1、變壓器微機保護實現2.比率制動式差動保護判據比率制動式差動保護判據 下面通過一個三側差動保護來討論變壓器比率制動式差動保下面通過一個三側差動保護來討論變壓器比率制動式差動保護的動作判據（動作方程）。護的動作判據（動作方程）。 設差動電流記為設差動電流記為 ，制動電流記為，制動電流記為 ，變壓器差動保護中通，變壓器差動保護中通常采用三段折線式比率制動判據（以一相為例）：常采用三段折線式比率制動判據（以一相為例）： dIrI20121222101110,)()(,)(,rrdrrrrdrrrdrrdrrddIIIIIKIIKIIIIIIIKIIIII(1-1) 上述比率制動判據的特性如圖上述比率制

2、動判據的特性如圖1-11-1所示，并且它建立所示，并且它建立在下述假設條件基礎上。在下述假設條件基礎上。 設供差動保護使用的各側電流基波相量（以一相為例）分別記設供差動保護使用的各側電流基波相量（以一相為例）分別記為為 、 、 ；規定變壓器各側電流假定正向均由外部指向變壓器內部；規定變壓器各側電流假定正向均由外部指向變壓器內部；假定已通過合理選擇變壓器各側的假定已通過合理選擇變壓器各側的TATA變比和二次接線使得變壓器變比和二次接線使得變壓器正常狀態時各側同名相二次電流基波相量的相量和為零。正常狀態時各側同名相二次電流基波相量的相量和為零。0dIdI122k1krI1rI2rI圖圖1 1 三段

3、折線式比率制動特性三段折線式比率制動特性 IIIIIIIII 上述判據中定義差動電流：上述判據中定義差動電流： 而制動電流有多種構成形式，常見的有以下兩種：而制動電流有多種構成形式，常見的有以下兩種：注意：注意：(1)(1)采用不同的制動形式，制動效果不同，制動系數也不同；采用不同的制動形式，制動效果不同，制動系數也不同；(2)(2)對于雙圈變，常用差動和制動量為對于雙圈變，常用差動和制動量為( (注意，它也可以推廣到多注意，它也可以推廣到多圈變壓器的差動保護圈變壓器的差動保護) )： IIIIIIIIIId（1-2） ),MAX(IIIIIIIIIIr2/ )(IIIIIIIIIIr（1-3

4、） （1-4） 2/IIIIIIIIIIIIrd二）二） 變壓器差動保護的特殊問題變壓器差動保護的特殊問題 1. 差動保護中影響不平衡差流的因素及對策差動保護中影響不平衡差流的因素及對策 (1)(1)由三相變壓器連接組產生的不平衡差流由三相變壓器連接組產生的不平衡差流 原因：以雙圈變壓器為例，除非變壓器高、低壓側三相繞組的連原因：以雙圈變壓器為例，除非變壓器高、低壓側三相繞組的連接方式相同（譬如接方式相同（譬如Y, y12連接組），一般情況下，變壓器高、低壓連接組），一般情況下，變壓器高、低壓側三相繞組的連接方式可能不同（譬如側三相繞組的連接方式可能不同（譬如Y, d11或或Y0, d11連接

5、組），連接組），使其兩側對外引出線同名相一次電流之間存在較大相位差，這種使其兩側對外引出線同名相一次電流之間存在較大相位差，這種相位差會在差動電流中出現很大的不平衡電流。相位差會在差動電流中出現很大的不平衡電流。 對策：為消除此相位差以避免在差流中出現很大的不平衡電流，對策：為消除此相位差以避免在差流中出現很大的不平衡電流，因此需要在因此需要在TA的二次側進行相位調整或補償。的二次側進行相位調整或補償。 傳統做法是在變壓器不同側對傳統做法是在變壓器不同側對TA二次側采用不同接線方式二次側采用不同接線方式來實現消除相位差的相位調整來實現消除相位差的相位調整( (補充補充TATA連接圖連接圖) )

6、；而在微機差動保；而在微機差動保護中則改用計算的方式護中則改用計算的方式( (補充說明采用兩相電流差問題，引出由補充說明采用兩相電流差問題，引出由Y Y或或d d側變換問題及其特點的討論側變換問題及其特點的討論) )。 (2)(2)變壓器各側電流互感器變比不匹配產生的不平衡差流變壓器各側電流互感器變比不匹配產生的不平衡差流 原因：因為電流互感器變比按標準變比設計，難于恰好與變壓器原因：因為電流互感器變比按標準變比設計，難于恰好與變壓器變比相匹配，因而有可能產生不平衡電流。變比相匹配，因而有可能產生不平衡電流。 對策：在集成電路保護中，通常是在變換部分通過調整負載電阻對策：在集成電路保護中，通常

