变压器保护原理培训资料new

1、PAGE PAGE 83PST系系列数字字式变压压器保护护装置内部培训训资料国电南京京自动化化股份有有限公司司南京新宁宁电力技技术有限限公司第一节 概述变压器是是电力系系统重要要的主设设备之一一。在发发电厂通通过升压压变压器器将发电电机电压压升高，而而由输电电线路将将发电机机发出的的电能送送至电力力系统中中；在变变电站通通过降压压变压器器再将电电能送至至配电网网络，然然后分配配给各用用户。在在发电厂厂或变电电站，通通过变压压器将两两个不同同电压等等级的系系统联起起来，该该变压器器称作联联络变压压器。一变压压器的基基本结构构及接线线组别电力变压压器主要要由铁芯芯及绕在在铁芯上上的两个个或三个个绝

2、缘绕绕组构成成。为增增强各绕绕组之间间的绝缘缘及铁芯芯、绕组组散热的的需要，将将铁芯及及绕组置置于装有有变压器器油的油油箱中。然后，通通过绝缘缘套管将将变压器器各绕组组的两端端引到变变压器壳壳体之外外。另外，为为提高变变压器的的传输容容量，在在变压器器上加装装有专用用的散热热装置，作作为变压压器的冷冷却器。大型电力力变压器器均为三三相变压压器或由由三个单单相变压压器组成成的三相相变压器器。将变压器器同侧的的三个绕绕组按一一定的方方式连接接起来，组组成某一一接线组组别的三三相变压压器。双卷电力力变压器器的接线线组别主主要有：Y0/Y、YN/、/、及/。理论论分析表表明，接接线组别别为Y0/Y压压

3、器，运运行时某某侧电压压波形要要发生畸畸变，从从而使变变压器的的损耗增增加，进进而使变变压器过过热。因因此，为为避免油油箱壁局局部过热热，三相相铁芯变变压器按按Y/YY联接的的方式，只只适用于于容量为为18000KVVA以下下的小容容量变压压器。而而超高压压大容量量的变压压器均采采用Y00/的接线线组别。在超高压压电力系系统中，YY0/接线的的变压器器，呈YY形联接接的绕组组为高压压侧绕组组，而呈呈形联接接的绕组组为低压压侧绕组组，前者者接大电电流系统统（中性性点接地地系统），后后者接小小电流系系统（中中性点不不接地系系统）。在实际运运行的变变压器中中，在YY0/接线的的变压器器的接线线组别中

4、中，以YY0/-111为最多多，Y00/-1及及Y0/-5的的也有。Y0/-111接线组组别的含含意是：（a）变变压器高高压绕组组接成YY型，且且中性点点接地，而而低压侧侧绕组接接成；（bb）低压压侧的线线电压（相相间电压压）或线线电流分分别滞后后高压侧侧对应相相线电压压或线电电流33300。33300相当于于时钟的的11点点钟，故故又称111点接接线方式式。同理，YY/1接接线组别别，则表表示侧的线线电流或或线电压压分别滞滞后Y侧侧对应相相线电流流或线电电压3000。相当当时钟的的1点，分分别称之之为1点点接线。在电机学学中，对对变压器器各绕组组之间相相对极性性的表示示法，通通常用减减极性表

5、表示法。Y0/-111、Y00/-1接接线组别别变压器器各绕组组接线，相相对极性性及两侧侧电流的的向量关关系，分分别如图图11-1、图图11-2所示示。（a）接接线方式式 （b)接线线方式(b)向量图图(bb)向向量图图11-1 Y0/-111变压器器绕组接接线方式式图111-2 Y00/-1变变压器组组接线方方式及及两侧电电流向量量图两侧侧电流向向量图在上述各各图中：、变压压器高压压侧三相相电流；、变变压器低低压侧三三相电流流；各绕组组之间的的相对极极性。由图可以以看出：Y0/-111接线的的变压器器，低压压侧三相相电流、分别滞滞后高压压侧三相相电流、33000； Y0/-1接接线的变变压器

6、低低压侧三三相电流流、分别滞滞后高压压侧三相相电流、300；二变压压器的故故障及不不正常运运行方式式1变压压器的故故障若以故障障点的位位置对故故障分类类，变压压器的故故障，有有油箱内内的故障障和油箱箱外的故故障。（1）油油箱内部部的故障障变压器油油箱内的的故障，主主要有各各侧的相相间短路路，大电电流系统统侧的单单相接地地短路及及同相部部分绕组组之间的的匝间短短路。（2）油油箱外的的故障变压器油油箱外的的故障，系系指变压压器绕组组引出端端绝缘套套管及引引出短线线上的故故障。主主要有相相间短路路（两相相短路及及三相短短路）故故障，大大电流侧侧的接地地故障、低压侧侧的接地地故障。2变压压器的异异常运

7、行行方式大型超高高压变压压器的不不正常运运行方式式主要有有：由于于系统故故障或其其他原因因引起的的过负荷荷，由于于系统电电压的升升高或频频率的降降低引起起的过激激磁，不不接地运运行变压压器中性性点电位位升高，变变压器油油箱油位位异常，变变压器温温度过高高及冷却却器全停停等。三变压压器保护护的配置置变压器短短路故障障时，将将产生很很大的短短路电流流。很大大的短路路电流将将使变压压器严重重过热，烧烧坏变压压器绕组组或铁芯芯。特别别是变压压器油箱箱内的短短路故障障，伴随随电弧的的短路电电流可能能引起变变压器着着火。另另外短路路电流产产生电动动力，可可能造成成变压器器本体变变形而损损坏。变压器的的异常

