变压器保护_华东电网出的教材

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1、. . . . . 第十一章变压器保护第一节 概述变压器是电力系统重要的主设备之一。在发电厂通过升压变压器将发电机电压升高，而由输电线路将发电机发出的电能送至电力系统中；在变电站通过降压变压器再将电能送至配电网络， 然后分配给各用户。在发电厂或变电站，通过变压器将两个不同电压等级的系统联起来，该变压器称作联络变压器。一变压器的基本结构及接线组别电力变压器主要由铁芯及绕在铁芯上的两个或三个绝缘绕组构成。为增强各绕组之间的绝缘及铁芯、绕组散热的需要，将铁芯及绕组置于装有变压器油的油箱中。然后， 通过绝缘套管将变压器各绕组引到变压器壳体之外。另外， 为提高变压器的传输容量，在变压器上加装有专用的散热

2、装置，作为变压器的冷却之用。大型电力变压器均为三相三铁芯柱式变压器或由三个单相变压器组成的三相组式变压器。将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来，组成某一接线组别的三相变压器。双卷电力变压器的接线组别主要有：YN，y、YN,d 、D，d、及 D，dd。理论分析表明，接线组别为Y，y 的变压器，运行时某侧电压波形要发生畸变，从而使变压器的损耗增加，进而使变压器过热。因此，为避免油箱壁局部过热，三相铁芯变压器按Y，y 联接的方式，只适用于容量为1800KVA以下的小容量变压器。而超高压大容量的变压器均采用YN,d 的接线组别。在超高压电力系统中，YN,d 接线的变压器，呈YN形联接的绕组为高压

3、侧绕组，而呈d形联接的绕组为低压侧绕组，前者接大电流系统 （中性点接地系统） ， 后者接小电流系统 （中性点不接地系统） 。在实际运行的变压器中，在YN,d 接线的变压器的接线组别中，以YN,d11为最多， YN,d1及 YN,d5的也有。YN,d11接线组别的含意是： （ a）变压器高压绕组接成Y型，且中性点接地，而低压侧绕组接成 d； （b）低压侧的线电压（相间电压）或线电流分别滞后高压侧对应相线电压或线电流 3300。3300相当于时钟的11 点钟，故又称11 点接线方式。同理，YN,d1及 YN,d5的接线组别， 则表示 d 侧的线电流或线电压分别滞后Y侧对应相线电流或线电压300及

4、1500。相当时钟的1 点及 5 点，分别称之为1 点接线及5 点接线方式。在电机学中，对变压器各绕组之间相对极性的表示法，通常用减极性表示法。YN,d11、YN,d1及 YN,d5接线组别变压器各绕组接线，相对极性及两侧电流的向量关系，分别如图11-1、图 11-2 及图 11-3 所示。. . . . . *A a IABIICcIIbaIIabIIcBC c bb c CBcIIbaIIabIIcCIIBAI a A *（a）接线方式（b) 接线方式图9-4Ib303030-I cbIBI-I b a-IcIIcICaIIaIA(b) 向量图(b) 向量图图 11-1 YN,d11变压器

5、绕组接线方式图 11-2 YN,d1变压器组接线方式及及两侧电流向量图两侧电流向量图（a）接线方式（b）向量图图 11-3 YN,d5变压器绕组接线方式及两侧电流向量图在上述各图中：AI、BI、CI变压器高压侧三相电流；aI、bI、cI变压器低压侧三相电流；各绕组之间的相对极性。由图可以看出：YN,d11接线的变压器，低压侧三相电流aI、bI、cI分别滞后高压侧三相电流AI、BI、CI3300； YN,d1接线的变压器低压侧三相电流aI、bI、cI分别滞后高压侧三相电流AI、BI、CI300；YN,d5接线的变压器， 低压侧三相电流分别滞后高压侧三相电流AI、. . . . . BI、CI15

6、00。二变压器的故障及不正常运行方式1 变压器的故障若以故障点的位置对故障分类，有油箱的故障和油箱外的故障。（1）油箱的故障变压器油箱的故障，主要有各侧的相间短路，大电流系统侧的单相接地短路及同相部分绕组之间的匝间短路。（2）油箱外的故障变压器油箱外的故障，系指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故障。主要有相间短路（两相短路及三相短路）故障，大电流侧的接地故障、低压侧的接地故障。2 变压器的异常运行方式大型超高压变压器的不正常运行方式主要有：由于系统故障或其他原因引起的过负荷，由于系统电压的升高或频率的降低引起的过激磁，不接地运行变压器中性点电位升高，变压器油箱油位异常，变压器温度过高及冷

7、却器全停等。三变压器保护的配置变压器短路故障时，将产生很大的短路电流，使变压器严重过热，甚至烧坏变压器绕组或铁芯。 特别是变压器油箱的短路故障，伴随电弧的短路电流可能引起变压器着火。另外短路电流产生电动力，可能造成变压器本体变形而损坏。变压器的异常运行也会危及变压器的安全，如果不能及时发现及处理，会造成变压器故障及损坏变压器。为确保变压器的安全经济运行，当变压器发生短路故障时，应尽快切除变压器；而当变压器出现不正常运行方式时，应尽快发出告警信号及进行相应的处理。为此， 对变压器配置整套完善的保护装置是必要的。1 短路故障的主保护变压器短路故障的主保护，主要有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护。

8、另外，根据变压器的容量、电压等级及结构特点，可配置零差保护及分侧差动保护。2 短路故障的后备保护目前， 电力变压器上采用较多的短路故障后备保护种类主要有：复合电压闭锁过流保护；零序过电流或零序方向过电流保护；负序过电流或负序方向过电流保护；复合电压闭锁功率方向保护；低阻抗保护等。3 异常运行保护变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，过激磁保护，变压器中性点间隙保护，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等。第二节故障量经变压器的传递当变压器某侧系统中发生故障时，变压器非故障侧各相电流的大小、相位及其他特点，除与故障侧故障类型、严重程度有关之外，尚与变压器的接线方式有关。在变压器保护配置设计

9、及分析保护的动作行为时，必须知道变压器故障时其两侧故障电流的大小及相位关系。. . . . . 以下介绍故障电流及故障电压经YN,d11、YN,d1及 YN,d5接线组别的变压器传递。一简化假设为简化分析及突出故障分量经变压器的传递，作以下几点假设：1不考虑变压器的变比，不考虑负荷电流及过渡电阻对短路电流及故障电压的影响。2当变压器高压侧故障时，认为故障电流全部由低压侧供给；而变压器低压侧故障时，认为故障电流全部由变压器高压侧提供。3故障点在变压器输出端部；忽略有功分量的影响，阻抗角为900。二 YN,d11变压器高压侧单相接地短路1 边界条件及对称分量设变压器高压侧A相发生金属性接地短路，故

10、障电流为IK。则故障点的边界条件为0CBII；KAII；0AU设 A 相各序量电流及各序量电压分别为1AI、2AI、AOI及1AU、2AU、AOU，则根据边界条件可求得各序量：KCBAAIIaIaII31)(3121KCBAAIIaIaII31)(3122KCBAAIIIII31)(3100021AAAUUU在上述各式中：a旋转因子，0120jea可得：1AI=2AI=AOI=KI31（11-1）1AU=-（2AU+AOU）（11-2）KAAKAAKAIXIXUIXIXUIXXU01002122021313131)(（11-3 ）在式（ 11-3 ）中：0X系统对故障点的等效零序电抗；2X系统