7、是在變換部分通過調整負載電阻來實現，可以做到較精細的調節，基本上能夠消除此種不平衡電來實現，可以做到較精細的調節，基本上能夠消除此種不平衡電流影響。而在微機數字式保護中，可以由軟件通過計算來實現此流影響。而在微機數字式保護中，可以由軟件通過計算來實現此種電流平衡的精確自動調整。種電流平衡的精確自動調整。 譬如，就主變差動保護而言，我們可以取機端側譬如，就主變差動保護而言，我們可以取機端側( (低壓側低壓側) )為基準為基準側側,其二次電流額定值作為基準電流其二次電流額定值作為基準電流,記為記為 ；而將差動保護；而將差動保護的其它各側作為待折算側，并設其二次電流額定值為的其它各側作為待折算側，并

8、設其二次電流額定值為 ，那么，那么待折算側電流平衡系數為待折算側電流平衡系數為 求出各側電流平衡系數后，將各側電流與其對應的平衡系數相乘求出各側電流平衡系數后，將各側電流與其對應的平衡系數相乘即可實現電流平衡的自動調整。即可實現電流平衡的自動調整。 BNI2NI2NBNIIK22bal/(3)(3)帶負荷調壓而產生的不平衡差流帶負荷調壓而產生的不平衡差流 原因：在改變帶負荷調壓變壓器的分接頭位置時，使變壓器變比原因：在改變帶負荷調壓變壓器的分接頭位置時，使變壓器變比發生改變，從而產生不平衡電流。不平衡電流與調壓范圍有關，發生改變，從而產生不平衡電流。不平衡電流與調壓范圍有關，即（調壓分接頭位于

9、即（調壓分接頭位于Y側）側） 在由帶負荷調壓引起不平衡電流中，當在由帶負荷調壓引起不平衡電流中，當 取額定電流時，取額定電流時， 為正常運行工況下的最大不平衡電流；當為正常運行工況下的最大不平衡電流；當 取為主變星取為主變星形側最大短路電流時，則形側最大短路電流時，則 為所有工況下最大不平衡電流。為所有工況下最大不平衡電流。 對策：采用適當提高差動保護門檻的方法來躲開帶負荷調壓引起對策：采用適當提高差動保護門檻的方法來躲開帶負荷調壓引起的不平衡電流。的不平衡電流。InUITATunb3maxYImaxTunbIYImaxTunbI（1-5） (4)(4)變壓器各側電流互感器特性不一致而產生的不

10、平衡差流變壓器各側電流互感器特性不一致而產生的不平衡差流 原因：構成差動電流的各側電流互感器因特性不一致而造成傳變原因：構成差動電流的各側電流互感器因特性不一致而造成傳變誤差不同，從而引起附加的不平衡電流，尤其當外部短路故障時，誤差不同，從而引起附加的不平衡電流，尤其當外部短路故障時，因電流暫態分量（主要是非周期分量）及因電流暫態分量（主要是非周期分量）及TATA飽和等原因，有可能飽和等原因，有可能造成很大的不平衡電流。造成很大的不平衡電流。 對策：首先是二次回路上的措施，包括盡量選擇同型同特性的差動對策：首先是二次回路上的措施，包括盡量選擇同型同特性的差動保護專用電流互感器，盡量減小電流互感

11、器二次負荷等；保護專用電流互感器，盡量減小電流互感器二次負荷等； 另一方面是在差動保護動作特性上的措施。譬如：廣泛使用的另一方面是在差動保護動作特性上的措施。譬如：廣泛使用的具有比率制動特性的差動保護原理，利用穿越電流的大小自動改具有比率制動特性的差動保護原理，利用穿越電流的大小自動改善制動特性，具有良好的對付善制動特性，具有良好的對付TATA暫態特性不一致（如飽和）的影暫態特性不一致（如飽和）的影響；在有可能引起響；在有可能引起TATA嚴重飽和的場合，還需要專門判據來予以對嚴重飽和的場合，還需要專門判據來予以對付。付。 (5)(5)變壓器過勵磁運行工況引起的穩態不平衡差流變壓器過勵磁運行工況

