双绕组单相变压器差动保护原理
对于双绕组单相变压器，其差动保护的原理接线图为下图1。 图中1I 、2I 分别为变压器一次侧和二次侧的一次电流，参考方
向为母线指向变压器；1I '、2I '为相应的电流互感器二次电流。流
入差动继电器KD 的差动电流为：
12
r I I I ''=+
图1 双绕组单相变压器差动保护原理接线图
差动保护的动作判据为：
r set I I ≥
式中，set I 为差动保护动作电流， 12||r I I I ''=+为差动电流的有效值。 设变压器的变比为12/T n U U =，则有： 12121112121
(1)T TA T r TA TA TA TA TA I I n I I n n I I n n n n n +=+=+- 式中， 1TA n 、2TA n 分别为两侧电流互感器的变比。
若选择电流互感器的变比，使之满足：
21
TA T TA n n n = 这样：
12
1T r TA n I I I n +=
忽略变压器的损耗，正常运行和区外故障时一次电流的关系为120T n I I +=，这样正常运行和变压器外部故障时，差动电流为零，保护不会动作；变压器内部（包括变压器与电流互感器之间的引线）任一点故障时，相当于变压器内部多了一个故障支路，流入差动继电器的差动电流等于故障点电流（变换到电流互感器二次侧），只要故障电流大于差动继电器的动作电流，差动保护就能迅速动作。
变压器差动保护误动分析及对策(一) 要：文章对微机型变压器差动保护动作的原因，从事件的形成以及保护的原理给予了详细地分析。对新建的、运行的或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动提出了对策。 关键词：差动保护误动动作特性电流互感器 0引言 电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。作为主设备主保护的微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，虽然经过不断的改进，但是还存在一些误动作的情况，这将造成变压器的非正常停运，影响电力系统的发供电，甚至是造成系统振荡，对电力系统发供电的稳定运行是很不利的。因此对新建或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动原因进行分析，并提出了防止变压器差动误动的对策。 1变压器差动保护 变压器差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护，不管哪种保护功能的差动保护，其差动电流都是通过变压器各侧电流的向量和得到，在变压器正常运行或者保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。
1.1比率差动保护的动作特性比率差动保护的动作特性见图1。当变压器轻微故障时，例如匝间短路的圈数很少时，不带制动量，使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度。而在较严重的区外故障时，有较大的制动量，提高保护的可靠性。 二次谐波制动主要区别是故障电流还是励磁涌流，因为变压器空载投运时会产生比较大的励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，为了使变压器不误动，采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是变压器故障还是变压器空载投运，从而决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12～0.18。对于有些大型的变压器，为了增加保护的可靠性，也有采用五次谐波的制动原理。 1.2差动速断保护的作用差动速断保护是在较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流，两者中的较大者。定值一般取(4～14)Ie。 2变压器差动保护误动作原因分析 根据变压器差动保护误动作可能性的大小，大致分为新建发电厂和变电站、运行中发电厂和变电站、设备更新改造的发电厂和变电站三个方面进行说明，这种分类方法并不是绝对相互区别，只是为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。 2.1新建发电厂和变电站变压器差动保护误动作原因分析新建变电站的变压器差动保护误动作，在变压器差动保护误动作中占了较大的比
变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高 =220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KV A, I1’：流过变压器高压侧的一次电流； I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2” I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障；