11、对故障点的等效负序电抗。2 变压器高压侧电压及电流向量图和序量图若以 A相的正序电压1AU为参考向量（置于纵坐标轴上），根据式（ 11-1 ）（ 11-3 ） ，并考虑到零序电抗0X通常大于负序电抗2X，可绘制出变压器高压侧的电流、电压的序量图及向量图。如图11-4 所示。. . . . . UA1B1UUC1A2UUB2C2UUBCUUA0B0UUC0=图 9-7（a）（a）电压序量及向量图（ b）电流序量及向量图图 11-4 YN,d11变压器高压侧A相接地故障点的电压、电流序量图及向量图由图 11-4 可以看出，当变压器高压侧单相接地短路时，其他两非故障相的电压不会降低，但两相电压之间的

12、相位差要发生变化。其变化的大小和方向与负序电抗2X及零序电抗0X的相对大小有关。不计负荷电流影响时0CBII。3 变压器低压侧电压、电流的序量图和向量图由于变压器的接线组别为YN,d11，根据序量经变压器传递原理知：变压器 Y侧的正序电压和正序电流向d 侧传递时，将逆时针移动300；而负序电压和负序电流向d 侧传递时，将顺时针移动300；Y侧的零序电压和零序电流不会出现在变压器d 侧的输出端（即d 的线电压和线电流中不会出现零序电压及零序电流）。根据图11-4 及序量经变压器传递原理，并以高压侧的1AU为参考向量，绘制出的变压器侧电压、电流的向量图及序量图如图11-5 所示。Ubb1UUb2U

13、a1aUUca2UUc29-8 （a）图b2IIa1Ia2aIIb1Ic1Ic2Ic图9-8 （b）（ a） 电压向量及序量图（b）电流向量及序量图图 11-5 YN,d11变压器高压侧A相接地短路时d 侧电压、电流序量图和向量图由图 11-5 可以看出： YN,d11变压器高压侧A 相发生单相接地故障时，低压侧故障相的后序相（ b 相）电流等于零，而电压最高。其他两相（a 相和 c 相）电流大小相等，方向相反。4 低压侧电压和电流大小的计算（1） 低压侧电流KKcaIIII3330cos320; 0bI。（2）低压侧的电压. . . . . )2(3)(302202XXIXXXIUKKb；2

14、00222333XXXXIUUKca。三 YN,d11变压器高压侧B、C两相接地短路1 边界条件及对称分量当变压器高压侧B、C两相接地短路时（设短路电流为KI） ，可得故障点的边界条件为；AI=0；0CBUU将该边界条件用对称分量表示，可得3021AAAAUUUU .（11-4 ）)(021AAAIII .（11-5 ）2 高压侧电压、电流向量图和序量图根据式（ 11-4）和式（ 11-5 ） ，并以1AU参考向量（置于纵坐标上），则可绘制出故障点电压、电流的向量图和序量图。如图11-6 所示。（a）电压向量图及序量图（b）电流向量图及序量图图 11-6 YN,d11变压器高压侧B、C两相接地

15、短路时高压侧电压、电流向量图和序量图b2UUc1b1UUc2a1UUcUa2aUa1IIa2b2IIc2Ib1c1IIabIIc (a) 电压向量图及序量图（b）电流向量图及序量图图 11-7 YN,d11变压器高压侧B、C两相接地短路时低压侧电压、电流向量图和序量图由图 11-6 （b）可以看出： YN,d11变压器高压侧B 、C 两相发生接地短路时，B 、C 两相的电流大小相等， 两者之间的相位发生变化，其变化的大小和方向决定于零序电流与负序电流的相对大小。3 变压器低压侧电压、电流的向量图和序量图根据图 11-6 所示的向量图、序量图以及序量经YN,d11变压器传递原理，并以正序电压1A

16、U为参考向量，可以画出变压器高压侧B、C 两相接地短路时，低压侧的电压、电流的序量图和向量图。如图11-7 所示。4 低压侧电压和电流大小的计算由图 11-7 （a）可以看出，当YN,d11变压器高压侧B、C 两相发生接地短路时，变压器. . . . . 低压侧 B相电压等于零（即0bU） ，而 a、c 两相电压大小相等，方向相反，其值为AAcaUUUU3330cos320由图 11-7（ b）可以看出，低压侧b 相电流最大，其值等于)1 (0200202121XXXXXXXXEIIIdbbb020202002021)(1XXXXXXXXXXXEIIdca以上各式中：dE等值电源的电势；1X、

17、2X、0X分别为系统对故障点的等值正序电抗、负序电抗和零序电抗。四 YN,d1变压器高压侧B、C两相短路1 边界条件及对称分量当变压器高压侧B、 C两相短路时，设短路电流为KI，故障点的边界条件为0AI；CKBIII；CBUU将该边界条件用对称分量表示，则得03333)(310221AKAKBAIIIIIaaI（11-6 ）221210330XIjXjIUUUKAAAA（11-7 ）在式（ 11-7 ）中：2X对故障点的等值负序电抗。2 变压器高压侧电压、电流的序量图和向量图根据式（ 11-6 ）和式（ 11-7）并以1AU为参考向量，划出变压器高压侧B、C 两相短路时故障点的电压、电流的序量

18、图和向量图。如图11-8 所示。9-11（a）图B2UUC1B1UUC2A2UUA1AUICC2IBIIC1B2IIA1B1IIA2图9-11 （b）=UCUBUA= 29-12 （a）c1UUb2c2UUb1a2UUbUa1aUIcc1IIc2b2IIa1b1IIa2图9-12（b）aIbI=. . . . . （a）电压向量图（b）电流向量图（a）电压向量图（b）电流向量图及序量图及序量图及序量图及序量图图 11-8 YN,d1变压器高压侧B 、C两相短图 11-9 YN,d1变压器高压侧B、C两相短路时故障电压、电流向量图及序量图路时低压侧电压、电流向量图及序量图根据图 11-8 及序量

19、经YN,d1变压器的传递原理，绘制出的变压器低压侧电压、电流序量图及向量图。如图11-9 所示。由图 11-9 可以看出： YN,d1变压器高压侧发生B、 C两相短路时，低压侧的C相电压等于零，而a 相电压和b 相电压大小相等，方向相反，其值也有降低。低压侧c 相电流最大，而 a 相电流与 b 相电流大小相等、方向相同，且与C相电流相电流相位差为1800。4 低压侧电压和电流值的计算（1）各相电压由 11-9（a）可以得出：0cU；AAaaUUUU23232212321AbUU23（2）各相电流由图 11-9 （b）可以得出：KaII33；KbII33；KcII332。五 YN,d5变压器低压

20、侧两相短路1 边界条件及对称分量变压器低压侧无电源。在变压器低压侧发生b、c 两相短路，设短路电流为KI，则故障点的边界条件为aI=0；CKBIII；cbUU将边界条件用对称分量表示，则得0333302212121aKaaaKaaUXIjXjIUUIII（11-8 ）2 低电压侧电压、电流的序量图和向量图若以1aU为参考向量，则根据式（11-8 ）可划出故障点电压、电流序量图和向量图，如图 11-10 所示。. . . . . 2=aUbUcU=9-13（b）图a2IIb1a1IIb2c1IIbIc2cIUaa1UUa2c2UUb1c1UUb2图9-13 （a）（a）电压序量图和向量图（b）电

