毕业论文-变压器励磁涌流和绕组故障的仿真分析.docx

. . .山东农业大学毕 业 论 文变压器励磁涌流和绕组故障的仿真分析院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气3班 届 次 2015届 学生姓名 学 号 1 指导教师 二一五年六月一日装订线. . . 32目 录摘要IAbstractII引言11关于变压器的励磁涌流和绕组短路11.1课题研究的背景与意义31.2国内外关于课题的研究现状41.3 在MATLAB、Simulink平台上建模的步骤42 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真62.1 变压器励磁涌流仿真分析62.2双侧电源双绕组变压器72.2.1 分析影响励磁涌流大小的因素72.3 建立仿真模型并分析得到的波形图122.4 故障电流波形图特征分析162.5 励磁涌流对变压器纵差保护的影响和解决方法182.5.1 抑制励磁涌流的方法192.5.2 差动保护的优化方法193 变压器绕组故障的仿真分析213.1 变压器绕组故障原因分析213.2 变压器绕组内部故障模型的建立223.2.1 变压器保护区内，外故障时的比率制动模型的建立223.3 设置参数并对波形图进行分析243.4 变压器绕组故障的防范措施及建议274 结论29参考文献30致谢32ContentsSummary IAbstractIIIntroduction 11 Inrush current and short-circuit on the transformer windings11.1 The background and significance of research31.2 Research Status on topic41.3 Steps on MATLAB, Simulink modeling platform42 Simulation of the transformer inrush load switching62.1 Simulation analysis of transformer inrush current situation62.2 Bilateral two-winding transformer power supply72.2.1 Analysis of factors affecting the size of the inrush current72.3 Simulation model and analyze the resulting waveform122.4 Characteristics of fault current waveform162.5Inrush current of transformer differential protection impacts and solutions182.5.1 Inrush current suppression method192.5.2 Optimization of differential protection193 Transformer Winding Fault Simulation213.1 Winding Cause Analysis of Fault213.2 Establish Transformer Internal Fault Model223.2.1 To establish the ratio of the outer brake model fault transformer protection zone223.3 Setting parameters and waveforms for analysis243.4 Preventive measures and recommendations transformer winding faults274 In conclusion29References 30Acknowledgements32变压器励磁涌流和绕组故障的仿真分析周志明(山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018)摘要：随着世界经济不断快速的发展，电已经成为了人类社会正常运转必不可少的商品。而在电能传输的过程中，变压器是其不可缺少的电力元件。变压器的研究方面很多，在本篇论文中介绍了电力变压器的国内外研究史以及电力变压器的各种故障，变压器产生的不平衡电流。重点讲述由变压器铁芯饱和引起的励磁涌流和变压器绕组内部故障.利用MATLAB/Simulink来进行变压器空载合闸时励磁涌流和变压器绕组内部故障的仿真，从得到的波形图和数据来进行分析变压器的励磁涌流和绕组故障。