四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。以p点为 例：计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5,比率制动系数k=0.5；按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I1=6A,180度，低压侧电流I2=6A,0度，固定I1升 I2,当I2升到9.4A的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。 由于两圈变差动的制动电流为（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7, 所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52; 2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就 判此电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之
1) 调试A 相差动动作值及其制动斜率：按图视接线 I Y.B =0A; I Y.C =0A; I Δ.b =0A; 测试仪加电流：a)Y 侧动作值测试： I A =|I A |↑∠00…|I A |↑;I B =0A; I C =0.8I op.min ∠00A b)制动斜率测试：I A =√3/kI re ∠00A; I B =I re ∠1800A …?|I B |↓...↓;I C =I re ∠00A +?=+?=+?=c .A .Y C .Y cd.c b .C .Y B .Y cd.b a .B .Y A .Y cd.a I 3I I k I I 3I I k I I 3I I k I ???Y/Δ_11变压器差动调试方法一： I ;3I I k max(I a .B .Y A .Y re.a ??= I ;3I I k max(I b .C .Y B .Y re.b ??=I ;3 I I k max(I c .A .Y C .Y re.c ??= =∠+∠×?=+?=∠=∠∠×=∠+∠×=+=00I 0I k 33k I I 3k I 0I )180I 0I k 33k max(I 180I 0I k 33k I I 3k I 0re 0 re C A c .cd 0re 0B 0 re a .re 0re 0 re B A a .cd 、 ………… =0B re a .cd B 0B I I I I 180I ?=↓∠↓? …差流计算：
+?=+?=+?=c .A .Y C .Y cd.c b .C .Y B .Y cd.b a .B .Y A .Y cd.a I 3I I k I I 3I I k I I 3I I k I ???Y/Δ_11;3I I k max(I B .Y A .Y re.a ?= ;3I I k max(I C .Y B .Y re.b ?=;3 I I k max(I A .Y C .Y re.c ?= =∠+∠×?=+?=∠=∠+∠∠×=∠?=∠+∠?∠×=+?=00I 0I k 33k I I 3k I 0I )180I 0I 0I k 33k max( I 180I )180I 0I (0I k 33k )I I (I 3k I 0re 0 re B A c .cd 0re 0 cd 0re 0re a .re 0cd 0cd 0re 0re C B A a .cd 、………… 1) 调试A 相差动动作值及其制动斜率：按图视接线I Y.B =0A; I Y.C =0A; I Δ.b =0A;测试仪加电流：a)Y 侧动作值测试：I A =|I A |↑∠00…|I A |↑;I B =0.8I op.min ∠00A;I C =0.8I op.min ∠1800A b)制动斜率测试：I A =√3/kI re ∠00A;I B =I re ∠00A; I C =I cd ∠1800A ?|I cd |↑∠1800…|I cd |↑
变压器差动保护整定计算 1. 比率差动 装置中的平衡系数的计算 1）．计算变压器各侧一次额定电流： n n n U S I 113= 式中n S 为变压器最大额定容量，n U 1为变压器计算侧额定电压。 2）．计算变压器各侧二次额定电流： LH n n n I I 12= 式中n I 1为变压器计算侧一次额定电流，LH n 为变压器计算侧TA 变比。 3）．计算变压器各侧平衡系数： b n n PH K I I K ?= -2min 2，其中)4,min(min 2max 2--=n n b I I K 式中n I 2为变压器计算侧二次额定电流，min 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最小值，max 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最大值。
平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最小的一侧为基准，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取放大倍数最大的一侧倍数为4，其它侧依次减小；若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值小于4，则取放大倍数最小的一侧倍数为1，其它侧依次放大。装置为了保证精度，所能接受的最小系数ph K 为，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16倍。 差动各侧电流相位差的补偿 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。 变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Yo/Δ-11的接线，其校正方法如下： Yo 侧： )0('I I I A A ? ??-= )0(' I I I B B ? ? ? -= )0('I I I C C ? ??-= Δ侧： 3/ )('c a a I I I ? ??-=