21、流序量图和向量图图 11-10 YN,d5变压器低压侧B、C两相短路时电压、电流序量图及向量图9-14 （b）图B2IIA1B1IIA2C2IIC1CIUBB2UAUUB1A2UUC1A1UUC2图9-14 （a）=IBIAIC= 2（a）电压序量图和向量图（ b）电流序量图和向量图图 11-11 YN,d5变压器低压侧B、C两相短路时高压侧电压、电流序量图及向量图3 变压器高压侧电压、电流的序量图和向量图根据图 11-10 及序量经YN,d5变压器传递定理，可绘制低压侧b、 c 两相短路时变压器高压侧电压、电流的序量图和向量图。如图11-11 所示。由图 11-11 可以看出：变压器高压侧的

22、C相电压0cU，而 A相电压与B相电压大小相等，方向相反；C相电流最大， A相电流与B相电流大小相等、相位相同，而与C相电流相位相反。4 高压侧电压和电流的计算（1）各相电压0CU20130cos2XIUUUKaBA（2）各相电流C相电流：KCII332A相电流等于B相电流：KBAIII33第三节变压器纵差保护. . . . . 一变压器纵差保护的构成原理及接线与发电机、 电动机及母线差动保护（纵差保护）相同，变压器纵差保护的构成原理也是基于克希荷夫第一定律，即0I（11-9 ）式中：I变压器各侧电流的向量和。式（ 119）代表的物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，流入变压器的电流等于流出

23、变压器的电流。此时，纵差保护不应动作。当变压器部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。在以前的模拟式保护中，变压器纵差保护的原理接线如图11-12 所示。*JAJBJCLH1LH2abcABC图 11-12 变压器纵差保护原理接线图在图 11-12 中： LH1、 LH2 分别为变压器两侧的差动TA ；JA、JB、JC分别为A、B、C三相的三个分相差动继电器。可以看出： 图 11-12 为接线组别为YN,d11变压器的分相差动保护的原理接线图。该接线图也适用于微机型变压器差动保护。图中相对极性的标号采用减极性标示法。二实现变压器纵

24、差保护的技术难点实现发电机、 电动机及母线的纵差保护比较容易。这是因为这些主设备在正常工况下或外部故障时其流进电流等于流出电流，能满足0I的条件。而变压器却不同。变压器在正常运行、 外部故障、 变压器空投及外部故障切除后的暂态过程中，其流入电流与流出电流相差较大或很大。为此，要实现变压器的纵差保护，需要解决几个技术难点。1 变压器两侧电流的大小及相位不同变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压. . . . . 不同，其两侧的电流不会相同。超高压、大容量变压器的接线方式，均采用YN,d 方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为

25、YN,d11（或 YN,d1）时，变压器两侧电流的相位相差 300。流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则I就不可能等于零或很小。2 稳态不平衡电流大与发电机、 电动机及母线的纵差保护相比，即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同，变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是：（1）变压器有激磁电流变压器铁芯中的主磁通是由激磁电流产生的，而激磁电流只流过电源侧，在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。激磁电流的大小和波形，受磁路饱和的影响，并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定，一般为变压器额定电流的3% 8% 。大型变压器的激磁电流相对较小。（2）变压器带负荷

26、调压为满足电力系统及用户对电压质量的要求，在运行中，根据系统的运行方式及负荷工况，要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生了变化，从而增大了其纵差保护中的不平衡电流。根据运行实际情况，变压器带负荷调压围一般为5% 。因此，由于带负荷调压，在纵差保护产生的不平衡电流可达5% 的变压器额定电流。（3）两侧差动TA的变比与计算变比不同变压器两侧差动TA的名牌变比，与实际计算值不同，将在纵差保护产生不平衡电流。另外， 两侧 TA的型号及变比不一，也将使差动保护中的不平衡电流增大。由于两侧TA变比误差在差动保护中产生的不平衡电流可取6

27、% 变压器额定电流。3 暂态不平衡电流大（1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同与发电机纵差保护不同，变压器两侧差动TA的变比不同、 型号不同； 由各侧 TA端子箱引至保护盘TA二次电缆的长度相差很大，即各侧差动TA的二次负载相差较大。差动 TA型号及变比不同，其暂态特性就不同；差动 TA二次负载不同， 二次回路的暂态过程就不同。 这样， 在外部故障或外部故障切除后的暂态过程中，由于两侧电流中的自由分量相差很大，可能使两侧差动TA二次电流之间的相位发生变化，从而可能在纵差保护中产生很大的不平衡电流。（2）空投变压器的励磁涌流空投变压器时产生的励磁涌流的大小，与变压器结构有关，与合闸前变压器铁

28、芯中剩磁的大小及方向有关，与合闸角有关；此外，尚与变压器的容量、距大电源的距离（即变压器与电源之间的联系阻抗）有关。多次测量表明：空投变压器时的励磁涌流通常为其额定电流的2 6倍，最大可达8 倍以上。由于励磁涌流只由充电侧流入变压器，对变压器纵差保护而言是一很大的不平衡电流。（3）变压器过激磁在运行中， 由于电源电压的升高或频率的降低，可能使变压器过激磁。变压器过激磁后，其励磁电流大大增加。使变压器纵差保护中的不平衡电流大大增加。（4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流. . . . . 当变压器高压侧 （大电流系统侧）发生接地故障时，流入变压器的零序电流因低压侧为小电流系统而不流出变压器

29、。因此， 对于变压器纵差保护而言，上述零序电流为一很大的不平衡电流。三空投变压器的励磁涌流1 励磁涌流产生的机理以单相变压器为例，说明其空投时励磁涌流产生的机理。忽略变压器及合闸回路电阻的影响，电源电压的波形为正弦波。则空投瞬间变压器铁芯中的磁通与外加电压的关系为)sin(tUatdWm（11-10 ）式中： W 变压器空投侧绕组的匝数；铁芯中的磁通；Um 电源电压的幅值；合闸角；角速率，当频率为50Hz， 314。由式（ 11-10 ）可得dttWUdm)sin(（11-11 ）式（ 11-11 ）为一不定积分方程，求解得CtWUm)cos(（11-12 ）式（ 11-12 ）中： C积分常

30、数，由初始条件确定。当t 0 时，则smWUCcos（11-13）式中：s合闸前铁芯中的剩磁通。将式（ 11-13 ）代入（ 11-12） ，并考虑到电源回路及变压器绕组的有效电阻及损耗TtsmmTtsmmeteWUtWU)cos()cos()cos()cos(（ 11-14 ）式是：WUmm；T时间常数，与合闸回路的损耗及感抗有关。式（11-14 ）中的第一项为磁通的强迫分量，而第二项为磁通的自由分量或衰减的分量。由式（ 11-14 ）可以看出，在空投变压器的瞬间，铁芯中的磁通由三部分组成：强迫磁通)cos( tm，剩磁通s及决定于合闸角的磁通cosm。根据式11-14 及不考虑自由分量衰减

