主变差动保护及保护

主变差动及后备保护带负荷试验之向量分析

邮编：226000

摘要：主变差动保护、后备保护在设计、施工、整定过程中可能会出现各种问题，因此，对电流回路变动过或新安装即将投运的变压器差动及后备保护进行带负荷试验是十分必要的。文章通过理论计算和带负荷试验测试数据结合矢量图分析进行综合判断，为主变差动和后备保护方向过流保护的成功投运提供了现场检验的方法。

关键词：差动；后备保护；带负荷试验

概况介绍

某公司变电所110kV 1号主变为双圈变，额定容量Se=25000kVA,高压侧额定电压为110kV，低压侧额定电压37 kV。各侧参与差动保护的CT配置：1#主变高压侧714线路CT变比600/5，低压侧CT变比800/5。主变接线联结方式为Y/△-11，主变接线图如图1所示。 图1

一、主变差动保护带负荷检查

由于大修期间对1#主变保护装置进行了更换，造成保护电流回路发生了变动，因此需要对1#主变差动保护进行带负荷试验。相关差动保护装置高压侧与低压侧电流数据记录如表1（主变高压侧差动CT 600/5；主变低压侧差动CT 800/5）：

表1：差动保护六角图数据(相位表测量)

相别 幅值（A) 相角(度）

主变高侧差动 IAH 0.821 25

IBH 0.821 144 ICH 0.823 263

N

主变低侧差动

IAL 1.76 175

IBL 1.76 295

ICL 1.75 55

根据相位表所测电流，画矢量图如图2、图3：

图2 图3

此处需要注意的是，因为功率因数角为电流滞后于对应侧电压的角度，取值范围为-180°到180°。高压侧功率因数角Φh=25°，低压侧功率因数角ΦL=-155°。本例中以UA为基准，高压侧A相电流滞后于UA 25°，以低压侧Ua为基准，低压侧Ia就超前了Ua 155°，即滞后于Ua为-155°。那么，低压侧功率因数就是COS（-155°）。下面通过计算主变高低侧有功、无功来分析主变潮流方向：

主变差动保护的调试校验

一、相关的知识

保护的制动特性曲线由3段折线组成，其中第一段和第三段的斜率固定为0.2和0.7，第二段折线的斜率可由用户整定，一般整定为0.5。曲线中含有2个拐点，分别为eI6.0和eI5，其中eI为高压侧的2次额定电流。

为保证主变在正常运行过程中或者外部故障时，流入到继电器的差动电流等于0，此时应对Y侧电流进行相位和幅值的校正，校正同时去除因零序电流所造成的影响。考虑到微机保护强大的计算能力，以及当前的很多主变保护，差动与后备保护公用同一组CT,由此，选KID0.6Ie5IeIsdIcdKb1= 0.2Kb3= 0.7IdzIzd•••11max121NiizdNiidzIIIII择外部进行相位校正势必会影响后备的接地保护功能。因此由软件进行相位校正是必然的。以Y／△-11为例：

式中，ahI•、bhI•、chI•为高压侧CT二次电流，AI•'、BI•'、CI•'为高压侧校正后的各相电流；aLI•、bLI•、cLI•为低压侧CT二次电流。其它接线方式可以类推。

差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。差流的计算均是在Y侧进行相位校正，因而本软件自动进行了零序电流消除。差动保护是以高压侧二次额定电流为基准，首先计算额定电流

1.74961000600110350431nTAHnHenUSI

制动曲线的拐点计算

1.04986.01.74966.06.0eeII （第一拐点）

8.748051.749655eeII（第二拐点）

平衡系数的计算

0.39775/6005/50021105.1011TAHTALnHnLphLnnUUK（低压侧平衡系数） 3/)('bhahAIII•••3/)('chbhBIII•••3/)('ahchCIII•••0.75/6005/12001105.3811TAHTAmnHnmphmnnUUK（中压侧平衡系数）

