变压器微机保护的实现.ppt

一 变压器内部短路的差动保护,一） 变压器差动保护的基本原理 1.变压器差动保护的概念 变压器差动保护（如无特殊说明，特指纵联电流差动保护，下同）是变压器最重要的保护之一，如图所示(注意假定正向规定)。 变压器差动保护的保护范围为由不同地点引入差动保护的各组电流互感器TA (同一地点的三相TA为一组)所限定的区域，可以反应在这个区域内的变压器本体绕组的短路故障、引出线上的相间短路故障以及中性点接地侧绕组和引出线上的接地短路故障。（注意推广到多圈及多侧变压器差动保护。） 由于变压器以及TA均依靠电磁传变工作,它们的电磁特性，尤其是暂态特性将对差动保护性能产生重要影响，因此变压器差动保护实际动作方程的构成比较复杂，其主要目的就是克服这种影响。,图1-0 变压器纵差保护原理示意图,2.比率制动式差动保护判据,下面通过一个三侧差动保护来讨论变压器比率制动式差动保护的动作判据（动作方程）。 设差动电流记为 ，制动电流记为 ，变压器差动保护中通常采用三段折线式比率制动判据（以一相为例）：,(1-1),上述比率制动判据的特性如图1-1所示，并且它建立在下述假设条件基础上。,设供差动保护使用的各侧电流基波相量（以一相为例）分别记为 、 、 ； 规定变压器各侧电流假定正向均由外部指向变压器内部； 假定已通过合理选择变压器各侧的TA变比和二次接线使得变压器正常状态时各侧同名相二次电流基波相量的相量和为零。,图1 三段折线式比率制动特性,上述判据中定义差动电流： 而制动电流有多种构成形式，常见的有以下两种： 注意：(1)采用不同的制动形式，制动效果不同，制动系数也不同；(2)对于双圈变，常用差动和制动量为(注意，它也可以推广到多圈变压器的差动保护)：,（1-2）,（1-3）,（1-4）,二） 变压器差动保护的特殊问题,1. 差动保护中影响不平衡差流的因素及对策 (1)由三相变压器连接组产生的不平衡差流 原因：以双圈变压器为例，除非变压器高、低压侧三相绕组的连接方式相同（譬如Y, y12连接组），一般情况下，变压器高、低压侧三相绕组的连接方式可能不同（譬如Y, d11或Y0, d11连接组），使其两侧对外引出线同名相一次电流之间存在较大相位差，这种相位差会在差动电流中出现很大的不平衡电流。 对策：为消除此相位差以避免在差流中出现很大的不平衡电流，因此需要在TA的二次侧进行相位调整或补偿。 传统做法是在变压器不同侧对TA二次侧采用不同接线方式来实现消除相位差的相位调整(补充TA连接图)；而在微机差动保护中则改用计算的方式(补充说明采用两相电流差问题，引出由Y或d侧变换问题及其特点的讨论)。,(2)变压器各侧电流互感器变比不匹配产生的不平衡差流,原因：因为电流互感器变比按标准变比设计，难于恰好与变压器变比相匹配，因而有可能产生不平衡电流。 对策：在集成电路保护中，通常是在变换部分通过调整负载电阻来实现，可以做到较精细的调节，基本上能够消除此种不平衡电流影响。而在微机数字式保护中，可以由软件通过计算来实现此种电流平衡的精确自动调整。 譬如，就主变差动保护而言，我们可以取机端侧(低压侧)为基准侧,其二次电流额定值作为基准电流,记为 ；而将差动保护的其它各侧作为待折算侧，并设其二次电流额定值为 ，那么待折算侧电流平衡系数为 求出各侧电流平衡系数后，将各侧电流与其对应的平衡系数相乘即可实现电流平衡的自动调整。,(3)带负荷调压而产生的不平衡差流,原因：在改变带负荷调压变压器的分接头位置时，使变压器变比发生改变，从而产生不平衡电流。不平衡电流与调压范围有关，即（调压分接头位于Y侧） 在由带负荷调压引起不平衡电流中，当 取额定电流时， 为正常运行工况下的最大不平衡电流；当 取为主变星形侧最大短路电流时，则 为所有工况下最大不平衡电流。 对策：采用适当提高差动保护门槛的方法来躲开带负荷调压引起的不平衡电流。,（1-5）,(4)变压器各侧电流互感器特性不一致而产生的不平衡差流,原因：构成差动电流的各侧电流互感器因特性不一致而造成传变误差不同，从而引起附加的不平衡电流，尤其当外部短路故障时，因电流暂态分量（主要是非周期分量）及TA饱和等原因，有可能造成很大的不平衡电流。 对策：首先是二次回路上的措施，包括尽量选择同型同特性的差动保护专用电流互感器，尽量减小电流互感器二次负荷等； 另一方面是在差动保护动作特性上的措施。譬如：广泛使用的具有比率制动特性的差动保护原理，利用穿越电流的大小自动改善制动特性，具有良好的对付TA暂态特性不一致（如饱和）的影响；在有可能引起TA严重饱和的场合，还需要专门判据来予以对付。,(5)变压器过励磁运行工况引起的稳态不平衡差流,原因：对于差动保护而言，励磁电流相当于变压器内部故障电流，从而形成不平衡差流，严重时会引起差动保护的误动作。平时励磁电流很小，仅为额定电流的1%-3%；但当运行电压升高或系统频率降低时，由于磁通密度大增而引起铁心饱和（尤其大型变压器为提高材料利用率而设计磁密工作点非常靠近膝点，极易饱和），励磁阻抗降低，会引起很大的