31、并设合闸角0剩磁mS9.0时，在合闸瞬间变压器铁芯中的综合磁通变化曲线如图（ 11-13 ）所示的曲线。. . . . . 2mOtus321图 11-13 空投变压器时变压器铁芯中的磁通变化波形在图（ 11-13 ）中：曲线 1外加电压波形；曲线 2铁芯中的强迫磁通（或稳定磁通）；曲线 3空投变压器时铁芯中综合磁通波形。可以看出：当初始合闸角等于00、变压器铁芯中的剩余磁通s0.9m时，铁芯中的最大磁通达2.9m，从而使变压器铁芯严重饱和，励磁电流猛增，即产生所谓励磁涌流。2 励磁涌流的特点在某台变压器空投时拍摄的变压器三相励磁涌流的波形如图（11-14）所示。图 11-4 空投变压器的励磁

32、涌流由图 11-14 可以看出励磁涌流有以下几个特点：（1）偏于时间轴一侧，即涌流中含有很大的直流分量；（2）波形是间断的，且间断角很大，一般大于1500；（3）由于波形间断，使其在一个周期正半波与负半波不对称；（4）含有很大的二次谐波分量，若将涌流波形用福里叶级数展开或用谐波分析仪进行测量分析，不同时刻涌流中二次谐波分量与基波分量的百分比大于30% ，有的达80%甚至更大；（5）在同一时刻三相涌流之和近似等于零；另外，励磁涌流是衰减的，衰减的速度与合闸回路及变压器绕组中的有效电阻和电感有关。3 影响励磁涌流大小的因素由式（ 11-14 ）可以看出，空投变压器时铁芯中的磁通的大小与m、cos及

33、s有关。. . . . . 而励磁涌流的大小与铁芯中磁通的大小有关。磁通越大， 铁芯越饱和， 励磁涌流就越大。因此，影响励磁涌流大小的因素主要有：（1）电源电压变压器合闸后，铁芯中强迫磁通的幅值WUmm。因此，电源电压越高，m越大，励磁涌流越大。（2）合闸角当合闸角0 时，cosm最大，励磁涌流大；而当900，cosm等于零，励磁涌流较小；（3）剩磁sB合闸之前，变压器铁芯中的剩磁越大，励磁涌流就越大。另外，当剩磁sB的方向与合闸之后cosm的方向相同时，励磁涌流就大。反之亦反。此外， 励磁涌流的大小，尚与变压器的结构、铁芯材料及设计的工作磁密有关。变压器的容量越小，空投时励磁涌流与其额定电流

34、之比就越大。测量表明： 空投变压器时，变压器与电源之间的阻抗越大，励磁涌流越小。在末端变电站，空投变压器时最大的励磁涌流可能小于其额定电流的2 倍。四变压器纵差保护的实现实现变压器纵差保护，要解决的技术问题主要有：在正常工况下， 使差动保护各侧电流的相位相同或相反，使由变压器各侧TA二次流入差动保护的电流产生的效果相同，即是等效的； 空投变压器时不会误动，即差动保护能可靠躲过励磁涌流；大电流侧系统发生接地故障时保护不会误动；能可靠躲过稳态及暂态不平衡电流。1 差动保护两侧电流的移相方式呈 Y,d 接线的变压器， 两侧电流的相位不同，若不采取措施， 要满足各侧电流的向量和等于零，即0I，根本不可

35、能。因此，要使正常工况下差动保护各侧的电流向量和为零，首先应将某一侧差动TA二次电流进行移相。在变压器纵差动保护中，对某侧电流的移相方式有两类共4 种。两类是： 通过改变差动TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相。4 种是： 改变高压侧差动TA接线方式移相；采用辅TA移相；由软件在差动元件高压侧移相；由软件在差元件低压侧移相。（1）改变差动TA接线方式进行移相过去的模拟式变压器纵差保护，大多采用改变高压侧差动TA的接线方式进行移相的。对于微机型保护也可采用这种移相方式。采用上述移相方式时，需首先知道变压器的接线组别。变压器的接线组别不同，相应的差动 TA的接线组别亦不相同。（I ）

36、YN,d11变压器差动TA的接线组别 YN,d11变压器及纵差保护差动TA接线原理图如图11-12 所示。在图 11-12 中，由于变压器低压侧各相电流分别超前高压侧同名相电流300，因此，低压侧差动TA二次电流 （也等于流入差动元件的电流）也超前高压侧同名相电流300。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）滞后变压器同名相电流 1500。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差1800。（II ）YN,d5变压器及差动TA的接线组别YN,d5变压器及差动TA的原理接线如图11-15 所示。. . . . . *JAJBJCLH1LH2aIbIcIAIBICI

37、aIbIcIABCabc图 11-15 YN,d5变压器及差动TA原理接线图在图 11-15 中：AI、BI、CI变压器高压侧三相一次电流；aI、bI、cI变压器高压侧TA二次各相输出电流（分别为对应两相电流之差）；aI、bI、cI变压器低压侧TA二次三相电流；JA、JB、 JC三相差动元件。由图11-15可以看出：正常工况下，从低压侧差动TA 二次流入各相差动元件的电流aI、bI、cI分别滞后变压器高压侧一次同名相电流AI、BI、CI1500；而从高压侧差动TA二次流入各差动元件的电流aI、bI、cI分别超前AI、BI、CI300，故aI与aI、bI与bI、cI与cI相位相差1800。（II

38、I）YN,d1变压器及差动TA的接线YN,d1变压器及差动TA的原理接线如图11-16 所示。. . . . . *JAJBJCLH2aIbIcIAIBICIaIbIcIABCabcLH1图 11-16 YN,d1变压器及差动TA原理接线图在图 11-16 中，各符号的物理意义同图11-15 。由图 11-16 可以看出：正常工况下，从低压侧TA二次流入各差动元件的电流aI、bI、cI分别滞后变压器高压侧一次同名相电流AI、BI、CI300；而从高压侧TA二次流入各相差动元件的电流aI、bI、cI分别超前同名相电流AI、BI、CI1500，故aI与aI、bI与bI、cI与cI相位相差 1800

39、。由以上所述可知， 改变变压器高压侧TA接线移相的实质是： 对于接线组别分别为YN,d11、YN,d1及 YN,d5的变压器，其纵差保护差动TA的接线应分别为D11， y、D1，y 及 D5，y，从而使正常工况下各相差动元件两侧电流的相位相差1800。（2）接入辅助TA的移相方式用辅助TA 的电流移相方式，与用改变差动TA 接线方式对电流进行移相的方法实质相同。对于 YN,d 接线的变压器， 其差动 TA的接线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA，接成 d 形，接入变压器高压侧差动TA二次，对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使各相差动元件两侧电流相位相反的目的。当然，对于不同接线组别的变

40、压器，辅助TA的连接方式不相同。（3）用软件对高压侧电流移相运行实践表明：通过改变变压器高压侧差动TA接线方式对电流进行移相的方法，有许多优点，但也有缺点。其主要缺点是：第一次投运的变压器，若某相差动TA的极性接错，分析及处理相对较麻烦。另外，实现差动元件的TA断线闭锁也比较困难。在微机型保护装置中，通过计算软件对变压器纵差保护某侧电流的移相方式已被广泛采用。对于 Y，d 接线的变压器， 当用计算机软件对某侧电流移相时，差动 TA的接线均采用Y，y。用计算机软件对变压器高压侧差动TA二次电流的移相方式， 是采用计算差动TA二次两. . . . . 相电流差的方式。分析表明，这种移相方式与采用改