8、运运行也会会危及变变压器的的安全，如如果不能能及时发发现及处处理，会会造成变变压器故故障及损损坏变压压器。为确保变变压器的的安全经经济运行行，当变变压器发发生短路路故障时时，应尽尽快切除除变压器器；而当当变压器器出现不不正常运运行方式式时，应应尽快发发出告警警信号及及进行相相应的处处理。为为此，对对变压器器配置整整套完善善的保护护装置是是必要的的。1短路路故障的的主保护护变压器本本体故障障的主保保护，主主要有纵纵差保护护、重瓦瓦斯保护护、压力力释放保保护等非非电量保保护。另另外，根根据变压压器的容容量、电电压等级级及结构构特点，可可配置零零差保护护或分侧差差动保护护。2短路路故障的的后备保保护

9、目前，电电力变压压器上采采用较多多的短路路故障后后备保护护种类主主要有：复合电电压闭锁锁过流保保护；零零序过电电流或零零序方向向过电流流保护；负序过过电流或或负序方方向过电电流保护护；复压压闭锁功功率方向向保护；低阻抗抗保护等等。3异常常运行保保护变压器异异常运行行保护主主要有：过负荷荷保护，过过激保护护，变压压器中性性点间隙隙保护，轻轻瓦斯保保护，温温度、油油位保护护及冷却却器全停停保护等等。第二节故障量量经变压压器的传传递当变压器器某侧系系统中发发生故障障时，变变压器非非故障侧侧各相电电流的大大小、相相位及其其他特点点，除与与故障侧侧故障类类型、严严重程度度有关之之外，尚尚与变压压器的接接

10、线方式式有关。在变压器器保护配配置设计计及分析析保护的的动作行行为时，必必须知道道变压器器故障时时其两侧侧故障电电流的大大小及相相位关系系。以下介绍绍故障电电流及故故障电压压经Y00/-111、Y00/-1接接线组别别的变压压器传递递。一简化化假设为简化分分析及突突出故障障分量经经变压器器的传递递，作以以下几点点假设：不考虑变变压器的的变比，不不考虑负负荷电流流及过渡渡电阻对对短路电电流及故故障电压压的影响响。当变压器器高压侧侧故障时时，认为为故障电电流全部部由低压压侧供给给；而变变压器低低压侧故故障时，认认为故障障电流全全部由变变压器高高压侧提提供。故障点在在变压器器输出端端部；忽忽略有效效

11、分量的的影响，阻阻抗角为为9000。二 Y/-111变压器器高压侧侧单相接接地短路路1 边边界条件件及对称称分量设变压器器高压侧侧A相发发生金属属性接地地短路，故故障电流流为IKK。则故故障点的的边界条条件为；设A相各各序量电电流及各各序量电电压分别别为、及、，则根根据边界界条件可可求得各各序量：在上述各各式中：旋转转因子，可得：=（111-11）=-（+） （111-2）（111-33）在式（111-33）中：系统统对故障障点的等等效零序序电抗；系统统对故障障点的等等效负序序电抗。2 变变压器高高压侧电电压及电电流向量量图和序序量图若以A相相的正序序电压为为参考向向量（置置于纵坐坐标轴上上）

12、，根根据式（111-11）（111-33），并并考虑到到零序电电抗通常常大于负负序电抗抗，可绘绘制出变变压器高高压侧的的电流、电压的的序量图图及向量量图。如如图111-4所所示。（a）电电压序量量及向量量图 （b）电电流序量量及向量量图图11-4 变变压器高高压侧AA相接地地故障点点的电压压、电流流序量图图及向量量图由图111-4可可以看出出，当变变压器高高压侧单单相接地地短路时时，其他他两非故故障相的的电压不不会降低低，但两两相电压压之间的的相位差差要发生生变化。其变化化的大小小和方向向与负序序电抗及及零序电电抗的相相对大小小有关。不计负负荷电流流影响时时。3 变变压器低低压侧电电压、电电流

13、的序序量图和和向量图图由于变压压器的接接线组别别为Y/-111，根据据序量经经变压器器传递原原理知：变压器器Y侧的的正序电电压和正正序电流流向侧传递递时，将将逆时针针移动3300；而负负序电压压和负序序电流向向侧传递递时，将将顺时针针移动3300；Y侧侧的零序序电压和和零序电电流不会会出现在在变压器器侧的输输出端（即即的线电电压和线线电流中中不会出出现零序序电压及及零序电电流）。根据图111-44及序量量经变压压器传递递原理，并并以高压压侧的为为参考向向量，绘绘制出的的变压器器侧电压压、电流流的向量量图及序序量图如如图111-5所所示。（a） 电压向向量及序序量图 （bb） 电流向向量及序序量

14、图图11-5 Y/-111变压器器高压侧侧A相接接地短路路时侧电压压、电流流序量图图和向量量图由图111-5可可以看出出：当YY/-111变压器器高压侧侧A相发发生单相相接地故故障时，低低压侧故故障相的的后序相相（b相相）电流流等于零零，而电电压最高高。其他他两相（aa相和cc相）电电流大小小相等，方方向相反反。4 低低压侧电电压和电电流大小小的计算算（1） 低压侧侧电流; 。（2） 低压压侧的电电压；。三 Y/-111变压器器高压侧侧B、CC两相接接地短路路1 边边界条件件及对称称分量当变压器器高压侧侧B、CC两相接接地短路路时（设设短路电电流为），可可得故障障点的边边界条件件为；=0；将该

15、边界界条件用用对称分分量表示示，可得得（111-44）（111-55）2 高高压侧电电压、电电流向量量图和序序量图根据式（111-44）和式式（111-5），并并以参考考向量（置置于纵坐坐标上），则则可绘制制出故障障点电压压、电流流的向量量图和序序量图。如图111-66所示。（a）电电压向量量图及序序量图（bb）电流流向量图图及序量量图图11-6 Y0/-111变压器器高压侧侧B、CC两相接接地短路路时高压压侧电压压、电流流向量图图和序量量图 (a)电压压向量图图衣序量量图（bb）电电流向量量图及序序量图图11-7 Y/-111变压器器高压侧侧B、CC两相接接地短路路时低压压侧电压压、电流流向