12、引起的穩態不平衡差流 原因：對于差動保護而言，勵磁電流相當于變壓器內部故障電流，原因：對于差動保護而言，勵磁電流相當于變壓器內部故障電流，從而形成不平衡差流，嚴重時會引起差動保護的誤動作。平時勵從而形成不平衡差流，嚴重時會引起差動保護的誤動作。平時勵磁電流很小，僅為額定電流的磁電流很小，僅為額定電流的1%-3%1%-3%；但當運行電壓升高或系統頻；但當運行電壓升高或系統頻率降低時，由于磁通密度大增而引起鐵心飽和（尤其大型變壓器率降低時，由于磁通密度大增而引起鐵心飽和（尤其大型變壓器為提高材料利用率而設計磁密工作點非常靠近膝點，極易飽和），為提高材料利用率而設計磁密工作點非常靠近膝點，極易飽和）

13、，勵磁阻抗降低，會引起很大的勵磁電流。這時一種穩態飽和勵磁勵磁阻抗降低，會引起很大的勵磁電流。這時一種穩態飽和勵磁電流。電流。 對策：監測不平衡差流中的某些代表過勵磁狀態的電流諧波特征量對策：監測不平衡差流中的某些代表過勵磁狀態的電流諧波特征量（如（如5 5次諧波）來識別變壓器過勵磁狀態，當特征諧波出現并超過次諧波）來識別變壓器過勵磁狀態，當特征諧波出現并超過基波差流某一百分比時，即判為發生過勵磁，暫時閉鎖差動保護基波差流某一百分比時，即判為發生過勵磁，暫時閉鎖差動保護的動作。的動作。 (6)(6)變壓器勵磁涌流引起的暫態不平衡差流變壓器勵磁涌流引起的暫態不平衡差流 原因：當變壓器空載投人或者

14、外部故障切除后電壓恢復過程中，因電壓突原因：當變壓器空載投人或者外部故障切除后電壓恢復過程中，因電壓突然升高，勵磁電流將突然大大增加，這種由電壓突升引起的巨大的暫態勵然升高，勵磁電流將突然大大增加，這種由電壓突升引起的巨大的暫態勵磁電流稱為勵磁涌流。由于勵磁涌流是單側注入性電流，其幅值又很大，磁電流稱為勵磁涌流。由于勵磁涌流是單側注入性電流，其幅值又很大，因此會造成比率制動判據誤判而引起差動保護誤動作。因此會造成比率制動判據誤判而引起差動保護誤動作。 對策：傳統電磁式差動繼電器依靠增大差流門檻和自動延時（通過繼電器對策：傳統電磁式差動繼電器依靠增大差流門檻和自動延時（通過繼電器鐵心速飽和）來躲

15、過勵磁涌流，這將嚴重降低差動保護在變壓器內部故障鐵心速飽和）來躲過勵磁涌流，這將嚴重降低差動保護在變壓器內部故障時的動作速度和靈敏度，不能滿足大電網和大型變壓器的安全要求。時的動作速度和靈敏度，不能滿足大電網和大型變壓器的安全要求。 現代大型變壓器差動保護需要解決的突出問題就是既能可靠地躲過勵磁現代大型變壓器差動保護需要解決的突出問題就是既能可靠地躲過勵磁涌流，又能靈敏、快速和正確地反應內部故障。下面專門討論。涌流，又能靈敏、快速和正確地反應內部故障。下面專門討論。(7)TA(7)TA嚴重飽和引起的暫態不平衡差流嚴重飽和引起的暫態不平衡差流2.2.勵磁涌流及其制動措施勵磁涌流及其制動措施 某種

16、理想情況下，三相電力變壓器空投涌流波形如下。某種理想情況下，三相電力變壓器空投涌流波形如下。圖圖1-2 1-2 理想情況下三相電力變壓器空投勵磁涌流的波形理想情況下三相電力變壓器空投勵磁涌流的波形(a)(a)各繞組勵磁涌流波形；各繞組勵磁涌流波形；(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)兩兩繞組勵磁涌流之差的波形兩兩繞組勵磁涌流之差的波形 分析總結：分析總結：對于由三個單相變壓器構成的或三相五柱式大型三相對于由三個單相變壓器構成的或三相五柱式大型三相電力變壓器，其勵磁涌流有下述特點：電力變壓器，其勵磁涌流有下述特點： (1)(1)變壓器每相繞組勵磁涌流中含有較大的二次諧波分量，其含量大變壓器每

