1、变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护原理变压器差动保护原理Principles Transf.Diff 2基本原理基本原理:基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律I1I2I3I4I1+I2+I3+I4=0 I=0 差动保护基础：差动保护基础：定义：定义：电流流入节点(保护对象)，方向为正电流流出节点(保护对象)，方向为负保护对象：保护对象：线路，变压器，发电机/电动机，母线 Principles Transf.Diff 3基本原理：基本原理：比较电流比较电流IFIIDiff=I1+I2 IP1IS1IS2IP2外部故障或负载外部故障或负载保护对象保护
2、对象保护对象保护对象IDiff=I1+I2IS1IS2IP1IS1IS2IP2内部故障内部故障II1FI2F假定：假定：CT-ratio:1/1IP1=I1FIP2=I2FIDiff=IP1+IP2 =I1F+I2F 跳闸跳闸假定：假定：CT-ratio:1/1IP1=IFIP2=-IFIDiff=IP1+IP2 =IF-IF=0 不跳闸不跳闸差动保护要求差动保护要求:1)内部故障内部故障(故障落在两个故障落在两个CT之间之间)跳闸跳闸2)外部故障外部故障 不跳闸不跳闸Principles Transf.Diff 4基本原理：制动电流比较基本原理：制动电流比较 (1/2)假定假定:CT变比为变
3、比为 1/1IDiff=IS1+IS2=(1+1)IP1+(1+2)IP2=0.95 IP1 1.05 IP1=0.1IP1-正常运行正常运行:IP1=IN IDiff=0.1IP1=0.1IN-外部故障外部故障:设定设定:IP1=10IN IDiff=0.1IP1=1IN IFIDiff=0.1IP1IP1IS1=0.95IP1IS2=1.05IP2IP2=-IP1例：例：外部故障，外部故障，CT为线性误差为线性误差保护对象保护对象ICt 2:2=+5%Ct 1:1=-5%由于通常情况下定值 IDiff小于额定电流，在外部故障电流很大的情况下将产生误跳!抑制特性就必不可少！抑制特性就必不可少
4、！Principles Transf.Diff 5基本原理基本原理:制动电流比较制动电流比较 (2/2)在如下假定条件下：1 =2 and I1=I2传统的差动保护特性应该是：IDiff=IDiff+1I1+2I2=IDiff+21 I1with IDiff=settingIDiffIDiff=IS1+IS2IRest=IS1+IS2IN综合特性综合特性BlockTrip由于由于CT变比不同变比不同产生的线性误差产生的线性误差定值设定，考虑磁化定值设定，考虑磁化电流或充电电流影响电流或充电电流影响210IRestIFIDiff=IS1+IS2 IDiff=0.1IP1IP1IS1=0.95IP
5、1IS2=1.05IP2IP2=-IP1例例:外部故障，外部故障，CT为线性误差为线性误差保护对象保护对象IDiffCT 2:2=+5%CT 1:1=-5%IRest=IS1+IS2 IRest=2IP1Principles Transf.Diff 6基本原理基本原理:3相系统的测量回路相系统的测量回路制动电流差流传统差动保护传统差动保护L1L2L33相系统的基本回路相系统的基本回路:发电机发电机/电动机电动机/电抗电抗Principles Transf.Diff 7变压器差动保护特性变压器差动保护特性 对于3相变压器，由于矢量组变换的原因产生了 N30的相移(0 N 11)高压侧和低压侧CT
6、一次电流值不同 外部故障时的零序电流也会产生差动电流外部故障时的零序电流也会产生差动电流 要考虑变压器分接头的改变，以及励磁电流 暂态电流涌流CT饱和Principles Transf.Diff 83相变压器相变压器:一次值一次值 I1L1I1L2I1L3I2*L1=-I1L1ku/3+I1L2ku/3I2L1I2L3I1L1容量：100MVA，矢量组：Yd5 低压侧:20kV,2887A 高压侧:110kV,525A1L11L21L32L12L22L3I1L2I2L2I1L3I2*L1I2*L3I2*L2750/1A3000/1AkU=U1N/U2N=110kV/20kV=5.5kWindi
7、ng=w1/w2=kU/3I2*L3I2*L2530I2*L1I1L1ku/3-I1L1ku/3I1L2ku/3Principles Transf.Diff 93相变压器相变压器:二次值二次值0.96A3000A1A20kV3100MVAI20.7A750A1A110kV3100MVAI1IIU3SIL1secL1secNCTlprimNCT1secNNL1secI2L1sec=0.96A,-150I1L1sec=0.7A,0IDiff L1=I1L1sec+I2L1sec =0.5A Principles Transf.Diff 10传统的变压器差动保护传统的变压器差动保护矢量组和电流值的匹
8、配矢量组和电流值的匹配(1/2)额定负载额定负载(无故障无故障):0.70A 23Wdg=0.555A 29Wdg,IR=0.5553=0.96A匹配变压器匹配变压器-向量组自适应-电流值自适应-零序电流处理传统差动保护传统差动保护L1制动电流差流L2L3容量:100MVA,矢量组:YNd5 低压侧:20kV 高压侧:110kV750/1A3000/1AILoad=525A0.7A0.96A29 Wdg.23Wdg.2887AIRPrinciples Transf.Diff 11传统的变压器差动保护传统的变压器差动保护矢量组和电流值的匹配矢量组和电流值的匹配(2/2)高压侧单相故障高压侧单相故
