变压器纵差动保护

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1、整理课件第第6 6章章 电力变压器保护电力变压器保护主讲：陈坤燚主讲：陈坤燚整理课件6.1 电力变压器的故障类型和不正常工作状态电力变压器的故障类型和不正常工作状态6.2 变压器纵差动保护变压器纵差动保护6.3 变压器的励磁涌流及鉴别方法变压器的励磁涌流及鉴别方法6.4 变压器相间短路的后备保护变压器相间短路的后备保护6.5 变压器接地短路的后备保护变压器接地短路的后备保护整理课件6.1 6.1 电力变压器的故障类型和电力变压器的故障类型和不正常工作状态不正常工作状态整理课件故障类型 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。1.1.油箱外故障油箱

2、外故障：主要是：主要是套管和引出线上的相间短路和接套管和引出线上的相间短路和接地短路地短路。2.2.油箱内故障油箱内故障：主要是绕组的相间短路、接地短路、：主要是绕组的相间短路、接地短路、匝匝间短路间短路以及铁心的烧损。以及铁心的烧损。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能引起变压器的爆炸。量气体，有可能引起变压器的爆炸。以上故障中最常见的故障是以上故障中最常见的故障是套管和引出线上的相间短套管和引出线上的相间短路和接地短路

3、路和接地短路、绕组的匝间短路绕组的匝间短路。整理课件不正常运行状态 变压器的不正常运行状态主要包括：变压器的不正常运行状态主要包括：1.1.变压器外部短路引起的过电流。变压器外部短路引起的过电流。2.2.负荷长时间超过额定容量引起的过负荷。负荷长时间超过额定容量引起的过负荷。3.3.风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降。风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降。不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外对于中性点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变压器，外部接地短路时有可能造成不接地运行的星形接线变压器，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

4、；大容量变压器在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低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。铁芯和其他金属构件过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重变压器处于不正常运行状态时，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并采取措施。程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取措施。整理课件6.2 6.2 变压器纵差动保护变压器纵差动保护基本原理和接线方式基本原理和接线方式减小不平衡电流影响的方法减小不平衡电流影响的方法整定计算的基本原则整定计算的基本原则具有制动

5、特性的差动继电器具有制动特性的差动继电器整理课件6.2.1 6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式变压器纵差动保护的基本原理与接线方式 电流差动保护不但能够正确区分区内外故障，而且不电流差动保护不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内故障，需要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内故障，具有独特的优点，因而被广泛的应用于变压器的主保护。具有独特的优点，因而被广泛的应用于变压器的主保护。下面具体分析变压器电流差动保护。下面具体分析变压器电流差动保护。整理课件6.2.1 6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式变压器纵差动保护的基本原理

6、与接线方式1.1.正常工作时理想变压器的一、二次侧的电流关系正常工作时理想变压器的一、二次侧的电流关系+-+-1U2U1I2I+-+-1U2U1I2I21TUUn T211nIIT211nII021T IIn说明：上述结论对于区外故障时也成立。说明：上述结论对于区外故障时也成立。整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式2.2.单相变压器纵差动保护的原理和接线图单相变压器纵差动保护的原理和接线图KD1I2I1I2IrITA111nIITA222nIITA1nTA2n1:TnTA22TA1121nInIIIIr差动电流为：差动电流为：动作判据为：动作判据为：setrII 整理课件6

7、.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式TA22TA1121nInIIIIr若选择：若选择：TTA1TA2nnn0TA221TnIInIr分析：分析：TA21TA21nInnInTTTA11TA2TA1TA221)1(nInnnnIInITTr则：则：0)1(TA11TA2TA1nInnnT正常运行或区外短路时：正常运行或区外短路时：选择选择CT变变比的原则比的原则整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式3.Yd113.Yd11三相变压器纵差动保护的两个特殊问题三相变压器纵差动保护的两个特殊问题 实际电力系统都是三相变压器（或三相变压器组），并实际电力系统都是三相变压器（

8、或三相变压器组），并且通常采用且通常采用Yd11Yd11的接线方式，这样就造成了上述变压器差的接线方式，这样就造成了上述变压器差动保护在实际应用中存在一些问题，下面具体分析。动保护在实际应用中存在一些问题，下面具体分析。整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式3.Yd113.Yd11三相变压器纵差动保护的两个特殊问题三相变压器纵差动保护的两个特殊问题YAIYBIYCIdAIdBIdCIdaIdbIdcI若选择：若选择：TA2TA1.AnInIIdaYAr且：且：TTA1TA2nnn其中：其中：Tn为变压器变比为变压器变比则动作的依据依然是：则动作的依据依然是：0rI现在的问题是

