1、q變壓器是電力系統中十分重要的供電元變壓器是電力系統中十分重要的供電元件，它的故障將對供電的可靠性和系統的件，它的故障將對供電的可靠性和系統的正常運行帶來嚴重的影響，同時大容量的正常運行帶來嚴重的影響，同時大容量的變壓器也是十分貴重的元件，因此需要根變壓器也是十分貴重的元件，因此需要根據變壓器容量和重要程度裝設性能良好，據變壓器容量和重要程度裝設性能良好，工作可靠的繼電保護裝置。工作可靠的繼電保護裝置。 1.變壓器內部故障變壓器內部故障 油箱內故障：油箱內故障：繞組的相間、接地短路、匝間繞組的相間、接地短路、匝間短路、鐵心燒損等短路、鐵心燒損等. 油箱外部故障：油箱外部故障：套管和引出線上發生

2、相間短套管和引出線上發生相間短路和接地短路路和接地短路 （油箱內部故障非常危險，高溫（油箱內部故障非常危險，高溫電弧不僅會燒毀繞組和鐵芯，還會使變壓器油電弧不僅會燒毀繞組和鐵芯，還會使變壓器油絕緣分解產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸絕緣分解產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴重后果）的嚴重后果） 油箱內故障油箱內故障油箱外部故障油箱外部故障2.變壓器不正常運行狀態主要包括：變壓器不正常運行狀態主要包括： 1)1) 由于變壓器外部相間短路引起的過電流由于變壓器外部相間短路引起的過電流（相間（相間短路短路過電流）過電流） 2)2) 由于變壓器外部接地短路引起的過電流和中性點由于變壓器外部接地短路引

3、起的過電流和中性點過電壓過電壓（接地短路（接地短路過電流、中性點過電壓）過電流、中性點過電壓） 3)3) 由于負荷超過額定容量引起的過負荷由于負荷超過額定容量引起的過負荷（過負荷）（過負荷） 4)4) 由于漏油等原因而引起的油面降低由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低）（油面降低） 5)5) 在過電壓或低頻率等異常運行方式下，發生變壓在過電壓或低頻率等異常運行方式下，發生變壓器的過勵磁器的過勵磁（過勵磁）（過勵磁） 變壓器的不正常運行狀態會使繞組和鐵芯變壓器的不正常運行狀態會使繞組和鐵芯過熱。此外，對于中性點不接地運行的星過熱。此外，對于中性點不接地運行的星形接線方式變壓器，外部接地短路時

4、有可形接線方式變壓器，外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式下會發生變壓器的過勵磁，等異常運行方式下會發生變壓器的過勵磁，引起鐵芯和其它金屬構件的過熱。變壓器引起鐵芯和其它金屬構件的過熱。變壓器不正常運行時，繼電保護應根據其嚴重程不正常運行時，繼電保護應根據其嚴重程度，發出告警信號，使運行人員及時發現度，發出告警信號，使運行人員及時發現并采取相應的措施，以確保變壓器的安全。并采取相應的措施，以確保變壓器的安全。 3.保護方式保護方式 1)1)瓦斯保護瓦斯保護

5、 q特點：特點：動作迅速，靈敏性高，安裝接線簡單。反動作迅速，靈敏性高，安裝接線簡單。反應油箱內的各種故障，不反應油箱外部的故障。應油箱內的各種故障，不反應油箱外部的故障。 q對變壓器油箱內的各種故障、應裝設瓦斯保護，對變壓器油箱內的各種故障、應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其它反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側的斷路器。變壓器各電源側的斷路器。 q裝設范圍：裝設范圍：800kVA及以上的油浸式變壓器和及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓

6、器。及以上的車間內油浸式變壓器。 2)2)縱差動保護或電流速斷保護縱差動保護或電流速斷保護 q特點：特點：反應變壓器油箱內外故障反應變壓器油箱內外故障 對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應裝設差對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應裝設差動保護或電流速斷保護。動保護或電流速斷保護。 縱差動保護范圍：縱差動保護范圍：63006300kVAkVA以上并列運行的變壓器；以上并列運行的變壓器；1000010000kVAkVA以上單獨運行的變壓器；容量為以上單獨運行的變壓器；容量為63006300kVAkVA以以上的發電廠廠用變壓器和工業企業中的重要變壓器。上的發電廠廠用變壓器和工業企業中的重要變壓器

7、。 電流速斷的保護適用：電流速斷的保護適用：1000010000kVAkVA以下的變壓器，且以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于其過電流保護的時限大于0.50.5s s時。時。 縱差動保護和電流速斷動作后，均應跳開變壓器各縱差動保護和電流速斷動作后，均應跳開變壓器各電源側的斷路器。電源側的斷路器。 3)3)外部相間短路時，應采用的保護外部相間短路時，應采用的保護 q對于外部相間短路引起的變壓器過電流，對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應采用下列保護：應采用下列保護： a a、過電流保護：過電流保護：用于降壓變壓器，保護的整定值考用于降壓變壓器，保護的整定值考慮在事故狀態下可能出現的過負荷電

8、流慮在事故狀態下可能出現的過負荷電流 b b、復合電壓（負序電壓和線電壓）起動的過電流保復合電壓（負序電壓和線電壓）起動的過電流保護：護：用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上求的降壓變壓器上 c c、負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護：負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護：用用于大容量升壓變壓器和系統聯絡變壓器于大容量升壓變壓器和系統聯絡變壓器 d d、阻抗保護：阻抗保護：對升壓變壓器和系統聯絡變壓器當采對升壓變壓器和系統聯絡變壓器當采用用b b、c c的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，采用的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，