17、相繞組勵磁涌流中含有較大的二次諧波分量，其含量大小與鐵心飽和磁通、剩磁大小及電壓突變初相角等因素直接相關，小與鐵心飽和磁通、剩磁大小及電壓突變初相角等因素直接相關，一般二次諧波分量占基波分量的比例不小于一般二次諧波分量占基波分量的比例不小于2020。 (2)(2)理論上，就變壓器一次電流而言，每相繞組勵磁涌流以及每相合理論上，就變壓器一次電流而言，每相繞組勵磁涌流以及每相合成涌流（即三組二相繞組的涌流之差）均會出現波形間斷，形成成涌流（即三組二相繞組的涌流之差）均會出現波形間斷，形成所謂間斷角所謂間斷角 。 (3)(3)在變壓器內、外部短路故障時，差動電流中二次諧波分量所占比在變壓器內、外部短

18、路故障時，差動電流中二次諧波分量所占比例較小，低于例較小，低于1515，一般不會出現波形間斷，波寬不小于，一般不會出現波形間斷，波寬不小于 。 問題與概念：合應涌流（并聯與串連變壓器）問題與概念：合應涌流（并聯與串連變壓器）d180主要的勵磁涌流制動措施：主要的勵磁涌流制動措施：利用差流特點利用差流特點(1)(1)可以構成基于二次諧波電流的勵磁涌流制動判據，可以構成基于二次諧波電流的勵磁涌流制動判據，簡稱為二次諧波制動。簡稱為二次諧波制動。注意：對稱涌流及制動方式。注意：對稱涌流及制動方式。利用差流特點利用差流特點(2)(2)可以構成基于間斷角原理的勵磁涌流制動判據，可以構成基于間斷角原理的勵

19、磁涌流制動判據，簡稱為間斷角制動。簡稱為間斷角制動。注意：注意：TATA影響和實用方法！影響和實用方法！ （1-61-6） 式中式中 間斷角；間斷角； 波寬。波寬。利用差流的虛擬三次諧波。利用差流的虛擬三次諧波。利用差流波形的對稱性。利用差流波形的對稱性。利用磁通原理。利用磁通原理。 )140()65(00wddw2112/KIIdd3.3.變壓器差動保護接線方式變壓器差動保護接線方式(1)(1)常規差動保護接線常規差動保護接線 圖圖2 2 常規差動保護接線（常規差動保護接線（Y,d11Y,d11） 圖中變壓器星形圖中變壓器星形側的電流互感器副方側的電流互感器副方采用三角形接線，而采用三角形接

20、線，而變壓器三角形側的電變壓器三角形側的電流互感器副方采用星流互感器副方采用星形接線，這樣變壓器形接線，這樣變壓器兩側電流互感器二次兩側電流互感器二次回路同名相電流回路同名相電流分別分別與的相位一致，實現與的相位一致，實現了相位校正。了相位校正。(2)(2)微機型差動保護接線方式微機型差動保護接線方式引進微機差動保護裝置A AB BC CTATA1 1TATA2 2a ab bc cNyNyNdNdT T( (Y Y/ /d d1111) )AIBICIYaIYbIYcIdaIdbIdcIaIbIcIIII圖圖3 3 微機差動保護接線（微機差動保護接線（Y,d11Y,d11）Y側校正后電流可寫

21、為：側校正后電流可寫為： ）（ba31YYIII）（cb31YYIII）（ac31YYIII（1-7）（1-8）（1-9）實際差流實際差流可可寫為：寫為： ）（IIIad）（IIIbd）（IIIcd（1-10）（1-11）（1-12）在正常負荷狀態和外部故障時，在正常負荷狀態和外部故障時，Y Y側校側校正后電流與正后電流與d d 側電流反相位，達到了相側電流反相位，達到了相位校正的目的。位校正的目的。 4.2.3 微機型變壓器差動保護的構成與邏輯微機型變壓器差動保護的構成與邏輯 完整的變壓器差動保護主要由差動速斷保護元件、比率差動元完整的變壓器差動保護主要由差動速斷保護元件、比率差動元件、勵磁

22、涌流制動元件以及其它輔助元件等多個部分構成。件、勵磁涌流制動元件以及其它輔助元件等多個部分構成。 1.差動速斷元件差動速斷元件1.setddII（1-13）圖圖4 4 差動速斷元件邏輯框圖差動速斷元件邏輯框圖2. 比率差動元件比率差動元件 動作判據前面已說明，邏輯框圖如圖動作判據前面已說明，邏輯框圖如圖1-6所示。所示。 下面是需要考慮的一些特殊問題：下面是需要考慮的一些特殊問題： (1) (1) 防止在變壓器勵磁涌流時誤動的措施。防止在變壓器勵磁涌流時誤動的措施。 (2) (2) 防止在變壓器過勵磁時誤動的措施防止在變壓器過勵磁時誤動的措施。 (3) (3) 防止電流互感器嚴重飽和的措施（特