9、：现在的问题是：Y型侧采用的是相电流，三角形侧采用的不是绕组线电流，而是型侧采用的是相电流，三角形侧采用的不是绕组线电流，而是两个绕组电流之差，两者相位相差两个绕组电流之差，两者相位相差30，即使在正常运行时也会产生，即使在正常运行时也会产生很大的差动电流。很大的差动电流。整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式YAIYBIYCIdAIdBIdCIdaIdbIdcIdcI30daIdbIYAIYCIYBIdAI 若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡

10、电流的影响，通常都是将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，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校正过并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位校正过来。来。IdIdIdYAIYAITA1nTA2nYBIdAIdAIYBYAIIdAYBYArAIIII)(.dAITA1nIIYAYATA2nIIdAdAYdABC.()B rYBYCdBIIII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

11、，需满足相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满足：dATYAIn I由于：由于：2dAdATAIIn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：.()A rYAYBdAIIII.()C rYCYAdCIIIIYAYBdAIII133YAYAYBYATAIIIIn又由于：又由于：即有：即有：123dAYATATAIInn所以所以213TATTAnnn按相差动按相差动整理课件 所以，根据前面的分析可以得知，所以，根据前面的分析可以得知，Yd11Yd11接线方式的变接线方式的变压器，变压器压器，变压器Y Y型侧型侧CTCT的接线方式必须必须将二次侧接成三的接线方式必须必

12、须将二次侧接成三角形，变压器角形，变压器d d型侧型侧CTCT的接线方式必须必须将二次侧接成的接线方式必须必须将二次侧接成Y Y形，而两侧形，而两侧CTCT的选择应该按照公式的选择应该按照公式 来选择。来选择。3TTA1TA2nnn整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式4.4.三绕组变压器的纵联电流差保护三绕组变压器的纵联电流差保护电力系统常常采用三绕组变电力系统常常采用三绕组变压器。三绕组变压器的纵联压器。三绕组变压器的纵联差动保护原理与双绕组变压差动保护原理与双绕组变压器是一样的。如图所示的变器是一样的。如图所示的变压器为压器为Yyd11Yyd11接线方式。接线方式。2I

13、3I1I1I3I2IdI思考：如何构造差动电流？如何选择思考：如何构造差动电流？如何选择CTCT变比？变比？整理课件6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式4.4.三绕组变压器的纵联电流差保护三绕组变压器的纵联电流差保护接入差动继电器的差动电流：接入差动继电器的差动电流：2I3I1I1I3I2IdI123rIIIICTCT变比选取的原则：变比选取的原则：3131323233TATTATATTAnnnnnn整理课件6.2.2 6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法变压器差动保护的不平衡电流及处理方法1.1.计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流计算变比与实际变比不一致产生的不

14、平衡电流 根据前面的分析，为了使得正常工作和区外故障时流根据前面的分析，为了使得正常工作和区外故障时流过继电器的差动电流等于过继电器的差动电流等于0 0，两侧电流互感器的变比应选，两侧电流互感器的变比应选择为：择为：但是在实际中，互感器都是根据产品目录选择的标准变比，但是在实际中，互感器都是根据产品目录选择的标准变比，其规格是有限的，即其规格是有限的，即 和和 是不能任意选择的。另是不能任意选择的。另外，变压器的变比也不是标准的。所以，三者的关系很难外，变压器的变比也不是标准的。所以，三者的关系很难完全满足式。完全满足式。令变比差系数为：令变比差系数为：TTA1TA2nnnTA1nTA2nTA

15、2TA11nnnfTza整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 当互感器的变比不满足要求时，流过差动继电器的当互感器的变比不满足要求时，流过差动继电器的最大最大不平衡电流为：不平衡电流为：max.max.kzaunbIfImax.kI区外故障时流过变压器的最大短路电流（称为区外故障时流过变压器的最大短路电流（称为穿越电穿越电流流，为折合到互感器二次侧的值。），为折合到互感器二次侧的值。）整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法2.2.变压器带负荷变压器带负荷调节分接头调节分接头产生的不平衡电流产生的不平衡电流 电力系统中，变压器常常通过改变分接头的位置来调电力