16、量图图和序量量图由图111-6（bb）可以以看出：Y/-111变压器器高压侧侧B、CC两相发发生接地地短路时时，B、C两相相的电流流大小相相等，两两者之间间的相位位发生变变化，其其变化的的大小和和方向决决定于零零序电流流与负序序电流之之比。3 变变压器低低压侧电电压、电电流的向向量图和和序量图图根据图111-66所示的的向量图图、序量量图以及及序量经经Y/-111变压器器传递原原理，并并以正序序电压为为参考向向量，可可以画出出变压器器高压侧侧B、CC两相接接地短路路时，低低压侧的的电压、电流的的序量图图和向量量图。如如图111-7所所示。4 低低压电压压和电流流大小的的计算由图111-7（aa

17、）可以以看出，当当Y/-111变压器器高压侧侧B、CC两相发发生接地地短路时时，变压压器低压压侧B相相电压等等于零（即即），而而a、cc两相电电压大小小相等，方方向相反反，其值值为由图111-7（bb）可以以看出，低低压侧bb相电流流最大，其其值等于于以上各式式中：电源源的等值值电势；、分别为为系统对对故障点点的等值值正序电电抗、负负序电抗抗和零序序电抗。四 Y/-1变变压器高高压侧BB、C两两相短路路1 边边界条件件及对称称分量当变压器器高压侧侧B、CC两相短短路时，设设短路电电流为，故故障点的的边界条条件为；将该边界界条件用用对称分分量表示示，则得得（111-66）（111-77）在式（1

18、11-77）中：对故故障点的的等值负负序电抗抗。2 变变压器高高压侧电电压、电电流的序序量图和和向量图图根据式（111-66）和式式（111-7）并并以为参参考向量量，划出出变压器器高压侧侧B、CC两相短短路时故故障点的的电压、电流的的序量图图和向量量图。如如图111-8所所示。（a）电电压向量量图（b）电电流向量量图（aa）电压压向量图图（bb）电流流向量图图及序序量图及序量量图及序序量图及序序量图 图11-8YY0/-1变变压器高高压侧BB、C两两相短图111-9Y0/-1变变压器高高压侧BB、C两两相短路时故障障电压、电流向向量图及及序量图图路时低低压侧电电压、电电流向量量图及序序量图根

19、据图111-88及序量量经Y/-1变变压器的的传递原原理，绘绘制出的的变压器器低压侧侧电压、电流序序量图及及向量图图。如图图11-9所示示。由图111-9可可以看出出：Y/-1变变压器高高压侧发发生B、C两相相短路时时，低压压侧的CC相电压压等于零零，而aa相电压压和b相相电压大大小相等等，方向向相反，其其值也有有降低。低压侧侧c相电电流最大大，而aa相电流流与b相相电流大大小相等等、方向向相同，且且与C相相电流相相电流相相位差为为18000。4 低低压侧电电压和电电流值的的计算（1）各各相电压压由11-9（aa）可以以得出：；（2）各各相电流流由图111-9（bb）可以以得出：；。第三节变压

20、器器纵差保保护一变压压器纵差差保护的的构成原原理及接接线与发电机机、电动动机及母母线差动动保护（纵纵差保护护）相同同，变压压器纵差差保护的的构成原原理也是是基于克克希荷夫夫第一定定律（变变压器作作为电力力系统的的一元件件，不满满足克希希荷夫第第一定律律，而是是一能量量守恒元元件），即即（111-99）式中：变压器器各侧电电流的向向量和。式（1119）代代表的物物理意义义是：变变压器正正常运行行或外部部故障时时，流入入变压器器的电流流等于流流出变压压器的电电流。此此时，纵纵差保护护不应动动作。当变压器器内部故故障时，若若忽略负负荷电流流不计，则则只有流流进变压压器的电电流而没没有流出出变压器器的

21、电流流，其纵纵差保护护动作，切切除变压压器。在以前的的模拟式式保护中中，变压压器纵差差保护的的原理接接线如图图11-12所所示。图11-12变压器器纵差保保护原理理接线图图在图111-122中：LLH1、LH22分别别为变压压器两侧侧的差动动TA；JA、JB、JC分别为为A、BB、C三三相的三三个分相相差动继继电器。可以看出出：图111-112为接接线组别别为Y0/-111变压器器的分相相差动保保护的原原理接线线图。该该接线图图也适用用于微机机型变压压器差动动保护。图中相相对极性性的标号号采用用减极性性标示法法。二实现现变压器器纵差保保护的技技术难点点实现发电电机、电电动机及及母线的的纵差保保

22、护比较较容易。这是因因为这些些主设备备在正常常工况下下或外部部故障时时其流进进电流等等于流出出电流，能能满足的的条件。而变压压器却不不同。变变压器在在正常运运行、外外部故障障、变压压器空投投及外部部故障切切除后的的暂态过过程中，其其流入电电流与流流出电流流分别相相差较大大或很大大。为此，要要实现变变压器的的纵差保保护，需需要解决决几个技技术难点点。1变压压器两侧侧电流的的大小及及相位不不同变压器正正常运行行时，若若不计传传输损耗耗，则流流入功率率应等于于流出功功率。但但由于两两侧的电电压不同同，其两两侧的电电流不会会相同。超高压、大容量量变压器器的接线线方式，均均采用YY0/方式。因此，流流入

23、变压压器电流流与流出出变压器器电流的的相位不不可能相相同。当当接线组组别为YY0/-111（或YY0/-1）时时，变压压器两侧侧电流的的相位相相差3000。（根根据负荷荷情况，变变压器为为三圈变变压器时时，相角角可能不不同，但但电压始始终满足足上条件件）流入变压压器的电电流大小小和相位位与流出出电流大大小和相相位不同同，则就就不可能能等于零零或很小小。2稳态态不平衡衡电流大大与发电机机、电动动机及母母线的纵纵差保护护相比，即即使不考考虑正常常运行时时某种工工况下变变压器两两侧电流流大小与与相位的的不同，在在正常运运行时，变变压器纵纵差保护护两侧的的不平衡衡电流也也大。其其原因是是：（1）变变压