41、变TA接线进行移相的方式是完全等效的。这是因为取Y形接线 TA二次两相电流之差与将Y形接线 TA改成形接线后取一相的输出电流是等效的。应当注意的是：用软件实现移相时，究竟取哪两相TA二次电流之差？这应由变压器的接线组别决定。当变压器的接线组别为YN,d11时，在 Y侧流入 A、B、C三个差动元件的计算电流，应分别取baII、cbII、acII（aI、bI、cI差动 TA二次三相电流） 。当变压器的接线组别为YN,d1时，在Y 侧三个差动元件的计算电流应分别为aI-cI、bI-aI及cI-bI； 当变压器接线组别为YN,d5时， 则三个计算电流分别为bI-aI、cI-bI、baII。（4）用软件

42、在低压侧移相方式就两侧差动TA的接线方式而言，用软件在低压侧移相方式与用软件在高压侧移相方式相同，差动TA的接线均为Y，y。在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当变压器接线组别为YN,d11时， 则应将低压侧差动TA二次三相电流以次向滞后方向移动300；当变压器接线组别为YN,d1时，则将低压侧差动TA二次三相电流分别向超前方向移动300；而当变压器接线组别为YN,d5时，则应分别将低压侧差动TA 二次三相电流向超前方向移动1500。2 消除零序电流进入差动元件的措施对于 YN,d 接线的变压器， 当高压侧线路上发生接地故障时，（对纵差保护而言是区外故障

43、） ，有零序电流流过高压侧，而由于低压侧绕组为d 联接，在变压器的低压侧无零序电流输出。 这样，若不采取相应的措施，在变压器高压侧系统中发生接地故障时，纵差保护可能误动而切除变压器。当变压器高压侧发生接地故障时，为使变压器纵差保护不误动，应对装置采取措施而使零序电流不进入差动元件。对于差动 TA接成 D，y 及用软件在高压侧移相的变压器纵差保护，由于从高压侧通入各相差动元件的电流分别为两相电流之差，已将零序电流滤去，故没必要再采取其他滤去零序电流的措施。对于用软件在低压侧进行移相的变压器纵差保护，在高压侧流入各相差动元件的电流应分别为)(31cbaaIIII，)(31cbabIIII，)(31

44、cbacIIII因为)(31cbaIII为零序电流，故在高压侧系统中发生接地故障时，不会有零序电流进入各相差动元件。应当指出， 对于接线为YN,y 的变压器 （主要指发电厂的启备变），在其纵差保护装置中，应采取滤去高压侧零序电流的措施，以防高压侧系统中接地短路时差动保护误动。3 差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不同， 则从两侧流入各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满足0I。在实现变压器纵差保护时，采用“作用等效”的概念。即使两个不相等的电流产生作用（对差动元件）的大小相同。. . . . . 在电磁型变压器纵差保护装置中（BCH型继电器），采用“安匝数”相同原理；而

45、在模拟式保护装置 （晶体管保护及集成电路保护）中，将差动两侧大小不同的两个电流通过变换器（例如KH变换器）变换成两个完全相等的电压。在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的折算系数，将该系数称作为平衡系数。根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。设变压器的容量为Se，接线组别为YN,d11两侧的电压分别为UY及 U，两侧差动TA的变比分别为Yn及n，若以变压器侧为基准侧，计算出差动元件两侧之间的平衡系数K。（I ）差动 TA接线为D，y（用改变差动TA接线方式移相）变压器两侧差动TA二次电流YI及I分别

46、为yYeYYeYnUSnUSI33nUSIe3要使IKIy，则平衡系数nUnUIIKyYy3（11-15 ）（II ）差动 TA接线为 YN, y，由软件在高压侧移相差动两侧 TA二次电流分别为yYeYIUSI3、nUSIe3每相差动元件两侧的计算电流高压侧：两相电流之差YYeYYeynUSnUSI33低压侧：nUSIe3故平衡系数nUnUKyY3（11-16）可以看出：式（11-15 ）与式（ 11-16 ）完全相同。由上所述，可以得出如下的结论：对于YN,d 接线的变压器，用改变TA接线方式移相及由软件在高压侧移相，差动元件两侧之间的平衡系数完全相同。此外， 该平衡系数只与变压器两侧的电压

47、及差动TA的变比有关，而与变压器的容量无关。（III）差动 TA接线为 Y，y、由软件在低压侧移相平衡系数nUnUKyY（11-17 ）表 11-1 为三卷变压器纵差保护各侧之间平衡系数计算表表 11-1 Y，Y，d变压器纵差保护各侧之间的平衡系数（以低压侧为基准值）项目名称各侧系数高压侧（ H）中压侧（ M ）低压侧（ L）. . . . . TA接线Y Y Y TA二次电流hhenUS3mmenUS3LLenUS3各相差动元件的计算电流hhenUSmmenUSLLenUS对低压侧的平衡系数LLhhnUnU3LLmmnUnU31 说明：表中列出的平衡系数是用软件在高压侧移相或用改变TA接线方

48、式移相的条件下计算出来的。 Se变压器的额定容量；hU、hn分别为高压侧额定电压及TA的变比；mU、mn分别为变压器中压侧额定电压及TA的变比；LU、Ln分别为变压器低压侧额定电压及 TA变比。4 躲涌流措施在变压器纵差保护中，是利用涌流的各种特征量（含有直流分量、波形间断或波形不对称、含有二次谐波分量）作为制动量或进行制动，来躲过空投变压器时的励磁涌流。5 躲不平衡电流（暂态不平衡电流及稳态不平衡电流）大的措施运行实践表明， 对变压器纵差保护进行合理地整定计算，适当提高其动作门坎，可以使其有效地躲过不平衡电流大的影响。五微机变压器纵差保护1 构成及逻辑框图大型超高压变压器的纵差保护，由分相差

49、动元件、涌流闭锁元件、 差动速断元件、 过激磁闭锁元件及TA断线信号（或闭锁）元件构成。涌流闭锁方式可采用分相闭锁或采用“或门”闭锁方式。其逻辑框图分别如图11-17 及图 11-18 所示。A相差动元件1AIB相差动元件C相差动元件TA断线&A相涌流判别C相涌流判别B相涌流判别信号信号出口.AnI2AI.CnI1BIBnI2BI2CI1CIA相差动速断元件B相差动速断元件C相差动速断元件1111图 11-17 “或门”闭锁式变压器纵差保护逻辑框图. . . . . A相差动速断元件B相差动速断元件C相差动速断元件A相差动B相差动C 相差动&TA断线&A相涌流判别C 相涌流判别B相涌流判别信号

50、&1AIAnI2AICnI1BIBnI2BI2CI1CI出口.信号111图 11-18 “分相”闭锁式变压器纵差保护逻辑框图涌流“分相”闭锁方式，是指某相的涌流闭锁元件只对本相的差动元件有闭锁作用，而对其它相无闭锁作用。而涌流“或门”闭锁方式，是指：在三相涌流闭锁元件中，只要有一相满足闭锁条件，立即将三相差动元件全部闭锁。由图 11-14 可以看出， 变压器空投时， 三相励磁涌流是不相同的。各相励磁涌流的波形、幅值及二次谐波的含量不相同。对某些变压器空投录波表明，在某些条件下， 三相涌流之中的某一相可能不满足闭锁条件。此时，若采用“或门闭锁的纵差保护，空投变压器时不会误动。而采用“分相”闭锁方