16、系统中，变压器常常通过改变分接头的位置来调节电压，实际上就是改变节电压，实际上就是改变 可变的。但是，电流互感器的可变的。但是，电流互感器的变比是不可调节的，所以当变压器调压后，变比是不可调节的，所以当变压器调压后，就不满足了。由此产生的不平衡电流为：就不满足了。由此产生的不平衡电流为：TnTTA1TA2nnnmax.max.kunbIUIU由于分接头改变而引起的相对误差。由于分接头改变而引起的相对误差。整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法3.3.电流互感器传变误差引起的不平衡电流电流互感器传变误差引起的不平衡电流 在前面的讨论中，电流互感器是被当做理想变压器对待在前面的讨

17、论中，电流互感器是被当做理想变压器对待的。实际中的电流互感器并非理想变压器，实际工作中，电的。实际中的电流互感器并非理想变压器，实际工作中，电流互感器的流互感器的励磁电流励磁电流将流入差动继电器中从而形成不平衡电将流入差动继电器中从而形成不平衡电流。流。LZ1X2XmX1II1I111III由图可知，由图可知，CTCT二次侧电流为：二次侧电流为：可见，可见，CTCT的传变误差就是励磁电流的传变误差就是励磁电流 。I整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法LZ1X2XmX1II1I1111111111IZLjIZLjZI根据等效电路可得：根据等效电路可得：可见，不平衡电流就是两侧

18、可见，不平衡电流就是两侧CTCT的励磁电流之差的励磁电流之差 。I1Z2121IIIIIunb区外故障时变压器两侧的一次侧电流为：区外故障时变压器两侧的一次侧电流为：，故，故，不平衡电流为：不平衡电流为：12II整理课件6.2.2 6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 两侧励磁电流是相互抵消的，但由于两侧互感器不可能两侧励磁电流是相互抵消的，但由于两侧互感器不可能完全相同，故不能完全抵消。若两侧互感器的型号相同，它完全相同，故不能完全抵消。若两侧互感器的型号相同，它们的参数差异性小，不平衡电流也小；反之，不平衡电流比们的参数差异性小，不平衡电流也

19、小；反之，不平衡电流比较大。通常用下式表示互感器型号对不平衡电流的影响。较大。通常用下式表示互感器型号对不平衡电流的影响。121IKIIIstunbstK两侧互感器同型号时取两侧互感器同型号时取0.5,0.5,不同时取不同时取1 1。在变压器差动保护中，两侧的互感器肯在变压器差动保护中，两侧的互感器肯定不同型号，所以取定不同型号，所以取1 1。假设：假设：1I2I21II21II下面讨论 的大小问题。1I 励磁电流的大小取决于电流互感励磁电流的大小取决于电流互感器铁芯是否饱和以及饱和程度。器铁芯是否饱和以及饱和程度。近似分析可用磁化曲线代替磁滞回近似分析可用磁化曲线代替磁滞回线。线。励磁电流励

20、磁电流磁滞回线磁滞回线磁化曲线磁化曲线饱和点饱和点 线圈电压与铁芯磁通的关系为：线圈电压与铁芯磁通的关系为：duWdt 故磁化曲线的斜率就是励磁回路故磁化曲线的斜率就是励磁回路的电感，的电感，。1L 可见，铁芯没有饱和时，斜率很可见，铁芯没有饱和时，斜率很大，即励磁电感很大且近为常数；大，即励磁电感很大且近为常数；铁芯饱和时，斜率变小，励磁电铁芯饱和时，斜率变小，励磁电感大为减小。感大为减小。整理课件6.2.2 6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 若励磁电流中存在大量若励磁电流中存在大量的非周期分量，会引起励磁的非周期分量，会引起励磁电流偏于时

21、间轴的一侧，磁电流偏于时间轴的一侧，磁通也偏离磁化曲线并形成局通也偏离磁化曲线并形成局部磁滞回环，从而导致饱和部磁滞回环，从而导致饱和后的励磁电感进一步减小。后的励磁电感进一步减小。整理课件6.2.2 6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 可见：当电流可见：当电流I I1 1较小时，电流互感器不饱和，励磁较小时，电流互感器不饱和，励磁电感很大且不变，励磁电流很小且随增大也按比例增大。电感很大且不变，励磁电流很小且随增大也按比例增大。当励磁电流增大到铁芯饱和后，励磁电感减小，励磁回路当励磁电流增大到铁芯饱和后，励磁电感减小，励磁回路电流增大，进一步