通过表面现象研究其内在机理，并提出解决问题的方法为以后电力变压器在这些方面的研究奠定一个基础。关键词:变压器 励磁涌流 Simulink仿真 绕组故障The simulation analysis of the excitation inrush current and the transformer faultZhiming Zhou(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract As the world economy continues rapid development, electricity has become essential for the normal operation of the human society commodity. In the course of power transmission, the transformer which is indispensable electrical component. Many research transformers, In this paper describes the various fault study abroad history of power transformers and power transformers, current imbalance generated by the transformer. Focuses on the inrush current and internal fault transformer winding transformer core saturation caused by using MATLAB / SIMULINK to simulate the inrush current and internal fault of transformer winding transformer load switching, and data obtained from the waveform to be analyzed transformer the inrush current and winding faults. Study the internal mechanism of surface phenomena, and propose solutions to problems and lay a foundation for future research in these areas of power transformers through.Key words: transformer; excitation inrush current; Simulink; winding fault引言 在近几年中，随着社会经济的不断提升以及各大工矿企业用电量的不断加大。大批的容量大，电压高的变压器被制造，与此同时电网的电力系统规模不断扩大。而与变压器快速发展相形见绌的是变压器继电保护的发展却相对来说是非常靠后的，变压器的继电器保护在需要动作时不发生动作或者是该动作时它又不动作，这就造成了变压器出现故障时，保护的可靠性较低。在这有一组数据来表示变压器继电保护的滞后性。在1995-2002年期间变压器纵差保护共动作一千五百多次，其中误动作或拒动作五百余次，动作正确率只有不到百分之七十，其继电保护的准确性和可靠性远远的低于发电机的保护和在电能中起输送作用的输电线路的保护。变压器保护动作的正确率不高的因素是多方面的，如绕组车间的工作人员将CT极性接反，在计算变压器继电保护的整定时出现的错误，还有变压器在工作时候的维护的次数很少，造成运行不良等；自身最重要的一个因素是变压器制造结构工艺的单一化，问题化，还有对变压器选择的继电保护不适宜等原因。本文主要针对困扰变压器保护的励磁涌流问题和变压器绕组内部短路时的问题，通过建立变压器励磁涌流仿真模型和变压器绕组内部故障的仿真模型进行研究和分析，从而在了解变压器的本质现象后提出一些措施以便提高变压器继电保护的稳定性，以便使整个电力系统运行的安全性，稳定性和经济性发挥最大的效能。1关于变压器的励磁涌流和绕组短路图1-1 变压器基本原理如图1-1所示，变压器是一种应用电磁感应原理把电能从一个电路传到另一个电路的电磁装置。它主要由三部分组成一是铁芯，二是环绕在铁芯上的一次侧绕组线圈，三是环绕在铁芯上的二次侧绕组线圈。变压器在生活中有十分广泛的应用范围。除了主要使用在输配电上电力变压器外，还有一些特定场所使用的变压器。电力变压器除了能够改变铁芯两侧电压大小之外，还具有改变两侧电流、两侧的阻抗，相位和隔离，稳压等作用。