51、式的差动保护，空投变压器时容易误动。采用“分相”闭锁方式的优点是：如果空投变压器时发生部故障，保护能迅速而可靠动作并切除变压器；而“或门”闭锁方式的差动保护，则有可能拒动或延缓动作。2 差动元件的作用原理目前，在广泛应用的变压器纵差保护装置中，为提高部故障时的动作灵敏度及可靠躲过外部故障的不平衡电流，均采用具有比率制动特性的差动元件。不同型号的纵差保护装置，其差动元件的动作特性不相同。差动元件的动作特性曲线，有 I 段折线式、 II段折线式及三段折线式。采用较多的为二段折线式。（1）动作方程差动元件动作特性不同，其动作方程有差异。以下，介绍动作特性为I 段折线式、 II段折线式及III段折线式

52、差动元件的动作方程。（I ）I 段折线式差动元件国外生产的变压器纵差保护中，有采用I 段折线式动作特性的差动元件的。其动作方程可用下式表示resdoopdSIIII.（11-18 ）式中：dI差电流，对于两卷变压顺21IIIdz（1I、2I分别为差动元件两侧的电流）；oopI.差动元件的启动电流，也叫最小动作电流，或初始动作电流；S折线的斜率，通常叫比率动系数；resI制动电流，一般取差动元件各侧电流中的最大者，即21,maxIIIres，也有采. . . . . 用221IIIres的。（II ）二段折线式差动元件在国， 广泛采用的变压器纵差保护，多采用具有二段折线式动作特性的差动元件。其动

53、作方程为oresresooporesresdoresresoopdIIIIISIIIII.)(. （11-19 ）在式（ 11-19 ）中：oresI.拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动电流；其他符号的物理意义同式（11-18 ） 。（III）三段折线式差动元件根据用户的要求，微机变压器纵差保护的动作特性可作成三段折线式或多段折线式。三段折丝式差动元件的动作方程为1.1.2.1.1 .1.)()()(resresresresoresresoopdoresresresooporesresdoresresoopdIIIISIISIIIIIIIISIIIII . （11-20 ）在式（ 11-2

54、0 ）中：1S第二段折线的斜率；2S第三段折线的斜率；1.resI第二个拐点电流；其他符号的物理意义同式（11-19 ） 。（2）动作特性曲线根据式（ 11-18 ） 、式（ 11-19 ）及式（ 11-20 ） ，绘制出动作特性分别I 段折线式、 II段折线式及三段折线式差动元件的动作特性曲线，分别如图11-19 、 图 11-20 及图 11-21 所示。图 11-19 动作特性为I 段折线式差动元件图 11-20 二段折线式差动元件的的动作特性曲线动作特性曲线动作区11tgS1op.oIresIdIres.oI222tgS1resI图 11-21 三段折线式差动元件的动作特性曲线（3）对

55、三种差动元件动作特性的比较由图 11-19 、图 11-20 及图 11-21 可以看出，具有比率制动特性差动元件的动作特性，由三个物理量来决定：即由启动电流oopI.，拐点电流oresI.、1.resI及比率制动系数（特性曲线的斜率1S、2S）来决定。由于差动元件的动作灵敏度及躲区外故障的能力与其动作特性有关，因此，与oopI.、oresI.及S有关。. . . . . 比较动作特性曲线不同几个差动元件的动作灵敏度，可比较它们的oopI.、oresI.及S。可以看出： 当启动电流oopI.及比率制动系数相同的情况下，拐点电流oresI.越小，其动作区越小，动作灵敏度就低。此时（各曲线的oop

56、I.及 S 相同） ，动作特性如图11-19 所示的差动元件的动作灵敏度，比其他两个差动元件低，而躲区外故障的能力比其他两个高。在比较几个差动元件的动作灵敏度及躲区外故障的能力时，只有将上述三个物理量中的两个固定之后才能进行，而当三个物理量均为变量时是无法比较的。在其他两个量固定之后，比率制动系数越小，或拐点电流越大，或初始动作电流越小，差动元件动作灵敏度越高，但躲区外故障的能力越差。数十年的运行实践表明，只要对启动电流oopI.、 ，拐点电流oresI.及比率制动系数进行合理的整定， 具有二段折线式动作特性的差动元件，完全能满足动作灵敏度及工作可靠性的要求。3 涌流闭锁元件目前，在广泛应用的

57、变压器纵差保护装置中，通常采用励磁涌流的特征量之一作为闭锁元件来实现躲过励磁涌流。在电磁型差动继电器中（BCH型继电器），设置速饱和变流，是根据涌流中有直流分量原理躲涌流的。 在晶体管保护和集成电路保护装置中，是采用波形间断原理或二次谐波制动原理躲过涌流的。 在微机型保护装置中，是采用二次谐波制动或间断角原理或波形对称原理来区分故障电流与励磁涌流的。（1）二次谐波制动原理二次谐波制动原理的实质是：利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。在具有二次谐波制动的差动保护中，采用一个重要的物理量，即二次谐波制动比来衡量二次谐波电流的制动能力。所

58、谓二次谐波制动比zK2，是指：在差动元件的差电流中，含有基波分量和二次谐波分量， 其基波分量大于差动元件的动作电流，而差动元件处于临界制动状态，此时，二次谐波分量电流与基波分量电流的百分比，叫做二次谐波制动比。即%100122IIKz. （11-21 ）式中：zK2二次谐波制动比；1I基波电流；2I二次谐波电流。由二次谐波制动比定义的边界条件及式（11-21 ）可以看出，二次谐波制动比越大，与基波电流相比， 单位二次谐波电流产生的作用相对越小；而二次谐波制动比越小，单位二次谐波电流产生的制动作用相对越大。因此， 在对具有二次谐波制动的差动保护进行定值整定时，二次谐波制动比整定值越大，该保护躲过

59、励磁涌流的能力越弱；反之， 二次谐波制动比整定值越小，保护躲励磁涌流的能力越强。（2）间断角原理变压器部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般大于1500） 。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电流波形是. . . . . 否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁涌流的。（I ）关于间断角说明间断角原理的波形图如图11-22 所示。图 11-22 间断角原理图在图 11-22 中：resI制动电流（直流） ，其中包括直流门坎值折算成的制动电流量；di流过差动元件的差流（将负半波反向之后）；间间断角。由图可以看出，间断角的物理意义是：在差流

60、的半个周期，差动量小于制动量的角度。（II ）差动元件的闭锁角闭锁角B，是按间断角原理构成的变压器纵差保护的一个重要物理量，用它来判断差动元件中的差流是故障电流还是励磁涌流引起的。当测量出的间断角间，满足间B时，则判断差流为励磁涌流，将保护闭锁。此时，即是oopdII.，保护也不会动作。当测量出的间断角，满足间B时，则认为差动元件中的差流为故障电流。当故障电流oopdII.时，差动保护动作，切除变压器。（III）保护工况分析变压器正常运行时差流很小，图11-22 中的di很小，而resI较大，resI直线将在di项点的上方。此时，间断角0360间，且oopdII.，保护可靠不动作。变压器空投时

