大型變壓器保護分析畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目 大型變壓器保護分析</p><p>　　專 業(yè) 電力工程及自動化</p><p>　　班 級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指

2、導老師： </p><p>　　2012年 8 月 10 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p><b>　　指導老師簽名：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要……I</b

3、></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2電力變壓器保護綜述1</p><p>　　1.2.1變壓器的故障1</p><p>　　1.2.2電力變壓器的異常工作狀態(tài)1</p><p&

4、gt;　　1.2.3電力變壓器的保護方式2</p><p>　　1.3電力變壓器保護研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4繼電保護的發(fā)展3</p><p>　　1.4.1計算機化3</p><p>　　1.4.2網(wǎng)絡化3</p><p>　　1.4.3保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化4</p>

5、<p>　　1.4.4智能化4</p><p>　　第2章 電力變壓器保護的原理分析5</p><p>　　2.1 瓦斯保護5</p><p>　　2.1.1 保護的工作原理5</p><p>　　2.1.2 瓦斯保護的缺點5</p><p>　　2.1.3 瓦斯保護的優(yōu)點6</p>

6、<p>　　2.2 電流速斷保護6</p><p>　　2.2.1 保護的工作原理6</p><p>　　2.2.2 電流速斷保護的特點6</p><p>　　2.3 縱聯(lián)差動保護7</p><p>　　2.3.1 變壓器差動保護基本原理7</p><p>　　2.3.2 變壓器差動保護不平衡電

7、流分析8</p><p>　　2.3.3 變壓器縱差保護中不平衡電流的克服方法9</p><p>　　2.3.4 實施縱差動保護遇到的問題11</p><p>　　2.4 過電流保護12</p><p>　　2.4.1 不帶低電壓起動的過電流保護12</p><p>　　2.4.2 低電壓起動的過電流保護1

8、2</p><p>　　2.5 零序電流保護13</p><p>　　2.5.1 中性點直接接地變壓器的零序電流保護13</p><p>　　2.5.2 中性點可能接地或不接地變壓器的保護14</p><p>　　2.6 過負荷保護16</p><p>　　2.7 本章小結(jié)16</p><

9、p>　　第3章 微機保護17</p><p>　　3.1 RCS-978系列變壓器成套保護裝置17</p><p>　　3.2 性能特征17</p><p>　　3.3 保護工作原理18</p><p>　　3.3.1 穩(wěn)態(tài)比率差動保護18</p><p>　　3.3.2 勵磁涌流識別原理19<

10、/p><p>　　3.3.3 差動回路的異常情況的判別20</p><p>　　3.3.4 過激磁的判別20</p><p>　　3.3.5 零序比率差動保護與分側(cè)比率差動保護21</p><p>　　3.3.6 零序方向過流保護22</p><p>　　3.3.7 TA、TV異常判別原理22</p>

11、<p>　　3.4 接線端子及原理圖23</p><p>　　3.5 本章小結(jié)24</p><p>　　第4章 變壓器保護的整定25</p><p>　　4.1 差動保護整定計算25</p><p>　　4.1.1 比率差動25</p><p>　　4.1.2 差動各側(cè)電流相位差的補償25&l

12、t;/p><p>　　4.1.3 差動電流起動定值26</p><p>　　4.1.4 斜率整定26</p><p>　　4.1.5 差動速斷保護27</p><p>　　4.1.6 諧波制動比的整定27</p><p>　　4.2 后備保護整定計算27</p><p>　　4.2.1 零

13、序過流27</p><p>　　4.2.2 變壓器不接地運行時的后備保護29</p><p>　　4.3 本章小結(jié)29</p><p><b>　　結(jié)論30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻32&

14、lt;/b></p><p><b>　　附錄A33</b></p><p><b>　　大型變壓器保護分析</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設備，其安全運行關系到整個電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地工作。而隨著電

15、力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代新材料、新工藝的發(fā)展，變壓器容量不斷增大，對變壓器保護的快速性和可靠性也提出了更高的要求。</p><p>　　作為電力系統(tǒng)重要設備之一的變壓器，其主保護仍然是傳統(tǒng)的差動保護。差動保護作為變壓器的電氣量主保護，其性能決定著變壓器保護的性能，本文對現(xiàn)有的應用于變壓器的差動保護做了介紹。如何區(qū)分勵磁涌流和內(nèi)部故障是變壓器保護的重要研究內(nèi)容，由于變壓器的特殊性，變壓器保護動作正確率不高，拒動、誤

16、動事件時有發(fā)生的事實說明，我們迫切需要研究新的變壓器保護方法和解決一些存在的問題。</p><p>　　近年，隨著技術(shù)的發(fā)展，微機保護成為主要的保護。本文對現(xiàn)有的變壓器保護方法進行了詳盡的原理分析分析，后又通對RCS-978成套保護系統(tǒng)的工作原理，了解了微機保護在變壓器保護中的重要作用，以及變壓器保護未來的發(fā)展。文中主要設計了220KV變電站中變壓器的保護回路、各主要參數(shù)的整定，以及對RCS-978保護裝置的操作

17、進行了設置。</p><p>　　關鍵詞　變壓器保護；微機保護；保護回路</p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)中廣泛使用變壓器來升壓或者降壓。變壓器是電力系統(tǒng)不可或缺的重要電氣設備。利用電磁感應原理把一種電壓

18、的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓的交流電能，在電力系統(tǒng)中，需要用變壓器將電壓升級進行遠距離傳輸，以降低線路損耗，當電能到達用戶區(qū)后，再采用不同等級的變壓器將電能降壓使用，因此，變壓器的正常運行對保持系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全有著特殊的意義。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運行帶來嚴重的影響，同時大容量的變壓器也是非常重要的設備。因此，應根據(jù)變壓器的容量等級和重要程度，裝設性能良好、動作可靠的繼電保護裝置。</p><p&g