变压器比率制动纵差保护 整定计算步骤及要领 1.计算制动电流启动值 正常运行中变压器负荷电流通常在额定电流I e 以下，不平衡I bp 电流很小， 无需比率制动，差动动作电流I cd 为恒定，不随制动电流的增大而增大。 所以制动电流启动值：I Zd qd =（0.8～1.0）I e /n L 式中：n L －电流互感器变比 制动电流启动值也就是一折线的拐点电流值。 2.计算差动保护启动电流值 差动保护启动电流(门槛值)现场一般取：I cd qd =（0.4～0.7）I e /n L 如果有条件，最好在现场实测变压器的不平衡电流I bph ,作为差动启动电流 整定计算的依据。 3.计算差动保护速断电流值 差动速断电流值：I cd sd =（6～8）I e /n L 4.计算比率制动系数 比率制动系数K zd 与变压器外部三相最大短路电流、制动电流启动值相关， 与差动电流启动值、速断值相关。 计算比率制动系数：K zd ＝ e I .max )3(I e I 23.0.max )3(I 5.40--外外 5.计算制动电流 制动电流：I Zd ＝(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd 举 例 一、已知参数： 主变容量＝10000KVA ；额定电压＝35/10.5KV ；
计算变压器一次侧额定电流=35 310000?=165（A ）； 一次侧CT 变比=300/5、CT 二次额定电流=60 165=2.75（A ） 主变阻抗电压百分比=7.33% 通过短路电流计算已知主变外部三相最大短路电流=2095（A ） 二、计算定值 1.计算制动电流启动定值：I Zd qd =1.0I e /n L =60 165＝2.75（A ） 2.计算差动启动电流定值：I cd qd =0.7I 2e =0.7×2.75=1.925 取I cd qd =2.0 3.计算差动速断电流定值：I cd sd =8I e /n L =60 1658?= 22（A ） 4. 计算比率制动系数：K zd ＝e max )3(e .max )3(I .I I 23.0I 5.40--外外 =165 209516523.02095I 5.40-?-? =0.468 取K zd ＝0.5 5.计算制动电流：I Zd =(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd =（22-2）/0.5＋2.75 =42.75A 取I Zd =43A 说明：本计算公式中的代表符号与说明书不一致，在使用时应注意。
变压器微机差动保护的整定计算 作者：程秀娟 (扬子石油化工设计公司南京210048) 摘要：本文首先对变压器差动保护误动的原因作了初步分析,然后介绍了三段折线式比率制动特性的变压器差动保护的基本原理，并对各种参数的整定值设置进行了详细论述。 关键词：变压器差动保护三折线参数整定 1 前言 电力变压器是电力系统中十分重要的供电设备，它出现故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。纵联差动保护是大容量变压器的主保护之一，然而，相对于线路保护和发电机保护来说，变压器保护的正确动作率显得较低，据各大电网的不完全统计，正确动作率尚不足70%。究其原因，就在于变压器结构及其内部独特的电磁关系。要提高变压器差动保护的动作正确率，首先必须找出误动的原因，从而在整定计算时充分考虑这些因素，才能有效地避免误动的出现。 2 变压器差动保护误动原因分析 2.1 空载投入时误动 变压器空载投入时瞬间的励磁电流可能很大，其值可达额定电流的10倍以上，该电流称为励磁涌流。其产生的根本原因是铁心中磁通在合闸瞬间不能突变，在合闸瞬间产生了非周期性分量磁通。 励磁涌流波形特征是：含有很大成分的非周期分量；含有大量的谐波分量，并以二次谐波为主；出现间断。励磁涌流的影响因素有：电源电压值和合闸初相角；合闸前铁芯磁通值和剩磁方向；系统等值阻抗值和相角；变压器绕组的接线方式和中心点接地方式；铁芯材质的磁化特性、磁滞特性等，铁芯结构型式、工艺组装水平。 为防止变压器空投时保护误动，其差动保护通常利用二次谐波作制动。原理是通过计算差动电流中的二次谐波电流分量来判断是否发生励磁涌流。当出现励磁涌流时应有：Id2 > K I d1。其中，Id1、Id2分别为差动电流中的基波和二次谐波电流的幅值；K为二次谐波制动比。但是，由于变压器磁特性的变化，某些工况下励磁涌流的二次谐波含量低，容易导致误动；而大容量变压器、远距离输电的发展，使得内部故障时暂态电流可能产生较大二次谐波，容易导致拒动。这时，就必须选用其它制动方式，如偶次谐波电流制动、判断电流间断角识别励磁涌流、半波叠加制动等。 2.2 区外短路时误动