61、，产生很大的励磁涌流。设励磁涌流的波形如图11-23 中的di所示。图 11-23 空投变压器时的差流和制动电流波形由图 11-23 可以看出：尽管差流di波型幅值很大（能满足oopdII.） ，但由于间断角间很大（大于闭锁角B） ，差动保护将被可靠闭锁。当变压器部故障时，流入差动元件的差流很大且无间断。设故障电流波形如图11-24中的di所示。图 11-24 变压器部故障时差流和制动电流波形由图 11-24 可以看出，间很小（间B） 。 又由于差流幅值很大，能满足oopdII.，故差动保护动作，作用于切除变压器。（IV ）B定值的影响当差动元件的启动电流oopI.为定值时，整定的闭锁角B越小

62、，则要求在半个周期差流. . . . . 大于制动电流的角度越大，即交流制动系数越大。空投变压器时，差动元件越不容易误动。反之，闭锁角B整定值越大，躲励磁涌流的能力越小。（3）波形对称原理在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。其计算方法如下：首先将流入差动元件的差流进行微分，滤去电流中的直流分量，使电流波形不偏移横坐标轴（即时间轴）的一侧，然后比较每个周期差电流的前半波与后半波的量值。设jI表示差流微分后波形上前半周某一点的值，0180jI表示差流波形微分后波形上与jI点相差 1800点的值， K为比率常数，则当若满足KIIIIjjjj00180180

63、（11-22 ）则认为波形是对称的，否则认为波形不对称。在式（ 11-22 ）中， K又称不对称系数，通常等于1/2 。变压器部故障时，jI值与0180jI值大小基本相等、相位基本相反，则jI与0180jI大小相等方向相反，jI+00180jI，jI-jjII20180。此时， K0。差动保护动作。励磁涌流的波形具有很大的间断角，jI值与0180jI值相差很大，相位也不会相差1800，因此，jI+0180jI可能较jI-0180jI还大， K值将大于1/2 。差动保护被闭锁。（4）磁制动原理磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的。忽略不计变压器绕组电阻及铁芯的

64、有效损耗，带电后变压器的T型等值网路如图11-25所示。图 11-25 变压器的等值网路在图 11-25 中： L1、L2分别为变压器原边与付边的漏感；M 变压器激磁电感；1i、2i变压器输入及输出电流；1u、2u变压器输入及输出电压；Mi变压器的激磁电流，Mi1i2i。由图 11-25 可得到变压器的电势的简化方程dtdiMdtdiLUm111（11-23 ）由于 L1是漏磁通产生的，其值很小，故可将式（11-23 ）简化为dtdiMUm1（11-24 ）激磁电感 M的大小与变压器铁芯激磁特性有关，当变压器工作磁密变化时（沿磁化曲线变化） ，M值也随之变化。 因此， M值能反映铁芯中的磁密在

65、磁化曲线上的部位。当工作磁密在磁化曲线上的饱和位置时，M值大大降低，从而出现励磁涌流。在微机型变压器差动保护装置中，可用检测激磁电感M的变化来区分励磁涌流和故障电. . . . . 流。由式（ 11-24 ）可得dtdiUm1M。再进一步简化得)1()1(nmnmnniiUM（11-25 ）在式（ 11-25 ）中：nUn 时刻的外加电压值；) 1(nmi（ n+1)时刻的激磁电流；)1(nmi（ n-1) 时刻的激磁电流；nMn 时刻的激磁电感。在保护装置中，结合对差流波形的计算，计算电流上升沿开始几个点的M值。当KMMmnn（11-26）时，判断为励磁涌流，否则判为故障电流。式（ 11-2

66、6 ）中：nM上升沿第n 个采样点激磁电感；mnM上升沿第n+m个采样点的激磁电感；K常数。4 过激磁闭锁元件运行中的变压器，当由于某种原因造成过激磁时，可能导致纵差保护误动。对于超高压大型变压器，为防止过激磁运行时纵差保护误动，设置过激磁闭锁元件。当变压器过激磁时，将纵差保护闭锁。变压器过激磁， 激磁电流中的5 次谐波分量大大增加。变压器纵差保护的过激磁闭锁元件，实际上是采用5 次谐波电流制动元件。即当差流中的5 次谐波分量大于某一值时，将差动保护闭锁。在变压器纵差保护中，采用5 次谐波制动比这个物理量zK5，来衡量 5 次谐波电流的制动能力。所谓 5 次谐波制动比， 是指： 差流中有基波电

67、流及5 次谐波电流， 其中基波电流大于差动元件的动作电流，而差动元件处于临界制动状态。此时，5 次谐波电流与基波电流的百分比%100155IIKz（11-27 ）叫 5 次谐波制动比。式（ 11-27 ）中：5I5 次谐波电流；1I基波电流。与二次谐波制动比类似，5 次谐波制动比越大， 单位 5 次谐波电流产生的制动作用越小，差动保护躲过激磁的能力越差；反之，5 次谐波制动比越小，单位5 次谐波电流产生的制动作用越大，差动保护躲变压器过激磁的能力越强。5 差动速断元件差动速断元件，实际上是纵差保护的高定值差动元件。前已述及，对变压器纵差保护设置的涌流闭锁元件，主要是根据励磁涌流的特征量之一：“

68、波形畸变”或“谐波分量大”实现的。当变压器部严重故障TA饱和时， TA二次电流的波形将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量， 从而使涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动或延缓动作，严重损. . . . . 坏变压器。为克服纵差保护的上述缺点，设置差动速断元件。差动速断元件反映的也是差流。与差动元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。五整定原则及对定值的建议对变压器纵差保护的整定，就是要确定与差动元件、涌充判别元件、 差动速断元件及过激磁闭锁元件动作特性有关的几个物理量的值。1 差动元件决定差动元

69、件动作灵敏度及工作可靠性的三要素是：启动电流oopI.、拐点电流oresI.及比率制动系数S。因此，对差动元件的整定，就是确定三要素的大小。（1）启动电流oopI.对启动电流oopI.的整定原则是：可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。变压器正常运行时，在差动元件中产生不平衡差流的原因有：两侧差动TA变比有误差、带负荷调压、变压器的激磁电流及通道传输及调整误差等。启动电流oopI.可按下式计算NerreloopIKuKKKI43.（1128）式中：NI变压器的额定电流（二次值）；relK可靠系数，取1.5 2；erK电流互感器TA的比误差。对于10P 型 TA ，取 0.03 2；对于 5P型

70、 TA，取 0.012；u变压器改变分接头或带负荷调压造成的误差，取0.05 ；K3其它误差（变压器的激磁电流等引起的误差），取 0.05 ；K4通道变换及调试误差，取0.05 20.1 。将以上各值代入式（11-28 ）可得：NoopII52.039. 0.。 通常取NoopII5 .04.0.多年的运行实践证明：当变压器两侧流入差动保护装置的电流值相差不大（即为同一个数量级） 时，oopI.可取 0.4NI。而当差动两侧电流值相差很大（相差 10 倍以上） 时，oopI.取0.5NI是合理的。拐点电流oresI.运行实践表明： 在系统故障被切除后的暂态过程中，虽然变压器的负荷电流不超过其额

71、定电流，但是由于差动元件两侧TA的暂态特性不一致，使其二次电流之间相位发生偏移，可能在差动回路中产生较大的差流，致使差动保护误动作。为躲过区外故障被切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响，应使保护的制动作用提早产生。因此，oresI.取 0.6 0.8NI是合理的。比率制动系数S . . . . . 比率制动系数S的整定原则， 按躲过变压器出口三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。变压器出口区外故障时的最大不平衡电流为：max543maxkerunbIKKKuKI（1129）式中：erK、u、3K、K4的物理意义同式（11-28 ）但erK取 0.1 ；K5标征两侧TA暂态特性不一致造成不平衡