22、导致励磁电感下降，导致励磁电流随一电流增大，进一步导致励磁电感下降，导致励磁电流随一次电流次电流I I1 1的增长呈非线性增长。的增长呈非线性增长。1111111111IZLjIZLjZI 由以上分析可知：铁芯是否饱和与励磁电流的大小有由以上分析可知：铁芯是否饱和与励磁电流的大小有关，而励磁电流可由以下公式表示。关，而励磁电流可由以下公式表示。整理课件6.2.2 6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 可见：励磁电流的大小与二次负载有关，二次负载可见：励磁电流的大小与二次负载有关，二次负载越大，励磁电流越大，铁芯越容易饱和。越大，励磁电流越大，铁芯

23、越容易饱和。互感器厂家会提供互感器厂家会提供10%10%误差曲线，即电流互感器误差达到误差曲线，即电流互感器误差达到10%10%时，一次侧电流与二次侧负载阻抗之间的关系。为了保时，一次侧电流与二次侧负载阻抗之间的关系。为了保证互感器正常工作，一般按在外部短路电流最大的情况下，证互感器正常工作，一般按在外部短路电流最大的情况下，误差不超过误差不超过10%10%来选择互感器。来选择互感器。1111111111IZLjIZLjZI 由以上分析可知：铁芯是否饱和与励磁电流的大小有由以上分析可知：铁芯是否饱和与励磁电流的大小有关，而励磁电流可由以下公式表示。关，而励磁电流可由以下公式表示。整理课件6.2

24、.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法因此，电流互感器的最大值可取为因此，电流互感器的最大值可取为最大短路电流的最大短路电流的10%10%，即，即 121IKIIIstunbmax.max.11.0knpIKImax.max.1.0kstnpunbIKKI25.1npKmax.max.11.0kII再考虑非周期分量的影响，可表示为：再考虑非周期分量的影响，可表示为：因为不平衡电流为：因为不平衡电流为：因此：因此：整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法4.4.变压器励磁电流产生的不平衡电流变压器励磁电流产生的不平衡电流 将变压器参数折算到二次侧后，单相变压器等效电路如将变压

25、器参数折算到二次侧后，单相变压器等效电路如图所示，显然，励磁回路相当于变压器内部故障的故障支路，图所示，显然，励磁回路相当于变压器内部故障的故障支路，励磁电流全部形成不平衡电流。励磁电流全部形成不平衡电流。励磁电流的大小取决于励磁电感的数值，也就是取决于励磁电流的大小取决于励磁电感的数值，也就是取决于变压器铁芯的饱和程度。变压器铁芯的饱和程度。unbIImX1II2I整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 变压器正常工作或外部故障时，励磁电流一般不会超过变压器正常工作或外部故障时，励磁电流一般不会超过其额定电流的其额定电流的2%5%，对于差动保护的影响可以忽略不计。，对于差动

26、保护的影响可以忽略不计。变压器励磁电流对差动保护的影响主要是在变压器变压器励磁电流对差动保护的影响主要是在变压器空载空载投入投入或或外部故障恢复外部故障恢复时，这两种情况下，变压器的电压将会时，这两种情况下，变压器的电压将会从零或者一个很小的数值突然上升到额定电压，此时变压器从零或者一个很小的数值突然上升到额定电压，此时变压器的铁心可能会严重饱和，其的铁心可能会严重饱和，其励磁电流励磁电流可达可达额定电流额定电流的的4-84-8倍倍，称为称为励磁涌流励磁涌流。由于励磁涌流很大，所以一般很难通过整定值躲过该电由于励磁涌流很大，所以一般很难通过整定值躲过该电流来避免其影响，需采用其它的措施来处理。

27、流来避免其影响，需采用其它的措施来处理。整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法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（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 ）TA2T1TA1(nnnn121InIIIr此时流过差动继电器的电流应按下式设计：此时流过差动继电器的电流应按下式设计：补偿项整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法 对于数字式纵差动保护，只需按照上式计算就能够实现补对于数字式纵差动保护，只需按照上式计算就能够实现补偿。对于电磁型纵差动保护，可以采用偿。对于电磁型纵差动保

