變壓器差動保護的案例
變壓器差動保護的基本原理及邏輯圖
變壓器差動保護的基本原理及邏輯圖
1、變壓器差動保護的工作原理
與線路縱差保護的原理相同，都是比較被保護設備各側電流的相位和數值的大小。
2、變壓器差動保護與線路差動保護的區別：
由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不相等再加上變壓器各側電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動保護的正確工作，須適當選擇各側電流互感器的變比，及各側電流相位的補償使得正常運行和區外短路故障時，兩側二次電流相等。
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∴比率差動保護的第三判據應滿足下式
二次諧波制動系數D3，有0.15、0.2、0.25三種系數可選 。
5.差動速斷保護
（1）采用差動速斷保護的原因
一般情況下比率制動原理的差動保護能作為電力變壓器主保護，但是在嚴重內部故障時，短路電流很大的情況下，TA嚴重飽和使交流暫態傳變嚴重惡化，TA的二次側基波電流為零，高次諧波分量增大，反應二次諧波的判據誤將比率制動原理的差動保護閉瑣，無法反映區內短路故障，只有當暫態過程經一定時間TA退出暫態飽和比率制動原理的差動保護才動作，從而影響了比率差動保護的快速動作，所以變壓器比率制動原理的差動保護還應配有差動速斷保護，作為輔助保護以加快保護在內部嚴重故障時的動作速度。差動速斷保護是差動電流過電流瞬時速動保護。
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導讀
本次【PPT】系列推薦為“變壓器差動保護原理及調試方法”
內容涵蓋：變壓器差動保護的基本原理，差動保護的幾個特殊問題，差動保護調試的主要項目，基本調試方法等。
變壓器縱差保護及其他差動保護
此外，為了盡可能減小CT飽和對變壓器縱差保護的影響，變壓器差動保護各支路電流互感器應優先選用準確限值系數（ALF）和額定拐點電壓較高的電流互感器（十八項反措15.1.12）。
Part 3：其他差動保護介紹
1.
分側差動保護
分側差動保護是將變壓器Y側繞組作為被保護對象，由各側繞組的首末端CT按相構成的差動保護。以圖5自耦變A相為例，由TA1A、TA2a'和TA3A構成該保護。根據基爾霍夫電流定律，兩端電流沒有電磁耦合關系，所以保護無需涌流閉鎖元件、差動速動元件和過勵磁閉鎖元件。此外，分側差動保護動作電流的定值較低，比縱差保護靈敏度高。但此保護的缺點是不能保護匝間短路。
圖5 自耦變接線示意圖
2.
分相差動保護
分相差動保護是將變壓器的各相繞組分別作為被保護對象，由每相繞組的各側CT構成的差動保護，如圖5中TA1B、TA2b'和TA4b構成B相差動保護(以B相為例)。
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一起主變差動保護誤動實例分析
差動保護防誤動措施探討
1）TA采用三側差動接線方式。本次#1主變差動保護誤動，其進線TA和橋開關TA的二次電流是先并接，然后再接入保護。宜取消高壓側進線、橋側并聯TA的接線方式，采用三側差動接線方式，在這種情況下，制動電流可以有效提高，比率差動的動作電流門檻增大，制動性能增強。
2）增加差分濾波環節。TA局部暫態飽和情況下，可能導致二次諧波閉鎖判據失效。為此，可采用差分濾波算法抑制差流中由于TA飽和而產生的衰減非周期分量，從而更有效地提取出差流中的二次諧波，提高二次閉鎖判據的制動性能。
3）對于完整內橋接線，增加橋開關合環解列裝置，在對新變壓器空載合閘和倒閘方式過程中，投入橋開關合環解列裝置，利用解合環方式操作，盡可能避開變壓器空載合閘造成運行變壓器和應涌流的產生。
4）對一線帶兩變運行的變電所，為防止變壓器空載合閘造成運行變壓器差動保護的誤動，在確認運行變壓器瓦斯保護、二次回路完好情況下，臨時退出差動保護，待主變空投結束后重新投入運行變壓器的差動保護。但此時變壓器內部發生匝間故障僅靠瓦斯保護和后備保護切除故障對變壓器不利。
展開 變壓器零序電流保護原理
變壓器電流差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動作。
變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作。
變壓器差動保護和零序電流保護區別用途不一樣。
