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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/ nB2、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。
变压器差动保护的基本原理1. 引言变压器是电力系统中常见的重要设备，用于将电能从一个电压等级传输到另一个电压等级。
为了保护变压器免受故障的损害，需要采取相应的保护措施。
变压器差动保护是一种常用的保护方式，通过检测变压器两侧电流的差异来判断是否存在故障，并及时采取措施进行处理。
2. 基本原理变压器差动保护的基本原理是基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
根据基尔霍夫定律，电流在闭合回路中的总和为零；根据欧姆定律，电流与电压之间存在线性关系。
当变压器正常运行时，输入和输出侧的电流应该相等。
然而，在发生故障时，比如短路或开路，输入和输出侧的电流会发生差异。
变压器差动保护利用这一原理来检测故障。
具体而言，变压器差动保护通过将输入和输出侧的电流进行比较来判断是否存在故障。
差动保护装置通常由两个主要部分组成：差动电流继电器和比较单元。
2.1 差动电流继电器差动电流继电器是变压器差动保护的核心组件，负责检测输入和输出侧的电流，并判断是否存在差异。
差动电流继电器通常由两个部分组成：CT（Current Transformer，电流互感器）和比较单元。
CT用于测量输入和输出侧的电流，并将其转换为相应的信号。
比较单元用于比较输入和输出侧的电流信号，并判断是否存在差异。
2.2 比较单元比较单元是差动保护装置中的另一个重要组成部分，其主要功能是将输入和输出侧的电流信号进行比较，并判断是否存在故障。
比较单元通常包括放大器、滤波器、配合逻辑控制等。
放大器用于放大输入和输出侧的电流信号，以便进行比较。
滤波器用于滤除高频噪声，以提高比较的准确性。
配合逻辑控制用于判断输入和输出侧的电流是否相等，并触发相应的保护动作。
3. 差动保护的工作原理变压器差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
3.1 采样阶段在采样阶段，差动电流继电器通过CT对输入和输出侧的电流进行采样，并将其转换为相应的信号。
这些信号通常是模拟信号，需要经过放大和滤波处理后才能进行比较。
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于İ1′′ n İ1′差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励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不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
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。
变压器差动保护的基本原理及逻辑图The Basic Principle and Logic Diagram of XXXXXX is similar to that of longitudinal differential n。
both of which compare the phase and magnitude of the currents on both sides of the protected XXX。
due to the unequal rated current on the high and low voltage sides of the transformer and the often different phase of the currents on both sides。
it is XXX。
For example。
in the double-XXX 8-5.XXX:1.XXX current and methods to e it.XXX to the current that can reach 6-8 times the rated current of the XXX on no-load or when the external fault is removed and the power supply is restored。
This is because the ic flux in the XXX by 90 degrees in steady state。
When the voltage instantaneous value u=0.the ic flux in the iron core is -Φm。
However。
because the ic flux in the iron core cannot change abruptly。
a dic component of ic flux +Φm will appear。
一、变压器的作用与分类变压器是电力系统输配电中的一个重要环节，起到升降压的作用。
按绕组可分为：：两圈变、三圈变等；按结构可分为：三相变、单相变、自耦变等；按其在输电系统中的作用可分为：升压变，降压变、联络变、等；按其在电厂中的作用可分为：主变、高厂变、厂变、励磁变、高备变等。
二、变压器差动保护比率制动式差动保护是变压器（发-变组、高厂变、励磁变）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；保护能正确区分励磁涌流、过励磁故障。
保护采取自适应提高定值的方式，防止外部故障时由于CT饱和引起差动误动，当差流中的三次谐波与基波的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和最小制动电流，进一步提高保护的可靠性。
800系列发-变组保护装置最多可实现6侧差动，动作特性图如下：)poI(流电动差制动电流(Ires)图1.1 比率差动动作特性图图中阴影部分要经过励磁涌流判别、TA断线判别和TA饱和判别后才出口，双阴影部分只要经过励磁涌流判别就出口。
1.1比率差动原理基尔霍夫定律：I1+I2+I3=0差动辅助差动动作方程如下：I op > I op.0( I res≤ I res.0)I op≥ I op.0 + S(I res– I res.0) ( I res > I res.0 ) (1-1)I res >1.1 I nI op ≥ 1.2I n + 0.7(I res –1.1 I n ) ( I res >1.1 I n ) (1-2)I op 为差动电流，I op.0为差动最小动作电流整定值，I res 为制动电流，I res.0为最小制动电流整定值，S 为比率制动特性斜率，I n 为基准侧电流互感器的额定二次电流，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。
对于两侧差动：I op = | ∙I 1 + ∙I 2 | (1-3) I res = |∙I 1 - ∙I 2| / 2 (1-4) 对于三侧及以上差动：I op = | ∙I 1 +∙I 2 +…+ ∙I n | (1-5) I res = max{ |∙I 1|，|∙I 2|，…，|∙I n | } (1-6)式中：3≤n ≤6，∙I 1，∙I 2，。
变压器差动保护的基本原理及逻辑图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。
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。
【实例分析1】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析在表8-2中，变压器型号、变比、Y,d11 接线。
计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的不平衡电流。
计算结果如表8-2。
由表8-2可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生0.21A的不平衡电流。