变压器差动保护的基本原理及逻辑图 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流： 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。 ②电流互感器计算变比与实际变比不同 由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。
. 差动变压器及其应用 5月专号）一、差动变压器简介（摘自日刊《传感器技术》1986年差动变压器是一种将机械位移变换成电信号的电磁感应式位移传感器。它主要是靠圆筒线圈内的可动铁芯的位移，在圆筒线圈的输入线圈和输出线圈之间建立起相互感应关系，可动铁芯的位移可以通过测定与其成正比的输出线圈的感应电压来获得。、差动变压器的特点1级之间有200mm）线性范围的种类很多，容易根据用途进行选择，通常在±2mm～±（1 个左右类型的品种。10 ）结构简单，所以耐振性和耐冲击性都很强。（2 ）不磨损，不变质，耐久性优良。（3）输出电压对铁心的位移有精确的比例，即直线性好。一般这种传感器中全行程偏差小4（0.3%。1%于，在高档品可以保证在±0.2%～±）因为灵敏度高，可以获得大的输出电压，不要求外围电路高级化也能检测到微小的位（5 移。）因为输出变化平滑，故能进行高分辨率的检测。（6 ）零点稳定，以其作为测定的基准点对维持精度有好处。（7 的高的响应速度。到100Hz （8）能够得到从500Hz 2、差动变压器原理典型的差所示，由圆筒形线圈和与其完全分离的铁芯构成。差动变压器的构造原理如图1-1动变压器的圆筒线圈有三只，各是总长度的三分之一，中间是一次线圈，两侧是二次线圈。加入圆筒线圈中的铁芯用来在线圈中链接磁力线而构成磁路。（这由于与两端线圈的互感就产生了电动势（即激磁），当在中间的一次线圈加上交流电压时一点与普通变压器相同）。因为二次线圈彼此极性相反地串联，两个二次线圈中的感应电动势相位相反，将其相加的 结果，在输出端产生二者的电位差。相对于线圈长度方向的中心处，两个二次线圈的感应电压。大小相等方向相反，因而输出为零。这个位置被称为差动变压器的机械零点（或简称为零点）当铁芯从零点相某一方向改变位置时，位移方向的二次线圈的电压就增大，另一个二次线圈的电压则减小。产品设计保证产生的电位差与铁芯的位移成正比。当铁芯从零点向与刚才相反的方向移动 .. . °。相对于铁芯位移的二次线但是相位与刚才的情况相差180时，就会同样产生成正比的电压，圈电压和输出电压差的关系示于图1-2。电压差和铁芯位移成正比的范围称为直线范围，其比例性称为线性，是差动变压器最重要 的一项指标。X
主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变 压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：
上一期我们和大家一起了解了变压器的接线组别，定量分析了变压器高低压侧一次电流的相位、幅值关系。我们的继电保护装置在进行差流计算时使用的是二次电流，因此需要经过电流互感器（CT）将一次电流转换为供保护使用的二次电流。本期我们和大家一起来讨论一下变压器CT的接线方式。 1、CT的极性 我们先来了解一下CT接线的极性问题。这就需要搞清楚几个名词：极性端、同名端、减极性。 极性端一般用“*”标记，在图中，一次侧P1为极性端，P2为非极性端，一般设计P1装于母线侧（或变压器侧），P2装于负荷侧。二次侧S1为极性端，S2为非极性端。P1和S1（P2和S2）互为同名端。 至于减极性，我们只需要简单的记住：若CT采用减极性，对于一次绕组电流从极性端流入，对于二次绕组电流从极性端流出。 如果将CT二次回路断开，将保护装置直接串联在一次回路中，流过装置的电流方向与CT减极性标注的二次电流方向相同。所以减极性标注对于判断二次电流的流向非常直观。
所以我国CT均采用减极性标注。 2、变压器两侧CT的接线方式 在模拟型变压器保护中，为了相位校正的需要CT有些情况下需要接成三角形。现在的微机型保护中，相位校正都在软件中实现，所以变压器两侧CT均使用Y接线。以下图所示的Yd-11变压器两侧CT的接线方式为例：
如图所示的CT接线形式，其高压侧及低压侧电流互感器二次绕组中，靠近变压器侧的端子连在一起，我们称为封CT的变压器侧。如果是靠近母线侧的二次绕组端子连在一起，则称为封CT的母线侧。 设高压侧电流互感器变比为nH，低压侧电流互感器变比为nL。分析流入保护装置的二次电流（Iha，Ihb，Ihc，Ila，Ilb，Ilc）与变压器一次电流（IHa，IHb，IHc，ILa，ILb，ILc）的对应关系。从图中可以看出高压侧二次电流从极性端流出，流入保护装置。低压侧二次电流从保护装置流出，从极性端流入CT二次绕组。若程序设定二次电流的方向以流入保护装置的（A,B,C）端为正方向，则有：
变压器差动保护的基本原理及逻辑图 发布日期：2009-5-19 11:07:16 (阅2761次) 关键词: 变压器差动保护励磁涌流 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流：
在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电 等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 ②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。