23、殊情況下）。防止電流互感器嚴重飽和的措施（特殊情況下）。 (4) (4) 電流互感器斷線閉鎖。電流互感器斷線閉鎖。 根據前面分析，需進一步討論這些問題。根據前面分析，需進一步討論這些問題。圖1-6 比率差動保護邏輯框圖3.3.勵磁涌流制動元件勵磁涌流制動元件 以二次諧波制動為例，其判據以二次諧波制動為例，其判據 ： 制動方式問題：根據對稱涌流特征，利用二次諧波不宜采用分相制動方式問題：根據對稱涌流特征，利用二次諧波不宜采用分相制動方式（間斷角制動方法例外），故利用二次諧波進行涌流閉制動方式（間斷角制動方法例外），故利用二次諧波進行涌流閉鎖時采用鎖時采用“或或”邏輯，可以可靠的防止誤動，但是當空

24、投故障變邏輯，可以可靠的防止誤動，但是當空投故障變壓器時，差動保護因非故障相的勵磁涌流而閉鎖，造成動作時間壓器時，差動保護因非故障相的勵磁涌流而閉鎖，造成動作時間長，特別是大型變壓器涌流衰減很慢，將會造成變壓器的嚴重燒長，特別是大型變壓器涌流衰減很慢，將會造成變壓器的嚴重燒損。損。 為此，還可以采用為此，還可以采用“涌流制動混合邏輯涌流制動混合邏輯”。1212ddIKI（1-221-22） 4. 變壓器差動保護的輔助元件變壓器差動保護的輔助元件(1) (1) 過激磁閉鎖元件過激磁閉鎖元件( (利用利用5 5次諧波比次諧波比) )(2) TA(2) TA飽和閉鎖元件飽和閉鎖元件( (抗抗TATA

25、飽和原理有多種，這里介紹一種飽和原理有多種，這里介紹一種) ) 在區內故障時會有在區內故障時會有 在區外故障（或區外故障且在區外故障（或區外故障且TATA飽和時）上式都不成立。飽和時）上式都不成立。 利用計時器：利用計時器： niiniiII111515ddIKI（1-22） 計時計時DsetniiniSsetiTIITII11 若兩計數器相等，說明是區內故障，則開放，若不相等則閉若兩計數器相等，說明是區內故障，則開放，若不相等則閉鎖保護。因為若差流是由于鎖保護。因為若差流是由于TA飽和產生，差流將在飽和產生，差流將在TA飽和后一段飽和后一段時間產生。所以判據可為，若時差時間產生。所以判據可為

26、，若時差 大于大于10毫秒，則閉毫秒，則閉鎖比率差動保護，若鎖比率差動保護，若T小于小于5毫秒時則開放保護。毫秒時則開放保護。 SDTTT (3)TA(3)TA斷線瞬時閉鎖元件斷線瞬時閉鎖元件 設置設置TATA斷線瞬時閉鎖元件，防止差動保護在斷線瞬時閉鎖元件，防止差動保護在TATA斷線時誤動作斷線時誤動作 。 以下條件同時滿足判為以下條件同時滿足判為TATA斷線，瞬時閉鎖差動保護（說明：通過控制字斷線，瞬時閉鎖差動保護（說明：通過控制字選擇也可不閉鎖差動保護）。選擇也可不閉鎖差動保護）。 1) 1) 且且 2) 2) 且且 3)3) 式中式中 為相電流突變量；為相電流突變量； 為為A,B,CA

27、,B,C三相差流值；三相差流值； 為比率差動保護動作門檻值；為比率差動保護動作門檻值； 為額定電流；為額定電流； 為前一次測量電流；為前一次測量電流； 為當前測量電流；為當前測量電流； 為無流相的差動電流；為無流相的差動電流； 為無電流門檻，取倍的為無電流門檻，取倍的TATA額定電流額定電流nII1 . 0|QHIIWIIIWIDII033. 0),max(ddcdbdaIIIIIdcdbdaIII,0dInIQIHIDIWII(4) (4) 差流越限監視元件差流越限監視元件itddIIlim.（1-221-22） 圖圖1-7 1-7 差流越限監視邏輯框圖差流越限監視邏輯框圖二二 變壓器的零序