9、采用阻抗保護。阻抗保護。 4)4)外部接地短路時，應采用的保護外部接地短路時，應采用的保護 a、中性點直接接地電力網內，應裝設零序電流保護中性點直接接地電力網內，應裝設零序電流保護 b、自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應增設零序方向元繞組變壓器，當有選擇性要求時，應增設零序方向元件件 。5)5)過負荷保護過負荷保護 對對400kVA以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據可能過運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。

10、負荷的情況，裝設過負荷保護。 6)6)過勵磁保護過勵磁保護 高壓側電壓為高壓側電壓為500kV及以上的變壓器，對頻率降低和及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過勵磁保護。勵磁保護。（在變壓器過勵磁允許的范圍內，保護作（在變壓器過勵磁允許的范圍內，保護作 用于信號，超過允許值，可動作于跳閘）用于信號，超過允許值，可動作于跳閘） 7)7)其它保護其它保護 對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統故障，對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統故障，應裝設可作用于信號或動作于跳閘的保護裝置。應裝設可作用于信號或動作于跳閘的保

11、護裝置。 對于容量較小的變壓器，可在電源側裝設電流速斷對于容量較小的變壓器，可在電源側裝設電流速斷保護。電流速斷保護與瓦斯保護配合，以反映變壓器繞保護。電流速斷保護與瓦斯保護配合，以反映變壓器繞組及變壓器電源側的引出線套管上的各種故障。組及變壓器電源側的引出線套管上的各種故障。I跳跳跳跳2DL1DLd d2 2d d1 1max1dkdzII 當變壓器的電源側為直接接地系統時，保護采用完全星形，若當變壓器的電源側為直接接地系統時，保護采用完全星形，若為非直接接地系統時，則采用兩相不完全星形接線，保護動作跳開為非直接接地系統時，則采用兩相不完全星形接線，保護動作跳開兩側斷路器。兩側斷路器。 保護

12、的動作電流按以下兩個條件計算，然后取其中較大者。保護的動作電流按以下兩個條件計算，然后取其中較大者。 （1 1）按大于變壓器負荷側母線上）按大于變壓器負荷側母線上d d1 1短路時流過保護器的最大電短路時流過保護器的最大電流計算，即流計算，即 （2 2）按大于變壓器空載投入時的勵磁涌流計算，通常取）按大于變壓器空載投入時的勵磁涌流計算，通常取eBdzII）（53 保護的靈敏系數按保護的靈敏系數按d d2 2點最小兩相短路電流效驗，即點最小兩相短路電流效驗，即2)2(min2dzdlmII雙繞組變壓器雙繞組變壓器1. 構成變壓器縱差動保護的基本原則構成變壓器縱差動保護的基本原則 設變壓器的變比設

13、變壓器的變比為為: : 忽略變壓器的損忽略變壓器的損耗，正常運行和耗，正常運行和區外故障時有區外故障時有: : 12/BnU UBn 1I1I-高壓側高壓側低壓側低壓側1I 1I 2I 22II 2I 1n2nBnq由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，為確保縱差動保護的正常工作，必須適同，為確保縱差動保護的正常工作，必須適當選取電流互感器的變比，使得在正常運行當選取電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等，即應使：和外部故障時，兩個二次電流相等，即應使： BnIInnnInIII 1112211122或或其中其中 ：高壓側電流互感器

14、變比高壓側電流互感器變比1n2nBn：變壓器的變比變壓器的變比：低壓側低壓側電流互感器電流互感器變比變比要實現變壓器的縱差保護，必要實現變壓器的縱差保護，必須適當的選擇兩側電流互感器須適當的選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，使其比值等于變壓器的變比的變比 ，即，即 BnBnnn 122.變壓器縱差保護的特點變壓器縱差保護的特點 q變壓器的縱差保護同樣需要躲開流過差動回變壓器的縱差保護同樣需要躲開流過差動回路中的不平衡電流，產生不平衡電流的原因和路中的不平衡電流，產生不平衡電流的原因和消除方法如下：消除方法如下： I.I. 由變壓器勵磁涌流由變壓器勵磁涌流I ILYLY所產生的

15、不平衡電流所產生的不平衡電流 II.II. 由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流 III.III.由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流 IV.IV. 由兩側電流互感器型號不同而產生的不平衡電流由兩側電流互感器型號不同而產生的不平衡電流 V.V. 由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流 1)1)由變壓器勵磁涌流由變壓器勵磁涌流I ILYLY所產生的所產生的 不平衡電流不平衡電流 v變壓器的勵磁電流變壓器的勵磁電流IL僅流經變壓器的僅流經變壓器的某一側，故通

16、過電流互感器反應到差動某一側，故通過電流互感器反應到差動回路中不能被平衡掉，正常情況下此電回路中不能被平衡掉，正常情況下此電流 很 小 ， 一 般 不 超 過 額 定 電 流 的流 很 小 ， 一 般 不 超 過 額 定 電 流 的2%10%。在外部故障時，由于電壓降。在外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流減小，影響就更小。低，勵磁電流減小，影響就更小。v勵磁電流的大小取決于勵磁電感勵磁電流的大小取決于勵磁電感L Lu u的數值，也就是取的數值，也就是取決于變壓器鐵芯是否飽和。正常運行和外部故障時變壓決于變壓器鐵芯是否飽和。正常運行和外部故障時變壓器不會飽和，勵磁電流一般不會超過額定電流的器不會

17、飽和，勵磁電流一般不會超過額定電流的25，對縱差動保護的影響常常略去不計。當變壓器空載，對縱差動保護的影響常常略去不計。當變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，變壓器電壓從零或投入或外部故障切除后電壓恢復時，變壓器電壓從零或很小的數值突然上升到運行電壓。很小的數值突然上升到運行電壓。v勵磁涌流的最大值可達額定電流的勵磁涌流的最大值可達額定電流的6 68 8倍。倍。 v在這個電壓上升的暫態過程中，變壓器可能會嚴在這個電壓上升的暫態過程中，變壓器可能會嚴重飽和，產生很大的暫態勵磁電流。這個暫態勵重飽和，產生很大的暫態勵磁電流。這個暫態勵磁電流稱為勵磁涌流。磁電流稱為勵磁涌流。q勵磁涌流的特點：