19、t;　　將微型計算機技術(shù)應用于變壓器保護是提高變壓器保護水平的一個重要途徑。采用微機保護技術(shù)構(gòu)成的變壓器保護系統(tǒng)，較現(xiàn)有的模擬式保護具有更加完善的功能，提高了電力系統(tǒng)安全運行水平[1]。</p><p>　　論文中也以RCS-978E型微機保護裝置為案例，具體說明微機保護與以往的保護區(qū)別及各自的保護方式。</p><p>　　1.2電力變壓器保護綜述</p><p>

20、;　　1.2.1變壓器的故障</p><p>　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設備，他的故障給供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設性能良好的、動作可靠的保護元件。</p><p>　　電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器

21、；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設備是否損壞主要取決于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設備故障時，若故障設備未配保護（如低壓側(cè)母線保護）或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應開關使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞

22、主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系[2]。</p><p>　　1.2.2電力變壓器的異常工作狀態(tài)</p><p>　　變壓器處于不正常運行狀態(tài)時，繼電器應根據(jù)其嚴重程度，發(fā)出警告信號，使運行人員及時發(fā)現(xiàn)并采取相應措施，以保安全運行。變壓器不正常工作狀態(tài)主要有：1.由于外部短路引起的過電流；2.由于電動機自起動或并聯(lián)工作的

23、變壓器被斷開及尖峰負荷等與原因引起的過負荷；3.外部接地短路引起的中性點過電壓；4.油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高；5.大容量變壓器在過電壓或低頻等異常運行工況下導致變壓器過勵磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件過熱。</p><p>　　1.2.3電力變壓器的保護方式</p><p>　　根據(jù)變壓器的故障和異常工作狀態(tài)，其通常裝設的保護裝置如下：</p><

24、p><b>　　1.瓦斯保護</b></p><p>　　對變壓器油箱內(nèi)部的各種故障及油面的降低應裝設瓦斯保護。容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，對于容量為400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，勻應裝設瓦斯保護。當油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬間動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。對于高壓側(cè)未裝設斷路器的線路-變壓器組，未

25、采取使瓦斯保護能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時，瓦斯保護可僅動作于信號。</p><p>　　2.縱差保護或電流速斷保護</p><p>　　容量在10000KVA及以上的變壓器應裝設縱差保護，用以反應變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線相間短路、中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路。</p><p><b>　　3.過流保護</b

26、></p><p>　　變壓器的過流保護用作外部短路及變壓器內(nèi)部短路的后備保護。</p><p><b>　　4.零序過流保護</b></p><p>　　變壓器中性點直接接地或經(jīng)放電間隙接地時，應補充裝設零序過流保護。用以提高保護在單相接地時的靈敏度。零序過流保護主要用作外部電網(wǎng)接地短路的后備保護。</p><p&

27、gt;<b>　　5.過負荷保護</b></p><p>　　變壓器過負荷時，應利用過負荷保護發(fā)出信號，在無人值班的變電所內(nèi)可將其作用于跳閘或自動切除一部分負荷[3]。</p><p>　　1.3電力變壓器保護研究現(xiàn)狀</p><p>　　隨著計算機硬件的迅速發(fā)展,微機保護硬件也在不斷發(fā)展。微機保護的硬件已由第一代單CPU硬件結(jié)構(gòu)和第二代多單片

28、機的多CPU硬件結(jié)構(gòu)發(fā)展到以高性能單片機結(jié)構(gòu)的第三代硬件結(jié)構(gòu),其具有電路簡單的特點,抗干擾的性能進一步加強,并完善了通信功能,為實現(xiàn)變電站自動化提供了方便。近年來,數(shù)字信號處理技術(shù)開始廣泛應用于微機保護領域。DSP的特點是計算能力強、精度高、總線速度快,將數(shù)字信號處理應用于微機繼電保護,極大地縮短了數(shù)字濾波、濾序和傅立葉變換算法的計算時間,可以完成數(shù)據(jù)采集、信號處理的功能和傳統(tǒng)的繼電保護功能。差動保護為變壓器主保護的主要形式,長期以來受

29、到保護工作者的關注。1931年, R. E. Cordray提出比率差動的變壓器保護,標志著差動保護作為變壓器主保護時代的到來。1958年R. L. Sharp和WE. GlassBurn提出了利用二次諧波鑒別變壓器勵磁涌流的新方法,并在模擬式保護中加以實現(xiàn)[4]。目前國內(nèi)外生產(chǎn)變壓器繼電保護裝置的廠家很多,就主保護而言,國外保護裝置基本是以二次諧波制動為主的比率差動保護,而國內(nèi)則以二次諧波制動和間斷角兩種原理為主導,以波形對稱原理為補

30、充的格局正在形</p><p>　　1.4繼電保護的發(fā)展</p><p><b>　　1.4.1計算機化</b></p><p>　　隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。南京電力自動化研究院目前在研究32位保護硬件系統(tǒng)。天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護。采用32位微機芯片并非只著眼于精度，因為精度受A/D

31、轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存（Cache）和浮點數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。</p><p>　　電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外

32、，還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能?，F(xiàn)在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機做成繼電保護的時機已經(jīng)成熟，這將是微機保護的發(fā)展方向之一。繼電保護裝置的微機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。</p>

33、<p><b>　　1.4.2網(wǎng)絡化 </b></p><p>　　計算機網(wǎng)絡作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱。它深刻影響著各個工業(yè)領域，也為各個工業(yè)領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護和縱聯(lián)保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數(shù)據(jù)通信手段。因繼電

34、保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。</p><p>　　對于某些保護裝置實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護的可靠性。天