28、電流保護變壓器的零序電流保護1 變壓器零序保護的作用和要求變壓器零序保護的作用和要求單相接地故障幾率最高，而接地故障要求較高的保護靈敏度，通常采用單相接地故障幾率最高，而接地故障要求較高的保護靈敏度，通常采用零序保護作為專用的接地保護；零序保護作為專用的接地保護；零序保護用作變壓器及相鄰元件接地故障的后備保護。零序保護用作變壓器及相鄰元件接地故障的后備保護。變電站中兩臺主變的中性點通常一個接地，一個不接地運行，零序保護變電站中兩臺主變的中性點通常一個接地，一個不接地運行，零序保護必須有相應保護功能。必須有相應保護功能。超高壓變壓器采用分級絕緣，中性點絕緣水平較低，較易于發生接地故超高壓變壓器采

29、用分級絕緣，中性點絕緣水平較低，較易于發生接地故障，障，500kV變壓器通常直接接地。變壓器通常直接接地。2 變壓器零序保護的原理變壓器零序保護的原理 典型的變壓器零序保護配置原理圖如典型的變壓器零序保護配置原理圖如圖圖2-92-9所示。所示。主變中性點直接接地運行時的零序保護主變中性點直接接地運行時的零序保護 電流元件接到變壓器中性點電流互感器的二次側。為提高可靠性和滿足電流元件接到變壓器中性點電流互感器的二次側。為提高可靠性和滿足選擇性，變壓器中性點均配置兩段式零序電流保護（選擇性，變壓器中性點均配置兩段式零序電流保護（1 1段與相鄰元件零序段與相鄰元件零序保護保護1 1段配合，段配合，2

30、 2段與相鄰段與相鄰2 2段配合）；每段均設置兩個延時（短延時作用段配合）；每段均設置兩個延時（短延時作用于跳母聯，長延時作用于跳變壓器）。于跳母聯，長延時作用于跳變壓器）。 圖圖2-9 2-9 變壓器零序保護配置原理圖變壓器零序保護配置原理圖主變中性點不接地運行時的零序保護。主變中性點不接地運行時的零序保護。 由變壓器中性點放電間隙零序過電流保護和取自于由變壓器中性點放電間隙零序過電流保護和取自于 TV TV 開口三角形的零開口三角形的零序過電壓保護構成。它經延時直接作用于變壓器跳閘。變壓器過電壓可序過電壓保護構成。它經延時直接作用于變壓器跳閘。變壓器過電壓可由放電間隙保護，上述專門的零序電

31、流電壓保護，其任務是及時切除變由放電間隙保護，上述專門的零序電流電壓保護，其任務是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電，并作為放電間隙拒動的后備。壓器，防止間隙長時間放電，并作為放電間隙拒動的后備。三三 變壓器的后備保護變壓器的后備保護 為反映變壓器外部短路而引起的變壓器繞組過電流，并作為外部相鄰為反映變壓器外部短路而引起的變壓器繞組過電流，并作為外部相鄰元件保護的后備；以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護元件保護的后備；以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，變壓器應裝設反應內外部短路故障的后備保護。的后備，變壓器應裝設反應內外部短路故障的后備保護。 3.1 變壓器的后

32、備電流保護變壓器的后備電流保護 模擬式繼電器組成的復合電壓過流保護典型原理接線圖，如圖模擬式繼電器組成的復合電壓過流保護典型原理接線圖，如圖2-112-11所所示。它由過流元件示。它由過流元件( )( )、負序過電壓元件、負序過電壓元件( )( )、低電壓（線電壓）、低電壓（線電壓）元件元件( )( )及時間元件構成。負序過電壓元件與低電壓元件共同構成復及時間元件構成。負序過電壓元件與低電壓元件共同構成復合電壓啟動元件。合電壓啟動元件。 I II2UU圖圖3-1 3-1 復合電壓過流保護電原理圖復合電壓過流保護電原理圖NrerelactIKKINactUU06. 02rerelwactKKUU

33、min變壓器的后備阻抗保護變壓器的后備阻抗保護 變壓器后備阻抗保護通常裝于變壓器高壓出線處，變壓器后備阻抗保護通常裝于變壓器高壓出線處， 采用一段動作區和采用一段動作區和兩段延時。阻抗繼電器動作特性為一偏移圓，如圖兩段延時。阻抗繼電器動作特性為一偏移圓，如圖2-122-12所示。在平面上，所示。在平面上，動作區位于動作區位于R-X軸以下部分，若作為發變組的后備時應包括發電機與變壓軸以下部分，若作為發變組的后備時應包括發電機與變壓器總的等值阻抗；而軸以上部分，應包括變壓器到斷路器引線、母線及器總的等值阻抗；而軸以上部分，應包括變壓器到斷路器引線、母線及部分出線的等值阻抗，以保證對發變組、母線及相