差動保護的性能非常好，可以瞬時切除全線范圍的故障，一般只用于元件保護，如變壓器和發電機等。其原理是比較元件兩側的電流大小和方向。
零序電流保護反應接地短路故障，只有接地時才出現零序電流，引起該保護動作。當然要構成該保護，需要用零序電流濾過器（電纜的話要用零序電流互感器）來獲得零序電流。
來源：電氣應用
展開 變壓器零序電流保護原理
變壓器電流差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動作。
變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作。
變壓器差動保護和零序電流保護區別用途不一樣。
差動保護的性能非常好，可以瞬時切除全線范圍的故障，一般只用于元件保護，如變壓器和發電機等。其原理是比較元件兩側的電流大小和方向。
零序電流保護反應接地短路故障，只有接地時才出現零序電流，引起該保護動作。當然要構成該保護，需要用零序電流濾過器（電纜的話要用零序電流互感器）來獲得零序電流。
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變壓器縱差保護及其他差動保護
Part 1：變壓器的故障及保護配置
變壓器故障可分為內部故障與外部故障。
變壓器內部故障指變壓器油箱內發生的故障，具體包括各繞組的相間短路、繞組的匝間短路、繞組與鐵芯間的短路故障、單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地故障、繞組斷線故障等。變壓器外部故障指變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各種故障，具體包括絕緣套管閃絡或破碎而造成的單相接地短路、引出線之間相間短路等。
此外，變壓器有若干種不正常工作狀態，主要包括油面降低、油溫或壓力過高、變壓器中性點電壓升高、過負荷、過電流、過勵磁等。
為監測不同的故障或不正常工作狀態，我們設置了不同保護，這其中又分為主保護與后備保護，主保護具有速動特性。
以上瓦斯保護屬非電量保護的一種，非電量保護還包括本體與有載調壓裝置的油溫保護、壓力釋放保護、風冷保護、過載閉鎖帶負荷調壓保護。
Part 2：縱差保護
縱差保護是變壓器主保護之一，保護瞬時動作，跳開各側開關。其保護區域是構成差動保護各側電流互感器之間的部分，包括了變壓器本體、電流互感器與變壓器之間的引出線。
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Part 1：變壓器的故障及保護配置
變壓器故障可分為內部故障與外部故障。
變壓器內部故障指變壓器油箱內發生的故障，具體包括各繞組的相間短路、繞組的匝間短路、繞組與鐵芯間的短路故障、單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地故障、繞組斷線故障等。變壓器外部故障指變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各種故障，具體包括絕緣套管閃絡或破碎而造成的單相接地短路、引出線之間相間短路等。
此外，變壓器有若干種不正常工作狀態，主要包括油面降低、油溫或壓力過高、變壓器中性點電壓升高、過負荷、過電流、過勵磁等。
為監測不同的故障或不正常工作狀態，我們設置了不同保護，這其中又分為主保護與后備保護，主保護具有速動特性。
以上瓦斯保護屬非電量保護的一種，非電量保護還包括本體與有載調壓裝置的油溫保護、壓力釋放保護、風冷保護、過載閉鎖帶負荷調壓保護。
Part 2：縱差保護
縱差保護是變壓器主保護之一，保護瞬時動作，跳開各側開關。其保護區域是構成差動保護各側電流互感器之間的部分，包括了變壓器本體、電流互感器與變壓器之間的引出線。2017年某220kV變電站2號主變35kV側避雷器發生AB相閃絡，避雷器底架被放電擊穿；因為35kV避雷器位于主變低壓側流變與主變之間，故處于縱差保護范圍內，兩套主變保護均正確動作，隔離了故障。
展開 【精講】變壓器縱差保護及其他差動保護
低壓側小區差動保護
由于分相差動保護對低壓側引線部分無保護范圍，因此引入小區差動作為分相差動的補充。低壓側小區差動保護是由低壓側三角形兩相繞組內部CT和反映兩相繞組差電流的CT構成的差動保護，如圖5中TA4b、TA4c和TA5c構成（以C相為例），無需涌流閉鎖元件，但不反應匝間故障。
4.