差动保护的功能及定值计算 1 微机变压器差动保护功能 1.1比率制动式差动保护 比率制动式差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障，高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。当突变量大于0.25倍差动定值时投入，动作判据为; ｛Icd≥Icdset 当Izd≤Izdset时， Icd≥Icdset+K1(Izd-Izdset) 当Izd〉Izdset时, 电流方向以实际的功率方向为准。其中Icd为差电流: Icdset为差动保护整定计算值; Icdset为差动保护门槛计算值； Izd为保护制动电流 K1为比率制动系数（0.4～0.7）可选; H为变压器35kV侧流进差动保护实际电流; L为变压器10kV侧流进差动保护实际电流; １. 2二次谐波闭锁功能 变压器投入时，励磁涌值为变压器额定电流的5~8倍，励磁涌中含有63％比率的二次谐波电流Im2。微机差动保护设置了二次谐波闭锁差动保护功能，来防止变压器空载投入时励磁涌流导致差动保护误动作。二次谐波制动功能的判据如下: Icd2≥K2Icd 式中，Icd为差动电流的基波分量; Icd2为差动电流中的二次谐波分量; K2为二次谐波制动系数（０.１～０.４）可选; １.３差动速断保护 当变压器内部发生严重短路时，短路电流很大，由于铁芯饱和输出电压波形将发生畸变，为提高保护的可靠性和动作速度，差速断保护不受二次谐波闭锁条件限制直接动作，此功能由软件控制投入或退出。 １.４差流过大告警 动作判据为: Icd≥Icdset/2 式中，Icd为任一相的差动电流; Icdset为差动保护最小定值; 任一相差动电流大于差动电流定值一半时，运行超过３Ｓ后，发出差流过大告警信号。此功能由软件控制投入或退出。 １.５电流互感器二次回路断线监视功能 微机差动保护与传统常规差动保护在接线不同之处是: 为了判断电流互感器ＴＡ二次断线，差保高压侧ＴＡ必须接成星形接线，保护装置给出以下判据为: | a+ b+ c|>0.5A时,保护会发出断线警告信号，并由微机软件控制是否闭锁差动保护。此项功能均由自适应的门槛值控制，无需整定定值。 1.6变压器高压侧相位差与平衡补偿 Y，d——11组双绕组变压器，Y侧电流相位需要校正相位，常规接线高压侧TA的二次侧接成d型接线，而微机差动保护具有软件校正功能，只要投入Y/d功能即可，就校正了相位，相当于把二次接成了d型接线，TA二次输出线电流。 1.7变压器低压侧电流平衡系数 差保接线，变压器低压侧TA与高压侧TA二次电流平衡补偿，常规差保接线靠适当选择变压器两侧TA变比来实现，而微机差动保护是靠软件功能来完成，以高压侧二次电流为基
变压器差动保护的基本原理 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。 变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 1）励磁涌流 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
- 3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 ②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。
4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
变压器微机差动保护平衡系数说明 1、影响变压器差动保护差流计算的因素 1）、变压器高低压侧电流幅值不同造成的不平衡。由于变压器高低压侧电压等级不同，所以变压器高低压侧的电流幅值不同。 2）、变压器高低压侧电流相位不同造成的不平衡。由于变压器接线方式导致高低压侧电压的相位不同，所以变压器高低压侧的电流相位也不同。 3）、变压器高低压侧电流互感器的不匹配造成的不平衡。由于电流互感器的变比是一个标准的数值，而变压器虽然容量是一个标准值，但其额定电流是一个不规则的数，所以，电流互感器的选择并不考虑其对差流的影响。 2、消除电流不平衡的方法 1）、通过引入平衡系数消除高低压侧电流幅值不同及高低压侧电流互感器不匹配造成的不平衡。 2）、根据变压器高低压侧电流的相位关系，通过数学公式的计算，消除变压器高低压侧电流相位不同造成的不平衡。 3、平衡系数概念和计算方法 1）、概念：两个不同单位或相同单位而基准不同的物量归算到同一单位或同一基准时所用到的比例系数就是平衡系数。举例如下： a、一斤大米3元，一斤白面2元，归算到大米侧，白面的平衡系数为2/3。 b、一斤大米3元，一斤白面2元，归算到白面侧，大米的平衡系数为3/2。 c、一斤大米3元，一斤白面2元，一斤鸡蛋4元，归算到鸡蛋侧，大米的平衡系数为3/4，白面的平衡系数为1/2。 2）、计算方法