18、勵磁涌流的特點： 1)1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時間軸的一側偏于時間軸的一側 2)2)包含有大量的直流及高次諧波，而以二次諧包含有大量的直流及高次諧波，而以二次諧波為主；波為主； 3)3)波形之間出現間斷，一個周期中間斷角為波形之間出現間斷，一個周期中間斷角為。 i iL Ltq防止勵磁涌流影響的方法：防止勵磁涌流影響的方法： 1)1)采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器 2)2)鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別 3)3)利用二次諧波制動等（利用帶比率制動利用二次諧波制動等（利用帶

19、比率制動的差動繼電器）的差動繼電器） q當勵磁涌流進入差動回路時，其中有很當勵磁涌流進入差動回路時，其中有很大的非周期分量使速飽和變流器大的非周期分量使速飽和變流器SBL的鐵的鐵芯嚴重飽和，勵磁芯嚴重飽和，勵磁阻抗銳減，使得勵阻抗銳減，使得勵磁涌流中幾乎全部磁涌流中幾乎全部非周期分量及部分非周期分量及部分周期分量電流從周期分量電流從SBL的一次繞組通過，的一次繞組通過，傳變到二次回路的傳變到二次回路的電流很小電流很小 。Iq由于變壓器常采用由于變壓器常采用Y Y，d11d11的接線方式，因此，的接線方式，因此，其兩側電流的相位差為其兩側電流的相位差為 ，若兩側電流互感，若兩側電流互感器仍采用通

20、常的接線方式，則二次電流由于相器仍采用通常的接線方式，則二次電流由于相位不同，也會有一個差電流流入繼電器，為消位不同，也會有一個差電流流入繼電器，為消除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星型側的三個電流互感器接成三角形，而將變星型側的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側的三個電流互感器接成星形，并壓器三角形側的三個電流互感器接成星形，并適當考慮聯接方式后，即可把二次電流的相位適當考慮聯接方式后，即可把二次電流的相位校正過來。校正過來。 302)由變壓器兩側電流相位不同而產生的由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流（副邊超前原邊電流不平衡電

21、流（副邊超前原邊電流30o ） -YAI1YBI1YCI1 1AI 1BI 1CI1n2n 2AIYBYAII22 變壓器星型側的三個電流互感器接成三角形變壓器星型側的三個電流互感器接成三角形變壓器三角形側的三個電流互感器接成星形變壓器三角形側的三個電流互感器接成星形YAI1YBI1YCI1星形側一次電流星形側一次電流 1AI 1BI 1CI30三角形側一次電流三角形側一次電流YAI2YBI2YCI2YBYAII22YCYBII22YAYCII22星形側二次電流星形側二次電流2AI2BI2CI三角形側二次電流三角形側二次電流JAIYBYAII222AIJBIYCYBII222BIJCIYAYC

22、II222CIY式中式中 、 、 是流入三個差動繼電器的差電流。這樣就可以是流入三個差動繼電器的差電流。這樣就可以消除兩側電流相位不一致的影響。由于消除兩側電流相位不一致的影響。由于 側采用了兩相電流差，側采用了兩相電流差，相當于變壓器的變比增加了相當于變壓器的變比增加了 倍，因此電流互感器變比的選擇應倍，因此電流互感器變比的選擇應該滿足該滿足JAIJBIJCI3YBYAII22=2AI要使要使A相的繼電器在正常運行及外部故障使不動作，需滿足相的繼電器在正常運行及外部故障使不動作，需滿足： 1AI/YAI1=Bn又：又：3YAI1/1n= 1AI/2n即：即：2AI= 1AI/2nYBYAII

23、22=3YAI2=3YAI1/1n而而所以所以2n1n=3Bn2n1n=3Bn3)由計算變比與實際變比不同由計算變比與實際變比不同 而產生的不平衡電流而產生的不平衡電流 q由于兩側電流互感器都是根據產品目錄選由于兩側電流互感器都是根據產品目錄選取標準變比，而變壓器的變比也是一定的，取標準變比，而變壓器的變比也是一定的，因此，三者之間很難滿足因此，三者之間很難滿足: （或（或 ）的要求，此時差動回路中將有電流流過。的要求，此時差動回路中將有電流流過。Bnnn 12Bnnn 123采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器，利用它采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器，利用它的平衡線圈的平衡線圈WphWph來消除此差

24、電流的影響。來消除此差電流的影響。 4)由兩側電流互感器型號的不同由兩側電流互感器型號的不同 而產生的不平衡電流而產生的不平衡電流 由于兩側電流互感器的型號不同，它們的飽由于兩側電流互感器的型號不同，它們的飽和特性，勵磁電流也不同，故在差動回路中產和特性，勵磁電流也不同，故在差動回路中產生的不平衡電流就很大。（根據第四章，電流生的不平衡電流就很大。（根據第四章，電流互 感 器 誤 差 不 會 超 過互 感 器 誤 差 不 會 超 過 1 0 % ， 最 大 可 能， 最 大 可 能值值 ） 采用電流互感器同型系數采用電流互感器同型系數Ktx（同型號取同型號取0.5，不同型號取不同型號取1，一般