零序差動保護
零序差動保護，由變壓器中性點側零序電流互感器和變壓器星形側電流互感器的零序回路構成。圖6、圖7分別為區外和區內發生接地故障時的電流回路。同樣，該保護各二次電流沒有電磁耦合關系，所以保護裝置無需勵磁涌流閉鎖元件或過勵磁閉鎖元件；同時對變壓器繞組接地故障反應較靈敏。然而零序差動保護只能反映高中壓側內部接地故障，且不能保護匝間短路。
展開 變壓器零序電流保護原理
變壓器電流差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動作。
變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作。
變壓器差動保護和零序電流保護區別用途不一樣。
差動保護的性能非常好，可以瞬時切除全線范圍的故障，一般只用于元件保護，如變壓器和發電機等。其原理是比較元件兩側的電流大小和方向。
零序電流保護反應接地短路故障，只有接地時才出現零序電流，引起該保護動作。
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【實操】變壓器比率差動保護校驗技巧總結
變壓器比率差動保護校驗技巧總結
一般地，對于Y/△接線方式的變壓器，定義電流的正方向為自母線流向變壓器，其差動保護的接線如下圖所示，
由于 Y/△接線方式，導致兩側CT 一次電流之間出現一定的相位偏移，所以應對Y 側（或△側）CT 一次電流進行相位補償；而為了簡化現場接線，通常要求變壓器各側CT均按星型接線方式，CT 極性端均指向同一方向（如母線側），然后將各側的CT 二次電流I1、I2 直接引入保護，關于相位和CT 變比的不平衡補償則在保護內部通過軟件進行補償。
為消除各側TA 二次電流之間的30°相位差。相位校正主要有兩種方式：星形側向三角形側調整（即Y→△）和三角形側向星形側調整（即△→Y）。
總之，試驗時我們不管是“Y→△”矯正，還是“△→Y”矯正，只要記住一條，那就是Y側永遠按相接線，即A-N、B-N、C-N，而在△側湊向量。
★（注意：此處的Y/△側并非變壓器高/低壓側，而是指保護內部需要補償或者被補償側）
一、 采用Y→△變化的保護：如ISA系列、RCS-9000系列、DGT801B，PRS-778等
方法一：保護裝置△側接入一個與Y側同相位的線電流
根據△側相電流超前Y側30°，直接加入保護裝置會出現差流，所以我們可以在△側湊一個與Y側相電流方向相反的線電流，假設Y側通入電流向量為IA，則△側通入電流向量為：
Ica=（Ia－Ic）/√3 反向就是Y側角度相加或相減180°
其向量圖為：
同理：
Iab=（Ib－Ia）/√3 反向就是Y側角度相加或相減180°
Ibc=（Ic－Ib）/√3 反向就是Y側角度相加或相減180°
而電流的大小，則可以根據裝置的平衡系數和各測二次額定電流來確定。
展開 變壓器主保護與后備保護知識全解
（1）變壓器的勵磁涌流
空投變壓器時產生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關。測量表明：空投變壓器時由于鐵芯飽和勵磁涌流很大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器，因此會在差動回路中產生很大的差流，導致差動保護誤動作。
勵磁涌流具有以下特點：a、涌流數值很大，含有明顯的非周期分量；b、波形呈尖頂狀，且是間斷的；c、含有明顯的高次諧波分量，尤其二次諧波分量最為明顯；d、勵磁涌流是衰減的。
根據勵磁涌流的以上特點，為防止勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動，工程中利用：二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大這三種原理來實現差動保護的閉鎖。
（2）二次諧波制動原理
二次諧波制動的實質是：利用差流中的二次諧波分量，來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一數值（通常為20%）時，判斷差流是由于勵磁涌流引起的，閉鎖差動保護。
因此二次諧波制動比越大，允許基波中包含的二次諧波電流越多，制動效果也就越差。
（3）差動速斷保護
當變壓器內部出現嚴重故障，故障電流較大導致CT飽和時，CT二次電流中也含有大量的諧波分量，根據上面的敘述，這就很可能會由于二次諧波制動導致差動保護閉鎖或延緩動作。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題，通常會設置差動速斷保護。
差動速斷元件，實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同的是，它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有諧波分量的大小如何，只要差流有效值超過了差動速斷的整定值（通常比差動保護整定值要高），它將立即動作切除變壓器，不經過勵磁涌流等判據的閉鎖。
