实验二：微机变压器差动保护实验一、变压器实验台工作原理及接线变压器差动保护一次接线如图,它是单侧电源供电的三绕组容量为2kV A的变压器，采用Y/Y/∆—12—11接线，高、中、低侧线电压分别为380V、230V和115，高、中、低侧额定电流分别为3.05A、5A和6.75A，电流互感器变比为15/5，变压器设二次谐波制动比率差动保护。
115V（低压）380V（高压）230V（中压）差动保护实验台一次接线实验台对应设备名称分别是：（1）1QF：电源开关；（2）1KM、2KM、3KM：分别是高、中、低压侧模拟断路器；（3）1R：中压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~30Ω，电流5A，功率750W；（4）2R：低压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~15Ω，电流7A，功率750W；（5）4KM、5KM：分别是中、低压侧短路实验时模拟断路器；（6）4QF、5QF：分别是中、低压侧模拟三相短路开关；（7）1SA、2SA：分别是中、低压侧正常运行（外部故障）和内部故障切换开关；二、实验内容：1、微机差动保护定值设定采用二次谐波制动以躲过变压器空投时励磁涌流造成保护的误动，装置按三段折线式比率制动特性要求，其动作特性如图。
根据给定的有关参数，将计算结果填入TOP9720C1变压器差动微机保护。
a b cdI dI cdoI r1I r2I rO差动速断电流定值I d= 2.02 A；比率差动电流定值I cd0= 0.3 A制动电流１I r1= 0.801 A，折线斜率１K1= 0.3 ；制动电流２I r2= 1.52A；折线斜率２K2=0.5；中压侧平衡系数K PM=Ihe/Ime= 1.01/1.67=0.6 ；低压侧平衡系数K PL=Ihe/Ile= 1.01/2.25=0.45 ；二次谐波制动比K d2=0.2；TA 断线检测：投入,TA 断线闭锁：退出。
2、正常运行方式实验(1)切换开关1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，将可调电阻1R 、2R 调到最大，合上实验电流总开关1QF ，调节调压器，使电压指示表从0V 慢慢上升至380V 。
(2)分别合上变压器高、中、低压侧模拟断路器1KM 、2KM 、3KM ，三侧指针式电流、电压表均有指示，此时变压器一次系统处于正常运行状态。
记录数据：高压侧电流=a I 0.40 A ，=b I 0.39 A ， =c I 0.41A ；中压侧电流=a I 0.40 A ，=b I 0.41 A ， =c I 0.39 A ；低压侧电流=a I 0.52 A ，=b I 0.49 A ， =c I 0.52 A 。
(3)观察差动电流的大小，并作记录，分析差动电流产生的原因。
I A = 0.07 A ； I B = 0.06 A ；I C = 0.07A 。
3、模拟变压器中、低压侧外部短路实验将可调电阻1R 、2R 调到最大，1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，分别合上1KM 、2KM 和3KM ，使变压器在正常方式下运行。
（１）模拟中压侧外部故障：合上4QF 模拟外部三相短路，再通过按钮将4KM 模拟断路器合上，造成中压侧外部三相、两相短路，观察差动保护动作情况 不动作 。
（２）模拟低压侧外部故障：合上5QF 模拟外部三相短路，再通过按钮将5KM 模拟断路器合上，造成低压侧外部三相、两相短路，观察差动保护动作情况 不动作 。
4、模拟变压器中、低压侧内部故障保护动作实验（1）中压侧内部故障：分别合上1KM 、2KM 、3KM 使变压器运行，将1SA 置于“内故”位置，2SA 置于“外故正常”位置，合上4QF 模拟内部三相或两相短路，观察差动保护是否动作。
记录动作电流：三相=a I 0.42 A ，=b I 0.18 A ， =c I 0.17 A ；两相=a I 0.18 A ，=b I 0.25 A ，=c I 0.33 A 。
（2）低压侧内部故障：合上1KM 、2KM 、3KM 使变压器运行，将1SA 置于“外故正常”位置、2SA 置于“内故”位置，合上5QF 模拟内部三相或两相短路，记录动作电流：三相=a I 0.30 A ，=b I 0.27 A ， =c I 0.35 A ；两相=a I 0.26 A ，=b I 0.17 A ，=c I 0.31 A 。
5、输入电流换相，观察差动保护动作情况（1）将中压侧接至保护装置的电流互感器A 相和B 相互换，1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，分别合上1KM 、2KM 、3KM ，观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。
答：投入中压侧时都跳开。
三相电流为=a I 0.45A ，=b I 0.21A ，=c I 0.21A（2）将低压侧接至保护装置的电流互感器A 相和B 相互换，1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，分别合上1KM 、2KM 、3KM ，观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。
答：投入低压侧时都跳开。
三相电流为=a I 0.32A ，=b I 0.36A ，=c I 0.03A 6、改变互感器极性，观察差动保护动作情况（1）将中压侧的电流互感器的A 相极性反接，1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，分别合上1KM 、2KM 、3KM ，合上4QF 模拟内部三相短路观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。
答：会动作。