25、取，一般取1，考慮大一點，考慮大一點 ）。）。nIKIdtxbpmax%10 對于變壓器的縱差動保護，兩側電流互感器的變比對于變壓器的縱差動保護，兩側電流互感器的變比不一樣，互感器的型號肯定不同，故不一樣，互感器的型號肯定不同，故Ktx=1 。 等效電路等效電路1I2I1LI一次電流中的一部分消耗在一次電流中的一部分消耗在繞組勵磁上繞組勵磁上LlLJIInIInIII1 1 2111 2211區外故障時變壓器兩側的一次電流為區外故障時變壓器兩側的一次電流為 (折算到二次側折算到二次側)，故由電流互感器傳變誤差引起的不，故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為平衡電流為 :2. 111/llnI

26、nI 22 22LLbpIIIII11121LIInI 1 12 21LIInI(a)的的曲線曲線3是電流按照是電流按照曲線曲線2變化時的磁滯回線，變化時的磁滯回線，曲線曲線1是鐵芯的是鐵芯的基本磁化曲線基本磁化曲線(通常簡稱為磁化曲線通常簡稱為磁化曲線)。由于。由于曲線曲線2的勵磁電流是對的勵磁電流是對稱變化的，磁滯回線回繞著磁化曲線形成回環，理論分析時通常稱變化的，磁滯回線回繞著磁化曲線形成回環，理論分析時通常用磁化曲線來替代磁滯回線。用磁化曲線來替代磁滯回線。 磁化曲線上的磁化曲線上的s點點稱為飽和點。由于線圈電壓與鐵芯磁通之間的關稱為飽和點。由于線圈電壓與鐵芯磁通之間的關系為系為 ，故

27、磁化曲線的斜率，故磁化曲線的斜率(嚴格講是各點切線的斜率嚴格講是各點切線的斜率)就是就是勵磁回路的電感勵磁回路的電感 。鐵芯未飽和時，。鐵芯未飽和時， 很大且基本上是常數；很大且基本上是常數；鐵芯飽和后磁化曲線變得很平坦，鐵芯飽和后磁化曲線變得很平坦， 大為減小。大為減小。 duWdtLLL12S3LI11 電流互感器鐵芯的磁滯回線電流互感器鐵芯的磁滯回線 LI132(a)(b)b若勵磁電流中存在大量的非周期分量，飽和后的若勵磁電流中存在大量的非周期分量，飽和后的 還會進一步還會進一步減小，由于非周期分量引起減小，由于非周期分量引起I I1L1L偏離時間軸的一側，磁通也偏離磁偏離時間軸的一側，

28、磁通也偏離磁化曲線并按照曲線化曲線并按照曲線3 3的局部磁滯回環變化。顯然，偏離磁化曲線的局部磁滯回環變化。顯然，偏離磁化曲線后后 會減小。減小的程度取決于曲線會減小。減小的程度取決于曲線3 3中中 的數值。鐵芯未飽的數值。鐵芯未飽和時和時 不大，不大， 仍然很大，可以認為不會受非周期分量的影響；仍然很大，可以認為不會受非周期分量的影響；鐵芯飽和時鐵芯飽和時 會相當大，非周期分量的存在將會顯著地減小會相當大，非周期分量的存在將會顯著地減小 。 LLbbLbL電流互感器一次側電流電流互感器一次側電流I1消失后，勵磁電流消失后，勵磁電流I1L也相應地變為零。也相應地變為零。由于磁滯回由于磁滯回線的

29、線的磁滯磁滯現象，鐵芯中將長期存在殘留磁通，稱現象，鐵芯中將長期存在殘留磁通，稱為剩磁。剩磁的大小和方向與一次電流消失時刻的勵磁電流為剩磁。剩磁的大小和方向與一次電流消失時刻的勵磁電流I1L有有關關 若將電流互感器一次側電流若將電流互感器一次側電流I1逐漸增大，在逐漸增大，在I1比較小時，電流互比較小時，電流互感器不飽和。此時由于感器不飽和。此時由于 很大且基本不變，勵磁電流很大且基本不變，勵磁電流I1L很小并隨很小并隨著著I1增大也按比例地增大。當勵磁電流增大也按比例地增大。當勵磁電流I1L增大到鐵芯飽和，即磁增大到鐵芯飽和，即磁化曲線的化曲線的s點后，勵磁電感減小，勵磁回路的分流增大。而勵

30、磁點后，勵磁電感減小，勵磁回路的分流增大。而勵磁回路的分流增大又導則勵磁電感進一步下降，其結果是勵磁電流回路的分流增大又導則勵磁電感進一步下降，其結果是勵磁電流I1L迅速增大。鐵芯越飽和則勵磁電流也越大，并且隨一次電流迅速增大。鐵芯越飽和則勵磁電流也越大，并且隨一次電流的增加呈非線性的增加。的增加呈非線性的增加。L5)由變壓器帶負荷調整分接頭由變壓器帶負荷調整分接頭 而產生的不平衡電流而產生的不平衡電流 q調整變壓器分接頭是電力系統中常用的調壓調整變壓器分接頭是電力系統中常用的調壓方法，改變分接頭也就是改變了變壓器的變比方法，改變分接頭也就是改變了變壓器的變比nB，分接頭的改變，就會產生一個新

31、的不平衡分接頭的改變，就會產生一個新的不平衡電流。應在縱差保護的整定值中予以考慮。電流。應在縱差保護的整定值中予以考慮。 （U=22.5% 最大不平衡電流最大不平衡電流 Ibp= U ）nId max q2、3項可通過選擇電流互感器二次線圈的接法項可通過選擇電流互感器二次線圈的接法和變比，以及采用平衡線圈的方法使其降到最小，和變比，以及采用平衡線圈的方法使其降到最小，但但1、4、5項（項（Ily，Ktx，nB）實際上不可能消除，實際上不可能消除，縱差保護必須躲開其影響，在滿足選擇性的同時，縱差保護必須躲開其影響，在滿足選擇性的同時，要求保證內部故障時有足夠的靈敏性，困難很大。要求保證內部故障時