35、津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護分散成若干個母線保護單元，分散裝設在各回路保護屏上，各保護單元用計算機網(wǎng)絡聯(lián)接起來，每個保護單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機網(wǎng)絡傳送給其它所有回路的保護單元，各保護單元根據(jù)本回路的電流量和從計算機網(wǎng)絡上獲得的其它所有回路的電流量，進行母線差動保護的計算，如果計算結(jié)果證明

36、是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時，各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網(wǎng)絡有較高的可靠性。微機保護裝置網(wǎng)絡化可大大提高保護性能和可靠性，這是微機保護發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　1.4.3保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化 </p><p>　　在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡化的條件下，保護裝置是電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡上的一個智

37、能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護元件的信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡控制中心或任何一終端。因此，每個微機保護裝置實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。</p><p>　　目前，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、

38、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機網(wǎng)絡送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾。現(xiàn)在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下，保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此

39、一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。</p><p><b>　　1.4.4智能化</b></p><p>　　近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領域都得到了應用，在繼電保

40、護領域應用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題，應用神經(jīng)網(wǎng)絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這

41、些人工智能方法適當結(jié)合可使求解速度更快?？梢灶A見，人工智能技術(shù)在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。</p><p>　　2電力變壓器保護的原理分析</p><p><b>　　2.1.瓦斯保護</b></p><p>　　2.1.1保護的工作原理</p><p>　　瓦斯保護是反應變壓器油箱內(nèi)部氣

42、體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障，特別是對繞組的相間和匝間短路。由于短路點電弧的作用，將使變壓器和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 瓦斯保護的原理接線圖</p><p>　　圖2-1上面的觸點表示“輕瓦斯保護”，動作后經(jīng)延時發(fā)出報警信號。下面的觸點表示“瓦

43、斯保護”，動作后啟動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重事故時，由于油流不穩(wěn)定，可能造成彈簧觸點的抖動，此時為使斷路器能可靠跳閘，應選用具有電流自保持線圈的出口中間繼電器KM，動作后由斷路器的輔助觸點來解除出口回路的自保持。此外，為防止變壓器換油或進行試驗時引起重瓦斯保護誤動作跳閘，可利用切換片XB將跳閘回路切換到信號回路。</p><p>　　2.1.2瓦斯保護的缺點</p>

44、<p>　　不能反應變壓器油箱外套管及聯(lián)接戰(zhàn)線上的故障，因此，不能作為防御變壓器內(nèi)部事故的唯一保護。由于構(gòu)造問題，在運行中正確動作率還不高。擋板式瓦斯繼電器也存在當變壓器油面嚴重下降，需要跳閘時，動作不快的缺點。</p><p>　　2.1.3瓦斯保護的優(yōu)點</p><p>　　靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單，并能反應變壓器油面內(nèi)部各種類型的故障。特別是當繞組短路匝數(shù)很少時，故障點的循環(huán)電

45、流雖然很大，可能造成嚴重的過熱，但反應在外部電流的變化卻很小，各種反應電流量的保護都難以動作，因此瓦斯保護對保護這種故障有特殊的優(yōu)越性。</p><p><b>　　2.2電流速斷保護</b></p><p>　　2.2.1保護的工作原理</p><p>　　變壓器的電流速斷保護是反應于大電流增大而瞬間動作的保護。裝于變壓器的電源測，對于變壓器

46、用引出線上各種形式的短路電流進行保護。為證明選擇性，速斷保護只能保護變壓器的一部分，一般能保護變壓器的原繞組，它適合用于容量在10MVA以下小容量的變壓器，當電流保護時限大于0.5S時，可在電源側(cè)裝設電流速斷保護，其接線原理如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2電流速斷保護接線圖</p><p>　　2.2.2電流速斷保護的特點</p><p>　　電流速斷

47、保護的優(yōu)點是接線簡單、動作迅速。但作為變壓器內(nèi)部故障的保護時存在以下缺點：</p><p>　　1.當系統(tǒng)容量不大時，保護區(qū)伸不到變壓器的內(nèi)部，即保護區(qū)很短，靈敏度達不到要求。2.在無電源的一側(cè)，從套管到斷路器的一段故障要靠過電流保護跳閘，這樣切除故障很慢，對系統(tǒng)安全運行影響很大。3.對于并列運行的變壓器負荷側(cè)故障時，將由過電流保護無選擇性的切除所有變壓器。</p><p><b&g

48、t;　　2.3縱聯(lián)差動保護</b></p><p>　　2.3.1變壓器差動保護基本原理</p><p>　　電力變壓器可能發(fā)生的內(nèi)部故障包括：各側(cè)繞組的相間短路故障，中性點直接接地的變壓器的單相接地短路，繞組的匝間短路等。變壓器內(nèi)部的各種短路都將產(chǎn)生電弧，引起主絕緣燒毀，絕緣油分解，內(nèi)部油壓增大，有可能引起油箱爆炸起火。因此，對變壓器內(nèi)部故障應盡快切除。</p>

49、<p>　　縱差動保護是變壓器的電氣主保護，由于變壓器在電力系統(tǒng)中占有重要地位，縱差動保護必須滿足如下要求：</p><p>　　1.能反應保護區(qū)內(nèi)各種相間和接地短路故障。</p><p>　　2.動作速度快，一般動作時間不能大于 30ms。</p><p>　　3.在變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復期間產(chǎn)生勵磁涌流時不應</p>&

50、lt;p><b>　　誤動作。</b></p><p>　　4.在變壓器過勵磁時，縱差動保護不應該動作。</p><p>　　5.發(fā)生外部故障時電流互感器飽和應可靠不動作。</p><p>　　6.保護區(qū)內(nèi)故障時，電流互感器飽和，縱差動保護不應拒動或延時動作。</p><p>　　7.保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，在短路電