而且随着我国大电网的战略的实施越来越多条超高压，长距离的线路将要在我国建成，那么在这种背景下大容量变压器的使用会越来越多。电力变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时变压器电压从零或很小的数值突然上升到运行电压时会产生很大的暂态励磁电流,也就是通常所说的变压器的励磁涌流。同时它的波形会发生较大的起伏变化与稳态时的励磁电流的波形截然不同，而且这种变化有可能造成变压器差动保护的误动。在变压器稳态的情况下，流经变压器的励磁电流很小，不会超过变压器额定电流的2%-5%,这么小的励磁涌流对变压器的纵差保护的影响是很小的，往往忽略不计。但当变压器突然合闸时，并且它的二次侧没有接任何负载或变压器的外部短路故障被变压器保护快速切除后，原先稳态运行的暂态电流这时就会增大到变压器额定电流的四到八倍，变成变压器的励磁涌流。而此时的励磁涌流几乎可以与变压器出现短路故障时的短路电流相比较，而且这个暂态过程将随变压器容量的大小而持续的时间不等。如图1-1中，变压器绕组是变压器关键部件，它是构成变压器的电气回路主要部分，也是进行电能交换的重要结构。变压器的内部绕组短路故障属于变压器的内部故障，变压器的内部绕组故障分为绕组的匝间短路，绕组的接地短路，变压器铁芯的损坏，还有相与相之间的短路等，而大部分变压器油箱内的各种故障是由于变压器绕组自身缠绕结构和绝缘布置不合理所引起的，而且绕组故障在这当中是经常出现的，并且概率又是最大的。当变压器在正常运行时内部绕组突然发生故障，这对变压器的影响是很大的，因为当变压器在运行时突然绕组发生短路故障，在变压器的一二次侧的绕组线圈中会出现很大的短路电流，它在变压器绕组上产生大量的热能，这可能会烧坏绕组的绝缘线，从而破坏了变压器的绝缘性能，就极有可能造成变压器的电压击穿和损坏事故。另一方面，短路电流产生的电动力有可能会造成变压器绕组变形，如果短路电流小，继电保护可以正常的动作，变压器受到的短路冲击小，变压器的绕组变形不大；但是如果变压器的短路电流很大，那么变压器受到的短路冲击就会很大，绕组将变形严重，继电保护不能正常动作，就很有可能造成变压器绕组的损坏。1.1 课题研究的背景与意义图1-2 电力系统结构图如上图1-2所示,现在的电力系统一般由发电，输电，变电，配电，用电等五部分构成，电能按照次位顺序有条不紊的进行传输。而在这五部分之中变电就是由电力变压器完成的。在电能的传输和配送的过程中，电力变压器是整个电力系统电能进行传送，分配和调度的重要电力器件，是能量在电力系统输送中的核心部位。在电能由发电厂发出送往千家万户，各大工矿企业和社会的各行各业的过程中，电力变压器都是这些能量传送道路上的一个重要节点，因此电力变压器在现在这个电能传输中的地位可见重要。当变压器出现故障时直接会影响它所联系的下级所有的用户，一旦变压器损坏或是出现了问题将对电力系统的稳定性造成冲击而且系统的突然中断会造成不小的经济损失，并且供电最重要的是可靠与连续，作为电力系统的重要设备，变压器的能否正常运行决定着整个电网供电系统的稳定，可靠与连续性。大型变压器制造工艺复杂，而且需要的人力物力极多，也就造成了变压器设备的贵重性，而且大型变压器牵扯着很大的经济价值，所以在现实生活中必须根据所要安装的变压器具体容量和在电力供应的过程中起到的程度的大小以及变压器的自身故障高发的种类来对变压器安装性能好，动作快的继电保护。以便变压器出现故障时能被及时发现和切除，避免变压器受到更大的破坏和冲击，提高电网供电系统的可靠性和稳定性。1.2 国内外关于课题的研究现状 由于电力系统运行的复杂性，铁芯材料的非线性，原始条件出现几率的不确定性，如短路时各种串联、并联补偿电容及长线的电容效应与变压器绕组的铁磁振荡，变压器本身将有可能进入超饱和状态。使得涌流分析比较困难。由变压器励磁涌流及内部故障的电磁暂态机理，现有文献对于特征量提取与判据的论述可分为识别涌流和识别短路电流。目前，国内外判别励磁涌流的方法主要有如下几种方法:二次谐波制动原理、间断角原理、波形对称原理、功率差动识别原理、谐波电压制动原理、磁通特性识别原理、基于参数识别原理、等值电路法、电压突变量等;随着小波变换、模糊数学及神经网络的蓬勃发展，这些新技术也随之引入变压器差动保护。但是相对于现有的判别方法，它们不是独立的提取特征量进行涌流识别，而是作为辅助手段渗透到传统差动保护方法之中。小波变换由傅里叶变换发展而来，具有多尺度分析和良好的时频局部特性可以准确地提取信号的特征。小波变换用于差动保护主要有三个方面:一是代替传统的傅利叶变换，精细地提取信号的幅值、相位等特性。二是利用小波变换来测量间断角或是通过模局部极大值特性提取励磁涌流的间断角特性。三是检测信号的突变点，用以判断CT铁心是否进入饱和。