什么叫变压器差动保护

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什么叫变压器差动保护~

变压器的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。
变压器的主保护,反应变压器内部、外部故障,保护动作于开关,将变压器与系统脱离。但对绕组的少数匝间短路反应不如瓦斯保护。
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Iumb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。
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。

扩展资料:
变压器差动保护的基本特点:
变压器励磁涌流的存在
变压器励磁电流(激磁电流)仅流经变压器的某一侧,因此通过电流互感器反应到差动回路中将形成不平衡电流。稳态运行时,变压器的励磁电流不大,只有额定电流的2-5%。在差动范围外发生故障时,由于电压降低,励磁电流减小。
两侧电流互感器型号不同
变压器两侧互感器型号不同,它们的饱和特性、励磁电流(归算到同侧)也就不同。因此产生在两臂的电流差就较大,它将影响保护的动作,所以应采用电流互感器的同型系数为1的互感器。
变压器带负荷调整分接头
带负荷调整变压器的分接头是电力系统中采用带负荷调压的变压器来调整电压的方法。改变分接头就是改变了变压器的变比,对于已调整好的差动保护装置将产生较大的不平衡电流。
参考资料来源:百度百科-变压器的差动保护

差动保护简介

变压器是许多不同结构中可用的重要系统组件。高压变压器的范围从小型配电变压器(从100 kVA开始)到具有数百MVA的大型变压器。

除了大量的简单的二绕组和三绕组变压器之外,还存在一系列以复绕组和调节变压器形式出现的复杂结构。

差动保护本身可提供快速和选择性的短路保护,或作为Buchholz(气压)保护的补充。

通常应用于大约高于的变压器。1 MVA。在更大的单位以上。5 MVA是标准配置。



1.变压器的等效电路

初级绕组和次级绕组通过磁芯通过主磁通Φ连接起来。图1。要获得磁通,需要根据磁化曲线的励磁电流(励磁电流)I m。


图1 –变压器的等效电路

在等效电路中,该激励要求对应于主电抗X m。漏磁通Φ σ1和Φ σ2仅链接到各自的自己的绕组和构成泄漏电抗X σ1和X σ2 。

[R 1和R” 2是各自的绕组电阻。所有电流和阻抗均参考初级侧。

X m = U / I m对应于磁化曲线的斜率。在负载期间,尤其是在发生短路的情况下,工作点在曲线的陡峭部分处于拐点以下。因此,在负载和短路条件下,可以使用简化的等效电路进行计算(图2)。


图2 –简化的变压器等效电路

的串联电抗X Ť对应于以%表示的短路电压,相对于变压器的标称阻抗:



串联电阻对应于以%为单位的欧姆短路电压,并且还基于标称阻抗。在计算短路电流时,可以忽略电阻,只有在计算直流时间常数时才应考虑。

2.高峰

当给变压器通电时,由于剩磁会导致单向过励磁,从而导致大的励磁电流(冲击电流)流过。

当变压器被关闭,但仍保持在磁通不返回到零剩磁点Φ 雷姆,其可以是上面的标称感应的80% 。当变压器重新通电时,磁通从此开始增加。根据正弦电压的激励瞬间(波上的点),可能会导致磁通偏移。

曲线形式对应于简单的半波整流AC电流的正弦半波,该电流以非常大的时间常数衰减(下面的图3)。


图3 –浪涌电流的起源

当具有饱和感应系数(1.6至1.8特斯拉)的冷轧钢芯在接近饱和感应系数(约2特斯拉)的条件下工作时,冲击电流特别大。

在三相变压器上,将产生三相冲击电流,这取决于矢量组和变压器上星点接地的方法。

这会导致典型的冲击电流,如图5所示。

可以使用给定的公式根据两个饱和铁心分支A和C 的所需磁化强度(I mA和I mC)计算三相中的冲击电流。因此,相B上的电流对应于三角形绕组I D中的电流。所显示的涌入波形图证实了所计算的曲线。