28、护，可以采用中间变流器中间变流器进行补偿。进行补偿。dI1IbWdW2W1I2I2I 假设假设n0n0，则正常运行和外部故障，则正常运行和外部故障时，只要满足：时，只要满足：0)(121IWIIWbdnWWdb 则，此时在中间变流器内总磁通等于零，则，此时在中间变流器内总磁通等于零，没有电流流入继电器。采用这种方式时，没有电流流入继电器。采用这种方式时，由于匝数不能平滑调节，因此，流入继电由于匝数不能平滑调节，因此，流入继电器的电流不能绝对为零。器的电流不能绝对为零。整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法（2 2）减少电流互感器因性能不同引起的稳态不平衡电流）减少电流互感器因

29、性能不同引起的稳态不平衡电流 1 1）选择具有相同磁化曲线的电流互感器）选择具有相同磁化曲线的电流互感器 2 2）减小电流互感器的二次侧负载并使各侧二次负载相）减小电流互感器的二次侧负载并使各侧二次负载相同，能够减少铁芯的饱和程度。同，能够减少铁芯的饱和程度。增大电流互感器的变比增大电流互感器的变比 ，越小，励越小，励磁电流就越小，不平衡电流就越小。磁电流就越小，不平衡电流就越小。可见，增大可见，增大 就可以减小就可以减小 ，进而减小不平衡电流。进而减小不平衡电流。TAnLZ1X2XmX1II1ILZ2TAnZZLLTAn整理课件6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法（3 3）减小电

30、流互感器的暂态不平衡电流）减小电流互感器的暂态不平衡电流 采用在差动继电器回路中接入具有采用在差动继电器回路中接入具有速饱和特性的中间变流速饱和特性的中间变流器器。中间变流器采用很容易饱和的铁心，使中间变流器采用很容易饱和的铁心，使非周期分量非周期分量很难很难传递到变流器的二次侧，同时又使得传递到变流器的二次侧，同时又使得周期分量周期分量很容易传递到很容易传递到变流器的二次侧，相当于对电流中的非周期暂态分量起到了变流器的二次侧，相当于对电流中的非周期暂态分量起到了隔离作用，减小了继电器的暂态不平衡电流。隔离作用，减小了继电器的暂态不平衡电流。整理课件6.2.3 6.2.3 纵差动保护的整定计算

31、原则纵差动保护的整定计算原则1.1.纵差动保护的整定原则纵差动保护的整定原则 （1 1）躲过外部故障时的最大不平衡电流）躲过外部故障时的最大不平衡电流其中，其中，max.unbrelsetIKIrelK可靠系数，取可靠系数，取1.31.3max.max.)1.0(kstnpzaunbIKKUfI整理课件6.2.3 纵差动保护的整定计算原则 （2 2）躲过变压器最大的励磁涌流）躲过变压器最大的励磁涌流 由于变压器的励磁涌流非常大，所以若按上式设置整定由于变压器的励磁涌流非常大，所以若按上式设置整定值，则整定值将非常大，从而使得继电器的灵敏度值，则整定值将非常大，从而使得继电器的灵敏度变得很低变得

32、很低。所以对励磁涌流有两种处理方法，一是在励磁涌流时闭锁差所以对励磁涌流有两种处理方法，一是在励磁涌流时闭锁差动保护，此时，动保护，此时，；二是采用；二是采用加强型速饱和中间变流器，加强型速饱和中间变流器，此时此时 。NrelsetIKKI,5.13.1relK84K1K0K整理课件6.2.3 纵差动保护的整定计算原则（3 3）躲过互感器二次侧断线产生的差电流）躲过互感器二次侧断线产生的差电流 变压器某侧的互感器二次回路断线时，另一侧的互感器变压器某侧的互感器二次回路断线时，另一侧的互感器的二次侧电流将全部流入差动继电器中，将引起保护误动。的二次侧电流将全部流入差动继电器中，将引起保护误动。有

33、两种处理方法：一是增加断线检测装置，断线后闭锁有两种处理方法：一是增加断线检测装置，断线后闭锁差动保护；二是按躲过正常运行时变压器的最大负荷电流来差动保护；二是按躲过正常运行时变压器的最大负荷电流来整定，即整定，即 max.LrelsetIKI整理课件6.2.3 纵差动保护的整定计算原则整定原则整定原则 按上面三个条件计算纵差动保护的动作电流，取最大按上面三个条件计算纵差动保护的动作电流，取最大者作为整定值。注意各个表达式中的电流均指折合到电流者作为整定值。注意各个表达式中的电流均指折合到电流互感器二次侧的电流。互感器二次侧的电流。整理课件6.2.3 纵差动保护的整定计算原则灵敏系数校验：灵敏