34、應引出線提供后備保部分出線的等值阻抗，以保證對發變組、母線及相應引出線提供后備保護。這樣以來后備阻抗保護的動作區會向前延伸得較遠，為保證選擇性，護。這樣以來后備阻抗保護的動作區會向前延伸得較遠，為保證選擇性，把保護的動作時間分為兩段：第把保護的動作時間分為兩段：第段時延與出線相間后備保護動作時間段時延與出線相間后備保護動作時間相配合，動作于母線解列，以縮小故障影響范圍；第相配合，動作于母線解列，以縮小故障影響范圍；第段時延動作時間段時延動作時間再增加一個時段，動作于變壓器跳閘。再增加一個時段，動作于變壓器跳閘。 圖圖3-2 3-2 偏移阻抗繼電器動作特性偏移阻抗繼電器動作特性 0090arg2

35、70BAZZZZ0090arg270BAZIUZIU四四 變壓器的過激磁保護變壓器的過激磁保護4.1 過激磁現象及危害過激磁現象及危害 1.1.現象：現象：變壓器鐵心因磁通密度超過飽和限制而使鐵心嚴重過熱，同時引起變壓器鐵心因磁通密度超過飽和限制而使鐵心嚴重過熱，同時引起勵磁電流猛增并嚴重畸變，引起進一步附加發熱。勵磁電流猛增并嚴重畸變，引起進一步附加發熱。 2.2.原因：原因： (1)(1)發變組并列之前，因操作錯誤，誤加大勵磁電流引起過激磁。發變組并列之前，因操作錯誤，誤加大勵磁電流引起過激磁。 (2)(2)發電機啟動過程中，轉子在低速下預熱時，發電機啟動過程中，轉子在低速下預熱時， 若誤

36、將電壓升至額定值，若誤將電壓升至額定值，則因發電機和變壓器低頻運行造成過激磁。則因發電機和變壓器低頻運行造成過激磁。 (3)(3)發電機解列減速時，若滅磁開關拒動，發變組低頻引起過激磁。發電機解列減速時，若滅磁開關拒動，發變組低頻引起過激磁。 (4)(4)發變組斷路器跳閘，若勵磁調節器失靈，電壓與頻率均會升高，但因頻發變組斷路器跳閘，若勵磁調節器失靈，電壓與頻率均會升高，但因頻率升高較慢而引起發變組過激磁。率升高較慢而引起發變組過激磁。 (5)(5)運行中，當系統過電壓及頻率降低時也會發生過激磁。運行中，當系統過電壓及頻率降低時也會發生過激磁。 3.3.危害：危害：過激磁將使發電機、變壓器的溫

37、度升高，若過激磁倍數高，持續時過激磁將使發電機、變壓器的溫度升高，若過激磁倍數高，持續時間長，可能使發電機、變壓器因過熱而遭受破壞。間長，可能使發電機、變壓器因過熱而遭受破壞。 (1)(1)現代大型變壓器額定工作磁密現代大型變壓器額定工作磁密1.8)T1.8)T，飽和磁密僅為，飽和磁密僅為2.0)T2.0)T，兩者，兩者很接近；很接近；(2)(2)冷軋硅鋼片，它的磁化特性曲線很冷軋硅鋼片，它的磁化特性曲線很“硬硬” 。 4. 2 過激磁保護基本原理過激磁保護基本原理 變壓器的端電壓與磁通密度的關系可表為變壓器的端電壓與磁通密度的關系可表為 (2-44)(2-44) 這里繞組匝數和鐵心截面都是常

38、數，因此變壓器工作磁密可表為這里繞組匝數和鐵心截面都是常數，因此變壓器工作磁密可表為 ，磁密系數，磁密系數 (2-45)(2-45) 通常用相對于額定狀態的過激磁倍數來反映過激磁狀況，即通常用相對于額定狀態的過激磁倍數來反映過激磁狀況，即 (2-46)(2-46) 在發生過激磁后，發電機、變壓器并不會立即損壞，有一個熱積累過在發生過激磁后，發電機、變壓器并不會立即損壞，有一個熱積累過程。對于某一過激磁倍數，均有對應的允許運行時間。研究表明，過激程。對于某一過激磁倍數，均有對應的允許運行時間。研究表明，過激磁倍數與允許運行時間之間的關系為一條反時限特性曲線。磁倍數與允許運行時間之間的關系為一條反

