南瑞自动化仪表内部培训教材（DGT801系列装置）(2)

二、发变组差动

变压器纵差动保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，它能反应变压器内部及引出线上的相间短路、变压器内部匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故障。另外，尚能躲过变压器空充电及外部故障切除后的励磁涌流

保护构成原理

变压器纵差保护，按比较变压器各侧同名相电流之间的大小及相位构成。以三卷变压器为例，其一相差动的交流接入回路示意图如图2-1所示。

图2-1 变压器差动保护交流接入回路示意图

变压器纵差保护由三个部分构成：差动元件、涌流判别元件及差动速断元件。

（a） 差动元件 （1） 动作方程

式中

Id――动作电流（即差流），

??I??I?Id?IThc

Iz――制动电流， Iz?max(It,Ih,Ic)

（2） 动作特性

根据动作方程公式，作出变压器纵差保护差动元件动作特性图2-2，有两部分构成：无

制动部分和比率制动部分。速断动作区为差动速断元件动作特性。

图2-2 变压器差动保护动作特性

（b） 涌流判别元件

本装置提供两种励磁涌流判别方法：二次谐波制动原理和波形对称原理。在装置定义下载时，可以根据用户要求选择其中一种。

（1） 二次谐波制动原理

比较各相差流中二次谐波分量对基波分量百分比（即I/I）与整定值的大小。当其大

2ω1ω

于整定值时，认为该相差流为励磁涌流。闭锁差动元件。

判别方程（制动方程）

?I2????0.1IN动作方程: ??I2???I1?I1??0.1INI1??0.1IN

其中： I2ω、I1ω——某相差流中的二次谐波电流和基波电流 ?——整定的二次谐波制动比 IN为二次CT额定电流

（2） 波形对称原理

通常，励磁涌流的波形是偏于时间轴一侧且有间断的波形，其正、负半周的波形相差甚大。波形对称原理的实质是：比较一个周波内电流正半波与负半波的波形是否与横轴对称。根据两个波形的差异程度，来识别形成差流的原因（是内部故障还是励磁涌流），当识别到差流是由励磁涌流产生时，立即闭锁差动元件。

（c） 差动速断元件

差动速断元件，其动作不受差流波形畸变或差流中谐波的影响，而只反应差

电流的有效值。当某一相差流的有效值大于整定值时，立即作用出口。

保护构成原理

保护采用比率制动原理，见图2-3。为防止变压器空投及其他异常情况时变压器励磁涌流导致差动误动，比较各相差流中二次谐波分量对基波分量比（即I2ω/I1ω）的大小，当其大于整定值时，闭锁差动元件。当差流很大，达到差动速断定值时，直接出口跳闸。同时设置专门的TA断线判别环节，若判别差流是TA断线所致，发TA断线信号，并可选择是否闭锁差动保护出口。

A相差动元件差动速断元件B相差动元件+TA断线信号C相差动元件信号&+出口励磁涌流

图2-3 发变组纵差保护逻辑框图

定值整定(折算到基准侧)

定值名称 启动电流 比率制动系数 二次谐波制动系数 拐点电流 速断倍数 解除CT断线判别倍数 额定电流 定值符号 Iq Kz η Ig Is Ict IN 定值范围 0.05~10 0.1~1.8 0.05~1 0.5~10 1~20 0.1~3 0.5~8 定值 1.78 0.5 0.15 4.45 7 1.2 4.445 单位 A * * A 倍数 倍数 A * 全停 出口方式 CT断线闭锁差动控制符 CT(1或0) 注：CT断线闭锁差动控制符：1为闭锁，0为不闭锁。

（1）比率制动系数K（曲线斜率）

z

比率制动系数K整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大暂态不平衡差流

z

来整定（即过拐点的斜线通过出口区外故障最大差流对应点的上方）。标积制动系数与比率制动系数的取值基本相同。一 般

K=0.4~0.5

z

（2）启动电流I

q

整定原则：能可靠躲过变压器正常运行时的最大不平衡差流。一般

I=（0.4~0.5）I

q

e

（3）拐点电流I

g

变压器各侧差动TA的型号及变比不可能相同。因此，各侧TA的暂态特性的差异较大。为躲过区外远处故障或近区故障切除瞬间产生较大不平衡差流的影响，建议拐点电流：

I=（0.5~0.7）I

g

e

（4）二次谐波制动比η

空投变压器时，励磁涌流的大小、二次谐波分量的多少或波形畸变程度，与变压器的容量、结构、所在系统中的位置及合闸角等因素有关。为了使差动保护能可靠地躲过变压器空投时的励磁涌流，又能确保在变压器内部故障时故障电流波形有畸变（含有二次谐波分量）时，差动保护能可靠动作，应根据被保护变压器的容量、结构及在系统中的位置，整定出适当的二次谐波制动比。一般

η =0.13~0.2

对容量较大的变压器，可取0.16~0.18；对大型发电机变压器组（发电机机端没有断路器），可取0.18~0.20；对于距主电源较近的中小型变压器（例如启备变等），可取0.13~0.15。

（5）差动速断倍数I

s

变压器差动速断动作倍数的整定原则，应按躲过变压器空投时的励磁涌流或外部短路时最大不平衡差流来整定。而变压器励磁涌流的大小与变压器的容量、结构、所在系统中的位置等均有关。一般

I=4~10（倍）

s

对于大容量变压器，可取4~6；对于大型发电厂内容量较小的变压器，可取8~10；而对于远离系统的大型变压器及其中间无开关的发电机变压器组，可取4。

（6）解除TA断线功能差流倍数I

ct

差流大于I整定值时，解除TA断线判别环节。一般TA断线引起的差流小于最大负荷电

ct

流，故 I=0.8~1.1（倍）

ct

TA二次回路开路是危险的，特别是大容量变压器TA二次开路，将会造成TA绝缘损坏、

保护装置或二次回路着火，还将危及人身安全。因此，建议去掉TA断线判别功能，即

I=0.1~0.2（倍）

ct

（7）变压器额定电流I

e

变压器各侧的额定电流（TA二次值）往往是不同的。定值清单中的额定电流是指基准侧的额定电流。

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