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变压器的纵联差动保护(1)
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众所周知，纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。它可以用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响，在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。1 变压器纵差保护基本原理按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。为了保证动作的选择性，在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区(降低灵敏度)或延长动作时限(降低速动性)的方法来获得选择性。但从保证系统稳定运行和减轻故障变压器的损失及避免扩大事故的要求来看，希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时，就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。被保护元件发生内部和外部故障时，其各侧功率方向或电流相位是有差别的，因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护，获得了广泛的应用。采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，图3.1(a)为差动保护的单相原理接线图。双绕组变压器，在其两侧装设电流互感器。当两侧电流互感器的同极性端子在同一方面，则将两侧电流互感器的不同极性的二次端子相连接(如果同极性端子均置于靠近母线一侧，二次侧为同极性相连)，差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子上。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时两侧的二次电流相等，流过差动继电器线圈的电流在理论上为零，即图3.1 变压器纵差动保护的原理接线
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变压器相间短路保护论文发表格式
来源:广东威恒输变电工程有限公司
525800 　作者:李蕾 发布时间: 10:35:21 　点击:56
变压器相间短路保护研究
摘要：通过对差动保护比率制动整定计算中动作电流与自动系数分析，纠正了整定计算中一些概念。实现这种动作特性的差动继电器以差动电流作为动作电流，引入一侧或多侧短路电流作为制动电流。介绍了差动比率制动整定方案和内部故障时灵敏度问题。
关键词：相间短路；差动保护；&复合电压启动过电流保护；相位补偿&&
中图分类号：TN715+.2&&&&&&&&&&&&&&&&文献标识码：A&&&&&&&&&&文章编号：
随着电力系统容量的增大，大机组不断增多，在电力主设备上要求装设优越完善的或者双重化的继电保护装置，这不仅对电力系统的可靠运行有着重大意义，而且可保护重要而昂贵的的主设备减少在各种设备和异常运行中所造成的设备损坏，还有着显著的经济效益。因此要求保护在配置、原理接线和设备选型等方面，当灵敏性与选择性产生矛盾时，首先要保证灵敏性，没有灵敏性即失去了装设保护的意义；当快速性与选择性产生矛盾时，宜先满足选择性，但特殊情况下也可考虑快速无选择性动作并采取补救措施。
1．变压器保护装设原则
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。
（一）&变压器应根据工程具体情况考虑装设相应的保护
对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行状态，按规定装设相应的保护装置：
①绕组及引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；②绕组的匝间短路；③外部相间短路引起的过电流；④中性点直接接地或经小电阻接地电网中外部短路引起的过电流及中性点过电压；⑤过负荷；⑥过励磁；⑦中性点非有效接地侧的单相接地故障；⑧油面降低；⑨变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。
除以上保护变压器应装设差动保护、瓦斯保护、复合电压启动过电流保护、过负荷保护。
（二）&变压器保护装设的基本要求
1.&变压器对主保护的要求
对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。
（1）电压等级在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器，采用电流速断保护。
（2）电压等级在10kV以上的变压器，采用差动保护。对于电压等级为10kV的重要变压器，当电流速断灵敏度不符合要求时也可采用差动保护。
（3）电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈，相互独立。
2.&变压器对差动保护的基本要求
纵联差动保护应满足下列要求：
（1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；
（2）在变压器过励磁时不应误动作；