32、有足夠的靈敏性，困難很大。在穩態情況下，為整定變壓器縱差動保護所采用在穩態情況下，為整定變壓器縱差動保護所采用的最大不平衡電流的最大不平衡電流Ibp.max 可由下式確定：可由下式確定： nIfUKIdzatxbpmaxmax%10 10% 電流互感器容許的最大相對誤差電流互感器容許的最大相對誤差Ktx 電流互感器的同型系數，取為電流互感器的同型系數，取為1U 由帶負荷調壓引起的相對誤差，若電流由帶負荷調壓引起的相對誤差，若電流互感器二次電流在相當于被調節變壓器額定抽互感器二次電流在相當于被調節變壓器額定抽頭的情況下處于平衡時，則頭的情況下處于平衡時，則 U等于電壓調整等于電壓調整范圍的一半。

33、范圍的一半。fza由所采用的互感器的變比或平衡線圈的匝由所采用的互感器的變比或平衡線圈的匝數與計算值不同時，所引起的相對誤差（百分數與計算值不同時，所引起的相對誤差（百分數）數）I d.max/nl 保護范圍外部最大短路電流歸算到保護范圍外部最大短路電流歸算到 二次側的數值二次側的數值 三三繞組變壓器繞組變壓器1I 1I 2I 2I 1I 2I 2 22IIIIJ電力系統中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的電力系統中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的縱差動保護原理與雙繞組變壓器是一樣的。縱差動保護原理與雙繞組變壓器是一樣的。 接入縱差動繼電器的差電流為接入縱差動繼電器的差電流為:設變壓器的

34、設變壓器的13側和側和23側的變比為側的變比為 和和 ，考慮到正常運行和區外故障時變壓器各側電流滿足考慮到正常運行和區外故障時變壓器各側電流滿足: : 13Bn23Bn1I 13Bn+1I 23Bn+1I =0電流互感器變比電流互感器變比的選擇應該滿足的選擇應該滿足:3n1n=313Bn3n2n=323Bn222IIIIJ 注意注意TA的極性的極性3.變壓器縱差動保護的整定計算原則變壓器縱差動保護的整定計算原則1)起動起動的整定原則的整定原則 i.i. 在正常運行情況下，為防止電流互感器二次在正常運行情況下，為防止電流互感器二次回路斷線時引起差動保護誤動作，起動電流回路斷線時引起差動保護誤動作

35、，起動電流應大于變壓器的最大負荷電流應大于變壓器的最大負荷電流I If.maxf.max，當負荷當負荷電流不能確定時，可采用變壓器的額定電流電流不能確定時，可采用變壓器的額定電流I Ie.Be.B, ,并引入可靠系數并引入可靠系數k k( (一般取一般取1.3)1.3)，則保，則保護裝置的起動電流護裝置的起動電流BekfkdzIKIKI maxii.ii.躲開保護范圍外部短路時流過繼電器的躲開保護范圍外部短路時流過繼電器的 最大不平衡電流，最大不平衡電流，此時繼電器的起動電此時繼電器的起動電流應為流應為 I Idz.Jdz.J= =K Kk kI Ibp.maxbp.max （二次側）二次側）

36、其其中中Kk:可靠系數采用可靠系數采用1.3I bp.max 保護外部短路時流過繼電器的最大保護外部短路時流過繼電器的最大 不平衡電流不平衡電流I bp.max=(Ktx.10%+U+ fza)I d.max/nl互感器變比和平衡線圈匝數與計算值不同引起的互感器變比和平衡線圈匝數與計算值不同引起的q當變壓器縱差保護采用波形鑒別或二次諧波當變壓器縱差保護采用波形鑒別或二次諧波制動的原理構成時，本身就具有躲開勵磁涌流制動的原理構成時，本身就具有躲開勵磁涌流的特性，無需再作考慮。而當采用具有速飽和的特性，無需再作考慮。而當采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器時，雖可利用勵磁涌流的非鐵芯的差動繼電器時，雖可

37、利用勵磁涌流的非周期分量使鐵芯飽和，來避開勵磁涌流的影響，周期分量使鐵芯飽和，來避開勵磁涌流的影響，但起動電流仍需整定為但起動電流仍需整定為I dz.J1.3I e.B/nl，才能才能躲開勵磁涌流的影響。躲開勵磁涌流的影響。iii.iii.躲開變壓器勵磁涌流的影響躲開變壓器勵磁涌流的影響q靈敏系數可按下式校驗：靈敏系數可按下式校驗：2minJdzJdlmIIK其中其中I d.min.J采用保護范圍內部故障時，流過繼電器采用保護范圍內部故障時，流過繼電器的最小短路電流，即采用在單側電源供電時，系統在的最小短路電流，即采用在單側電源供電時，系統在最小運行方式下，變壓器發生短路的最小短路電流。最小運

38、行方式下，變壓器發生短路的最小短路電流。q按照要求，靈敏系數一般應大于，當不滿按照要求，靈敏系數一般應大于，當不滿足時，則需采用具有制動特性的差動繼電器。足時，則需采用具有制動特性的差動繼電器。差動保護的整定值越大，則對變壓器內部差動保護的整定值越大，則對變壓器內部 故障的反應能力就越低。故障的反應能力就越低。四、具有制動特性的差動繼電器四、具有制動特性的差動繼電器 1差動繼電器的制動特性差動繼電器的制動特性 如果將變壓器兩側的電流都折算到電流互感如果將變壓器兩側的電流都折算到電流互感器的二次側，則區外故障時變壓器兩側電流器的二次側，則區外故障時變壓器兩側電流相等，即：相等，即： I I稱為區