24、器有有励磁电流流变压器铁铁芯中的的主磁通通是由励励磁电流流产生的的，而励励磁电流流只流过过电源侧侧，在实实现的纵纵差保护护中将产产生不平平衡电流流。励磁电流流的大小小和波形形，受磁磁路饱和和、磁滞滞及涡流流的影响响，并由由变压器器铁芯材材料及铁铁芯的几几何尺寸寸决定，一一般为变变压器额额定电流流的3%8%。大型型变压器器的励磁电流流相对较较小。（2）变变压器带带负荷调调压为满足电电力系统统及用户户对电压压质量的的要求，在在运行中中，根据据系统的的运行方方式及负负荷工况况，要不不断改变变变压器器的分接接头。变变压器分分接头的的改变，相相当于变变压器两两侧之间间的变比比发生了了变化，将将使两侧侧之

25、间电电流的差差值发生生了变化化，从而而增大了了其纵差差保护中中的不平平衡电流流。根据运行行实际情情况，变变压器带带负荷调调压范围围一般为为5%。因此，由由于带负负荷调压压，在纵纵差保护护产生的的不平衡衡电流可可达5%的变压压器额定定电流。（3）两两侧差动动TA的的变比与与计算变变比不同同变压器两两侧差动动TA的的名牌变变比，与与实际计计算值不不同，将将在纵差差保护产产生不平平衡电流流。另外外，两侧侧TA的的型号及及变比不不一，也也将使差差动保护护中的不不平衡电电流增大大。由于于两侧TTA变比比误差在在差动保保护中产产生的不不平衡电电流可取取6%。3暂态态不平衡衡电流大大（1）两两侧差动动TA型

26、型号、变变比及二二次负载载不同与发电机机纵差保保护不同同，变压压器两侧侧差动TTA的变变比不同同、型号号不同；由各侧侧TA端端子箱引引至保护护盘TAA二次电电缆的长长度相差差很大，即即各侧差差动TAA的二次次负载相相差较大大。差动TAA型号及及变比不不同，其其暂态特特性就不不同；差差动TAA二次负负载不同同，二次次回路的的暂态过过程就不不同。这这样，在在外部故故障或外外部故障障切除后后的暂态态过程中中，由于于两侧电电流中的的自由分分量相差差很大，可可能使两两侧差动动TA二二次电流流之间的的相位发发生变化化，从而而可能在在纵差保保护中产产生很大大的不平平衡电流流。（2）空空投变压压器的励励磁涌流

27、流空投变压压器时产产生的励励磁涌流流的大小小，与变变压器结结构有关关，与合合闸前变变压器铁铁芯中剩剩磁的大大小及方方向有关关，与合合闸角有有关；此此外，尚尚与变压压器的容容量、距距大电源源的距离离（即变变压器与与电源之之间的联联系阻抗抗）有关关。多次测量量表明：空投变变压器时时的励磁磁涌流通通常为其其额定电电流的226倍倍，最大大可达88倍以上上。由于励磁磁涌流只只由充电电侧流入入变压器器，对变变压器纵纵差保护护而言是是一很大大的不平平衡电流流。（3）变变压器过过激磁在运行中中，由于于电源电电压的升升高或频频率的降降低，可可能使变变压器过过激磁。变压器器过激磁磁后，其其励磁电电流大大大增加。使

28、变压压器纵差差保护中中的不平平衡电流流大大增增加。（4）大大电流系系统侧接接地故障障时变压压器的零零序电流流当变压器器高压侧侧（大电电流系统统侧）发发生接地地故障时时，流入入变压器器的零序序电流因因低压侧侧为小电电流系统统而不流流出变压压器。因因此，对对于变压压器纵差差保护而而言，上上述零序序电流为为一很大大的不平平衡电流流。三空投投变压器器的励磁磁涌流1励磁磁涌流产产生的机机理以单相变变压器为为例，说说明其空空投时励励磁涌流流产生的的机理。忽略变压压器及合合闸回路路电阻的的影响，电电源电压压的波形形为正弦弦波。则则空投瞬瞬间变压压器铁芯芯中的磁磁通与外外加电压压的关系系为（111-110）式

29、中：WW变压压器空投投侧绕组组的匝数数；铁芯芯中的磁磁通；UUm电电源电压压的幅值值；合闸角角；角速速率，当当频率为为50HHz，3114。由式（111-110）可可得（111-111）式（111-111）为一一不定积积分方程程，求解解得（111-112）式（111-122）中：C积积分常数数，由初初始条件件确定。当t0时，则则（111-113）式中：合闸前前铁芯中中的剩磁磁通。将式（111-113）代代入（111-112），并并考虑到到电源回回路及变变压器绕绕组的有有效电阻阻及损耗耗（111-114）式是： ；TT时间间常数，与与合闸回回路的损损耗有关关。式（111-144）中的的第一项项为

30、磁通通的强迫迫分量，而而第二项项为磁通通的自由由分量或或衰减的的分量。由式（111-114）可可以看出出，在空空投变压压器的瞬瞬间，铁铁芯中的的磁通由由三部分分组成：强迫磁磁通，剩剩磁通及及决定于于合闸角角的磁通通。因此此，在合合闸瞬间间变压器器铁芯中中的综合合磁通如如图（111-113）所所示的曲曲线。图11-13空投变变压器的的变压器器铁芯中中的磁通通变化波波形在图（111-113）中中：合闸闸角00，0.9。可以看出出：当初初始合闸闸角等于于00、变压压器铁芯芯中的剩剩余磁通通0.9时，铁铁芯中的的最大磁磁通达22.9，从从而使变变压器铁铁芯严重重饱和，励励磁电流流猛增，即即产生所所谓励