幅度和时间常数取决于变压器的尺寸(见图4)。


图4 –星三角变压器的典型冲击电流

必须注意的是,当关闭外部短路并通过恢复电压使变压器重新磁化时,也会产生类似的冲击电流。但是,它远小于关闭的变压器通电后的浪涌电流。


图5 –典型的浪涌电流数据

当异步系统通过变压器切换到一起时,也会产生大的冲击电流,因为大的电压差会导致磁芯的瞬态饱和。

3.有同感电流的涌入

当变压器并联连接时,观察到使用中的变压器的差动保护会跳闸。

其原因是有同感的涌入电流,这是由通电的变压器的涌入电流引起的(图6)。


图6 –有同感的浪涌电流

跨入馈线源电阻的初始冲击电流引起的电压降会并联影响第二个变压器,并产生同感的冲击电流(I 2)。

来自系统的电流(I T)迅速衰减。但是,由于阻尼小(绕组的大时间常数τ= X / R),电流仍在两个变压器之间循环。

4.涌入阻塞

涌入电流从单侧流入受保护的对象,并表现为内部故障。因此,必须使变压器差动保护稳定下来以防止这种现象。

为此,常规保护中已经使用了浪涌电流中大量的二次谐波。二次谐波通过滤波器从差分电流(工作电流)中滤出,然后用作测量电桥中的附加抑制电流。

其他制造商直接将100(120)和50(60)Hz的组件与单独的桥式电路进行了比较,然后该桥式电路直接阻止了保护,就像现在在数字保护软件中所做的那样。

浪涌电流中的100(120)Hz分量取决于正弦帽的基本宽度(如图7所示)。

随着基础宽度B的增加,它减小。

研究表明,在实践中几乎不会出现大于240°的基极宽度,这意味着最小二次谐波分量为17.5%。因此,将15%的设置用于涌入阻塞是有意义的。

三次谐波不能用于浪涌阻断,因为当CT饱和发生时,它在短路电流中有很强的表现。


图7 –浪涌电流的谐波含量

通常不应应用比15%的二次谐波更敏感的设置,因为在CT饱和的情况下,偏置短路电流也将具有二次谐波分量。

5.交叉封锁

该功能已经在常规继电器中应用,现在可在所有数字继电器中使用,并且可以根据需要激活。

考虑到各个相中的二次谐波分量是不同的,并且在具有最小分量的相中可能不足以激活阻塞。

6.变压器过剩

如果变压器在过高的电压下运行,则所需的磁化强度也会增加。当励磁曲线上的工作点接近饱和点时,励磁电流急剧上升。随着奇次谐波含量的增加,波形变得越来越失真(如图8所示)。


图8 –变压器过磁时的励磁电流

在大过压的差动保护中,增加的励磁电流表现为跳闸电流。根据变压器的配置,这可能会导致跳闸。

在分接开关出现问题或负载减少后,由于无功潮流的分布,系统中可能会发生过电压。对于具有长行的地理上较大的系统尤其如此。

在给定的时间内,变压器可以承受引起发热的过度励磁,而不会造成损坏。在这段时间内,系统调节必须确保电压回到允许范围内。

仅在不发生这种情况的情况下,才应通过具有U / f依赖时间延迟的特殊过励磁保护来隔离变压器。由于这些条件,必须避免因差动保护而进行快速测量而导致跳闸。

如果过电压非常大,则由于变压器有危险,因此不再需要闭塞。因此,当五次谐波分量高于50 Hz分量的设定比率时,可以再次重新设置阻塞,该比率会随着过电压的增加而增加。
回复者:华天电力

变压器的差动保护是利用比较被保护元件两端电流的幅值和相位原理构成的。它在发电机、变压器、母线及大容量电动机上获得广泛应用。被保护元件始端和末端的电流互感器二次回路采用环流法接线。在正常运行和外部发生短路故障时(即穿越性短路故障时,流过继电器的电流为零,保护不动作。当保护元件内部故障时,继电器中有很大的电流流过,继电器将很灵敏的动作,起到保护作用。
必须指出的是,由于变压器一、二次电流、电压大小不同,相位不同,电流互感器特性差异,电源侧有励磁电流,都将造成不平衡电流流过继电器,必须采用相应措施消除不平衡电流的影响。尽管差动保护是一种灵敏度、选择性和速动性都较好的保护装置,但由于二次线路较长,容易断线和短路,都会造成差动保护的误动作和拒动。

变压器的差动保护
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级性端都朝向母线侧,则将同级性端子相连,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只差,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点流Iumb流过,此时流过继电器的电流IK为
Ik=I1-
I2
=Iumb
要求不平衡点流应尽量的小,以确保继电器不会误动。
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。


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