34、系数校验：各种运行方式下变压器各种运行方式下变压器内部故障内部故障时，流经时，流经差动继电器的差动继电器的最小差动电流最小差动电流。要求：要求：若按照上述原则整定的动作电流若按照上述原则整定的动作电流不满足灵敏度的要求不满足灵敏度的要求，则要考虑使用则要考虑使用具有制动特性的差动继电器具有制动特性的差动继电器。setrksenIIK.min.rkI.min.2senK整理课件6.2.4 6.2.4 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 根据前面的分析，当外部故障时，流过差动继电器的根据前面的分析，当外部故障时，流过差动继电器的不平衡电

35、流的大小和穿越电流有关。不平衡电流的大小和穿越电流有关。穿越电流穿越电流越大，则越大，则不平衡电流不平衡电流越大，为了防止继电器误动作，继电器的越大，为了防止继电器误动作，继电器的动动作电流（整定值）作电流（整定值）必须要按照躲过外部故障时的必须要按照躲过外部故障时的最大不最大不平衡电流平衡电流来整定，这就使得继电器的来整定，这就使得继电器的整定值整定值 非常大，非常大，造成了差动继电器造成了差动继电器灵敏度灵敏度的极大下降。当出现内部故障的极大下降。当出现内部故障时，就可能由于时，就可能由于 过大而不能满足灵敏度过大而不能满足灵敏度 的要求。的要求。setIsetI2.min.setrkse

36、nIIK整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 现在有两点要求：现在有两点要求：（1 1）在）在区外区外故障时，为防止差动继电器故障时，为防止差动继电器误动误动，整定值要，整定值要大大。（2 2）在）在区内区内故障时，为防止差动继电器故障时，为防止差动继电器拒动拒动，整定值要，整定值要小小。综上以上两点要求，只能采用综上以上两点要求，只能采用浮动整定值浮动整定值的方法，即根据的方法，即根据制动电流制动电流的大小调节的大小调节整定值（门坎值）整定值（门坎值）2.min.setrksenIIK整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 对于双绕组变压器，当外部故障时，由于对于双绕组变压器，

37、当外部故障时，由于 （二（二次侧），所以取次侧），所以取制动电流制动电流则则不平衡电流不平衡电流可表示为：可表示为：21II1IIres)()(resresTAzaunbIfIKUfITAK电流互感器未饱和时存在的线性误差，一般小于2%整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器差动继电器的差动继电器的整定值（动作电流）整定值（动作电流）为：为：说明：由于说明：由于 是变化的，所以是变化的，所以 也是变化的。也是变化的。差动继电器的差动继电器的动作方程动作方程为：为：)(resrelunbrelsetIfKIKIresIsetI)(resrelrIfKI 整理课件6.2.4 具有制动特性的差动

38、继电器将差动电流将差动电流Ir与制动电流与制动电流Ires的关系在一个平面坐标上表示，如图所示。的关系在一个平面坐标上表示，如图所示。setIresI差动继电器的制动特性差动继电器的制动特性)(resrelIfK制动区制动区动作区动作区整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 设变压器穿越电流等于外部故障电流设变压器穿越电流等于外部故障电流 时，差动继电器的动作时，差动继电器的动作电流和制动电流如图中电流和制动电流如图中a a点所示。点所示。setIresImax.setImax.resI理论上：理论上：max.max.kresII实际上：实际上：max.max.max.unbkresII

39、I最大制动比：最大制动比：max.max.max.ressetresIIKa amax.kI 由于电流互感器的饱和与许多因素有关，制动特性中非线性部分数值由于电流互感器的饱和与许多因素有关，制动特性中非线性部分数值不容易确定，实用的制动特性要进行简化，往往采用不容易确定，实用的制动特性要进行简化，往往采用“两折线两折线”特性。特性。setIresImax.setImax.resImin.setIgresI.拐点电流KrsetI.min.min.)(setgresresgresressetrsetIIIKIIII）（可见，继电器的整可见，继电器的整定计算就是确定拐点定计算就是确定拐点电流、最小动