31、磁磁涌流。2励磁磁涌流的的特点在某台变变压器空空投时拍拍摄的变变压器三三相励磁磁涌流的的波形如如图（111-114）所所示。图11-4空空投变压压器的励励磁涌流流由图111-144可以看看出励磁磁涌流有有以下几几个特点点：偏于时间间轴一侧侧，即涌涌流中含含有很大大的直流流分量；波形是间间断的，且且间断角角很大，一一般大于于15000；由于波形形间断，使使其在一一个周期期内正半半波与负负半波不不对称；含有很大大的二次次谐波分分量，若若将涌流流波形用用福里叶叶级数展展开或用用谐波分分析仪进进行测量量分析，绝绝大多数数涌流中中二次谐谐波分量量与基波波分量的的百分比比大于330%，有有的达880%甚甚

32、至更大大；在同一时时刻三相相涌流之之和近似似等于零零；（有有非周期期分量）励磁涌流流是衰减减的，衰衰减的速速度与合合闸回路路及变压压器绕组组中的有有效电阻阻及其他他有效损损耗有关关。3影响响励磁涌涌流大小小的因素素由式（111-114）可可以看出出，空投投变压器器的铁芯芯中的磁磁通的大大小与、及有关。而励磁磁涌流的的大小与与铁芯中中磁通的的大小有有关。磁磁通越大大，铁芯芯越饱和和，励磁磁涌流就就越大。因此，影影响励磁磁涌流大大小的因因素主要要有：（1）电电源电压压变压器合合闸后，铁铁芯中强强迫磁通通的幅值值。因此此，电源源电压越越高，越越大，励励磁涌流流越大。（2）合合闸角当合闸角角0时时，最

33、大大，励磁磁涌流大大；而当当9000，等于零零，励磁磁涌流较较小；（3）剩剩磁合闸之前前，变压压器铁芯芯中的剩剩磁越大大，励磁磁涌流就就越大。另外，当当剩磁的的方向与与合闸之之后的方方向相同同时，励励磁涌流流就大。反之亦亦反。此外，励励磁涌流流的大小小，尚与与变压器器的结构构、铁芯芯材料及及设计的的工作磁磁密有关关。变压压器的容容量越小小，空投投时励磁磁涌流与与其额定定电流之之比就越越大。测量表明明：空投投变压器器时，变变压器与与电源之之间的阻阻抗越大大，励磁磁涌流越越小。在在末端变变电站，空空投变压压器时的的励磁涌涌流可能能小于其其额定电电流的22倍。四变压压器纵差差保护的的实现实现变压压器

34、纵差差保护，要要解决的的技术问问题主要要有：在在正常工工况下，使使差动保保护各侧侧电流的的相位相相同或相相反；在在正常工工况下，使使由变压压器各侧侧TA二二次流入入差动保保护的电电流产生生的效果果相同，即即是等效效的；空空投变压压器时不不会误动动，即差差动保护护能可靠靠躲过励励磁涌流流；大电电流侧系系统内发发生接地地故障时时保护不不会误动动；能可可靠躲过过稳态及及暂态不不平衡电电流。1差动动保护两两侧电流流的移相相方式呈Y/接线的的变压器器，两侧侧电流的的相位不不同，若若不采取取措施，要要满足各各侧电流流的向量量和等于于零，即即，根本本不可能能。因此此，要使使正常工工况下差差动保护护各侧的的电

35、流向向量和为为零，首首先应将将某一侧侧差动TTA二次次电流进进行移相相。在变压器器纵差动动保护中中，对某某侧电流流的移相相方式有有两类共共4种。两类是是：通过过改变差差动TAA接线方方式移相相（即由由硬件移移相）；由计算算机软件件移相。4种是是：改变变某侧差差动TAA接线方方式移相相；采用用辅TAA移相；由软件件在差动动元件高高压侧移移相；由由软件在在差元件件低压侧侧移相。（1）改改变差动动TA接接线方式式进行移移相过去的模模拟式变变压器纵纵差保护护，大多多采用改改变高压压侧差动动TA的的接线方方式进行行移相的的。对于于微机型型保护也也可采用用这种移移相方式式。采用上述述移相方方式时，需需首先

36、知知道变压压器的接接线组别别。变压压器的接接线组别别不同，相相应的差差动TAA的接线线组别亦亦不相同同。（I）YY0/-111变压器器差动TTA的接接线组别别Y0/-111变压器器及纵差差保护差差动TAA接线原原理图如如图111-122所示。在图111-122中，由由于变压压器低压压侧各相相电流分分别超前前高压侧侧同名相相电流3300，因此此，低压压侧差动动TA二二次电流流（也等等于流入入差动元元件的电电流）也也超前高高压侧同同名相电电流3000。而从从高压侧侧差动TTA二次次流入各各相差动动元件的的电流（分分别为TTA二次次两相电电流之差差）滞后后变压器器同名相相电流115000。因此此，各

37、相相差动元元件的两两侧电流流的相位位相差118000。（II）YY0/-1变变压器及及差动TTA的接接线Y0/-1变变压器及及差动TTA的原原理接线线如图111-116所示示。图11-16 Y0/-1变变压器及及差动TTA原理理接线图图在图111-166中，各各符号的的物理意意义同图图11-15。由图111-166可以看看出：正正常工况况下，从从低压侧侧TA二二次流入入各差动动元件的的电流、分别滞滞后变压压器高压压侧一次次同名相相电流、300；而从从高压侧侧TA二二次流入入各相差差动元件件的电流流、分别超超前同名名相电流流、15000，故与、与、与相位相相差18800。由以上所所述可知知，改变