51、流中含有諧波分量時，縱差動保護不應拒動或延時動作。</p><p>　　按照反應電流和電壓量變化構(gòu)成的保護裝置，測量元件限于裝設在被保護元件的一側(cè)，無法區(qū)別保護范圍末端和相鄰范圍始端的故障。為了保證動作的選擇性，在整定動作參數(shù)是必須與相鄰元件的保護相配合，一般采用縮短保護區(qū)或延長動作時限的方法獲得選擇性。差動保護的原理接線圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3差動保護接線圖<

52、;/p><p>　　變壓器差動保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，圖為差動保護的單相原理接線圖。雙繞組變壓器，在其兩側(cè)裝設電流互感器當兩側(cè)電流互感器的同極性端子在同一方向，差動繼電器的工作線圈并聯(lián)在電流互感器的二次端子上。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此必須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變化，使得在正常工作時和外部故障時兩側(cè)的二次電流相等，流過差動繼電器線圈的電流在理論上等于零。即：</p><p

53、><b>　　（2-2）</b></p><p>　　所以兩側(cè)的CT變比應不同，且應使</p><p>　　即： （2-3）</p><p>　　按相實現(xiàn)的縱差動保護，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)CT變比的比值等于變壓器的變比。</p><p>　　2.3.2變壓器差動保護不平衡電流分析&l

54、t;/p><p>　　1.穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流</p><p>　　變壓器在正常運行時縱差保護回路中不平衡電流主要是由電流互感器、變壓器接線引起：</p><p>　?。?）由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生。正常運行時變壓器各側(cè)電流的大小是不相等的。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動回路的電流為零，則應使高、低壓兩側(cè)流入繼電器的電流相等，即高、低側(cè)電流互

55、感器變比的比值應等于變壓器的變比。但是，實際上由于電流互感器的變比都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標準變比，而變壓器的變比是一定的，因此上述條件是不能得到滿足的，因而會產(chǎn)生不平衡電流。</p><p>　　（2）由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生。變壓器常常采用兩側(cè)電流的相位相差30°的接線方式（對雙繞組變壓器而言）。此時，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式（即均采用Ｙ形接線方式），則二次電流由于相位不同，也會

56、在縱差保護回路產(chǎn)生不平衡電流。</p><p>　　（3）由變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生。電流互感器是一個帶鐵心的元件，在變換電流的過程中，需要一定的勵磁電流，所以一次電流和二次電流的關系如式（2-4）：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　當變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同時，它們的飽和特性、勵磁電流等也就

57、不同，即使兩側(cè)電流互感器的變比符合要求，流入差動繼電器的差電流為，如式（2-5）：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　差電流也不會為零，即在正常運行或外部短路時，會有不平衡電流流入差動繼電器[5]。</p><p>　　2.暫態(tài)情況下的不平衡電流</p><p>　?。?）由變壓器勵磁涌

58、流產(chǎn)生</p><p>　　正常運行情況下，鐵芯未飽和，相對導磁率很大，變壓器繞組的勵磁電感也很大，因而勵磁電流很小，一般不超過額定電流的3%~5%。當投入空載變壓器或外部故障切除后的電壓回復時，一旦鐵芯飽和后，想對導磁率接近于1，變壓器繞組的電感降低，相應出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，稱為勵磁涌流，其值可能達到變壓器額定電流的6~8倍。勵磁涌流具有如下特征：①勵磁涌流數(shù)值很大，最大可達變壓器額定電流的6~8倍；②勵磁

59、涌流包含有很大成分的非周期分量，波形呈尖頂波形且偏于時間軸的一側(cè)；③勵磁涌流包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主；④勵磁涌流相鄰波形是不連續(xù)的，因而波形之間出現(xiàn)了間斷角。由于勵磁涌流的存在，使變壓器差動回路產(chǎn)生很大的不平衡電流，常常導致縱差保護的誤動作，給變壓器縱差保護的實現(xiàn)帶來困難。</p><p>　?。?）由變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生</p><p>　　縱差保護是瞬動保

60、護，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態(tài)過程中，一次系統(tǒng)的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使互感器的鐵心更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在變壓器穩(wěn)態(tài)外部短路時，就會處于飽和狀態(tài)，再加上非周期分量的作用，則鐵心將嚴重飽和。因而，電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流

61、也將更大。</p><p>　　2.3.3變壓器縱差保護中不平衡電流的克服方法</p><p>　　從上面的分析可知，構(gòu)成縱差保護時，如不采取適當?shù)拇胧?，流入差動繼電器的不平衡電流將很大，按躲開變壓器外部故障時出現(xiàn)的最大不平衡電流整定的縱差保護定值也將很大，保護的靈敏度會很低。若再考慮勵磁涌流的影響，保護將無法工作。因此，如何克服不平衡電流，并消除它對保護的影響，提高保護的靈敏度，就成為縱

62、差保護的中心問題。</p><p>　　1.由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法</p><p>　　對于由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來克服:一是采用自耦變流器進行補償。通常在變壓器一側(cè)電流互感器（對三繞組變壓器應在兩側(cè)）裝設自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當改變自耦變流器的變比時，可以使變流器的輸出電流等于未裝設變流器的LH的二次電

63、流，從而使流入差動繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線圈進行磁補償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動線圈，接入差動電流，另外還繞一個平衡線圈和一個二次線圈，接入二次電流較小的一側(cè)。適當選擇平衡線圈的匝數(shù)，使平衡線圈產(chǎn)生的磁勢能完全抵消差動線圈產(chǎn)生的磁勢，則在二次線圈里就不會感應電勢，因而差動繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時，按公式計算出的平衡線圈的匝數(shù)一般不是整數(shù)，但實際上平衡線圈只能按整數(shù)進行選擇，因此