（3）在电流回路断线时应发出信号，电流回路断线允许差动保护动作跳闸同时发出CT断线信号；
（4）在正常情况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。在设备检修等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器，此时套管和引线故障由后备保护动作切除故障；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路短路器的电流互感器。
3.&变压器装设相间短路后备保护的基本要求
对外部相间短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间短路后备保护。保护带延时跳开相应的断路器。相间短路后备保护宜选用复合电压（负序电压和线电压）启动的过电流保护。
（1）&35V及以下中型容量的降压变压器，宜采用过电流保护，其保护的整定值要考虑变压器可能出现的过负荷。
（2）&110-500kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时，宜采用复合电压启动过电流保护。
4.影响变压器纵联差动保护的因素。
电流差动灵敏性高。但由于变压器各侧的额定电压和额定电流不相等且各侧电流的相位也不同，且高低压侧是通过电磁联系的在电源侧有励磁电流存在，且在空载合闸或外部短路故障切除时，有很大的励磁涌流出现，都会产生很大不平衡电流，这便构成了变压器差动保护需要特殊处理的问题：
（1）变压器励磁涌流所引起的不平衡电流对差动保护的影响。
（2）变压器两侧的电流相位不同产生的不平衡电流。
（3）两侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流对变压器差动的影响。
（4）变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流对变压器差动的影响
2.变压器差动保护分析
（一）&Y、d变压器差动保护不平衡电流产生的原因及减小不平衡电流的方法
&&&在电力系统中大、中型变压器采用Y,d11接线的很多，变压器一、二次侧线电流相位差为30&，因此，必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。具体方法是将Y,d11接线的变压器星形侧的电流互感器接成三角线接线，三角线接线侧的电流感器接成星形线接线这样可以使两侧电流互感器二次连接臂上的电流相位一致接线进行行为补偿后，高压侧保护臂中电流比该侧互感器二次侧电流大倍，为使正常负荷时两侧保护臂中电流接近相等，故高压侧互感器变比侧增大倍或采用计算机补偿增大倍。
&&&&在实际接线中，必须严格注意与两侧电流互感器的极性要求，要防止发生差动继电器的的了相互接错，极性接反现象。在变压器差动保护投入前要做一次接线检查，在运行后，如测量不平衡电流值过大不合理时，应在变压器带负荷时，测量互感器一二次侧的相位关系，判别接线是否正确。
（二）拐点电流的选择
&&&&带比率制动特性的差动保护的动作特性，
如图中折线ABC所示，图中，纵坐标为动作电
流，横坐标为制动电流，由线段AB、BC
组成，特性的上方为动作区，下方为制动区。
&称为最小动作电流，称为最小
制动电流，又称拐点电流（一般取）。
由于电流互感器的饱和与许多因素有关，制动特
性中非线性部分的具体数值是不易确定的。而在
中，参数整定有
：第一种，根据最大误差确定制动系数，再由拐点制动电流求出最小动作电流；第二种方法是先确定最小动作电流，选择拐点制动电流，确定斜率，最后确定制动系数。最后根据制动电流求出保护动作电流，差动电流除以保护动作电流，求出灵敏系数。
3.对差动保护、复合电压启动过电流保护进行评价
（一）、变压器的
变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。但其缺点是对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。变压器因装非电量保护。
（二）、复合电压启动过电流保护
复合电压启动的过电流保护通常作为变压器的后备保护,它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件,两个继电器只要有一个动作,同时过电流继电器也动作,保护即能启动。该保护较低电压闭锁过电流保护，在变压器后发生不对称短路时,电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关。
(1)比率差动保护的构成较复杂，影响其动作因素很多。对继电保护的基本要求（选择性、可靠性、灵敏性和速动性）是互相联系而又不想矛盾，例如，有计算说明书表明灵敏系数复合要求时并不能保证保护的可靠性，综合考虑各种不确定因素，对保护进行可靠性评估，确有必要且是可行的。
（2）变压器保护的各保护之间应，同时也应该在对继电保护的基本要求出发。
（3）通过电力变压器差动保护电路进行分析，找出常见不平衡电流产生的原因，并提出一些措施，提高变压器差动保护正确动作率，确保变压器的运行，保证电力系统的的稳定。
参考文献：
[1]高有权、高华&&发电机变压器继电保护设计及整定计算&&中国电力出版社&&2011.
[2]许建安&&中小型水电站电气设计手册&&中国水利水电出版社&&2002.
[3]许建安&&电力系统继电保护&&黄河水利出版社&&2008.
[4]广东省电力调度中心&&地区电网电力保护整定计算&中国电力出版社&2012.
