图3-1制动特性曲线图

比率差动动作特性方程:（以其中一种为例） Id＞Icd Ir＜IB 时

Id-Icd＞kbl(Ir-IB) Ir＞IB 式中Icd-差动电流起动定值 Id-差动电流动作值，Id=｜i1＋i2｜

Ir制动电流，Ir=0.5(｜I1｜＋｜I2｜) K-比率制动系数，一般取0.5 IB-曲线拐点，一般取0.5Ie

即:当Ir＜IB时，比率差动不带制动作用，Ir＞IB时，比率差动有较大的制动作用。 （三）、差动速断的作用

一般情况下比率制动原理的差动保护能作为电力变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障，只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动保护才动作，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。 （四）、常见差动保护动作原因 1、稳态情况下的不平衡电流 （1）变压器两侧电流相位不同

（2）电流互感器计算变比与实际变比不同 （3）变压器各侧电流互感器型号不同 （4）变压器带负荷调节分接头 2、暂态情况下的不平衡电流的特点

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（1）暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。

（2）暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性）。 3、减小不平衡电流的措施

（1）减小稳态情况下的不平衡电流。变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。

（2）减小电流互感器的二次负荷。减小控制电缆的电阻；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA) ；采用带小气隙的电流互感器

（3）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿。

（4）减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿。在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。 （五）、励磁涌流闭锁和二次谐波引起差动闭锁

1．励磁涌流产生的原因和特点：

变压器励磁电流（激磁电流）仅流经变压器的某一侧， 当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的情况下，则可能出现很大的励磁电流即励磁涌流。这个现象的存在是由于变压器铁心饱和及剩磁的存在引起的，具体分析如下：

在正常情况下，此电流很小。但是当合空载变压器时，则可能出现数值很大的励磁涌流，造成保护装置动作，开关跳闸。变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器。在电能－磁能－电能能量转换过程中，需要建立一定的磁场。在建立磁场的过程中，在变压器绕组中就要产生一定的励磁电流。变压器绕组中的励磁电流和磁场的关系是由变压器铁芯的磁化特性所决定的。变压器铁芯越饱和，产生磁场所需要的励磁电流就愈大。若变压器在不利的瞬间合闸，铁芯中的磁通密度将大大增加，铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的产生的原因。 （六）、CT二次回路断线引起变压器差动保护误动

CT断线最明显的特征是电流下降，在微机保护中，只要有合理的判断，就不难解决电流互感器二次回路断线时变压器差动保护误动问题。若某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线，只有一相或两相电流为零，其它两相或一相电流与起动电流相等，故障相电流的突变量（下降）超过所给的定值，可判断出CT断线。判别出CT断线后，可以

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在正常负载时闭锁差动。

传统的电磁式变压器差动继电器的CT回路接线，首先必须通过对CT接线形式的选择进行外部的“相位补偿”，消除变压器接线组别不同造成的高、低压侧电流相位差和差动保护回路不平衡电流。例如，传统的模拟量保护中，Y,d11连接的变压器，高压绕组Y连接，TA二次绕组Δ连接；变压器低压绕组Δ连接，TA二次绕组Y连接；现在的微机保护中：不管变压器高低压绕组怎样的连接方式，两侧TA都是Y连接，两侧二次电流的相位差是由软件来补偿的。如Y,d11对应两侧线电流相位差30，见图3-2、3-3。

图3-2 Y.d11接线

图

从原理上来说：

图3-3 高低压侧电流相位图

??方法一：将高压侧（Y侧）线电流向低压侧（Δ侧）线电流逆时针转过30； 方法二：将低压侧（Δ侧）线电流向高压侧（Y侧）线电流顺时针转过30。 南京南自变压器PST 671U 数字式变压器保护装置采用方法二（Δ侧 ?Y侧补偿）。（见向量图3-4）