64、還會有一殘余的不平衡電流存在，這在進行縱差保護定值整定計算時應該予以考慮。</p><p>　　目前微機繼電保護已被廣泛應用，對于變壓器縱差保護中由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過軟件補償，也可采用在模數(shù)變換（VFC）板上直接調(diào)整變壓器各側(cè)電流的硬件調(diào)整平衡系數(shù)的方法，把各側(cè)的額定電流都調(diào)整到保護裝置的額定工作電流（5A或1A），這類似于整流型保護調(diào)整平衡繞組的方法[6]。</p&

65、gt;<p>　　2.由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法</p><p>　　對于由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法（也稱相位補償法）來克服。對于變壓器Y形接線側(cè)，其LH采用△形接線，而變壓器△形接線側(cè)，其LH采用Y形接線，則兩側(cè)LH二次側(cè)輸出電流相位剛好同相。但當LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側(cè)的差動一臂中，電流又增大了3倍，此時為保

66、證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側(cè)LH的變比擴大3倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。接線圖如圖2-4</p><p>　　圖2-4 縱差保護BCH-II</p><p>　　差動臂中的同相位了，但。為使正常運行或區(qū)外故障時，，則應使</p><p>　　故此時選擇LH變比的條件如式（2-7）：</p><p&g

67、t;<b>　?。?-7）</b></p><p>　　在采用微機保護的變壓器中，變壓器各側(cè)LH均可接成Y形，因相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過軟件進行相位校正。</p><p>　　3.由電流互感器型號不同和由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法</p><p>　　該不平衡電流均可在變壓器縱差保護定值整定計算中予以考慮。在穩(wěn)

68、態(tài)情況下，為整定變壓器縱差保護所采用的最大不平衡電流可如式（2-8）確定：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　為LH的同型系數(shù)，當LH型號相同時取0.5，不同時取1.0；為變壓器帶負荷調(diào)壓引起的相對誤差，一般采用變壓器調(diào)壓范圍的一半；為平衡線圈整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差。</p><p>　　2.3

69、.4實施縱差動保護遇到的問題</p><p>　　實施變壓器縱差動保護，除應滿足繼電保護的要求外，應解決幾個問題。</p><p>　　1.正確識別勵磁涌流和內(nèi)部短路故障時的短路電流。變壓器空載合閘或外部短路故障切除電壓突然恢復時，變壓器有很大的勵磁電流即勵磁涌流流過，因該勵磁涌流僅在變壓器的一側(cè)流通，故流入差動回路。變壓器內(nèi)部短路故障時，差動回路通過的是很大的短路電流，應正確識別勵磁涌流

70、和短路電流。</p><p>　　2.應解決好區(qū)外短路故障時差動回路中的不平衡電流和保護靈敏度間的矛盾。區(qū)外短路故障時，由于縱差動保護各側(cè)電流互感器變比不匹配、調(diào)壓變壓器分接頭的改變、電流互感器誤差特別是暫態(tài)誤差的影響，差動回路中流過數(shù)值不小的不平衡電流，為保證縱差動保護不動作，動作電流應高于區(qū)外短路故障的最大不平衡電流，這勢必要影響內(nèi)部短路故障時保護的靈敏度。作為縱差動保護，既要保證區(qū)外短路故障差動回路流過最大

71、不平衡電流時不誤動，又要在內(nèi)部短路故障時保證一定的靈敏度。</p><p>　　3.電流互感器飽和不應影響縱差動保護的正確動作。特別是在保護區(qū)外短路故障時，一側(cè)電流互感器的飽和導致差動回路電流增大，若不采取措施，很容易使差動保護誤動作。此外，變壓器內(nèi)部短路故障時一側(cè)電流流出以及內(nèi)部短路故障時二次諧波[7]。</p><p><b>　　2.4過電流保護</b><

72、/p><p>　　變壓器相間短路的保護既是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。根據(jù)變壓器容量大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓起動的過電流保護和復合電壓起動的過電流保護等。</p><p>　　2.4.1不帶低電壓起動的過電流保護</p><p>　　過電流宜用于降壓變壓器，過電流保護采用三相式接線，且保護應該裝

73、設在電源側(cè)。不帶低電壓起動的過電流保護的原理接線圖如圖2-5：</p><p>　　圖 2-5 變壓器過電流保護單相原理接線圖</p><p>　　保護的動作電流應按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，如式（2-9）：</p><p><b>　　（2-9）</b></p><p>　?。嚎煽肯禂?shù)，一般為1.2~1.

74、3；</p><p><b>　　：—為返回系數(shù)。</b></p><p>　　2.4.2低電壓起動的過電流保護</p><p>　　對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，當過電流保護另名都不夠時，可以考慮并列變壓器跳閘或電動機自起動等因素引起的最大可能的負荷電流，而可以按躲過變壓器的額定電流來整定。這樣可以降低過電流保護的整定值，從而提高保護

75、的靈敏度。</p><p>　　對升壓變壓器，如果低電壓繼電器只接在一側(cè)電壓上則當另一側(cè)發(fā)生短路時，往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可采用兩套低電壓繼電器，分別接在變壓器的高、低壓側(cè)。</p><p>　　當采用低電壓起動的過流保護時，其動作電流按躲開變壓器的額定電流整定。低電壓及電器的動作電壓應小于正常運行情況下的最小工作電壓。雙側(cè)電源的變壓器或多臺并列運行的變壓器，一般均采用低電壓起動

76、的過流保護或復合電壓起動的過流保護。</p><p><b>　　2.5零序電流保護</b></p><p>　　在大電流接地的系統(tǒng)中，一般在變壓器上裝設接地保護。作為便宜變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。</p><p>　　當系統(tǒng)接地短路時，零序電流的大小和分布是與系統(tǒng)中變壓器中性點接地的數(shù)目和位置有關。對于有一臺變壓