40、作电流电流、最小动作电流和制动特性的斜率。和制动特性的斜率。由于电流互感器的饱和与许多因素有关，制动特性中非线性部分数值由于电流互感器的饱和与许多因素有关，制动特性中非线性部分数值不容易确定，实用的制动特性要进行简化，往往采用不容易确定，实用的制动特性要进行简化，往往采用“两折线两折线”特性。特性。setIresImax.setImax.resImin.setIgresI.拐点电流KrsetI.min.min.)(setgresresgresressetrsetIIIKIIII）（NgresII)1.16.0(.14.0)5.02.0(.max.min.max.min.gresressetse

41、tNsetIIIIKII根据经验：根据经验：整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器2.2.区内故障区内故障时差动继电器的动作行为时差动继电器的动作行为 前面所讨论是以在外部短路时保护不发生误动为原则来选取继电器前面所讨论是以在外部短路时保护不发生误动为原则来选取继电器的制动特性，以下分析变压器内部故障时，差动继电器的动作特性。的制动特性，以下分析变压器内部故障时，差动继电器的动作特性。1:TnKD1I2IrITA1nTA2n 若变压器为双侧电源供电，如图所示。若变压器为双侧电源供电，如图所示。若两侧电源的电动势和等效阻抗都相同，则：若两侧电源的电动势和等效阻抗都相同，则：resrIIII

42、221整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器rIresImax.setImax.resImin.setIgresI.拐点电流KrsetI.b将关系式：将关系式：resrIIII221绘于动作特性坐标上，如图所示。绘于动作特性坐标上，如图所示。由图可见，只要由图可见，只要差动电流大于最小差动电流大于最小动作电流，动作电流，Iset.min就就能够动作。能够动作。整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 若变压器由单侧电源供电，且若变压器由单侧电源供电，且I1是负荷侧，则是负荷侧，则Ires=I1=0，显然继电，显然继电器的动作电流也是器的动作电流也是Iset.min。KD1I2IrIT

43、A1nTA2n1:Tn电源02I1IIr 若变压器由单侧电源供电，且若变压器由单侧电源供电，且I1是电源侧，则是电源侧，则Ires=Ir=I1，将其绘制，将其绘制于动作特性图上，如图所示。于动作特性图上，如图所示。整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 若变压器由单侧电源供电，且若变压器由单侧电源供电，且I1是负荷侧，则是负荷侧，则Ires=I1=0，显然继电，显然继电器的动作电流也是器的动作电流也是Iset.min。若变压器由单侧电源供电，且若变压器由单侧电源供电，且I1是电源侧，则是电源侧，则Ires=Ir=I1，将其绘制，将其绘制于动作特性图上，如图所示。于动作特性图上，如图所示。

44、rIresImax.setImax.resImin.setIgresI.拐点电流KrsetI.b双侧电源单侧电源c 由图可见，只要由图可见，只要差动电流大于最小差动电流大于最小动作电流，动作电流，Iset.min就就能够动作。能够动作。整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 由分析可得知，在各种运行方式下的变压器内部故障时，带有制由分析可得知，在各种运行方式下的变压器内部故障时，带有制动特性差动继电器的动作电流均为最小工作电流，明显比不带有制动动特性差动继电器的动作电流均为最小工作电流，明显比不带有制动特性的差动继电器动作门坎值要低，因此，灵敏度较高。特性的差动继电器动作门坎值要低，因此

45、，灵敏度较高。整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器 需要指出，在计算继电器的灵敏度时，需要考虑负荷电需要指出，在计算继电器的灵敏度时，需要考虑负荷电流的影响，即除了故障电流外还要加上负荷电流。流的影响，即除了故障电流外还要加上负荷电流。负荷电流是穿越性电流，因此，负荷电流的存在不影负荷电流是穿越性电流，因此，负荷电流的存在不影响差动电流响差动电流 ，但会使得制动电流，但会使得制动电流 增大。增大。rIresI整理课件6.2.4 具有制动特性的差动继电器rIresImax.setImax.resImin.setIgresI.拐点电流KrsetI.考虑负荷电流影响时，需超过考虑负荷电流影响时，需超过d d点时差动继电器才能工作。但此时整点时差动继电器才能工作。但此时整定值（定值（d d点的纵坐标）仍然远小于不带制定特性时的整定值。点的纵坐标）仍然远小于不带制定特性时的整定值。b双侧电源单侧电源crI考虑负荷d