影响变压器差动保护的因素极为复杂，难以得出精确的模型，精确数学中的判据运用“O-1”逻辑，既满足判据则为涌流，不满足判据则为内部故障。模糊数学运用隶属度概念在“o-1”中过渡，同时将多个只从一方面反映变压器内部电磁现象的判据综合起来，以弥补单个判据判别涌流的不足。人工神经网络则属于模式识别的一种，目前主要应用于拟合非线性的变压器磁化曲线或把变压器模型当成黑匣子，判别前需要通过大量的典型波形作为样本进行学习训练。为了不使变压器内部故障引起所连接电网的振动，导致电网出现不稳定。在现实中要尽可能的保证变压器稳定的工作，不用在进行繁琐的实验预装等前提工作。国内外电气工程人员围绕着变压器故障的在线监测和绝缘进行了大量数据的分析和研究。提出了以变压器油气相色谱实验和常规的电气试验为基础，重点放在对各类所获得信息和数据的整理，分析和决策上一种方法。但是故障诊断的准确度只能由工作人员的实验的经验样本获取，无法对故障点进行具体的位置定位。而另一类是围绕电气方法所展开的研究，例如针对变压器内部故障的冲击试验法和工频故障法。1.3 在MATLAB、Simulink平台上建模的步骤 在Simulink平台上搭建新的系统模型的一般所需用到的步骤：(1)先画出要搭建的系统的草图，将所要进行仿真的系统根据功能划分成子系统，然后在simulink中用一个个小模块进行每个子系统的搭建，这样用户就可以不用再写那些复杂的程序语言，所以要搭建系统模型，必须对库里的保存的模块加以了解和熟悉。(2)在模块库里找到搭建自己系统模型所需用到的模块，将它拖到新建的模型窗口中，按照事先画好的系统草图连接各模块。(3)如果所搭建的系统很复杂，用到的模块很多，就考虑用封装子系统，使系统看起来更加的简单美观。(4)设置所搭建系统模型中各模块的位置以及与仿真有关的参数。(5)模型，改变模型文件名，以.mdl结尾。(6)对所搭建的模型进行运行仿真，观察波形结果。看仿真中是否有参数设置错误，如若不合理则加以修正。(7)调试模型。如果仿真结果和自己预想的不一样，而且各参数又都没设置错，那么就有必要进行调试，查看每个仿真步骤的情况，直到结果符合自己所搭建的模型的要求，方可对它进行保存。2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真2.1 变压器励磁涌流仿真分析电力变压器模型可分为电路模型和磁路模型两部分，因为变压器的励磁涌流不是变压器长时间保持的状态，只是一种暂态的过程，所以变压器暂态仿真可以从磁路的角度和电路的角度来综合考虑。在变压器空载合闸时励磁涌流的仿真分析中，所用到的变压器模型是建立变压器铁芯饱和的基础上的电路模型，变压器两线圈之间磁的联系是根据电磁感应。当电流流过初级线圈时，会产生环绕两个线圈，磁路是铁芯的磁感应线，再根据电磁感应原理在次级线圈中感应出电压。那么这个过程中最重要的就是铁芯的磁饱和问题。因此，变压器励磁涌流仿真的核心问题是如何处理变压器铁芯的磁滞回环即铁芯饱和的问题。图2-1 变压器铁芯的磁滞曲线电力变压器是根据电磁感应的原理来制造的，由一二次侧的线圈进行电路联系，由铁芯进行磁回路间的联系。而变压器的铁芯主要有两个损耗，分别是：磁滞损耗和涡流损耗。铁磁材料除了磁导率很大以外，还有磁化特性的非线性，磁滞和涡流现象等特点。通过观察图2-1变压器铁芯的磁滞曲线不难发现，它的磁滞曲线表现出不单一性，即变压器铁芯上升和下降的磁滞曲线不会重合，而是一个回线形式。在这种情况下，虽然在不同的瞬间，磁通是一样的，但是它却对应的是两个不同的磁化电流，所以铁磁材料的这种特点会引起损耗，被称为铁芯的磁滞损耗.经过证明，磁滞损耗的大小与磁滞回线所围的面积成正比.因为加在变压器上的电压为正弦波，所以产生的磁通也是交变的，交变的磁通在铁芯中产生一个电流，但它一直在铁芯中流通，一般称为涡流，同样它也会在变压器铁芯中产生损耗，叫做涡流损耗。通常把铁芯的磁滞损耗和涡流损耗合称为变压器的铁损损耗，它在运行中都以热能的形式消耗掉了。变压器的铁芯一般由加入硅的钢片叠加而成，因为在钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加铁芯的电阻率，它可减少铁芯中的涡流，使变压器其损耗减少。理论上，磁滞过程是一个静态磁化的过程，与励磁的频率无关(即与励磁波形无关)，而只与励磁最大值有关。 而本篇通过对变压器励磁涌流的分析，搭建起变压器空载合闸时的励磁涌流的系统仿真模型，通过Matlab的Simulink平台，对所搭建的系统的模型进行仿真，并且通过示波器的到波形图，对所得到的波形图进行分析1；然后通过改变模型中的一些参数，来获得微小变化的模型，并分析影响变压器励磁涌流现象的因素和励磁涌流波形图的特点。2.2双侧电源双绕组变压器 图2-2 双侧电源的双绕组变压器电力系统在变压器励磁涌流系统模型的仿真中,我们使用双绕组三相变压器模型。