主变的型号为100000kVA-110kV/35kV，高压侧一次额定电流：Ieg1=524.9A，低压侧一次额定电流：Ie d1=1649.6A，高压侧电流互感器变比：800/5，低压侧电流互感器变比：2000/1。 a、以高压侧电流互感器为基准，把高压侧电流互感器折算到低压侧。 I12=800*110/35=2514.3A，K ph2=2000/ I12=2000/2514.3=0.80。 b、以低压侧电流互感器为基准，把低压侧电流互感器折算到高压侧。 I21=2000*35/110=636.4A，K ph1=800/ I21=800/636.4=1.26。 c、以变压器额定电流为基准，把高低压侧电流互感器折算到额定电流侧。 K ph1=800/Ieg1=800/524.9=1.52, K ph2=2000/Ie d1=2000/1649.6=1.21。 举例验证： 高压侧一次电流Ig1=450A，低压侧一次电流Id2=1414.3A。 高压侧二次电流实际采样为：Ig2=Ig1/800=450/800=0.5625； 低压侧二次电流实际采样为：I d2=I d1/2000=1414.3/2000=0.7072； a、以高压侧电流互感器为基准，把高压侧电流互感器折算到低压侧，K ph2=0.80。 I12=800*110/35=2514.3A，K ph1=2000/ I12=2000/2514.3=0.80 差流I d= Ig2*1-I d1* K ph2=0.5625*1-0.7072*0.80=0.00326≈0。 b、以低压侧电流互感器为基准，把低压侧电流互感器折算到高压侧，K ph1=1.26。 I21=2000*35/110=636.4A，K ph1=800/ I21=800/636.4=1.26 差流I d= Ig2* K ph1-I d1*1 =0.5625*1.26-0.7072*1=0.00326≈0。 c、以变压器额定电流为基准，把高低压侧电流互感器折算到额定电流侧。 差流I d= Ig2*K ph1-I d2*K ph2=0.5625*1.52-0.7072*1.21=0.000712≈0。 4、数学公式的计算方法
实验三电磁式传感器 （一）差动变压器的性能实验 一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理：差动变压器同一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式 和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接(同名端连接)，就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。 三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、电感式传感器、音频信号源 (音频振荡器)、直流电源、万用表。 四、实验步骤： 1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3-1 差动变压器电容传感器安装示意图 2、在模块上近图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的L v端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率 为4～5KHz(可用主控箱的数显表的频率档Fin输入来监测)。调节幅度使输出幅度为峰一峰值V p-p=2V(可用示波器监测：X轴为0.25ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为20mv/div)。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级圈波形(L v音频信号V p-p=2V波形)比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插孔。 图3-2 双线示波与差动变压器连结示意图 3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰一峰值V p-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向 为正位移，则另一方向移为负。从V p-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压V p-p 值填入下表(3-1)。再从V p-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的
变压器差动保护拒动 一、情况介绍 某变电站有两台主变压器，1号主变压器的容量是90MV A，变电站由220kV电路供电。 1号主变压器配置有两套完全独立的成套微机保护，双套差动保护。差动保护是具有比率制动及二次谐波制动的差动保护，有CT断线闭锁。还设有电流速断。 事故前的运行方式是：两台主变压器均运行，220kV母线上接有5条出线。 二、事故过程及调查 1998年6月27日，由于1号主变压器220kV侧隔离开关操作机构箱内受潮，使操作回路绝缘下降，引起给隔离开关带负荷自动分闸，造成弧光短路。 事故发生后，1号主变压器差动保护拒动，变电站5条220kV线路对侧的距离Ⅱ段动作，将5条线路切除。 事故扩大为3个220kV变电站、11个35kK变电站和1个燃汽轮机电厂全部停电。 事后检查，故障点在差动保护区内，故障电流116A（二次值），但两套微机差动保护均未动作。 三、对差动保护装置的试验检查 事故后对差动保护装置进行了校验检查，即输入电流检查及采样值，试验结果发现：当输入电流大于80A时，装置采样出的电流只有0.2~0.3A。这是由于当输入电流大于80A时，模/数转换芯片输入电压溢出，而软件处理又