三相电流为=a I 0.14A ，=b I 0.12A ，=c I 0.32A（2）将低压侧的电流互感器的A 相极性反接，1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，分别合上1KM 、2KM 、3KM ，合上5QF 模拟内部三相短路观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。
答：会动作。
三相电流为=a I 0.10A,=b I 0.18A,=c I 0.16A三、计算已知变压器参数如下：2000VA ，380/230/115V ，YO/Y/Δ-12-11，U k =11.02%，电流互感器变比为15/5，计算该变压器的差动速断保护、三段折线的比率制动差动保护的整定值，及平衡系数。
1、计算各侧一、二次额定电流，选择CT 变比名称 各 侧 数 值额定电压(V) 380V 230V 115V额定电流(A) 3.04 5.02 6.75CT 接线方式 Y Y Y 使用CT 变比 15/5=3 15/5=3 15/5=3 各侧额定(A)（二次侧）3.04/3=1.015.02/3=1.676.75/3=2.252、差动速断保护I SD 为差动速断电流定值，应按躲过主变空载投入时可能出现的最大励磁涌流整定，一般为2~3Ie(Ie 为变压器高压侧的二次额定电流)。
I SD =2*1.01=2.023、比率差动保护按三段折线实现比率制动差动保护。
Icd 为差动电流，一般选取0.2~0.3Ie ，并应实测最大负载时差动回路中的不平衡电流。
可通过装置菜单查看三相差电流，Icd 应大于此电流。
Icd=0.3Ie=0.3*1.01=0.3Ir1、Ir2为两拐点对应的制动电流。
对于Ir1一般选取等于Ie ，或实际整定范围取0.8~1.2Ie ；对于Ir2应大于Ir1，实际整定范围取1.2Ie 以上。
Ir1=0.8Ie=0.8*1.01=0.81 Ir2=1.5Ie=1.5*1.01=1.52K1、K2对应折线斜率1和折线斜率2。
K1一般取0.3~0.7,但应满足K1≤Icd/Ir1；K2一般大于K1，实际取0.5以上。
K1=0.3； K2=0.5Kd2为涌流时二次谐波制动比，一般实际整定为0.15~0.2。
Kd2=0.24、平衡系数计算各侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成,中、低压侧平衡补偿均以高压侧二次电流不变为基准，平衡系数计算公式如下：K PM =Ihe/Ime K PL =Ihe/Ile式中：K PM ——中压侧平衡系数；K PL ——低压侧平衡系数；Ihe 、Ime 、Ile ——分别为变压器高、中、低压侧二次额定电流。
中压侧= 60.067.1/01.1/''1''2ph2===I I K低压侧= 45.025.2/01.1/''1''3ph3===I I K5、差流越限（不作要求）Icl 为差流越限电流定值，一般取0.2~0.5Icd ，延时应大于1S 以上。
四、总结差动保护的原理差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流，，折算后的电流，相等，差动继电器不动作。
当变压器内部故障时，两侧，或三侧，向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护。
另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。
变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。
其接线方式，按回路电流法原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故障，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器。
当流入继电器的电流大于动作电流，保护动作断路器跳闸。
差动保护的功能差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。
主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。
在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。
在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。
从理论上讲。
正常运行及外部故障时。
差动回路电流为零。
实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流流过，此时流过继电器的电流IK 为 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡电流应尽量的小，以确保继电器不会误动。
差动保护原理图当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2 改变了方向或等于零，无电源侧，这是流过继电器的电流为I1 与I2 之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使继电器可靠动作。
变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。
由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。
差动保护是反映被保护元件，或区域，两侧电流差而动作的保护装置。
差动保护是保护变压器的内部短路故障，电流互感器安装在变压器的两侧，在正常负荷情况或外部发生短路时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变压比和接线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不动作，在变压器内部发生短路时，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。