表8-2 计算变压器额定运行时差动保护臂中的不平衡电流电压侧（KV）38.5（40.4） 6.3额定电流（A）120（114.3）733电流互感器接线方ΔY式电流互感器计算变733/5比电流互感器的实际300/5=60 1000/5=200变比差动臂的电流207.8/60=3.46（3.3）733/200=3.673.67-3.46（3.3）=0.21不平衡电流（0.37）③变压器各侧电流互感器型号不同由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。
④变压器带负荷调节分接头变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。
整定计算中，差动保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。
当差动保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。
不平衡电流的大小与调压范围有关。
（2）暂态情况下的不平衡电流暂态过程中不平衡电流的特点：①暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。
②暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。
8.3.3减小不平衡电流的措施（1）减小稳态情况下的不平衡电流变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。
（2）减小电流互感器的二次负荷这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。
减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA)等。
（3）采用带小气隙的电流互感器这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。
因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。
同时也改善了电流互感器的暂态特性。
（4）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿①采用适当的接线进行相位补偿法。
图8-10 Y,d11接线变压器差动保护接线图和相量图如变压器为Y，d11接线其相位补偿的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8-10(a)所示，以补偿30°的相位差。
图中为星形侧的一次电流，为三角形侧的一次电流，其相位关系如图8-10(b)所示。
采用相位补偿接线后，变压器星形侧电流互感器二次回路侧差动臂中的电流分别为，它们刚好与三角形侧电流互感器二次回路中的电流同相位，如图8-10(c)所示。
这样，差回路中两侧的电流的相位相同。
②数值补偿变压器星形侧电流互感器变比变压器三角形侧电流互感器变比③软件校正微机保护中采用软件进行相位校正（5）减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿①采用自耦变流器。
②利用BCH型差动继电器中的平衡线圈。
③在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。
（6）由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流在差动保护的整定计算中加以考虑。
（7）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流在变压器差动保护的整定计算中考虑。
在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流可由下式决定（8）减小暂态过程中非周期分量电流的影响①差动保护采用具有速饱和特性的中间变流器，②选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。
8.3.4 和差式比率制动式差动保护原理1.双绕组变压器比率制动的差动保护原理。
（1）和差式比率制动的动作判据①差动电流：②制动电流：③差动保护动作的第一判据：④制动比率系数：⑤外部故障时，保护可靠地不动作。
应满足如下判据：⑥差动保护动作的第二判据2.比率制动特性的整定（1）最小启动电流I act0（2）拐点制动电流I brk0可选取（3）最大制动系数K brk.max和制动特性斜率S①最大制动系数②比率制动特性曲线如下图③比率制动系数的整定值D取0.3～0.5④比率制动特性的斜率S，由上图可知当I brk0《I brk.max和I act0《I brk.max，则上式可得即比率制动特性的折线BC过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。
（4）内部故障灵敏度校验在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流（周期分量），同时计算相应的制动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数要求K sen>2.03.三绕组变压器比率制动的差动保护原理。
对于三绕组变压器，其差动保护的原理与双绕组变压器的差动保护原理相同，但差动电流和制动电流及最大不平衡电流应做相应的更改。
差动电流和制动电流分别为在有的变压器差动保护直接取三侧中最大电流为制动电流，即最大不平衡电流的计算公式如下：在微机保护中，考虑采用数值补偿系数后误差非常小Δm≈0，则上式为4.励磁涌流闭锁原理采用二次谐波制动原理在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，一般约占基波分量的40％以上。
利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以鉴别变压器空载合闸时的励磁涌流，从而防止变压器空载合闸时保护的误动。
在差动保护中差电流的二次谐波幅值用表示，差电流中二次谐波所占的比率可表示为如下式：如选二次谐波制动系数为定值D3，那么只要大于定值D3，就可以认为是励磁涌流出现，保护不应动作。
在值小于D3，同时满足比率差动其他判据时才允许保护动作。
∴比率差动保护的第三判据应满足下式二次谐波制动系数D3，有0.15、0.2、0.25三种系数可选。
5.差动速断保护（1）采用差动速断保护的原因一般情况下比率制动原理的差动保护能作为电力变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障，只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动保护才动作，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。
差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。
（2）差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定6.变压器比率差动保护程序逻辑框图（1）变压器差动保护程序逻辑框图精品资料（2）变压器差动保护程序逻辑原理在程序逻辑框图中D1=I act0、D2=K rel I d/I brk为比率制动系数整定值，D3为二次谐波制动系数整定值。
可见比率差动保护动作的三个判据是“与”的关系(图8-14中的与门Y2)，必须同时满足才能动作于跳闸。
而差动速断保护是作为比率差动保护的辅助保护。
其定值为D4=I act.s，在比率差动保护不能快速反映严重区内故障时，差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。
因此这两种保护是“或”的逻辑关系(图8-14中的或门H3)。
比率差动保护在TA二次回路断线时会产生很大的差电流而误动作，所以必须经TA断线闭锁的否门再经与门Y3才能出口动作。
当TA断线时与门Y3被闭锁住，不能出口动作。
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