发布时间 : 星期三 文章电力系统基础知识 - 图文更新完毕开始阅读
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4)励磁涌流波形呈非正弦特性，波形不连续，出现间断角。
根据变压器励磁涌流的特点，能够鉴别出是故障电流还是励磁涌流。如果是励磁涌流，则制动(闭锁)保护，即不开放保护；如果不是励磁涌流，则开放保护。通常采用防止励磁涌流引起变压器差动保护误动的措施有：
1)采用带有速饱和变流器的差动继电器构成变压器差动保护。
利用励磁涌流中含有明显的非周期分量的特征，用非周期分量电流破坏周期分量电流变换。
2)采用二次谐波制动原理构成变压器差动保护。利用励磁涌流中含有明显二次谐波分量而短路电流中不含有二次谐波分量的特征，应用二次谐波制动原理，使出现励磁涌流时制动保护，出现短路电流时不制动(开放)保护。
3)采用鉴别波形间断原理构成变压器差动保护。利用励磁 涌流波形间断而短路电流波形连续的特征，当保护差动回路电流波形间断角超过整定值时闭锁保护，间断角小于整定值时开放保护。
目前，已经有了一些识别励磁涌流的新技术，例如较为实用的有半波叠加制动、检测波形对称识别励磁涌流、检测波形前后半周波形的相似程度识别励磁涌流等。
三、变压器差动保护的不平衡电流
当变压器通过穿越电流(正常运行或外部故障)时，流人差动继电器的电流是不平衡电流，此时差动保护不应动作。因此，需要克服或减小差动回路不平衡电流对保护的影响。造成变压器差动保护不平衡电流的因素可以归纳为以下几个方面。
1．电流互感器变比标准化 以上讨论假设
??I2?，即假设变压器两侧电流互感器的变比选择是理想的，满足关系 I1????II I??1?I??21n2n1TA2TA (4-3)
实际电流互感器是定型产品，变比是标准化的。变压器两侧电流互感器变比的计算希望值通常与标准变比不同，因此实际选择的电流互感器标准变比无法满足式(4-3)，在变压器保护差动回路产生不平衡电流。
针对这部分不平衡电流，可以通过电流变换器对电流互感器二次电流数值进一步变换，使最终引入差动继电器的两个电流数值尽量接近，并在整定计算时给予考虑。
在微机保护中采用的措施是电流平衡调整。 2．两侧电流互感器二次阻抗不完全匹配
变压器两侧电压等级不同，额定电流数值不同，因而实际选用的电流互感器型号不同，他们的饱和特性、励磁电流、剩磁不同，两侧电流互感器二次阻抗不完全匹配，使电流变换出现相对误差。因此在外部短路故障时，并计及非周期分量电流后，差动回路有较大的不平衡电流。
针对这部分不平衡电流，在整定计算时引入电流互感器同型系数、电流互感器变比误差系数、非周期分量系数加以考虑。
3．变压器分接头调整
变压器分接头调整是维持系统电压的一种有效方法。当变压器分接头调整时，改变了变压器的变比，造成变压器两侧电流关系改变，因此破坏了电流互感器二次电流的平衡关系，在差动回路产生不平衡电流。
针对这部分不平衡电流，在整定计算加以考虑。
综合以上分析，变压器纵差动保护的不平衡电流包括以上三部分，而且在变压器流过最大外部短路电流时，出现最大不平衡电流。为保证外部短路故障时差动保护不动作，动作电流应按照躲过最大不平衡电流整定；而为保证内部短路故障时差动保护的灵敏度，动作特性应采用比率制动特性。保护灵敏度校验按照保护范围内最小短路电流校验，规程要求Ksen≥2。
实际中减小差动回路不平衡电流的主要措施是，两侧电流互感器要匹配，减小电流互感器二次负载阻抗等。
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四、保护逻辑框图
采用二次谐波制动原理构成变压器差动保护由差动元件、二次谐波制动、差动速断元件、TA断线检测等部分构成，逻辑框图如图4-5所示。
1．差动元件
通常采用比率制动特性，引入外部短路电流作为制动量(制动电流)，使差动保护的动作电流随外部短路电流增大而增大，如图4-6所示，图中Ibrk为制动电流。在外部短路时，虽然不平衡电流随短路电流增大，但制动量也增大，动作电流增大，差动保护不动作；内部短路时制动量很小，保护灵敏动作。图4-5中采用分相差动，其中任一差动元件动作，即可通过或门Hl去跳闸。
2．二次谐波制动
二次谐波制动是识别励磁涌流最为常用的一种方法。检测保护差动回路电流的二次谐波电流判别励磁涌流，判别式为
IKD2> K2IKD (4-4)
式中 IKD2——差动电流中的二次谐波电流； K2——二次谐波制动系数； IKD——差动电流。
满足式(4-4)时，判别为励磁涌流，闭锁差动保护；不满足式(4-4)时，开放差动保护。
制动方式有最大相制动和分相制动，图4-5为最大相制动方式。当任一相差动回路电流的二次谐波分量满足制动判据时，经过或门H2闭锁与门Y1，即使有差动元件动作保护也不会出口；如果是发生短路，无二次谐波制动，允许保护由差动元件决定保护的动作。