职称论文发表
论文发表详细报告
职称论文发表在线变压器纵联差动保护及励磁涌流特性研究--《华北电力大学(北京)》2016年硕士论文
变压器纵联差动保护及励磁涌流特性研究
【摘要】：国民经济快速发展、能源及环境问题日益突出等加快了电网的建设步伐。作为发、输、变、用电中重要的一环的变电站是电能传输的枢纽,而变压器作为变电环节中最重要的设备,其可靠动作对电网稳定运行至关重要。变压器差动保护作为其电气主保护承担着电网故障时候有选择、快速、可靠及灵敏地切除故障的任务,研究其工作特性对提高保护性能有很大的应用价值及现实意义。本文针对电力变压器纵联差动主保护及影响其动作可靠性的励磁涌流特性进行了相关理论研究及仿真分析。首先,分析了我国能源与电网发展现状以及变压器在电力系统中可靠运行的重要性,提出了对差动保护与励磁涌流特性研究的必要性。针对励磁涌流对差动保护性能的影响,总结了现有的多种励磁涌流识别方法。其次,对差动保护的基本工作原理进行了介绍。针对Ynd11接线方式的三相变压器,研究了在差动保护中为了实现“等效”目的,需要对高低两侧电流互感器二次电流进行的相位补偿、幅值补偿以及消除零序电流的处理方法。分别给出了以星形侧及三角形侧为基准的变换方式。针对稳态时候不平衡电流现象,总结了影响其产生的主要原因,探讨了为了避免不平衡电流对差动保护性能影响的稳态比率制动保护。再次,从变压器的工作原理出发,对其励磁涌流的产生机理及特点进行了深入研究。基于单相双绕组变压器得到了其励磁涌流幅值与空载合闸角关系的数学模型。然后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建变压器差动保护仿真系统,仿真研究了合闸初相角、变压器容量、变压器铁芯拐点电压及变压器一次电压对空投变压器时励磁涌流的性能影响并分析了其关系。最后,通过仿真模型分析了嘉兴电网东栅变电站一台一台主变产生励磁涌流的原因。
【关键词】：
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TM774【目录】：
摘要5-6Abstract6-9第1章 绪论9-17 1.1 本文研究目的及意义9-11
1.1.1 我国能源发展及电网建设现状9-10
1.1.2 变压器在电力系统中的重要性10-11 1.2 变压器差动保护及励磁涌流研究现状11-15
1.2.1 谐波制动原理11-12
1.2.2 间断角原理12-13
1.2.3 波形对称原理13-14
1.2.4 基于变压器回路方程的方法14-15 1.3 本文主要研究内容15-16 1.4 本章小结16-17第2章 变压器差动保护计算方法17-29 2.1 变压器差动保护分类及基本原理17-18 2.2 相位补偿18-21
2.2.1 Y→△相位转换方式19-20
2.2.2 △→Y相位转换方式20-21 2.3 幅值补偿21-24
2.3.1 Y→△相位转换方式22
2.3.2 △→Y相位转换方式22-24 2.4 消除零序电流24 2.5 不平衡电流对差动保护影响24-28
2.5.1 不平衡电流产生原因24-25
2.5.2 纵差稳态比率差动保护25-28 2.6 本章小结28-29第3章 变压器励磁涌流特性分析29-35 3.1 变压器铁芯特性分析29-30 3.2 变压器励磁涌流的产生及其特点30 3.3 单相变压器的励磁涌流30-33 3.4 三相变压器的励磁涌流33-34 3.5 本章小结34-35第4章 三相双绕组变压器励磁涌流仿真分析35-53 4.1 PSCAD/EMTDC仿真软件及变压器模型简介35-38
4.1.1 PSCAD/EMTDC仿真软件简介35
4.1.2 PSCAD/EMTDC中变压器仿真模型简介35-38 4.2 空投变压器时励磁涌流仿真分析38-48
4.2.1 合闸初相角对励磁涌流的影响40-44
4.2.2 变压器容量对励磁涌流的影响44-45
4.2.3 变压器铁芯拐点电压对励磁涌流的影响45-47
4.2.4 变压器一次电压对励磁涌流的影响47-48 4.3 嘉兴东栅变电站变压器励磁涌流分析48-52 4.4 本章小结52-53第5章 总结与展望53-54 5.1 总结53 5.2 展望53-54参考文献54-57攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果57-58致谢58-59作者简介59
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来源：　　作者：宁铎;尤磊;李英春;宋玲芳;尤宝山;
变压器差动保护动作特性的仿真研究　 0引言目前,我国要求纵联差动保护应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流[1]。针对变压器差动保护,国内外继电保护工作者做了多方面的研究[2-8]。其中,文献[2]研究了500?k V变电站多侧励磁涌流产生的原理,并分析了两种多侧励磁涌流的情况及对差动快速动作区的影响,提出了具体的防误方案。文献[3]提出一种利用波形互相关系数特征的励磁涌流识别方法,利用PSCAD建立220?k V变压器模型,通过仿真分析验证所提方法的准确性与有效性。文献[4]结合现场录波和数字仿真,考虑励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等影响,提出了投入谐波闭锁判据、改进比率制动特性等防范措施。然而,上述保护算法改进的前提都需要进行现场差动保护装置的测试。在工程实践中,若要得到电力变压器的饱和特性,必须经过繁杂而费时的试验测试,并且受到实验条件、变压器运行工况、测量手段的限制[9],而模拟励磁涌流又是进行变压器微机保护研发测试的基础,建立仿真模型对微机保护软件流程框图确定、DSP中保护算法改进、继电保护装置整定计算都具有重要意义[10]。本文基于Maltab/Simulink进行变压器差动保护动作特性的仿真研究,主要(本文共计8页)　　　　　　　　　　
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