假定： CT- ratio: 1/1 IP1 = I1F IP2 = I2F
假定： CT- ratio: 1/1 IP1 = IF IP2 = -IF IDiff = │IP1 + IP2 │ = IF - IF = 0 不跳闸
IDiff = │IP1 + IP2 │ = │I1F + I2F │ 跳闸
Block
with IDiff> = setting
IDiff> 2 10 IRest =│IS1│+│IS2│
Principles Transf. Diff 5
基本原理: 3相系统的测量回路
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3相系统的基本回路: 发电机 /电动机/ 电抗
L1 L2 L3
差流
制动电流
定值设定，考虑磁化 电流或充电电流影响
由于CT变比不同产 生的线性误差 综合特性
IDiff=
│IS1+IS2│ IN
Trip
在如下假定条件下： │ε 1 │ = │ε 2 │ and I1 = I2 传统的差动保护特性应该是： IDiff = IDiff> + ε1· I1 + ε2· I2 = IDiff> + 2·ε1 · I1
3000/1A 2887A
容量: 100MVA ,矢量组: YNd5 低压侧: 20kV 高压侧: 110kV
750/1A
ILoad= 525A
L1 L2 L3
0.96A
0.7A
差流
29 Wdg.
IR
23 Wdg.
制动电流
传统差动保护
匹配变压器 -向量组自适应 -电流值自适应 -零序电流处理 IR = 0.555· √3 = 0.96A
Principles Transf. Diff 2
基本原理： 比较电流
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IP1 IS1
I1F
保护对象
IS1 ∆I IS2
I2F
IP2 IS2 IS1
IP1
保护对象
IP2 IS2
IF
IDiff =│I1 + I2│
∆I
IDiff =│I1 + I2│
内部故障
外部故障或负载
Principles Transf. Diff 7
3相变压器: 一次值
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3000/1A
容量：100MVA ，矢量组： Yd5 低压侧: 20kV, 2887A 高压侧: 110kV, 525A
I2*L1 I2*L2 I2*L3
750/1A
I1L1
I1L2 I1L3
-外部故障: 设定: IP1 = 10· IN IDiff = 0.1· IP1 = 1· IN
由于通常情况下定值 IDiff>小于额定电流，
抑制特性就必不可少！
在外部故障电流很大的情况下将产生误跳!
Principles Transf. Diff 4
基本原理: 制动电流比较
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变压器差动保护原理
SIPROTEC – 不仅仅是一个继电器！
基本原理 : 基尔霍夫电流定律
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差动保护基础：
I1 I2 I4 I3 I1 + I2 + I3 + I4 = 0 ∑ I = 0
定义： 电流流入节点 (保护对象)，方向为正 电流流出节点 (保护对象)， 方向为负 保护对象： 线路 ，变压器，发电机/电动机，母线
5· 30°
I1L2ku /√3
I1L3
I1L2
-I1L1ku /√3
I2*L1
Principles Transf. Diff 8
3相变压器 : 二次值
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I L1sec
SN I NCT1sec 3 U N I NCTlprim 100MVA 1A 0.7A 3 110kV 750A 100MVA 1A 0.96A 3 20kV 3000A
差动保护要求:
1) 内部故障 (故障落在两个CT之间 ) 跳闸 2) 外部故障 不跳闸
Principles Transf. Diff 3
基本原理：制动电流比较
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(1/2)
例：外部故障，CT为线性误差
IP1 Ct 1: ε1= - 5% 保护对象 Ct 2: ε2 = +5% IP2 = -IP1 IF
(2/2)
例:外部故障，CT为线性误差
IP1 CT 1: ε1= - 5%
保护对象
CT 2: ε2 = + 5%
IP2 = -IP1
IF
IRest
IRest =│IS1│+│IS2│ IRest = 2· IP1 IS2= 1.05· IP2
IS1= 0.95· IP1
IDiff
IDiff= │IS1+ IS2│ IDiff = 0.1· IP1
IS1= 0.95· IP1
IDiff = 0.1· IP1 ∆I
IS2= 1.05· IP2
假定: CT变比为 1/1 IDiff = │IS1 + IS2 │= │(1+ε1)·IP1 + (1+ε2)· IP2 │=│0.95·IP1 – 1.05·IP1│= 0.1· IP1
-正常运行: IP1 = IN IDiff = 0.1· IP1 = 0.1· IN
传统差动保护
Principles Transf. Diff 6
变压器差动保护特性
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对于3相变压器， 由于矢量组变换的原因产生了 N· 30°的相移(0 ≤ N ≤ 11) 高压侧和低压侧CT一次电流值不同
外部故障时的零序电流也会产生差动电流
要考虑变压器分接头的改变， 以及励磁电流 暂态电流 涌流 CT饱和
IDiff L1 = │I1L1sec+ I2L1sec│ = 0.5A
I1L1sec
I1L1sec= 0.7A , 0°
I2L1sec
I2L1sec = 0.96A , -150°
Principles Transf. Diff 9
Hale Waihona Puke 传统的变压器差动保护 矢量组和电流值的匹配 (1/2)
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2L1
2L2 2L3
I2L1 I2L2 I2L3
1L1 1L2 1L3
kU = U1N/U2N = 110kV/20kV = 5.5 kWinding = w1/w2 = kU/√3
I2*L1 = -I1L1· ku /√3 + I1L2· ku /√3
I2*L3
I1L1ku/√3
I1L1
I2*L2