38、变变压器器高压侧侧TA接接线移相相的实质质是：对对于接线线组别分分别为YY0/-111、Y00/-1的的变压器器，其纵纵差保护护差动TTA的接接线应分分别为-11/Y、-1/Y，从从而使正正常工况况下各相相差动元元件两侧侧电流的的相位相相差18800。（2）接接入辅助助TA的的移相方方式用辅助TTA的电电流移相相方式，与与用改变变差动TTA接线线方式对对电流进进行移相相的方法法实质相相同。对于Y00/接线的的变压器器，其差差动TAA的接线线为Y/Y，而而在保护护装置中中设置中中设置一一组辅助助TA，接接成形，接接入变压压器高压压侧差动动TA二二次，对对该侧电电流进行行移相，以以达到正正常工况况

39、下使各各相差动动元件两两侧电流流相位相相反的目目的。当然，对对于不同同接线组组别的变变压器，辅辅助TAA的连接接方式不不相同。（加入两两种移相相的计算算方法，简简要介绍绍两种方方法的优优缺点）（3）用用软件对对高压侧侧电流移移相运行实践践表明：通过改改变变压压器高压压侧差动动TA接接线方式式对电流流进行移移相的方方法，有有许多优优点，但但也有缺缺点。其其主要缺缺点是：第一次次投运的的变压器器，若某某相差动动TA的的极性接接错，分分析及处处理相对对较麻烦烦。另外外，实现现差动元元件的TTA断线线闭锁也也比较困困难。在微机型型保护装装置，通通过计算算软件对对变压器器纵差保保护某侧侧电流的的移相方方

40、式已被被广泛采采用。对于Y/接线的的变压器器，当用用计算机机软件对对某侧电电流移相相时，差差动TAA的接线线均采用用Y/YY。用计算机机软件对对变压器器高压差差动TAA二次电电流的移移相方式式，是采采用计算算差动TTA二次次两相电电流差的的方式。分析表表明，这这种移相相方式与与采用改改变TAA接线进进行移相相的方式式是完全全等效的的。这是是因为取取Y形接接线TAA二次两两相电流流之差与与将Y形形接线TTA改成成形接线线后取一一相的输输出电流流是等效效的。应当注意意的是：用软件件实现移移相时，究究竟取哪哪两相TTA二次次电流之之差？这这应由变变压器的的接线组组别决定定。当变压器器的接线线组别为为

41、Y0/-111时，在在Y侧流流入A、B、CC三个差差动元件件的计算算电流，应应分别取取、（、差动动TA二二次三相相电流）。当变压器器的接线线组别为为Y0/-1时时，在YY侧三个个差动元元件的计计算电流流应分别别为-、-及-。 （4）用用软件在在低压侧侧移相方方式就两侧差差动TAA的接线线方式而而言，用用软件在在低压侧侧移相方方式与用用软件在在高压侧侧移相方方式相同同，差动动TA的的接线均均为Y/Y。在变压器器低压侧侧，将差差动TAA二次各各相电流流移相的的角度，也也由变压压器的接接线组别别决定。当变压压器接线线组别为为Y/-111时，则则应将低低压侧差差动TAA二次三三相电流流以次向向滞后方方

42、向移动动3000；当变变压器接接线组别别为Y/-1时时，则将将低压侧侧差动TTA二次次三相电电流分别别向超前前方向移移动3000。 2消除除零序电电流进入入差动元元件的措措施对于Y00/接线的的变压器器，当高高压侧线线路上发发生接地地故障时时，（对对纵差保保护而言言是区外外故障），有有零序电电流流过过高压侧侧，而由由于低压压侧绕组组为联接，在在变压器器的低压压侧无零零序电流流输出。这样，若若不采取取相应的的措施，在在变压器器高压侧侧系统中中发生接接地故障障时，纵纵差保护护可能误误动而切切除变压压器。当变压器器高压侧侧发生接接地故障障时，为为使变压压器纵差差保护不不误动，应应对装置置采取措措施而

43、使使零序电电流不进进入差动动元件。对于差动动TA接接成/Y及及用软件件在高压压侧移相相的变压压器纵差差保护，由由于从高高压侧通通入各相相差动元元件的电电流分别别为两相相电流之之差，已已将零序序电流滤滤去，故故没必要要再采取取其他措措施。对于用软软件在低低压侧进进行移相相的变压压器纵差差保护，在在高压侧侧流入各各相差动动元件的的电流应应分别为为，因为为零零序电流流，故在在高压侧侧系统中中发生接接地故障障时，不不会有零零序电流流进入各各相差动动元件。差动元件件各侧之之间的平平衡系数数各厂家的的保护平平衡系数数不同 绕组组接线方方式和差差流基准准侧；灵敏度不不同，以以三相短短路校验验；若变压器器两侧

44、差差动TAA二次电电流不同同，则从从两侧流流入各相相差动元元件的电电流大小小亦不相相同，从从而无法法满足。在实现变变压器纵纵差保护护时，采采用“作用等等效”的概念念。即使使两个不不相等的的电流产产生作用用（对差差动元件件）的大大小相同同。在电磁型型变压器器纵差保保护装置置中（BBCH型型继电器器），采采用“安匝数数”相同原原理；而而在模拟拟式保护护装置（晶晶体管保保护及集集成电路路保护）中中，将差差动两侧侧大小不不同的两两个电流流通过变变换器（例例如KHH变换器器）变换换成两个个完全相相等的电电压。在微机型型变压器器保护装装置中，引引用了一一个将两两个大小小不等的的电流折折算成作作用完全全相同

45、电电流的折折算系数数，将该该系数称称作为平平衡系数数。根据变压压器的容容量，接接线组别别、各侧侧电压及及各侧差差动TAA的变比比，可以以计算出出差动两两侧之间间的平衡衡系数。设变压器器的容量量为See，接线线组别为为Y0/-111两侧的的电压分分别为UUY及U，两侧侧差动TTA的变变比分别别为及，若以以变压器器侧为基基准侧，计计算出差差动元件件两侧之之间的平平衡系数数K。（I）差差动TAA接线为为/Y（用用改变差差动TAA接线方方式移相相）变压器两两侧差动动TA二二次电流流及分别为为要使，则则平衡系系数（111-115）（II）差差动TAA接线为为Y/YY，由软软件在高高压侧移移相差动两侧侧T

