阻抗匹配平衡变压器的几种差动保护接线方式剖析

变压器差动保护CT接线方式的探讨(2007-06-04 21:00:30)分类：学术论文摘要：文章通过对电磁式、晶体管式、集成电路式和数字式变压器差动保护CT接线方式问题的讨论，分析了各种型式的变压器差动保护不同的测量原理及其对单相接地故障灵敏度的差异。

关键词：CT接线；变压器差动保护；讨论近年来，计算机和数字处理技术在电力系统继电保护领域取得了非常成功的应用，基于微处理器的数字式保护装置已经成为各个保护制造厂家的主导产品。

微机型装置所带来的绝不只是在元件品质和工艺水平上的进步，而且还使得许多新颖和完善的保护原理应用于实践成为可能。

这一点可以从如下对各种型式变压器差动保护CT接线方式的讨论中得到印证。

1一次变压器差动保护误动原因的分析某电厂启动备用变压器采用全星形接线（Y0/Y/Y）方式，220 kV侧中性点直接接地，低压侧双绕组中性点经高阻接地，系统接线如图1所示。

该变压器配置集成电路差动保护装置，由于变压器各侧电流同相位，无需相位补偿，所以变压器三侧的差动保护CT二次接线均为星形。

该变压器在投运初期，曾发生高压侧区外单相接地故障时差动保护误动事故。

经过对录波数据和事故过程的分析，误动原因是：变压器高压侧中性点直接接地，在电网发生任何接地故障时，将成为零序故障分量的通路，在变压器零序励磁电抗中产生汲出电流［1］。

这一电流在系统发生单相接地短路时，最大可以达到0.46倍变压器额定电流。

因为该启备变低压侧是不接地系统，无零序电流通路，所以此零序故障电流仅能在高压侧存在。

当变压器三侧差动保护的CT二次电流回路都接成星形时，高压侧的零序电流便全部成为差动保护的不平衡电流，其数值达到差动保护的动作值就会造成误动。

2电磁式保护的测量原理及其对CT接线要求电磁式变压器差动继电器，无论是带制动绕组的BCH-1型还是带短路线圈的BCH-2型，都是根据中间变流器铁芯“磁通平衡”原理测量变压器各侧电流差值的，并且采用中间速饱和变流器来防止变压器励磁涌流导致的差动保护误动［1］。

变压器差动保护电流互感器接线方式分析差动保护是变压器的主要保护，它的工作情况的好坏对变压器的正常运行关系极大。

要想使变压器在正常运行或在变压器外部故障时，差动保护可靠不动，就要设法使变压器的电源侧和负荷侧的CT二次线电流相位相差，及电流产生的动作安匝相等。

只要满足这两个条件变压器的差动保护在变压器内部正常时就不会动作。

为使变压器电源侧和负荷侧CT二次电流相位差，现介绍以下几种接线方式：第一种接线方式：以我县110kV变电站1#主变为例。

它的容量为2万千伏安。

接线组别为丫O/丫O/A—12—11。

ll 0kV侧为电源侧，压侧和低压侧为负荷侧，其接线图如下所示因为变压器的接线组别为丫o/丫O/A—12—11其低压测线电流Ia、Ib、Ic分别超前高压侧线电流高压侧CT二次相电流在减极性时与一次电流同相位。

要想使变压器电源侧和负荷侧CT二次线电流相位相差。

就设法使变压器低压侧的CT二次线电流落后于相电流，这样低压侧CT的连接顺序是a相的头连C相的尾;b相的头连a相第二种接线方式：我们把CT的接线组别同样用钟表的12个钟头来表示，那么第一种接线方式，高压侧的CT为6点接线，中压侧为12点接线.低压侧为1点接线。