不当等原因造成的。 四、两套差动保护同时拒动原因分析 两套差动保护同时拒动的原因是由于在如此大的短路电流下，装置软、硬件不能满足要求。 保护装置设计的最大故障电流为16倍的额定电流即5×16=80A，当超过80A时，电流变换装置趋向饱和，同时二次电流也将超过A/D模块的上限测量电压，又由于软件处理不当，致使测得的差流很小。 另外，装置中采用的CT断线闭锁装置有问题，当故障电流大于80A时，CT断线闭锁装置误判为“电流回路断线”而将两套差动保护闭锁。造成两套差动保护同时拒动。 五、对策 以我厂校验保护装置为例，采样值测试时施加5A电流，测试差流速断也仅施加9A电流原因有两个：①我们所使用的继电保护测试装置最大仅施加32A电流；②施加过大电流对保护装置有很大的冲击，施加时间、次数还会影响保护装置的寿命。因此无法测试变流器是否饱和以及A/D转换等设计类的缺陷。这就需要我们在选择微机型继电保护装置时明确“继电保护故障时所造成的损失远大于选择最昂贵保护装置的花费”的原则，因此要选择知名厂家、运行经验丰富、售后服务优质的产品，出现同类故障时也应及时与生产厂家沟通便于厂家升级和改进产品。 王祖印 2011年10月13日11:11:03
差动变压器三种结构形式 差动变压器的结构形式与自感式的类似，也可分为变气隙型、变截面型和螺管型三种。 1)变气隙型 图4-15(a)所示的传感器即为变气隙型的差动变压器结构,可用于测量线位移。它的优点是灵敏度髙，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移;缺点是示值范围小，非线性严重。由于这些缺点，近年来这种类型差动变压器的使用逐渐减小。 2)差动变压器的变截面型结构形式 图4 - 16给出了两种变截面型的差动变压器的结构形式，可用于测量角位移。图4 - 16(a) 为E型微动同步器，图4-16(b)为四极微动同步器，另外还有八极、十六极等。微动同步器是旋转变压器式传感器，如图4-16(b)的结构是由四个极的定子和有两个极的特殊形状的转子所组成。在定子四个极上的四只匝数相同的线圈串接成初级绕组，而另四只匝数相同的线圈串接成次级绕组。当对初级绕组激励时，由于转子的转动,引起在次级绕组感生电动势，四对初、次级线圈就构成了四个变压器。按照一定的接法，就可得到与转角成正比的输出电压。 螺管型差动式变压器与前两种差动变压器相比，虽然灵敏度较低，但其示值范围大，自由行程可以自由安排，制造装配也较方便，因而获得了广泛的应用。 螺管型差动变压器按绕组排列方式分有二节式、三节式、四节式和五节式。二节式的灵敏度较高，线性范围较大，三节式的零点误差较小，四节式和五节式可以改善传感器的线性。
图4 - 17给出了二节式和三节式螺管型差动变压器的基本结构。在众多的结构形式中，由于三节式螺管型差动变压器有输出与位移基本上成正比等优点，所以使用最多。它的灵敏度随激励频率的增加而增加(一般工作在400 Hz~ 10 kHz之间较好）。 不管绕组排列方式如何，其主要结构都是由三大部分组成:线圈绕组(包括初级绕组和次级绕组）、可移动衔铁和导磁外壳。
什么是变压器差动保护？ 变压器差动保护特点及误动作原因 一、什么是变压器差动保护？ 变压器的差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流只差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。 从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡点流Iumb流过，此时流过继电器的电流IK为Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡点流应尽量的小，以确保继电器不会误动。 当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这是流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb 能使继电器可靠动作。 变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外
故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。二、变压器差动保护特点及误动作原因 差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置纵向联接起来，并将两端的电气量进行比较，从而判断保护是否动作。根据基尔霍夫定律，保护范围内流入与流出的电流应该相等（变压器应该归算到同侧）。当保护范围内发生故障时，其流入与流出的电流就不相等了。差动保护就是根据这个不平衡电流动作的。因此，这种保护方法有很高的动作选择性和灵敏度，适用于保护大容量、强电流、高电压及对灵敏度要求高的电气设备。所以，这种方法广泛用于保护大容量、高电压的变压器，并以其优越的保护性能成为大容量、高电压变压器的主要保护方法。然而值得注意的是，由于变压器在结构和运行上具有一些特点，因此在实际运行中保护范围内无故障时，差动保护装置也具有较大的不平衡电流，这种不平衡电流可能引起差动保护装置的误动作。另外，即使考虑了变压器差动保护的这些特点并加以修正，由于这种保护装置的复杂性在有些情况下也常出现一些误动作现象。本文将就变压器差动保护两种误动作的原因加以简单的分析。 三、变压器差动保护的特点 1、变压器励磁涌流的存在 变压器励磁电流（激磁电流）仅流经变压器的某一侧，因此通过电流互感器反应到差动回路中将形成不平衡电流。稳态运行时，变压器的励磁电流不大，只有额定电流的2-5%。在差动范围外发生故障