变压器差动保护原理分析.doc

变压器差动保护原理分析
作者：陆位宁

【摘要】结合SEL-587保护装置，对变压器差动保护原理进行探讨。分析了变压器差动保护如何区分区内、区外故障，如何消除变压器励磁涌流、CT饱和、CT断线、变压器过励磁等的影响。

【关键词】变压器保护差动保护励磁涌流星三角变换

电力变压器是电力系统中非常重要的设备,也是我们所做的工程中经常接触到的设备。而变压器保护则是我们所做的微机保护中很普遍的一种保护。差动保护是变压器保护的主保护，本文将结合我公司使用的变压器保护装置SEL-587对变压器差动保护的一些技术问题进行讨论，并提出设计、调试需注意的一些问题。
变压器差动保护一般要求解决以下一些技术问题：
快速准确地区分变压器的区内故障和区外故障；
消除CT传变误差及变压器运行时产生的不平衡电流对差动保护的影响；
准确识别变压器励磁涌流，避免因励磁涌流产生的差流导致差动误动；
消除CT饱和对差动电流的影响；
消除变压器过励磁的影响；
准确判别CT断线的情况，解决其对差动保护的影响。
随着继电保护技术、电子技术、通信技术等方面的不断发展，为在变压器保护设计中解决这些技术问题提供了可能。特别是现在大量采用的微机型变压器保护装置，在越来越好的计算机硬件平台的基础上，具有了更加强大的数据处理、数据记忆、计算、逻辑判断等软件功能，因此，可以很好地处理和解决变压器保护中的这些技术问题。
1电流调整变比（TAP1，TAP2）
继电器以TAP1、TAP2分别作为高、低压侧电流的基准值，两侧电流分别与各自的基准值进行运算（运算方法后边将会提到），得出各自的标幺值，再进行差流的比较。继电器使用标准方程来设置TAP1和TAP2，当变压器连接方式为YDAB，CT连接方式为YY时，C1、C2均为1，其它连接方式请参考SEL587说明书。MVA表示变压器最大容量，VWDG1、VWDG2分别为变压器高、低压侧额定线电压，CTR1、CTR2分别为高、低压侧CT变比。

继电器计算TAP1和TAP2具有下面的限制：
TAP整定值范围为0.1*In—32*In；2）比值
可见，在变压器及电压等级已经确定的情况下，为了满足以上两点要求，必须选择适当的CT变比，以保证整定的TAP值在上述范围内。这是设计上需要注意的。
2采用比例制动元件区分区内、区外故障
1）动作电流（O87P）
可设置动作电流值在一个最小启动值以增进灵敏度，但是也需要足够高以避免动作于稳态CT误差和变压器励磁电流。建议将O87P整定在0.3。
O87P整定值范围为0.1到1.0倍的调整变比。整定值当乘以TAPmin（TAP1和TAP2中的较小值）以后必须使动作电流大于或等于0.1*IN。例如，如果TAPmin等于1.0A以及IN=5A，最小O87P整定值应为0.5。

2）制动折线百分比（SLP1，SLP2）
应用制动折线百分比整定值（SLP1）是为了区分区内和区外故障。整定SLP1以躲过变压器分接头、励磁电流以及继电器误差引起的差电流。
例如：
电流互感器误差等于±10%。标幺值表示为：
e=0.1
变压器分接头调整电压变比范围为90%到110%。标幺值表示为：
a=0.1
因此，由穿越电流引起的最大差电流为：

这里，IW1和IW2为经过补偿后的变压器高低压二次侧电流。由于对于外部故障和负荷电流，IW1=IW2，我们可以将最大差电流表示为绕组电流的百分比值：

除了上面计算的误差，我们还要考虑变压器启动电流（3%）和继电器测量误差（5%）引起的额外误差。最大的总误差将近36%。因此，较保守的折线1整定值SLP1为40%。

图1百分比制动差动特性

3)采用继电器内部星三角变换以消除不平衡电流的影响
对于星三角连接方式的变压器，区外故障、带负荷调分接头、CT传变误差等都有可能在星接侧产生不平衡电流。为了消除不平衡电流的影响，避免差动保护误动，传统的继电器是在星接侧采用角接的CT来去除零序分量，以消除不平衡电流流入继电器，SEL-587继电器则是把这一工作放在继电器内部来进行。以Yd11接线的变压器为例，对于SEL-587，高低压侧的CT都为Y连接方式，继电器内部对高压侧流入的电流进行星三角变换，去除了零序分量的影响。
经过星三角变换后得出的电流为：

IAW2C=IAW2
IBW2C=IBW2
ICW2C=ICW2
IAW1、IBW1、ICW1分别为高压侧流入继电器的实际三相电流，IAW2、IBW2、ICW2分别为低压侧流入继电器的实际三相电流，IAW1C、IBW1C、ICW1C、IAW2C、IBW2C、ICW2C分别为补偿后高低压侧三相电流。将补偿后的电流分别除以TAP1、TAP2得出补偿后高、低压侧电流的标幺值，两侧电流标幺值之差得出差流标幺值IOP,两侧电流标幺