46、A二二次电流流分别为为、每相差动动元件两两侧的计计算电流流高压侧：两相电电流之差差低压侧：故平衡系系数（111-116）可以看出出：式（111-115）与与式（111-116）完完全相同同。由上所述述，可以以得出如如下的结结论：对对于Y0/接线的的变压器器，用改改变TAA接线方方式移相相及由软软件在高高压侧移移相，差差动元件件两侧之之间的平平衡系数数完全相相同。此此外，该该平衡系系数只与与变压器器两侧的的电压及及差动TTA的变变比有关关，而与与变压器器的容量量无关。（IIII）差动动TA接接线为YY/Y、由软件件在低压压侧移相相平衡衡系数（111-117）说明：表表中列出出的平衡衡系数是是用软

47、件件在高压压侧移相相或用改改变TAA接线方方式移相相的条件件下计算算出来的的。See变压压器的额额定容量量；、分别别为高压压侧额定定电压及及TA的的变比；、分别别为变压压器中压压侧额定定电压及及TA的的变比；、分别别为变压压器低压压侧额定定电压及及TA变变比。4躲涌涌流措施施在变压器器纵差保保护中，是是利用涌涌流的各各种特征征量（含含有直流流分量、波形间间断或波波形不对对称、含含有二次次谐波分分量）作作为制动动量或进进行制动动，来躲躲过空投投变压器器时的励励磁涌流流的。5躲不不平衡电电流（暂暂态不平平衡电流流及稳态态不平衡衡电流）大大的措施施（故障障分量差差动保护护）运行实践践表明，对对变压器

48、器纵差保保护进行行合理地地整定计计算，适适当提高高其动作作门坎，可可以使其其有效地地躲过不不平衡电电流大的的影响。五微机机变压器器纵差保保护1构成成及逻辑辑框图大型超高高压变压压器的纵纵差保护护，由分分相差动动元件、涌流比比闭锁元元件、差差动速断断元件、过激磁磁闭锁元元件及TTA断线线信号（或或闭锁）元元件构成成。涌流流闭锁方方式可采采用分相相闭锁或或采用“或门”闭锁方方式。其其逻辑框框图如图图11-17及及图111-188所示。图11-17“或门”闭锁式式变压器器纵差保保护逻辑辑框图图11-18“分相”闭锁式式变压器器纵差保保护逻辑辑框图涌流“分分相”闭锁方方式，是是指某相相的涌流流闭锁元元

49、件只对对本相的的差动元元件有闭闭锁作用用，而对对其它相相无闭锁锁作用。而涌流流“或门”闭锁方方式，是是指：在在三相涌涌流闭锁锁元件中中，只要要有一相相满足闭闭锁条件件，立即即将三相相差动元元件全部部闭锁。由图111-144可以看看出，变变压器空空投时，三三相励磁磁涌流是是不相同同的。各各相励磁磁涌流的的波形、幅值及及二次谐谐波的含含量不相相同。对对某些变变压器空空投录波波表明，在在某些条条件下，三三相涌流流之中的的某一相相可能不不满足闭闭锁条件件。此时时，若采采用“或门闭闭锁的纵纵差保护护，空投投变压器器时不会会误动。而采用用“分相”闭锁方方式的差差动保护护，空投投变压器器时容易易误动。采用“

50、分分相”闭锁方方式的优优点是：如果空空投变压压器时发发生内部部故障，保保护能迅迅速而可可靠动作作并切除除变压器器；而“或门”闭锁方方式的差差动保护护，则有有可能拒拒动或延延缓动作作。2差动动元件的的作用原原理(注注意制动动电流的的选取方方法)目前，在在广泛应应用的变变压器纵纵差保护护装置中中，为提提高内部部故障时时的动作作灵敏度度及可靠靠躲过外外部故障障的不平平衡电流流，均采采用具有有比率制制动特性性的差动动元件。不同型号号的纵差差保护装装置，其其差动元元件的动动作特性性不相同同。差动动元件的的动作特特性曲线线，有II段折线线式、III段折折线式及及三段折折线式。采用较较多的为为二段折折线式。

51、（1）动动作方程程差动元件件动作特特性不同同，其动动作方程程有差异异。以下下，介绍绍动作特特性为II段折线线式、III段折折线式及及IIII段折线线式差动动元件的的动作方方程。（I）II段折线线式差动动元件国外生产产的变压压器纵差差保护中中，有采采用I段段折线式式动作特特性的差差动元件件的。其其动作方方程可用用下式表表示（111-118）式中：差电流流，对于于两卷变变压顺（、分别为为差动元元件两侧侧的电流流）；差动元元件的启启动电流流，也叫叫最小动动作电流流，或初初始动作作电流；折线的的斜率，也也叫比率率动系数数；制动电电流，一一般取差差动元件件各侧电电流中的的最大者者，即，也也有采用用的。（

52、II）二二段折线线式差动动元件在国内，广广泛采用用的变压压器纵差差保护，多多采用具具有二段段折线式式动作特特性的差差动元件件。其动动作方程程为.（111-199）在式（111-119）中中：拐拐点电流流，即开开始出现现制动作作用的最最小制动动电流；其他他符号的的物理意意义同式式（111-188）。（IIII）三段段折线式式差动元元件根据用户户的要求求，微机机变压器器纵差保保护的动动作特性性可作成成三段折折线式或或多段折折线式。三段折折丝式差差动元件件的动作作方程为为.（111-220）在式（111-220）中中：第第二段折折线的斜斜率；第三段段折线的的斜率；第二个个拐点电电流；其他他符号的的物