39、時限特性曲線。4. 3 微機過激磁保護構成微機過激磁保護構成 1.1.定時限過激磁保護定時限過激磁保護 定時限過激磁保護通常設有一個告警信號段和兩個跳閘段。定時限過激磁保護通常設有一個告警信號段和兩個跳閘段。 fWBSU44. 4)/(fUKB )44. 4/(1WSK */fUTUUTfUfUBBMNNNNN 在式（在式（2-462-46）中，因）中，因 為常數，故只需測量并計算為常數，故只需測量并計算 就很容易確定過激磁倍數。注意到對于穩態輕微過激磁其電壓基本為正就很容易確定過激磁倍數。注意到對于穩態輕微過激磁其電壓基本為正弦波形，故可采用簡單的半周絕對值積分算法。另外，目前穩態頻率的弦波

40、形，故可采用簡單的半周絕對值積分算法。另外，目前穩態頻率的測量往往通過檢測整周波兩次過零點的時間（周期）來實現，故可直接測量往往通過檢測整周波兩次過零點的時間（周期）來實現，故可直接得到當前信號周期。因此對于時刻得到當前信號周期。因此對于時刻 k k的過激磁倍數的算法可表為的過激磁倍數的算法可表為 (2-47)(2-47) 定時限過激磁保護比較簡單，但定時限過激磁保護比較簡單，但 不能很好反映設備過激磁狀態。不能很好反映設備過激磁狀態。 2. 反時限過激磁保護反時限過激磁保護 完整的反時限過激磁保護動作完整的反時限過激磁保護動作 特性見圖特性見圖2-142-14。其中反時限過。其中反時限過 激

41、磁特性是指激磁特性是指a點和點和b點之間的非點之間的非 線性曲線，特性上方為動作區。線性曲線，特性上方為動作區。圖圖4-1 4-1 反時限過激磁保護的動作特性反時限過激磁保護的動作特性 NNNNNTUfUB/UTfUB/NNNikTUNkiuTM)/()(2/1 由圖可見，當過激磁倍數小于啟動值由圖可見，當過激磁倍數小于啟動值 時時, ,反時限元件不啟動；當大反時限元件不啟動；當大于于 時，按反時限曲線動作。實際的反時限元件均有一個最小動作時時，按反時限曲線動作。實際的反時限元件均有一個最小動作時間（由最短有效計算時間確定），記為間（由最短有效計算時間確定），記為 ，它與反時限曲線的交點記為，

42、它與反時限曲線的交點記為b，對應的過激磁倍數為對應的過激磁倍數為 。當過激磁倍數大于時。當過激磁倍數大于時 ， 無論多大，其動作無論多大，其動作時間均為時間均為 。請注意，當激磁倍數很接近于。請注意，當激磁倍數很接近于 時，按反時限曲線得到時，按反時限曲線得到的動作時間很長，會引起較大的計時誤差，同時也沒有實際意義，因此，的動作時間很長，會引起較大的計時誤差，同時也沒有實際意義，因此，在設計反時限元件時往往也事先給定一個最長動作時間限制，記為在設計反時限元件時往往也事先給定一個最長動作時間限制，記為 ，它與反時限曲線的交點記為它與反時限曲線的交點記為a， 對應的過激磁倍數為對應的過激磁倍數為

43、。當過激磁倍數。當過激磁倍數在在 與與 之間時，動作時間均為之間時，動作時間均為 。故真正反時限電流特性僅為。故真正反時限電流特性僅為a點和點和b點之間的曲線。點之間的曲線。 反時限過激磁定值須根據變壓器制造廠提供的過激磁曲線確定。反時限過激磁定值須根據變壓器制造廠提供的過激磁曲線確定。 過激磁倍數的整定值范圍一般為，延時最大可到過激磁倍數的整定值范圍一般為，延時最大可到3000s3000s。 實際使用中，實際使用中，反時限動作曲線通常由若干個給定的離散點的坐標給定，反時限動作曲線通常由若干個給定的離散點的坐標給定，并作為整定值存放；因此，并作為整定值存放；因此，對由有限個點描述的反時限過激磁特性曲線對由有限個點描述的反時限過激磁特性曲線需要進行補足處理，即在計算得到過激磁倍數后，采用分段線性插值求需要進行補足處理，即在計算得到過激磁倍數后，采用分段線性插值求出對應的動作時間，實現完整的反時限特性。出對應的動作時間，實現完整的反時限特性。 過激磁保護動作的時間可能較長，這期間過激磁倍數會發生變化，引過激磁保護動作的時間可能較長，