6.2 变压器纵差动保护
——基本原理和接线方式 ——减小不平衡电流影响的方法 ——整定计算的基本原则 ——具有制动特性的差动继电器
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
电流差动保护不但能够正确区分区内外故障，而且不需 要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内故障， 具有独特的优点，因而被广泛的应用于变压器的主保护。 下面具体分析变压器电流差动保护。
nTA1
3
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
4.三绕组变压器的纵联电流差保护
I&1
I&1'
I&3
I& 3'
Id
电力系统常常采用三绕组变
压器。三绕组变压器的纵联
I& 2
差动保护原理与双绕组变压
I
&
' 2
器是一样的。如图所示的变
压器为Yyd11接线方式。
思考：如何构造差动电流？如何选择CT变比？
按相差动
.
.
.
I& B.r (IY'BIY'C)Id'B
.
.
.
I& C.r (IY'CIY'A)Id'C
要使A相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满足：
I& Y'AI& Y'B Id'A
由于：
I& Y 'AI& Y 'B
3I& Y 'A
3I& YA nTA1
而
即有： 3 I&YA I&dA
由于励磁涌流很大，所以一般很难通过整定值躲过该电流 来避免其影响，需采用其它的措施来处理。
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
5.减小不平衡电流的主要措施 （1）计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿
I 1
Z1
jL1Z1
I 1
1
jL1
I 1 1
Z1
可见：②励磁电流的大小与二次负载有关，二次负载越 大，励磁电流越大，铁芯越容易饱和。
③互感器厂家会提供10%误差曲线，即电流互感器误差达 到10%时，一次侧电流与二次侧负载阻抗之间的关系。为 了保证互感器正常工作，一般按在外部短路电流最大的情 况下，误差不超过10%来选择互感器。
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
4.变压器励磁电流产生的不平衡电流 将变压器参数折算到二次侧后，单相变压器等效电路如图
所示，显然，励磁回路相当于变压器内部故障的故障支路， 励磁电流全部形成不平衡电流。
Iunb I
I1
I
X m I2
励磁电流的大小取决于励磁电感的数值，也就是取决于变 压器铁芯的饱和程度。
Iun .m baxUIk.max
U
由于分接头改变而引起的相对误差。
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
3.电流互感器传变误差引起的不平衡电流 在前面的讨论中，电流互感器是被当做理想变压器对待的
。实际中的电流互感器并非理想变压器，实际工作中，电流 互感器的励磁电流将流入差动继电器中从而形成不平衡电流 。
IY A
IYA
IY B
nT A1
IY A
IYA nT A1
C
B
A
I Y AI Y B
Y
Id
Id
Id
d
Id A
I A .r (I Y A I Y )B I d A
Id A IdA
nT A2
Id A
IdA nT A2
流入三个差动继电器的差动电流为：
.
.
.
I& A.r (IY'AIY'B)Id'A
3.Yd11三相变压器纵差动保护的两个特殊问题
实际电力系统都是三相变压器（或三相变压器组），并且 通常采用Yd11的接线方式，这样就造成了上述变压器差动 保护在实际应用中存在一些问题，下面具体分析。
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
3.Yd11三相变压器纵差动保护的两个特殊问题
IYA IYB
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
4.三绕组变压器的纵联电流差保护
I&1
I&1'
I& 2
I
&
' 2
I&3
I& 3'
Id
接入差动继电器的差动电流：
I& r I& 1' I& 2' I& 3'
CT变比选取的原则：
n TA 3 n TA1 n TA 3
nT 13
3
n
T
23
n TA 2
第6章 电力变压器保护
主讲：陈坤燚
6.1 电力变压器的故障类型和不正常工作状态 6.2 变压器纵差动保护 6.3 变压器的励磁涌流及鉴别方法 6.4 变压器相间短路的后备保护 6.5 变压器接地短路的后备保护
6.1 电力变压器的故障类型和 不正常工作状态
故障类型
变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。 1.油箱外故障：主要是套管和引出线上的相间短路和接 地短路。 2.油箱内故障：主要是绕组的相间短路、接地短路、匝 间短路以及铁心的烧损。 油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧 毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大 量气体，有可能引起变压器的爆炸。 以上故障中最常见的故障是套管和引出线上的相间短路 和接地短路、绕组的匝间短路。
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
变压器正常工作或外部故障时，励磁电流一般不会超过其 额定电流的2%~5%，对于差动保护的影响可以忽略不计。
变压器励磁电流对差动保护的影响主要是在变压器空载投 入或外部故障恢复时，这两种情况下，变压器的电压将会从 零或者一个很小的数值突然上升到额定电压，此时变压器的 铁心可能会严重饱和，其励磁电流可达额定电流的4-8倍，称 为励磁涌流。
线圈电压与铁芯磁通的关系为：
u W d dt
故磁化曲线的斜率就是励磁回路的
电感， 。L 1
可见，铁芯没有饱和时，斜率很大， 即励磁电感很大且近为常数；
铁芯饱和时，斜率变小，励磁电感 大为减小。
磁化曲线
S 饱和点
I1
磁滞回线
t
励磁电流
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
若励磁电流中存在大量的
nTI1 nTA2
nT I1 nTA2
I rnTn I 1 TA I 22(1nn Tn TTAA )2n 1IT 1A1
选择CT变 比的原则
若选择： nTA2 nT A1
nT
则： (1nTnT A)1 I 1 0 nT A2 nT A1
正常运行或区外短路时： Ir nTnI1TA2I2 0
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
2.变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流 电力系统中，变压器常常通过改变分接头的位置来调节
电压，实际上就是改变 可n T变的。但是，电流互感器的变比
是不可调节的，所以当变压器调压后， nTA就n2 T 不A 满足1 nT 了 。由此产生的不平衡电流为：
，变压器的变比也不是标准的。所以，三者的关系很难完
全满足①式。 令变比差系数为：
fz
a
1
nTA1nT nTA2
6.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及处理方法
当互感器的变比不满足要求时，流过差动继电器的最大不 平衡电流为：
Iun.m ba xfzaIk.max
I k . max
区外故障时流过变压器的最大短路电流（称为穿越电 流，为折合到互感器二次侧的值。）
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
1.正常工作时理想变压器的一、二次侧的电流关系
I1
+
U1
-
I2
+
U2
-
nT
U1 U2
I1
+
U1
-
I2
+
U2
-
I1 I2
1 nT
I1 I2
1 nT
nTI 1I 20
说明：上述结论对于区外故障时也成立。
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
2.单相变压器纵差动保护的原理和接线图
的差动电流。
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理与接线方式
IYA IYB IYC
IdA
Ida
IdB
Idc
Idb
IdC
IdA
Ida 3 0 o IYA
Idc
IYC
IYB Idb
若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同， 也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将 变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电 流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位校正过 来。
Ida
IdA IdB
若选择：IA.r
I YA Ida nTA1 nTA2
IYC
Idc Idb
IdC
且：
nT A2 nT A1
nT
其中：nT 为变压器变比
则动作的依据依然是：Ir 0
现在的问题是：
Y型侧采用的是相电流，三角形侧采用的不是绕组线电流，而是两
个绕组电流之差，两者相位相差30°，即使在正常运行时也会产生很大
nTA1
nTA2