53、理意意义同式式（111-199）。（2）动动作特性性曲线根据式（111-118）、式（111-119）及及式（111-220），绘绘制出动动作特性性分别II段折线线式、III段折折线式及及三段折折线式差差动元件件的动作作特性曲曲线，分分别如图图11-19、图111-200及图111-221所示示。图11-19动作特特性为II段折线线式差动动元件图111-220二二段折线线式差动动元件的的的动动作特性性曲线动作特特性曲线线图11-21三段折折线式差差动元件件的动作作特性曲曲线（3）对对三种差差动元件件动作特特性的比比较由图111-199、图111-220及图图11-21可可以看出出，具有有比率制

54、制动特性性差动元元件的动动作特性性，由三三个物理理量来决决定：即即由启动动电流，拐拐点电流流及比率率制动系系数（特特性曲线线的斜率率、）来决决定。由由于差动动元件的的动作灵灵敏度及及躲区外外故障的的能力与与其动作作特性有有关，因因此，与与、及有关。比较动作作特性曲曲线不同同几个差差动元件件的动作作灵敏度度，可比比较它们们的、及。可以以看出：当启动动电流及及比率制制动系数数相同的的情况下下，拐点点电流越越小，其其动作区区越小，动动作灵敏敏度就低低。即动动作特性性如图111-119所示示的差动动元件的的动作灵灵敏度，比比其他两两个差动动元件低低，而躲躲区外故故障的能能力比其其他两个个高。在比较几几

55、个差动动元件的的动作灵灵敏度及及躲区外外故障的的能力时时，只有有将上述述三个物物理量中中的两个个固定之之后才能能进行，而而当三个个物理量量均为变变量时是是无法比比较的。在其他他两个量量固定之之后，比比率制动动系数越越小，拐拐点电流流越大，初初始动作作电流越越小，差差动元件件动作灵灵敏度越越高，但但躲区外外故障的的能力越越差。数十年的的运行实实践表明明，只要要对启动动电流、，拐点点电流及及比率制制动系数数进行合合理的整整定，具具有二段段折线式式动作特特性的差差动元件件，完全全能满足足动作灵灵敏度及及工作可可靠性的的要求。3涌流流闭锁元元件目前，在在广泛应应用的变变压器纵纵差保护护装置中中，通常常

56、采用励励磁涌流流的特征征量之一一作为闭闭锁元件件来实现现躲过励励磁涌流流的。在电磁型型差动继继电器中中（BCCH型继继电器），设设置速饱饱和变流流，是根根据涌流流中有直直流分量量原理躲躲涌流的的。在晶晶体管保保护和集集成电路路保护装装置中，是是采用波波形间断断原理或或二次谐谐波制动动原理躲躲过涌流流的。在在微机型型保护装装置中，是是采用二二次谐波波制动或或间断角角原理或或波形对对称原理理来区分分故障电电流与励励磁涌流流的。（1）二二次谐波波制动原原理二次谐波波制动原原理的实实质是：利用流流过差动动元件差差电流中中的二次次谐波电电流作为为制动量量，区分分出差流流是故障障电流还还是励磁磁涌流，实实

57、现躲过过励磁涌涌流。具有在二二次谐波波制动的的差动保保护中，采采用一个个重要的的物理量量，即二二次谐波波制动比比来衡量量二次谐谐波电流流的制动动能力。所谓二次次谐波制制动比，是是指：在在通入差差动元件件的电流流（差流流）中，含含有基波波分量和和二次谐谐波分量量，其基基波分量量大于差差动元件件的动作作电流，而而差动元元件处于于临界制制动状态态，此时时，二次次谐波分分量电流流与基波波分量电电流的百百分比，叫叫做二次次谐波制制动比。即.（111-221）式中：二次谐谐波制动动比；基波电电流；二次谐谐波电流流。由二次谐谐波制动动比定义义的边界界条件及及式（111-221）可可以看出出，二次次谐波制制动

58、比越越大，与与基波电电流相比比，单位位二次谐谐波电流流产生的的作用相相对越小小；而二二次谐波波制动比比越小，单单位二次次谐波电电流产生生的制动动作用相相对越大大。因此，在在对具有有二次谐谐波制动动的差动动保护进进行定值值整定时时，二次次谐波制制动比整整定值越越大，该该保护躲躲过励磁磁涌流的的能力越越弱；反反之，二二次谐波波制动比比整定值值越小，保保护躲励励磁涌流流的能力力越强。（2）间间断角原原理（目目前使用用较少，对对硬件的的要求较较高）变压器内内部故障障时，故故障电流流波形无无间断；而变压压器空投投时，励励磁涌流流的波形形是间断断的，具具有很大大的间断断角（一一般大于于15000）。按按间

59、断角角原理构构成的差差动保护护，是根根据差电电流波形形是否有有间断及及间断角角的大小小来区分分故障电电流与励励磁涌流流的。（I）关关于间断断角说明间断断角原理理的波形形图如图图11-22所所示。图11-22间断角角原理图图在图111-222中：制动电电流（直直流），其其中包括括直流门门坎值折折算成的的制动电电流量；流过差差动元件件的差流流（将负负半波反反向之后后）；间断角角。由图可以以看出，间间断角的的物理意意义是：在差流流的半个个周期内内，差动动量小于于制动量量的角度度。（II）差差动元件件的闭锁锁角闭锁角，是是按间断断角原理理构成的的变压器器纵差保保护的一一个重要要物理量量，用它它来判断断

60、差动元元件中的的差流是是故障电电流还是是励磁涌涌流引起起的。当测量出出的间断断角，满满足时，则判判断差流流为励磁磁涌流，将将保护闭闭锁。此此时，即即是，保保护也不不会动作作。当测量出出的间断断角，满满足时，则认认为差动动元件中中的差流流为故障障电流。当故障障电流时时，差动动保护动动作，切切除变压压器。（IIII）保护护工况分分析变压器正正常运行行时差流流很小，图图11-22中中的很小小，而较较大，直直线将在在项点的的上方。此时，间间断角，且且，保护护可靠不不动作。变压器空空投时，产产生很大大的励磁磁涌流。设励磁磁涌流的的波形如如图111-233中的所所示。图11-23空投变变压器时时的差流流和