差动保护在电力变压器中的应用讲述.doc

差动保护在电力变压器中的应用 摘 要：本文主要对变压器差动保护的原理、变压器励磁涌流产生的机理以及防范措施、在实际生产运行中应注意的问题进行阐述和深入的探讨。 关键词：变压器、差动保护、励磁涌流、极性、误动 概述 电力变压器是电力系统中的一个重要设备，它在电网中起着升压、降压和联络隔离的作用，因此必须给变压器配置快速灵敏的主保护，目前我国电网中变压器均配置比率制动差动保护，它和瓦斯保护一起构成了变压器的主保护。 变压器差动保护的原理 变压器差动保护主要反应变压器绕组的相间短路，同时也能反应绕组的匝间短路和星形侧绕组的接地短路。 1、 变压器纵差保护的构成原理（以双绕组变压器为例） 现在变压器均采用微机型具有比率特性的差动保护，各侧电流分布引入至保护装置，由装置进行幅值和相位的补偿，计算出差动电流和制动电流，实现保护功能。变压器正常运行或区外短路时，变压器两侧的电流在理论上大小相等相位相反，差动电流为0（理论上），制动电流为穿越性电流，保护不动；变压器内部短路时，两侧短路电流均流入变压器，相位相同，差动电流为短路电流，而制动电流较小,保护将灵敏动作。比率特性的差动保护具有动作电流随着制动电流的增大而相应的抬高，防止了区外短路时由于短路电流的增大使流入差动元件的不平衡电流增大造成的保护误动，同时差动电流的门槛值只躲过正常运行时的不平衡电流，此电流较小，从而提高了区内短路时的灵敏度。 动作方程： IDZ ≥ IZD0 IZD ≤ IZD0 IDZ ≥ KZ1(IZD-IZD0)+ IDZ0 IZD0 ≤ IZD ≤ IZD1 IDZ ≥ IDZ0+ KZ1(IZD-IZD0)+ KZ2(IZD-IZD1 IZD ＞ IZD1 IDZ —差动电流，IDZ=I1+I2, IZD —制动电流，IZD=1/2(I1-I2) IDZ0—差动电流门槛值。 KZ1 —第1段折线的斜率，KZ2 —第2段折线的斜率， ISD —差动速断定值。 2、单相变压器励磁涌流产生的机理 变压器差动保护要考虑防励磁涌流部分，那么励磁涌流是怎么产生的呢？首先要认识到变压器的励磁阻抗是可变的阻抗，在正常运行，对于大型变压器，Ie1%Itn(Itn为变压器额定电流)，励磁阻抗相对于一二次绕组漏抗来说很大，当外部系统短路时，电压下降，Ie更微不足道。当变压器空载合闸或外部短路切除时，变压器铁芯磁通密度B大大增加，铁芯严重饱和，励磁电抗极度减小，励磁电流剧增，励磁电流最大可达到额定电流的数倍到10倍以上，可以和短路电流相比拟，该电流作为差动电流送到差动继电器里去，差动保护必然会误动。 励磁涌流的产生是由变压器铁芯饱和引起的。变压器空载合闸时，假设此时电源电压相角为0，将产生一稳态磁通（此磁通滞后电压90°）幅值为-Φm,由于磁通不能突变，此时必将产生一暂态磁通幅值为Φm，（暂态磁通呈不衰减的直流性质），考虑到变压器还有剩磁（大小为0.7Φm），这三部分磁通之和为2.7Φm，这时变压器铁芯严重饱和，必将使励磁电流大大增加。励磁电流的特点：（1）含有大量的非周期分量，波形不对称且偏于时间轴一侧。（2）含有大量的高次谐波，以二次谐波为主（3）波形出现间断。 三相变压器的励磁涌流及差动保护的防范措施 影响三相变压器励磁涌流波形的因素大致有：电源电压大小和合闸初相角，系统等值阻抗大小和相角，变压器三相绕组的接线方式和中性点接地方式，三相铁芯结构和材质，合闸前铁芯剩磁大小和方向。以下是差动保护几种防止励磁涌流误动的方法。 1、采用具有速饱和变流器的差动继电器 我国初期搞变压器差动保护时，往往都采用具有速饱和变流器的差动继电器，它的原理就是利用空载合闸时的励磁涌流中直流分量流入速饱和变流器，使其快速饱和以至于交流分量不会从速饱和变流器的二次侧流出，防止接在二次侧的电流继电器误动。这种情况用在单相变压器能够正确反映，但实际生产中往往都是三相变压器，后来经试验测试到，三相变压器在空载合闸时，往往有一相励磁电流中的直流分量很小甚至为零，此时必然会造成差动保护误动。另外，当变压器内部短路时，短路电流中也含有相当比例的直流分量，也会造成差动保护的延缓动作甚至拒动，有人说我们在试验时通入试验电流时，动作时间不是很快吗，二十几毫秒，不要忘记了我们只是通入的纯工频电流，没有直流分量。后来，为克服以上缺点，就把动作电流提高到额定电流以上，但保护的灵敏性没有了。所以采用具有速饱和变流器的差动继电器作为变压器差动保护现在已不再采用。 2、采用二次谐波制动 这是目前我国保护厂家在变压器差动保护中普遍采用的一种制动方式。它是利用励磁涌流中含有二次谐波与基波的比值大于15%-20%时将差动保护闭