第二种接线方式就是把高压侧的CT接成12点，中压侧接成6点.低压侧接成7点。

第三种接线方式：把高压侧的CT二次接成11点，中压倒为5点，低压侧接成6点。

第四种接线方式，把高压侧的CT二次接成5点，中压侧为11点，低压侧为12点。

变压器差动保护的接线方式有四种，选CT变比时每侧就有两种;一种是星型接线，一种是三角型接线。

如果用第一种接线方式接，对三卷变压器来说，高中低三侧CT中有两侧的CT接成星型，只有一侧接成三角型。

接线较为简单。

在特定条件下，采用此种接线方式能解决差流回路中无法解决的不平衡电流。

当然无论采用那种接线方式，效果都一样，但因各地区的技术水平不一，为使差动保护不致因CT接线错误造成保护跨动，最好选其中一种接线做为典设。

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，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。

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：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。

变压器差动保护变压器的纵差动保护用于防御变压器绕组和引出线多相短路故障、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路故障及绕组匝间短路故障。

目前国内的微机型差动保护，主要由分相差动元件和涌流判别元件两部分构成。

对于用于大型变压器的差动保护，还有5次谐波制动元件，以防止变压器过激磁时差动保护误动。

为防止在较高的短路电流水平时，由于电流互感器饱和时高次谐波量增加，产生极大的制动力矩而使差动元件据动，故在谐波制动的变压器差动保护中还设置了差动速断元件，当短路电流达到4～10 倍额定电流时，速断元件快速动作出口。

差动保护的基本接线原理一般地，对于Y/∆接线方式的变压器，定义电流的正方向为自母线流向变压器，其差动保护的接线如下图所示，图3.1.1 差动保护接线图该接线图中包含了两个方面的内容：1）由于Y/∆接线方式，导致两侧CT一次电流之间出现一定的相位偏移，所以应对Y侧（或∆侧）CT一次电流进行相位补偿；2）由于I1 、I2 所在侧的电压等级不同，所以二者的有名值不能直接进行运算，二者必须归算到同一电压等级。

一般的处理方法为将I2 归算到I1 侧（通常即高压侧）。

针对以上两点，传统的方法是通过将Y 测的CT 做∆接，同时∆侧的CT 做Y 接，实现相位补偿（即保护内部五校正），由此而导致的Y 侧电流放大3倍则结合CT 变比的选择以及CT 的不平衡补偿完成，最后将处理后的电流I1′、I2′引入保护；随着微机型变压器差动保护的出现，为了简化现场接线，通常要求变压器各侧CT均按星型接线方式，CT极性端均指向同一方向（如母线侧），然后将各侧的CT二次电流I1、I2直接引入保护，而以上关于相位和CT变比的不平衡补偿则在保护内部通过软件进行补偿。

下面以Y/∆-11接线方式的变压器为例，来简单介绍微机型变压器差动保护内部利用软件进行数字式纵差动保护的相位校正和幅值校正。

两种特殊接线方式牵引变压器分析摘要随着电铁的不断发展,电铁负荷在电网中的比重越来越多,电铁作为大功率单相交流负荷,对电网安全运行的影响不容忽视。

在牵引变电所处把负荷进行等效,不失为一种可行的研究方式。

本文对两种特殊的牵引变压器进行接线方式分析、原理阐述、优缺点比较,以期为电网运行和工程研究工作提供参考。

关键词电气化铁路;牵引变压器;接线方式中图分类号u224 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)26-0112-020 引言近几十年来,随着国民经济的突飞猛进和工业基础设施的完善,我国的电气化铁路发展迅猛,铁路线总里程不断加长,列车载重量不断增加,铁路牵引变压器需求数量随之越来越多,需求容量也越来越大。

我们知道,电气铁路的27.5kv(bt制)或55kv(at制)的单相牵引电网是通过牵引变电所从常规三相电网获取电能的,牵引变电所的主要作用便是将110kv或220kv三相交流电变换成27.5kv或55kv单相交流电,并供电给电牵引网和电力机车。

根据供电方式和具体要求的不同,牵引变压所采用的牵引变压器种类也不同,主要有:单相牵引变压器,v/v接线变压器,普通三个绕组对称的三相变压器,三相—两相平衡牵引变压器。

