微机型变压器纵差动保护方案

（1）比率制动差动原理。

为了减小或消除不平衡电流的影响，使变压器外部短路时，差动保护不至于误动作，在电流差动原理的基础上引入了制动量，以改善继电器的特性。

以图61为例，在基波向量比率制动差动保护的动作判据中，差动量Id和制动量Ir分别为

式中　Id——差动电流幅值；

　　　Ir——制动电流幅值；

　　　——M侧基波电流向量；

　　　——N侧基波电流向量。

动作量Iop应根据制动量Ir的计算值按图66所示的折线特性来计算。

图66　三段折线制动特性

式中　Iop.min——不带制动时的差动电流的最小动作值；

K1，K2——第一段和第二段折线的斜率，且K2＞K 1；

Ir1，Ir2——第一折点和第二折点对应的制动电流，且Ir1＜Ir2；

对于三绕组变压器，设第三绕组侧为P，则有差动电流

制动电流Ir的计算应根据变压器的各侧绕组的实际功率、流向选择。制动电流选择可以有下面两种方案

制动电流的选择直接影响纵联差动保护的选择性和灵敏度。制动量大，纵联差动保护的选择性就增强，抵御因外部故障所引起的保护误动作能力增强，但对内部短路的灵敏度则降低。因此，应结合变压器实际工作情况合理选择制动电流。

（2）励磁涌流鉴别原理。

根据前面分析，变压器空载合闸和突然丢失负荷时所产生的励磁涌流特别严重，差动保护必须采取措施防止误动，一般有下面两种方法：

1）二次谐波制动。保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。动作方程如下

式中　Iop.2——A，B，C三相差动电流中各自的二次谐波电流；

　　　K——二次谐波制动系数；

　　　Iop.1——对应的三相基波差动电流动作值。

闭锁方式为“或”门出口，即任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。对于500k V超高压变压器的差动保护，还可增加5次谐波制动量。

2）波形比较制动。根据图63所示的励磁涌流波形，波形比较间断角闭锁原理判据为(www.xing528.com)

式中　δw和α——励磁涌流波形波宽和间断角，δw＝360°-α°；

δw.set和αset——波宽整定和间断角整定（一般δw.set＝140°左右，αset＝65°左右）。

两式同时满足才认为有励磁涌流出现，应输出闭锁保护。

（3）差动速断保护元件。

当在变压器内部发生不对称短路时，差动电流中会出现较大的二次谐波分量，使纵联差动保护制动，直到二次谐波衰减后才能动作，这将会延误保护动作时间，造成严重后果。因此提出加速差动保护动作的方法，即当任一相差动电流大于差动速断整定值时，瞬时动作于出口，即无时限出口，其实质是以定值避开励磁涌流闭锁的时延，达到快速切除的目的。其判据为

式中　Iop——动作值；

　　　IN——变压器额定电流；

　　　Ki——大于4的加速系数。

另外，还可以根据变压器出现励磁涌流时端电压较高，而内部短路时端电压较低的情况，用变压器端电压作为差动速断的辅助判据，即

式中　Uop——动作电压；

　　　UN——额定电压；

　　　Ku——加速系数，一般取0.65～0.7。

（4）差动保护逻辑。

谐波制动差动保护逻辑见图67，波形比较制动差动保护逻辑见图68。

（5）整定计算及注意事项。

1）差动电流互感器二次可采用全星形接线，也可采用常规接线。采用常规接线时，“Δ”内部断线，只能判断引出线断线。

2）差动电流互感器二次采用全星形接线时，由保护软件补偿相位和幅值，可按常规计算方法计算差动保护的定值。

3）对全星形绕组变压器，各侧电流互感器按三角形接线，以防止区外接地故障时差动误动，或各侧电流互感器按星形接线，用软件实现三角形接线。此时差动保护的内部接地故障灵敏度会降低，需要进行灵敏度校核工作，必要时要加配零序差动保护。

图67　二次谐波制动原理差动保护逻辑方框图

图68　波形比较制动原理差动保护逻辑方框图

4）对于220k V及以上变压器差动保护，可配置双套不同原理（指励磁涌流制动判据）的差动保护。波形比较制动原理可弥补二次谐波制动原理在空投至故障变压器时动作时间慢的不足。

5）差动最小动作电流一般取变压器额定电流的0.3～0.5倍；比例制动特性斜率一般可取0.5；二次谐波制动系数一般取0.15～0.2；五次谐波制动系数一般取0.35；差动速断按躲过变压器的励磁涌流整定，由严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等情况而定，在（2～12）倍额定电流范围内调整。