励磁涌流闭‎锁主变差动‎保护

550kV‎电压等级的‎主变压器保‎护均为双重‎化配置。两套保护的‎励磁涌流识‎别

方式不完‎全一样。

主变保护A‎柜中的主变‎纵差保护采‎用二次谐波‎原理闭锁涌‎流(“励磁涌流识‎

别方式”控制字为0‎)，主变保护B‎柜中的主变‎纵差保护采‎用波形比较‎原理闭锁涌‎

流(“励磁涌流识‎别方式”控制字为1‎)。

另外，当变压器过‎激磁（就是变压器‎电压升高，或者频率降‎低）时（也叫过励磁‎），励

磁电流急‎剧增加，可能引起差‎动保护误动‎作，因此对于 500kV‎ 超高压变压‎器的差动保‎护，

还增加了五‎次谐波制动‎判据。（在我厂主变‎压器保护中‎，A、B柜都有这‎五次谐波制‎动判据） 保护利用三‎相差动电流‎中的五次谐‎波分量作为‎过激磁闭锁‎判据，动作方程如‎下：

这里解释一‎下：

变压器的纵‎差保护需要‎躲开流过差‎动回路中的‎不平衡电流‎，换句话就是‎在

这些不可‎避免的不平‎衡电流下，纵差保护不‎应该动作，即使这个不‎平衡电流已‎

经超过了差‎动保护的最‎小动作电流‎，也不应该动‎作。

产生不平衡‎电流的原因‎大概有5条‎，其中最重要‎的一条就是‎由变压器的‎励磁

涌流所‎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，另一侧没有‎这个电流，所以经过

C‎T变换成二‎次侧的小电‎流流进差动‎保护回路去‎之后，这个励磁电‎流对应的那‎个

二次电流‎就不能被平‎衡（只有一侧有‎这个电流，另一侧没有‎，所以就不能‎相互

抵消），正常运行的‎时候，这个电流很‎小，不超过额定‎电流的2%到10%，在外部

故障‎时，由于电压会‎降低，励磁电流减‎小，它的影响就‎更小了。

但是当变压‎器空载投入‎和外部故障‎切除后电压‎恢复的过程‎中，则可能出现‎

数值很大的‎励磁电流，也称作励磁‎涌流。经过对励磁‎涌流实验数‎据的分析，发现

励磁涌‎流有以下特‎点：

1、包含有很大‎成分的非周‎期分量，往往使涌流‎偏于时间轴‎的一侧；

主变差动保护动作处理步骤

主变差动保护是电力系统中常用的保护方案之一，用于检测主变压器的内部故障。当主变出现故障时，差动保护将根据测量电流和相位差来判断是否发生故障，并及时采取保护动作，以防止故障扩大。本文将深入探讨主变差动保护的动作处理步骤，并分享我的观点和理解。

一、差动保护基本原理和动作判据

差动保护的基本原理是通过比较主变两侧的电流，判断主变是否发生故障。一般情况下，正常工作时，主变两侧的电流应平衡。当发生内部故障时，故障电流会导致差动电流的产生，从而触发差动保护的动作。

差动保护的动作判据主要包括以下几个方面：

1. 检测电流的合格率：差动保护通过检测主变两侧电流的合格率来判断是否发生故障。在正常工作条件下，合格率应为100%。若合格率小于100%，则可能说明发生了故障。

2. 相序和相位判据：差动保护还需要检测主变两侧电流的相位差和相序是否一致。一般情况下，正常工作时，主变两侧电流的相位差应为零或接近零。若相位差大于一定阈值，或者相序不一致，都可能表明发生了故障。

二、主变差动保护动作处理步骤

1. 差动保护动作判据的设置：在应用差动保护前，需要根据主变的特性和工作条件来设置动作判据。动作判据应根据实际情况进行调整，以确保保护的准确性和可靠性。

2. 采集主变两侧电流信息：差动保护需要采集主变两侧电流的信息，这通常由电流互感器（CT）来实现。CT将主变两侧电流变比为保护装置能够处理的范围内的电流，并输送给差动保护装置。

3. 进行电流比较和相位比较：差动保护装置会将主变两侧电流进行比较，并计算合格率、相位差等参数。若合格率小于设定值，或者相位差大于设定阈值，则差动保护装置会判定发生了故障。

4. 动作判据满足时进行差动保护动作：当差动保护装置判定发生了故障时，会触发保护动作，如切断主变的电源和告警等。

三、我的观点和理解

作为写手，我对主变差动保护动作处理步骤有以下几点观点和理解：