39、外故障時變壓器的穿越電流。稱為區外故障時變壓器的穿越電流。 22III如果將變壓器兩側的電流都折算到電流互感器的二次側，則可以認為如果將變壓器兩側的電流都折算到電流互感器的二次側，則可以認為在正常運行和區外故障時，同一電流流過變壓器兩側，故稱為穿越電在正常運行和區外故障時，同一電流流過變壓器兩側，故稱為穿越電流流由互感器變比不一致和互感器傳變誤差產生的不平衡由互感器變比不一致和互感器傳變誤差產生的不平衡電流的討論知：電流的討論知：流入差動繼電器的不平衡電流與變壓流入差動繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時的穿越電流有關。穿越電流越大，不平器外部故障時的穿越電流有關。穿越電流越大，不平衡電流也越

40、大。衡電流也越大。具有制動特性的差動繼電器正是利用這個特點，在差具有制動特性的差動繼電器正是利用這個特點，在差動繼電器中引入一個能夠反應變壓器穿越電流大小的動繼電器中引入一個能夠反應變壓器穿越電流大小的制動電流，繼電器的動作電流不再是按躲過最大穿越制動電流，繼電器的動作電流不再是按躲過最大穿越電流整定，而是根據制動電流自動調整。對于雙繞組電流整定，而是根據制動電流自動調整。對于雙繞組變壓器，變壓器，外部故障時由于外部故障時由于 (折算到二次側折算到二次側)，制動電流制動電流I Ir r可取可取: : I Ir r=I=I2 2或或I Ir r=I=I2 2 22III故變壓器外部故障時的不平衡

41、電流與故變壓器外部故障時的不平衡電流與I Ir r有關，有關，可表示為：可表示為： rbpIfI 則具有制動特性差動繼電器的動作方程為則具有制動特性差動繼電器的動作方程為 ：()JkrIK f IK Kk k是可靠系數是可靠系數 nIfUKIdzatxbpmaxmax%10 由影響變壓器差動保護的因素可知：由影響變壓器差動保護的因素可知：而：而：2 2nIIIdrI Id d變壓器外部故障時的短路電流變壓器外部故障時的短路電流rIJI0agmax. rImax.dzI0 .dzIgdI)(rkIfKJdzI.將差電流與制動電流的關系在一個平面坐標上將差電流與制動電流的關系在一個平面坐標上表示，

42、顯然只有差電流處于曲線的上方時差動表示，顯然只有差電流處于曲線的上方時差動繼電器才能并且肯定動作。稱為差動繼電器的繼電器才能并且肯定動作。稱為差動繼電器的制動特性，而處于制動特性上方的區域稱為差制動特性，而處于制動特性上方的區域稱為差動繼電器的動作區，另一個區域相應地稱為制動繼電器的動作區，另一個區域相應地稱為制動區。動區。 rIJI0agmax. rImax.dzI0 .dzIgdI)(rkIfKJdzI. 是一個關于是一個關于I Ir r的單調上升函數。在的單調上升函數。在I Ir r比較小時，電流互比較小時，電流互感器不飽和，感器不飽和， 是線性上升的（是線性上升的（I Ir r I I

43、gdgd) )； I Ir r比較大導致電流互感器飽和后，比較大導致電流互感器飽和后， 的變化率增加，并不的變化率增加，并不再是線性的再是線性的( (I Igdgd I Ir.maxr.max) )。 的線性部分可以表示為的線性部分可以表示為: : )(rkIfK)(rkIfK)(rkIfK)(rkIfK()()krkzaLHrK f IKfUKIK KLHLH為電流互感器未飽和時存在的線性誤差，由互感器型號決定，為電流互感器未飽和時存在的線性誤差，由互感器型號決定，一般小于一般小于2。 rIJI0agmax. rImax.dzI0 .dzIgdI)(rkIfKJdzI.設變壓器穿越電流等于最

44、設變壓器穿越電流等于最大外部故障電流大外部故障電流I Id.maxd.max時，時，差動繼電器動作電流和制差動繼電器動作電流和制動電流分別為動電流分別為I Idz.maxdz.max和和I Ir.maxr.max ，如圖的，如圖的a點所示。點所示。顯然，此時差動繼電器的顯然，此時差動繼電器的不平衡電流就是最大不平不平衡電流就是最大不平衡電流，故衡電流，故: : .max.maxdzKbpIK I理論上理論上I Ir.maxr.max = = I Id.maxd.max ，但制動電流也要經過電流互感器測量，但制動電流也要經過電流互感器測量，互感器飽和會使測量到的制動電流減小，故互感器飽和會使測量

45、到的制動電流減小，故 :.max.max.maxrdbpIII令令 .max.max.maxdzrrIKIK Kr.maxr.max稱為制動特性的最大制動比。稱為制動特性的最大制動比。 rIJI0agmax. rImax.dzI0 .dzIgdI)(rkIfKJdzI.由于電流互感器的飽和與許多因素有關，制動特性中由于電流互感器的飽和與許多因素有關，制動特性中非線性部分的具體數值是不易確定的。實用的制動特非線性部分的具體數值是不易確定的。實用的制動特性要進行簡化，在數字式縱差動保護中，常常采用一性要進行簡化，在數字式縱差動保護中，常常采用一段與坐標橫軸平行的直線和一段斜線構成的所謂段與坐標橫軸

46、平行的直線和一段斜線構成的所謂兩兩折線折線特性特性(以以I Idz.Jdz.J表示表示)， I Idz.Jdz.J的斜線穿過的斜線穿過a點，并點，并與直線及與直線及 K Kk kf(If(Ir r) ) 相交于相交于g點。點。g點所對應的動作電流稱為最小動作電流點所對應的動作電流稱為最小動作電流I Idz.0dz.0，而對應，而對應的制動電流稱為拐點電流。由于在的制動電流稱為拐點電流。由于在I Ir r I Ir.maxr.max時，時， I Idz.Jdz.J始終在始終在 K Kk kf(If(Ir r) ) 的上方，所以外部故障時差動繼電器的上方，所以外部故障時差動繼電器不會誤動，但內部故