9、障:5.73A 23Wdg=4.550A 29Wdg,IR=4.55A匹配变压器匹配变压器-向量组自适应-电流值自适应-零序电流处理传统差动保护传统差动保护L1制动电流差流L2L3容量:100MVA,矢量组:YNd5 低压侧:20kV 高压侧:110kV750/1A3000/1AIP=4300A3I05.73A4.55A29 Wdg.23Wdg.13655AIRPrinciples Transf.Diff 12数字式变压器差动保护数字式变压器差动保护矢量组和电流值的匹配矢量组和电流值的匹配(1/2)I1BI1CI1AI2L1P I2L2P I1L1P1L11L21L32L12L22L3comp
10、arisonIIo handlingI2L2SI2L1SI2L3SI2BI2CI2AVectorgroupadaptationCurrent value adaptationCT 1Io handlingI1L2SI1L1SI1L3SI2L3P Current value adaptationCT 2I1L2PI1L3P容量:100MVA,矢量组:YNd5 低压侧:20kV 高压侧:110kV数字式变压器差动保护数字式变压器差动保护CT 1750/1ACT 23000/1APrinciples Transf.Diff 13数字式变压器差动保护数字式变压器差动保护矢量组和电流值的匹配矢量组和电流
11、值的匹配(2/2)7UT6 差动保护装置中变压器和差动保护装置中变压器和 CT数据的参数设定数据的参数设定Principles Transf.Diff 14变压器差动保护的跳闸特性变压器差动保护的跳闸特性CT误差，误差，变压器分接头的改变，磁化电流变压器分接头的改变，磁化电流CT-误差误差因变压器分接头改变引起的误差因变压器分接头改变引起的误差变压器励磁电流变压器励磁电流 IDiff =f(IRest)IRest=|I1|+|I2|2.08.09.03.0InOIRestInOIDiff7.02.5slope 1slope 2IDiff01.04.05.03.06.001.00.52.01.5
12、跳闸区域跳闸区域闭锁区域闭锁区域总误差总误差 45特性：特性：InO=保护对象的额定电流Principles Transf.Diff 15暂态电流暂态电流(包含谐波包含谐波)-变压器涌流变压器涌流 (1 of 2)2次谐波.2次谐波.3次和 5次谐波.i1tiDiff=i1iDiff=i1ti1涌流i1i2=0YYt=0涌流i1I2=0Yt=0i1i2-T1-T2合上T2，与 T1并列运行t=0T2涌流 iDiff=i1+i2t=0i1Principles Transf.Diff 16涌流，交叉闭锁，涌流，交叉闭锁，过激磁过激磁 V/Hz (2 of 2)区分涌流条件判据：为评估二次谐波区分涌
13、流条件判据：为评估二次谐波 I2har相对于基波相对于基波 IDiff的比率。的比率。交叉闭锁的时间限制。交叉闭锁的时间限制。交叉闭锁涌流条件的可靠反应。在整定延时之后跳闸。交叉闭锁涌流条件的可靠反应。在整定延时之后跳闸。区分过激磁判据区分过激磁判据 V/Hz：为评估为评估 3次谐波或次谐波或5次谐次谐 波相对于基波的比率。波相对于基波的比率。交叉闭锁交叉闭锁=Yes (全相闭锁全相闭锁)O R1L1-blockL2-blockL3-blockIDiff 跳闸闭锁跳闸闭锁 闭锁时间可整定闭锁时间可整定滤波窗口滤波窗口1 周波周波t1P2P3PiRUSH=iDiff单相涌流定值t15%不闭锁不闭
14、锁闭锁闭锁Diff2harII00L1-blockL2-blockL3-block交叉闭锁交叉闭锁=No (分相闭锁分相闭锁)IDiff,L1 跳闸闭锁跳闸闭锁IDiff,L2 跳闸闭锁跳闸闭锁IDiff,L3 跳闸闭锁跳闸闭锁Principles Transf.Diff 173 cyclesCross Blocking涌流涌流内部故障内部故障IDiffIDiff变压器发展性故障时的涌流示意图变压器发展性故障时的涌流示意图Principles Transf.Diff 18暂态电流暂态电流(包含谐波包含谐波)(1/2)-过激磁过激磁 和和 CT 饱和饱和5次谐波偶次和奇次谐波过激磁(U/f)UT
15、r UNi1i2内部故障：高压侧高压侧 CT 饱和饱和i1I2 0LVHV外部故障：低压侧低压侧CT 饱和饱和i1i2LVHViDiff=i1+i2iDiff=i1+i2iDiff=i1偶次和奇次谐波Principles Transf.Diff 19暂态电流暂态电流(包含谐波包含谐波)(2/2)-过激磁过激磁 和和 CT 饱和饱和0A24810612021437UT6的跳闸特性的跳闸特性跳闸区域跳闸区域6716IDiff145IDiff附加稳定区附加稳定区45InOIStabInOIDiff闭锁区域闭锁区域饱和起始点饱和起始点BDC外部故障时的，外部故障时的，Add-on 附加稳定区的工作原理附加稳定区的工作原理Principles Transf.Diff 20add-on 附加稳定区示意图附加稳定区示意图附加稳定区附加稳定区45闭锁闭锁跳闸跳闸Principles Transf.Diff 21变压器差动保护的应用变压器差动保护的应用某一侧某一侧1 断路器断路器7UT6137UT633三卷变三卷变单相或三相单相或三相7UT6137UT633两卷变两卷变单相或三相单相或三相7UT6127UM62双侧双侧1 断路器断路器7UT635发变组单元接线发变组单元接线YG37UT635