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（1）變壓器的勵磁涌流
空投變壓器時產生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關。測量表明：空投變壓器時由于鐵芯飽和勵磁涌流很大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器，因此會在差動回路中產生很大的差流，導致差動保護誤動作。
勵磁涌流具有以下特點：a、涌流數值很大，含有明顯的非周期分量；b、波形呈尖頂狀，且是間斷的；c、含有明顯的高次諧波分量，尤其二次諧波分量最為明顯；d、勵磁涌流是衰減的。
根據勵磁涌流的以上特點，為防止勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動，工程中利用：二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大這三種原理來實現差動保護的閉鎖。
（2）二次諧波制動原理
二次諧波制動的實質是：利用差流中的二次諧波分量，來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一數值（通常為20%）時，判斷差流是由于勵磁涌流引起的，閉鎖差動保護。
因此二次諧波制動比越大，允許基波中包含的二次諧波電流越多，制動效果也就越差。
（3）差動速斷保護
當變壓器內部出現嚴重故障，故障電流較大導致CT飽和時，CT二次電流中也含有大量的諧波分量，根據上面的敘述，這就很可能會由于二次諧波制動導致差動保護閉鎖或延緩動作。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題，通常會設置差動速斷保護。
差動速斷元件，實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同的是，它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有諧波分量的大小如何，只要差流有效值超過了差動速斷的整定值（通常比差動保護整定值要高），它將立即動作切除變壓器，不經過勵磁涌流等判據的閉鎖。
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（1）變壓器的勵磁涌流
空投變壓器時產生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關。測量表明：空投變壓器時由于鐵芯飽和勵磁涌流很大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器，因此會在差動回路中產生很大的差流，導致差動保護誤動作。
勵磁涌流具有以下特點：a、涌流數值很大，含有明顯的非周期分量；b、波形呈尖頂狀，且是間斷的；c、含有明顯的高次諧波分量，尤其二次諧波分量最為明顯；d、勵磁涌流是衰減的。
根據勵磁涌流的以上特點，為防止勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動，工程中利用：二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大這三種原理來實現差動保護的閉鎖。
（2）二次諧波制動原理
二次諧波制動的實質是：利用差流中的二次諧波分量，來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一數值（通常為20%）時，判斷差流是由于勵磁涌流引起的，閉鎖差動保護。
因此二次諧波制動比越大，允許基波中包含的二次諧波電流越多，制動效果也就越差。
（3）差動速斷保護
當變壓器內部出現嚴重故障，故障電流較大導致CT飽和時，CT二次電流中也含有大量的諧波分量，根據上面的敘述，這就很可能會由于二次諧波制動導致差動保護閉鎖或延緩動作。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題，通常會設置差動速斷保護。
差動速斷元件，實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同的是，它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有諧波分量的大小如何，只要差流有效值超過了差動速斷的整定值（通常比差動保護整定值要高），它將立即動作切除變壓器，不經過勵磁涌流等判據的閉鎖。
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