47、障時靈敏度有所下降。不會誤動，但內部故障時靈敏度有所下降。 rIJI0agmax. rImax.dzI0 .dzIgdI)(rkIfKJdzI.I Idz.Jdz.J不再經過坐標原點。因為存在一些與制動電流無關的不平不再經過坐標原點。因為存在一些與制動電流無關的不平衡電流如變壓器的勵磁電流、測量回路的雜散噪聲等，動作電衡電流如變壓器的勵磁電流、測量回路的雜散噪聲等，動作電流過低容易造成繼電器的誤動。制動特性的數學表達式為流過低容易造成繼電器的誤動。制動特性的數學表達式為: : .0.0,(),dzrgdzd JrgddzrgdIIIIK IIIII式中式中K K為制動特性的斜率為制動特性的斜率

48、 :.max.0.maxdzdzrgdIIKII拐點電流拐點電流I Igdgd選取的范圍為選取的范圍為 :(0.6 1.1)gdeII式中式中I Ie e為變壓器的額定電流為變壓器的額定電流 I Idz.0dz.0可按下式選取可按下式選取 :. .0(0.2 0.5)dz JeII2差動繼電器在內部故障時的動作行為差動繼電器在內部故障時的動作行為 rIJI0max.dzI0 .dzIgdIbcc122內部故障時，繼電器的動內部故障時，繼電器的動作電流作電流 直線直線1: 雙側電源供電時，若兩側電雙側電源供電時，若兩側電源的電勢和等效阻抗都相同，源的電勢和等效阻抗都相同，則則: : IJ= I2

49、+ I2=2 Ir直線直線2: 單側電源供電時，若單側電源供電時，若I1是負是負荷側，內部故障時有：荷側，內部故障時有： Ir= I2=0直線直線2: 單側電源供電時，若單側電源供電時，若I1是電源是電源側，內部故障時有：側，內部故障時有： Ir= I2= IJ在各種運行方式下的變壓器內部故障時，帶有在各種運行方式下的變壓器內部故障時，帶有制動特性差動繼電器的動作電流均為最小工作制動特性差動繼電器的動作電流均為最小工作電流電流I Idz.0dz.0。不帶制動的差動繼電器也可以看作不帶制動的差動繼電器也可以看作是制動特性差動保護的一個特殊情況。其制動是制動特性差動保護的一個特殊情況。其制動特性是

50、平行于坐標橫軸的直線，動作電流為固特性是平行于坐標橫軸的直線，動作電流為固定的定的I Idz.maxdz.max。繼電器采用制動特性后，變壓器。繼電器采用制動特性后，變壓器內部故障時將動作電流從原來的內部故障時將動作電流從原來的I Idz.maxdz.max下降到下降到I Idz.0dz.0 ，故差動繼電器的靈敏系數大為提高。，故差動繼電器的靈敏系數大為提高。 制動電流的選取方式對保護的靈敏度是有影響的。制動電流的制動電流的選取方式對保護的靈敏度是有影響的。制動電流的選取不是唯一的，例如也可以選擇選取不是唯一的，例如也可以選擇I Ir r= = I2作為制動電流。作為制動電流。在外在外部故障時

51、，和部故障時，和I Ir r= = I2的制動作用是一樣的；內部故障時兩者的的制動作用是一樣的；內部故障時兩者的靈敏度不一樣，顯然選取故障電流小的一側作為制動電流時靈靈敏度不一樣，顯然選取故障電流小的一側作為制動電流時靈敏度較高。敏度較高。電磁式保護通常按照這一原則來選取制動電流。對電磁式保護通常按照這一原則來選取制動電流。對于數字式保護，制動電流通常由各側電流綜合而成，以簡化整于數字式保護，制動電流通常由各側電流綜合而成，以簡化整定計算和調試，例如定計算和調試，例如(雙繞組變壓器雙繞組變壓器) （1 1）平均電流制動：）平均電流制動： 2 22IIIr（2 2）復式制動：）復式制動： 2 2

52、2IIIr當當 時，時， ； 否則否則 。 其中其中 為為 和和 的夾角。的夾角。 （3 3）標積制動：）標積制動： cos00rI 1I2Icos 22IIIr外部故障時由于外部故障時由于 ，三種制動電，三種制動電流都等于變壓器的穿越電流；內部故流都等于變壓器的穿越電流；內部故障時，制動電流的大小是不一樣的，障時，制動電流的大小是不一樣的，在不考慮負荷電流影響時，后兩種方在不考慮負荷電流影響時，后兩種方法的制動電流比較小。法的制動電流比較小。但應該指出，在故障電流很大，負荷但應該指出，在故障電流很大，負荷電流影響可以忽略的情況下，各種方電流影響可以忽略的情況下，各種方法都有很高的靈敏度；只有

53、在故障電法都有很高的靈敏度；只有在故障電流與負荷電流差不多甚至更小時，分流與負荷電流差不多甚至更小時，分析各種制動電流的相對大小才是有意析各種制動電流的相對大小才是有意義的。義的。 22IIq為反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組為反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時作為差動保過電流，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（就是變壓器主保護的后護和瓦斯保護的后備（就是變壓器主保護的后備保護，不是相鄰母線或線路的后備保護），備保護，不是相鄰母線或線路的后備保護），變壓器應裝設過電流保護，根據變壓器容量和變壓器應裝設過電流保護，根據變壓器容量和系統短路電流