77、器的升壓變電站，變壓器都采用中性點接地運行方式。對于若干臺變壓器并聯(lián)運行的變電站，則采用一部分變壓器中性點接地運行，而另一部分變壓器中性點不接地運行。</p><p>　　2.5.1中性點直接接地變壓器的零序電流保護</p><p>　　圖2-6為中性點直接接地雙繞組變壓器的零序電流保護原理接線圖。保護用電流互感器接于中性點引出線上。其額定電壓可選擇低一級，其變比根據(jù)接地短路電流的熱穩(wěn)定和

78、動態(tài)穩(wěn)定條件來選擇。</p><p>　　圖2-6 中性點直接接地零序電流保護原理接線圖</p><p>　　保護靈敏系數(shù)按后備保護范圍末端接地短路校驗，靈敏系數(shù)不小于1.2。保護動作時限應比引出線零序電流后備段的最大動作時限大一個階梯時限。</p><p>　　為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護動作的快速性 ，通常配置為兩段式零序電流保護，每段各帶兩級時限

79、。零序段作為變壓器及母線的接地故障后備保護，其動作電流以與引出線零序電流保護段在靈敏系數(shù)上配合整定，以較短延時（通常為0.5S）作用于斷開母聯(lián)斷路器或分段斷路器；以較長延時（0.5+）作用與斷開變壓器的斷路器。零序段作為引出線接地故障的后備保護，其動作電流按上式選擇，第一級延時與引出線零序后備段動作延時配合，第二級延時比第一級延時長一個階梯時限。</p><p><b>　?。?-13）</b&g

80、t;</p><p>　　式（2-13）中 —變壓器零序過電流保護的動作電流；</p><p>　　—配合系數(shù)，取1.1~1.2；</p><p>　　—零序電流分支系數(shù)；</p><p>　　—引出線零序電流保護后備段的動作電流。</p><p>　　2.5.2中性點可能接地或不接地變壓器的保護</p>

81、<p>　　當變電站部分變壓器中性點接地運行時，如圖（2-6）所示，當兩臺變壓器并列運行時，其中T1中性點接地運行，T2中性點不接地運行。當線路上發(fā)生單相接地時，有零序電流流過QF1、QF3、QF4和QF5的四套零序過電流保護。按選擇性要求應滿足t1>t3，即應由QF3和QF4的兩套保護動作于QF3和QF4跳閘。</p><p>　　若因某種原因造成QF3拒絕跳閘，則應由QF1的保護動作跳閘。

82、當QF1和QF4跳閘后，系統(tǒng)成為中性點不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運行。T2的中性點對地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對地電壓將升高倍，如果在接地故障點出現(xiàn)間歇性電弧過電壓，則對變壓器T2的絕緣危害更大。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點不接地運行時出現(xiàn)的零序電壓，實現(xiàn)零序過電壓保護，作用于斷開QF2。如果T2是分級絕緣變壓器，則不允許上述出現(xiàn)情況，必須在切除T1之前，先將T2切除。</p><p&

83、gt;　　圖 2-7 中性點接地運行圖</p><p>　　因此，中性點有兩種運行方式的變壓器，需要裝設兩套相互配合的接地保護裝置：零序過電流保護－用于中性點接地運行方式；零序過電壓保護－用于中性點不接地運行方式。并且還要按下面的原則進行保護：對于分級絕緣變壓器應先切除中性點不接地運行的變壓器，后切除中性點接地運行的變壓器；對于全絕緣變壓器應先切除中性點接地運行變壓器，后切除中性點不接地運行變壓器。</p&

84、gt;<p><b>　　1.分級絕緣變壓器</b></p><p>　　圖2-8為分級絕緣變壓器的零序過電流和零序過電壓保護原理接線圖。當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，中性點不接地運行變壓器的TAN無零序電流，裝置中的KA不動作，零序過電流保護動作，KV因有零序電壓3U0而動作。這時，與之并列運行的中性點接地運行變壓器的零序過電流保護則因TAN有零序電流，KA動作并經(jīng)其時間繼電器1KT

85、的瞬時閉合常開接地將正電源加到小母線WB上。此正電源經(jīng)中性點不接地運行變壓器的KV接點和KA的常閉接點使KT2起動零序過電壓保護。在主保護拒絕動作的情況下，經(jīng)過較短時限使KCO動作，先動作于中性點不接地運行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。與之并列運行的中性點接地運行變壓器的KV雖然也已動作，但由于KA已處于動作狀態(tài)，其常閉接點已斷開，故小母線上的正電源不能使KT2動作，其零序過電壓保護不能起動，要等到整定時限較長的KT1延時接點閉合時，才動作于

86、中性點接地運行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。 </p><p>　　圖2-8 分級絕緣變壓器的接地保護原理圖</p><p><b>　　2.全絕緣變壓器</b></p><p>　　圖2-9為全絕緣變壓器的零序過電流和零序過電壓保護原理圖。當發(fā)生接地故障時，中性點接地運行變壓器的零序過電流保護和零序過電壓保護都會起動。因KT1的整定時限較短，故在主

87、保護拒絕動作的情況下先動作于中性點接地運行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。與之并列運行的中性點不接地運行變壓器，則只有零序過電壓保護動作，其零序過電流保護并不起動作。因KT2的整定時限較長，故后切除中性點不接地運行變壓器的兩側(cè)短路器。</p><p>　　圖2-9 全絕緣變壓器的接地保護裝置原理接線圖</p><p><b>　　2.6過負荷保護</b></p>