规定在图2-2中，由母线流向线路的电流方向为正，电源的电压是35KV，变压器是双绕组的变压器(铁芯饱和)，容量为60MVA，一二次绕组的接线方式采用y/y型接线，后在根据需要改变变压器绕组的接线方式。最后用过示波器来观察波形。2.2.1 分析影响励磁涌流大小的因素 (1)如图2-3所示，以一台单项变压器空载合闸时产生励磁涌流为例来探寻产生励磁涌流的原因以及影响它的因素。图2-3 单相变压器绕组模型假定变压器的电压为u和铁芯中的磁通为，并且通过学习知道电压和磁通的关系为：U=ddt (2.1)当变压器在t=0的瞬间进行了合闸，加在变压器的电压为： u=Umsint+ (2.2)由公式(2.1)和(2.2)可得：=-mcost+0 (2.3)在公式(2.3)中-mcost+为变压器的稳态磁通分量，其中m=Um； 0为自由分量，如果带着变压器的损耗那么0应该是衰减的非周期分量，这里没有带损耗，所以是直流分量，因为变压器的铁芯中的磁通不能发生突变，所以可得：0=mcos+r (2.4)在公式(2.4)中r为变压器原来铁芯中的剩磁，它的方向和大小和变压器故障切除时的电压有关系。电力变压器铁芯的饱和磁通一般为sat=1.15-1.4，而变压器的运行电压一般不会超过额定电压的10%，所以相对应的磁通不会超过饱和磁通2。若变压器原有剩磁r0,cos0，则变压器在合闸大约半个周期后它铁芯中的磁通就会达到最大值，即=2mcos+r。最严重的情况是电压过零时变压器合闸a=0，的最大值为=2m+r，远远大于铁芯的饱和磁通，这就会造成变压器铁芯的过度饱和。此时磁通()的波形图如2-4所示：图2-4 变压器暂态磁通 在分析变压器产生励磁涌流的过程中，一般用=t+为替代时间，这样铁芯中的磁通就以2为做周期性的变化，而在一个周期 (0, 2)中，当12-1时变压器的铁芯磁通超过了它的饱和磁通，并且当=时铁芯饱和的最严重。让=sat，由图2-3可得公式(2.5):1=cos-1mcos+r-satm ， 0 1 (2.5) 图2-5表示的是变压器铁芯的的近似磁化曲线，当变压器铁芯不饱和时，磁化曲线的斜率很大，励磁电流的大小几乎为零，可以忽略不计；当变压器铁芯饱和后，它的磁化曲线的斜率L就变的很小，而这时变压器的励磁电流却大大增加，此时的励磁电流就是励磁涌流。图2-5 变压器近似磁化曲线其波形与-sat只差一个L，所以在(0,2)周期内有：i=0 , 0 1或2-1 Imcos1-cos , 1 K2I1 其中I1，I2分别为流入变压器继电器中的基波分量和二次谐波分量的幅值12；K2被称为二次谐波的制动比，它是按躲过变压器励磁涌流中最小的二次谐波含量进行整定的，其整定的范围通常为： K2=15%-20%,具体的数值根据现场空载合闸实验或运行经验来确定。二次谐波制动保护的方法特别适用变压器的保护，它的保护原理简单，运行调试方便，灵敏度高，在实际生活中被大量的应用。(2)间断角识别的方法 这种方法也应用很广泛。因为在前面对励磁涌流的分析可知，励磁涌流的波形中会出现间断角，而变压器内部故障时流入差动继电器的稳态差电流是正弦波，不会出现间断角。间断角鉴别的方法就是利用这个特征鉴别励磁涌流和故障电流，即通过检测差电流波形是否存在间断角，当间断角大于整定值时将差动保护闭锁。其原理采用按相闭锁的方法，在变压器合闸于内部故障时，能够迅速动作。这是比二次谐波制动方法优越的地方13。对于其他内部故障，暂态高次谐波分量会使电流波形畸变，且波形畸变一般不会产生“间断角”，但会影响电流的波宽。若波形畸变很严重导致波宽减小于整定值，则差动保护也将被暂时闭锁造成动作延缓。因为二次谐波制动和间断角原理是有差异的，因此对大型变压器，可同时采用这两种方法，能起到优势互补，加快内部故障的动作速度，不失为一种好的配置方案。3 变压器绕组故障的仿真分析通过对2000-2012年国家电网中110 kV及以上变压器的92起故障案例的统计分析发现，变压器绕组故障共发生46起，占故障总数的5U0o，其中绕组短路损坏故障发生37起、绕组纵绝缘故障9起，分别占故障总数的40. 22%和9.78%.继电保护装置在电力系统正常运行中起着非常大的作用，任何电力元件要加入电力系统中必须要有继电保护装置。变压器内部故障有很多种，包括变压器绕组的匝间短路；绕组的接地短路；变压器铁芯的损坏14；还有相与相之间的短路故障等。在变压器油箱内部发生故障时产生电弧不但会损坏变压器绕组的绝缘皮而且还会烧坏铁芯；而且在变压器油箱内发生故障产生的热量很可能会使变压器油进行挥发以至于油箱的爆炸。对于变压器内部发生的各种故障都应该及时的，迅速的，准确的切除掉。实践表明，变压器套管和引出线上的绕组的匝间短路，绕组的接地短路，还有相与相之间的短路是电力变压器内部故障出现频率较高的。