3．差动速断元件
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当变压器内部发生严重故障时，短路电流很大，应该快速切出故障。但是，当短路电流很大时，由于电流互感器饱和影响，造成二次电流波形畸变，将出现二次谐波电流，影响保护的正确动作。因此，当短路电流数值达到差动速断动作值时，通过差动电流速断元件直接出口切除变压器，不再经过任何其他条件的判断。通常差动速断元件的动作电流大于变压器励磁涌流数值。
4．TA断线检测
在电流互感器二次断线时发出信号。
变压器差动保护的保护范围为保护用电流互感器之间的一次系统，包括变压器绕组和变压器绕组的引出线，反应各种短路故障，但不能反应变压器发生少数匝数的匝间短路、铁芯过热烧伤、油面降低等。变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部，反应变压器油箱内部的任何短路故障，以及铁芯过热烧伤、油面降低等，但不能反应变压器绕组引出线的故障。可见不论是差动保护还是气体保护，都不能同时反应以上各种故障，所以不能互相取代，变压器需要同时装设差动保护和瓦斯保护共同作为变压器的主保护。
>> 第四节 电流速断保护及跌落式熔断器
一、电流速断保护
对于中、小容量的变压器，可以装设单独的电流速断保护，与瓦斯保护配合构成变压器的主保护。 变压器电流速断保护单相原理接线示意图如图4-7所示，保护接在变压器的电源侧，动作时跳开变压器两侧断路器。
电流速断保护与线路电流保护I段原理相同，作为变压器主保护，动作无延时，只有利用动作电流保证保护的选择性，因此，动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护的最大短路电流，并躲过变压器空载投人时励磁涌流。显然电流速断保护动作电流数值较大，只能保护变压器一部分绕组(高压侧)的相间短路故障。
变压器电流速断保护灵敏度按照保护安装处短路时的最小短路电流校验，规程要求Ksen≥2。当灵敏度不满足要求时，可以改用差动保护。
二、跌落式熔断器
跌落式熔断器在短路电流通过后，装有熔丝的管子自由下落，是一种短路和过负荷保护装置。跌落式熔断器的关键部件是一只熔丝管，熔丝组件安装在熔丝管内，正常时依靠作用在熔体的拉力使熔丝管保持在合
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闸位置；当熔丝在短路电流作用下熔断时，熔丝管在重力作用下跌落，断开一次系统。目前跌落式熔断器安装有消弧栅，允许切断一定大小的负荷电流。
跌落式熔断器主要用作配电变压器、电容器组、短段电缆线路、架空线路分段或分支线路的短路故障保护。图4-8所示跌落式熔断器作为10kV变压器保护。FU为熔断器。
在使用跌落式熔断器时，应按照额定电压、额定电流和额定开断电流选择，并特别注意熔断器的下限开断电流。跌落式熔断器的下限开断电流相当于保护功能的整定值，应保证在熔断器安装处出现需要保护的最
小短路电流时，熔断器能
够可靠跌落，实现可靠切除短路故障的功能。
>> 第五节 后备保护及过负荷保护
一、变压器相间短路的后备保护
变压器相间短路的后备保护，反应变压器区外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。作为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备和远后备两种情况校验。
根据变压器容量及短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护、阻抗保护等。 1、过电流保护
变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同，装设在变压器电源侧，由电流元件和时间元件构成，保护动作后切除变压器。电流元件的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。 2．低电压起动的过电流保护
低电压起动的过电流保护由电流元件、电压元件、时间元件等构成，变压器低电压起动的过电流保护原理框图如图4-9所示。电流元件接在变压器电源侧电流互感器TA二次侧，分别反应三相电流增大时动作；电压元件接在降压变压器低压侧母线电压互感器TV二次侧线电压，分别反应三相线电压降低时动作。当同时有电流元件和电压元件动作时，经过与门Y起动时间电路T1，延日跳开变压器两侧断路器1QP和2QF。
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