保护动作条件：Id>差动门槛，同时Id>k1*Izd(k1为制动系数)变压器差动保护还得考虑以下问题：空投变压器时，由于存在励磁涌流，会导致差动保护误动作。由于励磁涌流中有较大的二次谐波成分，常见的解决方法是用二次谐波制动差动保护：IF2>k2*IF1(k2为二次谐波制动系数)，即二次谐波大于一定比例的基波电流后制动差动保护。励磁涌流也可能在以下情况

11、出现：外部故障导致变压器电压降低，切除外部故障后电压恢复正常。为了防止变压器过励磁，引入了5次谐波闭锁（类似于2次谐波）。为了防止严重故障时，比例制动差动保护不动作，引入了差动速断保护。差动速断保护动作条件：Id>差动速断定值。差动速断保护不受2次谐波闭锁、5次谐波闭锁和比例制动闭锁。两圈变三相变压器差动保护原理说明美国SEL公司生产的SEL-587微机型变压器电流差动保护装置适用于2卷变，其原理（运算处理）分析如下：对于YY接线的两圈变三相变压器差动保护，其原理与单相变压器差动保护原理相似