而变压器油箱内部发生相与相之间短路情况是少见的。3.1 变压器绕组故障原因分析 根据近些年电网中变压器绕组故障案例的统计归纳分析引起绕组短路损坏故障发生的原因如下： (1) 短路事故中变压器损坏的主要原因是变压器本身的抗短路能力不足，尤其是变压器承受短路动稳定能力不足。随着电网不断扩大，系统容量和短路电流不断变化，当变压器发生外部短路时，电流值超过临界值也就是变压器绕组实际所能承受的最大短路电流值时，绕组发生变形造成变压器损坏的概率就会明显增大。 (2)变压器正常运行时负载率较高，当变压器承受外部短路冲击时，形成的电动力与理论计算值存在偏差，同时运行中的部分变压器由于制造质量和维护不到位等原因，耐受动、热稳定的能力下降，当受到外部短路冲击时，变压器绕组失稳发生变形等缺陷甚至导致绝缘损坏、内部放电等事故15。 (3)变压器运行过程中，预防措施系统性差，硬件措施和管理手段不匹配，存在“短板效应”，导致变压器发生外部短路冲击损坏事故的概率较高，短路冲击电流较大、时间长。例如变电站内设备存在绝缘防护水平低、线路防护不到位、保护动作时间长等问题。出口短路时，在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化，产生绕组变形。绕组变形包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等，这是电力系统安全运行的一大隐患。变压器绕组变形后，有的会立即发生损坏事故，更多的则是仍能继续运行一段时间16。当运行中的变压器一旦产生绕组变形，会降低变压器绕组整体的机械强度，进而导致短路的累积效应，出现恶循环，如不及时发现，则变压器发生损坏。 (4)在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷;在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化;制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏;绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热;绝缘油内混水分而劣化，或与空气接触而积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油而太低17，部分绕组露在空气中未能及时处理。由于以上这些原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。3.2 变压器绕组内部故障模型的建立 搭建系统模型，如图3-1 所示：图3-1 变压器绕组内部故障的仿真模型如果再用上一章节的变压器空载合闸时的系统模型就无法进行变压器内部故障的仿真。为了解决这个问题，可以将上一节系统模型中的变压器模型改为三个单相变压器模型，并对其参数进行设置，选择三绕组的模式，这就构造出具有一个初级两个次级的三个单相变压器模型。在图3-1中变压器的容量60MVA(两个次级绕组首尾连接当一个次级使用)，电源的电动势为35kv。3.2.1 变压器保护区内，外故障时的比率制动模型的建立当互感器传变误差和电流互感器的匝数比不一样时产生不平衡电流的讨论可知，流入到变压器差动继电器中的不平衡电流与变压器外部发生故障时的穿越电流有一定的关系，其大小与不平衡电流大小成正比，穿越电流越大，不平衡电流也就越大18，带制动的差动继电器利用这个关系在继电器中引入一个能反映外部故障时穿越电流大小的制动电流，与此同时变压器继电器就只根据制动电流自动调整了。变压器比率制动建立在变压器差动保护的基础上。变压器差动保护用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障等。但是应当注意，对于变压器内部绕组很少的匝间短路故障，电流变化量不大，差动保护可能反应不了。所以一般把差动保护和瓦斯保护(非电量保护)作为变压器的主保护。如图3-2为双绕组变压器区内和区外故障时的差动原理图。(a) (b)图3-2 区内外故障时差动保护原理图对于数字式保护运算模块如图(3-3)，制动电流通常是由各电流汇合而成，以简化整定计算和调试。常使用的方法是：平均电流制动；复式制动；标积制动。图3-3 变压器故障仿真时的运算模块这里只简单分析绕组内部故障时A相的差动和制动电流的大小关系，所以把由变压器两侧流入到差动继电器中的B相和C相电流的信号屏蔽。3.3 设置参数并对波形图进行分析设置参数进行仿真，对系统模型中的断路器的模块QF1和QF2的切换时间都设置为0秒，设置故障模块Fault1使其在0.3到0.5s之间发生AB两相短路，而故障模块Fault2不动作，对该系统模型进行仿真，就会得到在变压器二次绕组50%处发生短路故