本文拟从接线原理、负序和零序影响、容量利用率等方面对两种特殊接线形式的牵引变压器加以总结和评述,以期对电气化铁路牵引供电系统的研究有所帮助。

1 le blanc结线变压器1.1 接线原理分析le blanc变压器绕组结构如图所示,其初级绕组与普通三相变压器绕组相同,基于电气化铁道的不同要求,它们可以为△型或y型,本文仅分析△型,以防由于不平衡负荷产生的谐波(主要是三次谐波)进入系统。

在二次侧有5个将三相电源转化为两相电源的非对称绕组,其接线如图1所示。

1.2 负序和零序影响二次侧各绕组的变比如下当k=1时,由接线原理图和绕组匝数关系可得电流关系式:根据对称分量法,电压平衡关系得一次侧各相的正负零序电流: 当iα=iβ时,原方三相线电流完全对称,无负序电流存在,故该接线也具有将两相对称负荷转换为原方三相对称负荷的能力[1]。

变压器差动保护接线图详解描述什么是差动保护差动保护是输入的两端CT电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。

保护范围在输入的两端CT之间的设备（可以是线路，发电机，电动机，变压器等电气设备）。

逆相序上面两位已经解释了，有功反向是逆功率而不是逆相序，一般用在发电机保护中。

电流差动保护是继电保护中的一种保护，正相序是A超前B，B超前C各是120度。

反相序（即是逆相序）是 A 超前C，C超前B各是120度。

有功方向变反只是电压和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。

差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。

差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。

当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。

当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。

差动保护原理动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。

当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护。

另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。

变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。

其接线方式，按回路电流法原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故障，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器，即：iJ＝ibp＝iI-iII=0。

如果内部故障，ZD点短路，流入继电器的电流等于短路点的总电流。

即：iJ=ibp=iI2+iII2。

当流入继电器的电流大于动作电流，保护动作断路器跳闸。

微机变压器差动保护一、微机变压器差动保护中电流互感器二次电流的相位校正问题电力系统中变压器常采用Y/D-11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°。

如果不采取措施，差回路中将会由于变压器两侧电流相位不同而产生不平衡电流。

必需消除这种不平衡电流。

（一）用电流互感器二次接线进行相位补偿其方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，如图1所示图1变压器为Y o/△ -11连接和TA/Y连接的差动保护原理接线・・■■jioTh采用相位补偿后，变压器星形侧电流互感器二次回路差动臂中的电流I A2、丨B2、G ， 刚好与三角形侧的电流互感器二次回路中的电流I a2、G 、I c2同相位，如图2所示。

) 用保护内部算法进行相位补偿 当变压器各侧电流互感器二次均采用星型接线时，其二次电流直接接入保护装置，从而简化了 TA 二次接线，增加了电流回路的可靠性。

但是如图 3当变压器为Y o / △ -11连接 时，高、低两侧TA 二次电流之间将存在30°的角度差，图4(a )为TA 原边的电流相量图。

图2向量图图3变压器为Y △ -11连接和TA 为Y/Y 连接的差动保护原理接线为消除各侧TA 二次电流之间的角度差，由保护软件通过算法进行调整1、常规差动保护中电流互感器二次电流的相位校正大部分保护装置采用 Y -△变化调整差流平衡，如四方的 CST31南自厂的PST-12O0WBZ-500H 南瑞的LFP-972、RCS-985等，其校正方法如下：丫0侧：IA2 = ( I A2 — I B2 ) / 3 I B2 = ( I B2 — I C2 ) / - 3I C2 = (I C2 — I A2 ) /3△侧：I a2=I a2 I b2 = Ib2 I c2=I c2式I A2、l B2、G 为Y 0侧TA 二次电流，I A 2、&、G 为侧校正后的各相电流；I a2、b2、I c2为△侧TA 二次电流，I a2、I b2、丨c2为△侧校正后的各相电流经过软件校正后，差动回路两侧电流之间的相位一致，见图 4 (b )所示。