54、水平不同，實現保護的方式有：系統短路電流水平不同，實現保護的方式有：過電流保護，低電壓啟動的過電流保護，復合過電流保護，低電壓啟動的過電流保護，復合電壓起動的過電流保護及負序過電流保護。電壓起動的過電流保護及負序過電流保護。1.變壓器的過電流保護變壓器的過電流保護It跳跳跳跳變壓器過電流保護的單相原理接線圖變壓器過電流保護的單相原理接線圖q變壓器過電流保護與線路保護中定時限過變壓器過電流保護與線路保護中定時限過電流保護原理相同，保護動作后應跳開變壓電流保護原理相同，保護動作后應跳開變壓器兩側的斷路器。器兩側的斷路器。q保護裝置的起動電流應按照躲開變壓器可能出保護裝置的起動電流應按照躲開變壓器可

55、能出現的最大負荷電流現的最大負荷電流I f.max來整定：來整定：max fhkdzIKKImax fdzII2DL1DL1)對并列運行的變壓器應考慮因故障突對并列運行的變壓器應考慮因故障突然切除一臺所出現的過負荷，當各臺然切除一臺所出現的過負荷，當各臺變壓器容量相同時，可按：變壓器容量相同時，可按：BefInnI1max其中：其中：n并列運行變壓器的最小臺數并列運行變壓器的最小臺數I e.B每臺變壓器的額定電流每臺變壓器的額定電流此時保護裝置的起動電流應整定為：此時保護裝置的起動電流應整定為：BehkdzInnKKI1Kk=1.21.3 Kh=0.85I If.maxf.max可按以下情況考

56、慮，并取最大值：可按以下情況考慮，并取最大值： 2)對降壓變壓器，考慮低壓側負荷電動對降壓變壓器，考慮低壓側負荷電動機自起動時的最大電流機自起動時的最大電流KzqI e.B,起動電起動電流應整定為：流應整定為：BehzqkdzIKKKI Kzq自起動系數。其值與負荷性質及用戶與電源自起動系數。其值與負荷性質及用戶與電源間的電氣距離有關間的電氣距離有關110kV降壓變電站的降壓變電站的6110kV側側:取取Kzq=1.52.5;110kV降壓變電站的降壓變電站的35kV側側:取取Kzq=1.52.03)保護的動作時限應比相鄰元件保護的保護的動作時限應比相鄰元件保護的最大動作時限大最大動作時限大t

57、q按上述條件選擇的起動電流，其值一按上述條件選擇的起動電流，其值一般較大，往往不能滿足作為相鄰元件后般較大，往往不能滿足作為相鄰元件后備保護的要求，需采用以下幾種提高靈備保護的要求，需采用以下幾種提高靈敏性的措施。敏性的措施。2.低電壓起動的過電流保護低電壓起動的過電流保護低電壓起動過電流保護的原理接線圖低電壓起動過電流保護的原理接線圖1Iabc2I3IUU2過濾器過濾器I456電壓回路電壓回路跳閘回路跳閘回路分析分析 正常時，無負序電壓，觸點閉合，觸點斷開，正常時，無負序電壓，觸點閉合，觸點斷開，線圈中無電流，觸頭斷開，無跳閘信號線圈中無電流，觸頭斷開，無跳閘信號 當發生各種不對稱短路時，由

58、于出現負序電壓，因當發生各種不對稱短路時，由于出現負序電壓，因此繼電器動作，其常閉觸點打開，于是加于低電壓繼電此繼電器動作，其常閉觸點打開，于是加于低電壓繼電器上的電壓被迫變成零，則動作，觸點閉合。這時電器上的電壓被迫變成零，則動作，觸點閉合。這時電流繼電器中至少應有兩個動作，于是就可以起動時流繼電器中至少應有兩個動作，于是就可以起動時間繼電器，經過預定的時限動作于跳閘。間繼電器，經過預定的時限動作于跳閘。當發生三相短路時，由于在短路開始瞬間一般會當發生三相短路時，由于在短路開始瞬間一般會短時出現一個負序電壓，使繼電器短時出現一個負序電壓，使繼電器4 4動作，因此，低動作，因此，低電壓繼電器電

59、壓繼電器5 5不動作不動作 ，5 5觸點閉合，待負序電壓消失觸點閉合，待負序電壓消失后，繼電器后，繼電器4 4返回，觸點閉合，則繼電器返回，觸點閉合，則繼電器5 5又接于線又接于線電壓電壓UcaUca上，由于三相短路時，三相電壓均降低，故上，由于三相短路時，三相電壓均降低，故繼電器繼電器5 5仍將處于動作狀態，這時保護裝置的工作情仍將處于動作狀態，這時保護裝置的工作情況就相當于一個低電壓起動的過電流保護。況就相當于一個低電壓起動的過電流保護。負序電壓元件的起動電壓按躲開正常運行方式下負序電壓元件的起動電壓按躲開正常運行方式下負序過濾器出現的最大不平衡電壓來整定。根據運負序過濾器出現的最大不平衡

60、電壓來整定。根據運行經驗，起動電壓行經驗，起動電壓U U2.dz2.dz可取為：可取為： U 2.dz=(0.060.12)U e.B1) 由于負序電壓繼電器的整定值小，故在不對稱短由于負序電壓繼電器的整定值小，故在不對稱短路時，電壓元件的靈敏系數高。路時，電壓元件的靈敏系數高。2) 由于保護反應負序電壓，因此對于變壓器的不對由于保護反應負序電壓，因此對于變壓器的不對稱短路，與變壓器的接線方式無關。稱短路，與變壓器的接線方式無關。3) 在三相短路時，如果由于瞬間出現負序電壓，使在三相短路時，如果由于瞬間出現負序電壓，使繼電器繼電器4和和5動作，則在負序電壓消失后，動作，則在負序電壓消失后，5又