88、<p>　　當變壓器過負荷電流三相對稱，過負荷保護裝置只采用一個電流繼電器，經(jīng)過較長的延時后發(fā)出信號。對于三繞組變壓器，三側(cè)都裝有過負荷啟動元件；對于雙繞組變壓器，過負荷保護應裝設在電源側(cè)。其原理如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 變壓器過負荷保護接線圖</p><p><b>　　3微機保護</b></p><p&g

89、t;　　3.1 RCS-978系列變壓器成套保護裝置</p><p>　　RCS-978系列數(shù)字式變壓器保護適用于220kV及以上電壓等級，需要提供雙套主保護、雙套后備保護的各種接線方式的變壓器。</p><p>　　RCS-978裝置中可提供一臺變壓器所需要的全部電量保護，主保護和后備保護可共用同一TA。這些保護包括：穩(wěn)態(tài)比率差動、差動速斷、工頻變化量比率差動、零序比率差動/分側(cè)比率差動

90、、復合電壓閉鎖方向過流、零序方向過流、零序過壓。后備保護可以根據(jù)需要靈活配置于各側(cè)。另外還包括以下異常告警功能：過負荷報警、起動冷卻器、過載閉鎖有載調(diào)壓、零序電壓報警、差流異常報警、零序差流異常報警、差動回路TA斷線、TA異常報警和TV異常報警。</p><p><b>　　3.1性能特征</b></p><p>　　1.高性能的硬件，實時計算 </p&g

91、t;<p>　　采用32位微處理器＋雙DSP的硬件結(jié)構(gòu)，三個CPU并行工作，32位微處理器負責出口邏輯，兩個DSP負責保護運算。高性能的硬件保證了裝置在每一個采樣間隔對所有繼電器進行實時計算。</p><p>　　2.獨立的起動元件啟動＋保護動作出口跳閘方式，杜絕保護裝置硬件故障起的誤動。</p><p>　　3.強電磁兼容性整體面板、全封閉機箱，強弱電嚴格分開，取消傳統(tǒng)背配

92、方式，同時在軟件設計上也采取相應的抗干擾措施，裝置的抗干擾能力大大提高，對外的電磁輻射也滿足相關標準。</p><p>　　4.雙主、雙后備保護的配置原則 </p><p>　　真正實現(xiàn)一臺裝置完成所有的主保護后備保護功能。</p><p>　　5.程序模塊化 </p><p>　　模塊化的程序使保護配置靈活，功能調(diào)整方便。可選擇的勵

93、磁涌流判別原理，提供了二次諧波原理和波形識別原理兩種方法識別勵磁涌流，可經(jīng)整定選擇使用任一種原理，或同時使用兩種原理。高靈敏度的工頻變化量差動保護利用工頻故障分量構(gòu)成的工頻變化量比率差動保護，不受負荷電流影響，靈敏度高，抗TA飽和能力強?？煽康牟顒踊芈稵A異常判斷功能結(jié)合電壓量對差回路的異常情況進行判別，可以判斷出TA多相斷線，多側(cè)斷線，短路等復雜情況。整定，留有可以配置的備用接點，方便特殊應用。</p><p>

94、;　　6.漢化界面顯示、報告、定值等相關的內(nèi)容均為簡體漢字。</p><p>　　7.完善的事件記錄功能 </p><p>　　可記錄32次故障及動作時序，8次故障波形，32次開關量變位及自檢結(jié)果。</p><p>　　9.豐富的PC機輔助軟件 </p><p>　　基于Windows 9X/Me/2000/NT的PC機軟件，使裝

95、置更易于應用。</p><p><b>　　3.2保護工作原理</b></p><p>　　主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進入采樣程序，在采樣程序中進行模擬量采集與濾波，開關量的采集、裝置硬件自檢、外部異常情況檢查和起動判據(jù)的計算，根據(jù)是否滿足起動條件而進入正常運行程序或故障計算程序。硬件自檢內(nèi)容包括RAM、E2PROM、跳閘出口三極管等。正常運行程序進行裝置的自

96、檢，裝置不正常時發(fā)告警信號，信號分兩種，一種是運行異常告警，這時不閉鎖裝置，提醒運行人員進行相應處理；另一種為閉鎖告警信號，告警同時將裝置閉鎖，保護退出。故障計算程序中進行各種保護的算法計算，跳閘邏輯判斷。</p><p>　　3.2.1穩(wěn)態(tài)比率差動保護</p><p>　　由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運行時，各側(cè)電流大小及相位也不同。在構(gòu)成繼電器前必須消除這些影響。現(xiàn)在的數(shù)字式變

97、壓器保護裝置，都利用數(shù)字的方法對變比與相移進行補償。以下的說明的前提均為已消除了變壓器各側(cè)幅值和相位的差異。 </p><p>　　穩(wěn)態(tài)比例差動保護用來區(qū)分差流是由于內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障時）引起。</p><p>　　RCS-978 采用了的穩(wěn)態(tài)比率差動動作方程，如式（3-1），（3-2）：</p><p><b>　　（3-1）<

98、/b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p>　　其中為變壓器額定電流，為穩(wěn)態(tài)比率差動起動定值，為差動電流，為制動電流，為比率制動系數(shù)整定值,推薦整定為0.5。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)比率差動保護按相判別，滿足以上條件時動作。式（3-1）所描述的比率差動保護經(jīng)過TA飽和判別，TA斷線判別（可選擇），勵磁涌流判別

99、后出口。它可以保證靈敏度。同時由于TA飽和判據(jù)的引入，區(qū)外故障引起的TA飽和不會造成誤動。式（3-2）所描述的比率差動保護只經(jīng)過TA斷線判別（可選擇），勵磁涌流判別即可出口。它利用其比率制動特性抗區(qū)外故障時TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA飽和時能可靠正確動作。</p><p>　　3.2.2勵磁涌流識別原理</p><p>　　1.利用諧波識別勵磁涌流</p><

