基于考虑CT饱和特性对变压器差动保护的影响的判据分析.pdfVIP

基于考虑CT饱和特性对变压器差动保护

的影响的判据分析

摘要：针对一种具有抗CT饱和而影响变压器差动保护的正确动作的算法，

在区外故障时能够及时闭锁差动保护的新原理进行分析，该原理简单可靠地实现

区外故障实时闭锁，区内故障可靠开放保护。

关键词：CT饱和、变压器、差动保护、突变量

1引言

变压器差动保护是其内部故障的主保护。与线路纵差、母线差动保护等不同，

变压器各侧的电压等级不一致，使得变压器各侧CT在容量、变比、铁心结构和

传变特性等方面均存在较大差异，会对差动保护性能带来负面影响。

2CT饱和对保护的影响

2.1CT暂态饱和

在实际电力系统中，变压器保护用CT在设计上已经避免了稳态饱和，但在

合闸瞬间或发生故障后总会存在一个暂态过程，该过程一般持续数十毫秒至数秒，

在此过程中CT的性能与稳态情况下相比有较大差别，也可能发生饱和，此时即

为CT的暂态饱和。在暂态过程中，一次电流中一般都会含有一定的非周期分量，

对CT的暂态特性造成不利影响，其饱和特性会使二次电流畸变与相对减小，复

合误差显著增大。

2.2CT饱和对保护的影响[1]

变压器两侧或三侧CT饱和程度不同时，即使变压器内部无故障，一次回路

电流相对差动值很小，二次回路也可能因各侧CT型式、性能或剩磁不同而出现

较大不平衡电流，该电流可能导致差动保护误动。

CT饱和对差动继电器影响取决于继电器类型以及故障类型。对于区内故障，

即使电流波形畸变或减小，差动继电器也容易实现可靠动作。重要的是必须保证

区外故障时，不会因为各侧CT饱和程度不同而出现大差流时保护误动作。为此，

需要采用特殊的抗CT饱和的措施。

3抗CT饱和措施[2]

3.1比率制动

比率制动是使用最广泛的防止差动保护误动的措施。差动保护动作电流取各

自分支电流的向量和，或称为差电流，即。保护动作条件是和。

其中为最小动作电流，为制动系数。制动系数可采用多个数值实现不同

制动特性。

采用比率制动的初衷是穿越短路电流越大，CT误差形成的差流也越大，需要

相应增大制动电流，以防止差动保护误动。实际上由于短路电流非周期分量的影

响，即使短路电流值不大，也可能产生严重暂态饱和而形成很大误差。所以，仅

依靠比率制动是难以保证CT饱和时保护不误动的。

3.2提高差动继电器阻抗

适当选择差动继电器阻抗和CT励磁阻抗特性可保证区内可靠动作，区外故

障不动作。

采用高阻抗差动继电器是克服CT饱和对母线保护影响的方法之一，一般此

时采用励磁阻抗较高的低漏磁CT，各支路CT的变比和励磁特性应相同。

3.3相位比较

内部故障，各支路故障电流相位基本相同；外部故障，至少有一个支路相位

相反。实际应用时可取90°作为门槛值以区别是内部故障还是外部故障。

实现相位比较方法，一种是电压为极化量，比较各分支电流与电压相位；另

一种是比较每一分支电流相量与其余分支电流相量和，这样可不需要电压值

作为基准。

需要解决的问题是：

1）内部故障时，可能由于负荷电流的流出影响保护正确动作。

2）CT饱和时二次电流相位将发生较大误差。

4考虑CT饱和变压器差动保护闭锁新判据[3-8]

以110kV变压器为例，当发生区外故障时，会产生较大的穿越性电流，差动

回路的不平衡电流可能会增大。新的闭锁方法是将差动电流突变量有效值与变压

器两侧电流突变量有效值中的最大值相比较。区外故障时，由于CT饱和需要一

定的时间（2ms-5ms），并且该判据采用了滚动计算突变量有效值的方法，差动

电流突变量有效值小于两侧中电流突变量的最大有效值，以此可靠闭锁差动保护。

差动保护闭锁的新判据如下：

（4-1）

式中，，分别为两侧电流突变量有效值；为两侧差流突变量有效值。

式（4-1）成立时，判为区内故障，差动保护开放；反之，判为区外故障，闭锁

差动保