图3-4Δ侧?Y侧补偿

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?图3-4Δ侧?Y侧补

偿

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由软件按下式可求得用作差动计算的三相电流：

?AL?(?al??cl)/3 ?BL?(?bl??al)/3 ?CL?(?cl??bl)/3

.........（七）、变压器差动保护整定电流引起误动 0.5A

一般要考虑以下几个方面的因素及影响：l)应躲过当变压器空投及外部故障后电压恢复时的变压器励磁涌流的影响，整定公式Idz = Kk.Ie，Kk可靠系数取1.3~1.5，Ie额定电流；2)应躲过变压器外部故障时在变压器保护中所引起的最大不平衡电流，整定公式Idz = Kk .Ibp ，Kk可靠系数取1.3，Ibp为不平衡电流；3)应躲变压器差动保护二次回路线时在差动回路中引起的差动电流的影响，整定公式Idz = Kk.Ie。Kk可靠系数取1.3，Ie额定电流。以上三种最大值作为变压器的差动动作电流。电磁型变压器差动保护的动作电流整定考虑了第三条， 差动回路CT二次回路断线不会误动，晶体管变压器差动保护和微机变压器差动保护的动作电流一般按变压器额定电流的25%一50%考虑，其保护功能用逻辑来实现，比电磁型变压器差动保护快速、灵敏，且动作电流整定得较小。因此在差动回路的CT二次回断线时，如不采取措施，变压器差动保护会误动作。

（八）、变压器区外故障引起的差动保护

1、就我场区外故障产生差流主要有下面几种原因： （1）变压器正常运行时各侧的额定电流不一致；

（2）当变压器一侧带有分节头调节时，电压发生变化产生不平衡电流； （3）电流互感器(TA)本身存在误差； （4）TA不同型号引起的误差；

（5）谐波和非周期分量对不同型号TA的影响；基于上述因素的考虑，在整定变压器的差动定值时要排除这些不平衡分量的综合影响，我场其动作电流在(0.3 ~ 0.5)In (In为额定电流)。当变压器发生严重的区外故障，两侧会产生更大的差流，在下列情况下可能超过差动门槛值：（1）短路电流较大，各侧互感器型号不一致，特别是短路电流大的一侧使用P级互感器（不带暂态特性的电流互感器），而短路电流小的一侧使用带暂态特性的电流互感器；（2）短路电流中含有较大的非周期分量和谐波分量；（3）故

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障切除瞬间，由于剩磁的存在，电压恢复时产生大小不等的恢复性涌流。（4）特殊性负载如容性或感性负载存在，致使各侧短路电流相位发生偏移，产生更大的差流；多次事故表明，变压器发生区外故障，在发生区外故障的时间段，差动保护一般不会误动，在切除故障的瞬差动保护反而误动，根据对几例典型事故的录波分析，发现保护动作点均落在差动比例制动曲线(两段折线比例制动)无制动特性的水平线上第一拐点以内，即差流大于门槛值，制动电流小于第一拐点电流(拐点电流为(0.9 ~1.0)In)，如图3-4所示C点(图中Id为差动电流，Ir为制动电流；K1， K2，K3为比例系数)。

图3-4 两段折线式比例制动

对现场录波数据分析和动模试验仿真，均可知此种情况下保护动作存在必然性。故障时，短路电流比较大，含有非周期分量和谐波分量，故障期间产生的不平衡分量较大(可能大于差动动作门槛值)，但制动电流较大，动作点落在非动作区，如图3-4所示B点。在切除故障的瞬间，两侧TA的暂态分量衰减程度不一样，此时差流仍然比较大，而制动电流减小，动作点移动到如图3-4所示的C点，差动保护误动，按此原理设置的比例制动曲线保护不能制动。

2、为了防止区外故障差动保护误动，可以从以下几个方面着手：

（1）在进行继电保护定值计算时，保护定值不宜过低，我场整定为0.5 In； （2）两侧TA尽量选用同一型号的，可以同为P级或带暂态特性的电流互感器，使用带暂态特性的电流互感器效果较好； （3）提高硬件的采样精度和计算准确度； （九）、变压器差动保护动作后处理

1、差动保护动作后应检查

变压器各侧断路器是否跳闸；变压器套管有无损伤，有无闪络放电痕迹，变压器本体外部有无因内部故障引起的异常现象；差动保护范围内所有一次设备，磁质部分是否

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