100、p>　　RCS-978 系列變壓器成套保護裝置采用三相差動電流中二次諧波、三次諧波的含量來識別勵磁涌流，判別方程如式（3-3）：</p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　其中 、 分別為每相差動電流中的二次諧波和三次諧波，為對應相的差流基波， 、 分別為二次諧波和三次諧波制動系數(shù)整定值。推薦整定為0.1~0.2， 整定為0.1~0.2

101、。</p><p>　　當三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。</p><p>　　2.利用波形畸變識別勵磁涌流</p><p>　　故障時，差流基本上是工頻正弦波。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形發(fā)生畸變，間斷，不對稱。利用算法識別出這種畸變，即可識別出勵磁涌流。故障時，有表達式成立，如式（3-4）</p><p>

102、;<b>　　（3-4）</b></p><p>　　其中S是差動電流的全周積分值，S+是“差動電流的瞬時值+差動電流半周前的瞬時值”的全周積分值，是某一固定常數(shù)，是門檻定值。的表達式如式（3-5）：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中是差電流的全周積分值，是某一比例常數(shù)。當三相中的某

103、一相不滿足以上方程，被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。</p><p>　　裝置設有“涌流閉鎖方式控制字供用戶選擇差動保護涌流閉鎖原理。當“涌流閉鎖方式控制”字為“0”時，裝置利用諧波原理識別涌流；當“涌流閉鎖方式控制字”為“1”時，裝置利用波形判別原理識別涌流。</p><p>　　3.TA飽和的識別方法</p><p>　　為防止在變壓器區(qū)外故障等狀態(tài)下

104、TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和所引起的穩(wěn)態(tài)比率差動保護誤動作，裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判別TA是否飽和，所用的表達式如式（3-6）：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　其中為電流中的二次諧波，為電流中的三次諧波，為電流中的基波，和為某一比例常數(shù)。當與某相差動電流有關的電流滿足以上表達式即認為此相差流為TA飽和引起，閉鎖穩(wěn)態(tài)比率差

105、動保護。此判據(jù)在變壓器處于運行狀態(tài)才投入。</p><p>　　3.2.3差動回路的異常情況的判別</p><p>　　裝置將差回路的異常情況分為兩種：未引起差動保護起動和引起差動保護起動。</p><p>　　1.未引起差動保護起動的差回路異常報警</p><p>　　方法一：當任一相差流大于差流報警定值的時間超過10秒時發(fā)出差流異常報警信

106、號，不閉鎖差動保護。差流報警定值應避開有載調(diào)壓變壓器分接頭不在中間時產(chǎn)生的最大差流，其他原因運行時可能產(chǎn)生的最大差流。</p><p>　　方法二：當任一相差流滿足下式的時間超過10秒時發(fā)出差流異常報警信號，不閉鎖差動保護。差流報警起始定值應避開變壓器的勵磁電流。</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　2.引起差動

107、保護起動的差回路異常報警</p><p>　　差動保護起動后滿足以下任一條件認為是故障情況，開放差動保護，否則認為是差回路TA 異常造成的差動保護起動。</p><p>　　通過“TA 斷線閉鎖差動控制字”，引起差動起動的差回路異?？芍话l(fā)報警信號，或額定負荷下閉鎖差動保護，或任何情況下閉鎖差動保護。當“TA斷線閉鎖差動控制字”整定為“0”時，比率差動、零序或分側(cè)比率差動不經(jīng)過TA 斷線和短

108、路閉鎖。當“TA斷線閉鎖差動控制字” 整定為“1”時，比率差動的式和零序或分側(cè)比率差動經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖，比率差動的式不經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖；當“TA斷線閉鎖差動控制字”整定為“2”時，比率差動、零序或分側(cè)比率差動均經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖。工頻變化量比率差動保護始終經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖。由于上述判據(jù)采用了電壓量與電流量相結(jié)合的方法，使得差回路TA二次回路斷線與短路判別更準確、更可靠[8]。</p><p>

109、;　　3.2.4過激磁的判別</p><p>　　由于在變壓器過激磁時，變壓器勵磁電流將激增，可能引起差動保護誤動作。因此應該判斷出這種情況，閉鎖差動保護。裝置中采用差電流中五次諧波的含量作為對過激磁的判斷。其判據(jù)如式（3-8）：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　其中、 分別為每相差動電流中的基波和五次諧波，

110、 為五次諧波制動系數(shù)。當過激磁倍數(shù)大于1.4倍時，不再閉鎖差動保護。過激磁閉鎖差動功能可整定選擇。</p><p>　　3.3零序比率差動保護與分側(cè)比率差動保護</p><p>　　3.3.1零序比率差動原理：</p><p>　　零序比率差動保護主要應用于自耦變壓器，其動作方程如式（3-9）：</p><p><b>　?。?-9

111、）</b></p><p>　　其中 、、 分別為I 側(cè)、II 側(cè)和公共繞組側(cè)零序電流， 為零序比率差動起動定值，為零序差動電流，為零序差動制動電流， 為零序差動比率制動系數(shù)整定值，為TA二次額定電流。推薦整定0.5。當滿足以上條件時，零序比率差動動作。零差各側(cè)零序電流通過裝置自產(chǎn)得到，這樣可避免各側(cè)零序TA極性校驗問題。若零序比率差動起動定值> 拐點電流自動設定為，即動作方程如式（3-10

112、）：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　3.3.2避免TA 暫態(tài)特性不同導致的零序比率差動誤動</p><p>　　為避免由于TA暫態(tài)特性差異和TA 飽和造成的區(qū)外三相短路故障時的“錯誤的差動回路零序電流”對零序比率差動的影響，裝置采用正序電流制動的閉鎖判據(jù)和TA 飽和判據(jù)來避免。正序電流制動的原理是，零差各