72、电流的系数，取0.1 ；maxunbI最大不平衡电流（即差流）；maxkI出口三相短路时最大短路电流（TA二次值）。代入上式得：故maxmax4 .0kunbII忽略拐点电流不计，计算得特性曲线的斜率S0.4 。实取比率制动系数要S（ 1.1 1.3 ）K0.48 0.52 长期运行的实践表明：比率制动系数取0.4 0.5 是合理的。1励磁涌流判别元件的整定二次谐波制动比的整定具有二次谐波制动的差动保护的二次谐波制动比，是表征单位二次谐波电流制动作用大小的一个物理量。二次谐波制动比越大，则保护的谐波制动作用越弱，反之亦反。具有二次谐波制动的差动保护二次谐波制动比，通常整定为15 20。但是，在

73、具体整定时应根据变压器的容量、主接线及系统负荷情况而定。（） 对于大容量的发电机变压器组，且在发电机与变压器之间没有断路器时，由于变压器的容量大且空投的可能性较小，二次谐波制动比可取较大值。例如18 20。（II ）对于容量较大的变压器，由于空充电时的励磁涌流倍数较小，二次谐波制动比可取16 18。（III）对于容量较小且空投次数可能较多的变压器，二次谐波制动比应取较小值。即取15 16。（IV ） 对处于冶炼及电气机车负荷所占比重大的系统而自身容量小的电源变压器，在其他容量较大的负荷变压器空充电时，穿越性励磁涌流可能致使其差动保护误动。因此，除应将变压器的二次谐波制动方式改成“或门”（即一相

74、制动三相）之外，二次谐波制动比还应取较小值。例如14 15（或 12 13） 。闭锁角的整定与二次谐波制动比相似，按间断角原理构成的变压器差动保护，其闭锁角是衡量该差动保护躲励磁涌流能力的一个物理量。闭锁角整定值越大， 该差动保护躲励磁涌流的能力越差。反之亦反。同样，闭锁角整定值的确定应考虑变压器的容量、主接线及系统负荷情况。（） 对于大容量发电机变压器组，当在发电机与变压器之间没有断路器时，闭锁角应整定为较大值，可取70。（）对于降压变电站中的大型变压器，闭锁角可整定为65。（）对于容量较小的变压器，或系统容量小且处于冶炼或电气机车负荷所占比重大系统中的变压器，闭锁角可整定为60。3 差动速

75、断元件的整定变压器差动速断元件是纵差保护的辅助保护。由于变压器差动保护中设置有涌流判别元件，因此，其受电流波形畸变及电流中谐波的影响很大。当区故障电流很大时，差动TA可能饱和， 从而使差流中含有大量的谐波分量，并使差流波形发生畸变，可能导致差动保护拒. . . . . 动或延缓动作。差动速断元件只反应差流的有效值，不受差流中的谐波及波形畸变的影响。差动速断元件的整定值应按躲过变压器励磁涌流来确定。通常，NopKII（1130）式中：opI 差动速断元件的动作电流；K 一个正值系数；一般取48；NI 变压器的额定电流（差动TA二次值）。由式（ 11-30 ）可以看出：差动速断元件的动作值决定于系

76、数K，而 K 的整定应根据具体情况而定。 K的大小与变压器容量、主接线及变压器与无穷大系统（母线）之间联系电抗的大小有关：（）对于在发电机与变压器之间无断路器的大型变压器发电机组，K值可取 34；（）对于大型发电厂的中、小型变压器（例如有空投可能性的厂高变及启备变），K 值可取 810；（）对于经长线路与系统联接的降压变电站中的中、大型变压器，K值可取 46。（4）过激磁闭锁元件对过激磁闭锁元件的整定，就是确定5 次谐波制动比zK5的值。应当指出，采用 5 次谐波电流作制动量防止变压器过激磁时差动保护误动措施的正确性值得探讨，此时不论述。对有过激磁闭锁元件的纵差保护，5 次谐波制动比通常为zK

77、50.3 。六提高可靠性措施运行实践及统计表明，在变压器纵差保护不正确动作的类型中，因整定值不妥及TA二次回路不良所占的比率很大。因此， 为提高保护的可靠性，除了必须保证保护装置高质量之外，还必须对其各元件整定值进行合理的整定及确保其二次回路的正确性、良好性。1 多发生的不正确动作类型统计表明， 经常发生的差动保护不正确动作的类型有：正常运行时 （系统无故障及无冲击）的误动，区外故障时误动、系统短路故障被切除时误动。2 不正确动作原因分析（1）变压器正常运行时差动保护误动分析及统计表明，正常运行时差动保护误动的主要原因有：（A）由于 TA二次回路中接线端子螺丝松动，而使回路连线接触不良或短时开

78、路；（B）TA二次回路中一相接触不良，在接触不良点产生电弧进而造成单相接地或两相之间短路（指TA二次回路短路） ； （C）TA二次电缆芯线（相线）外层绝缘破坏或损伤，在运行中由于振动等原因造成接地短路；（D）差动 TA二次回路多点接地，其中一个接地点在保护装置盘上，其他接地点在变电站端子箱，两个接地点之间的地电位相差太大，或由于试验等原因，在差动元件中产生差流使其误动。在雷雨天易发生。（2）区外故障切除时的误动区外故障被切除时， 流过变压器的电流突然减小到额定负荷电流之下。在此暂态过程中，由于电流中自由分量的存在，使两侧差动TA二次电流之间的相位短时（4060ms ）发生了变化，在差动元件中产

79、生差流。两侧差动TA的暂态特性相差越大，差流值越大，持续的时间就越长。 又由于流过变压器的电流较小，差动元件的制动电流较小；当差动元件拐点电流整定得过大时，差动元件处于无制动状态。此时，若初始动作电流定值偏小，保护容易误动。（3）区外故障时的误动. . . . . 区外故障差动保护误动的情况有两种，一种是近区故障 （故障点距变压器近）而故障电流很大；另一种是远区故障而故障电流很小（比变压器额定电流大不多）。前一种故障时保护误动的原因，多因一侧的TA饱和，在差动元件中产生的差流特别大；后一种故障时保护误动的原因，多是两侧差动TA暂态特性相差大及差动元件定值整定有误（拐点电流过大、启动电流过小等）

80、所致。3 提高可靠性措施为提高纵差保护的动作可靠性，应作好以下工作：（1）严防 TA二次回路接触不良或开路在保护装置安装调试之后，或变压器大修后投运之前，应仔细检查TA二次回路，拧紧二次回路中各接线端子的螺丝，且螺丝上应有弹簧垫或防震片。（2）严格执行反措要求所有差动 TA二次回路只能有一个公共接地点；且该接地点应在保护盘上。（3）确保差动TA二次电缆各芯线之间及各芯线对地的绝缘应结合主设备检修，定期检查差动TA二次电缆各芯线对地及各芯线之间的绝缘；用1000V摇表测量时，各绝缘电阻应不小于5M 。另外， 在配线过程中， 不要损坏电缆芯线外层的绝缘，接端子线的裸体外露部分尽量要短，以免因振动等

81、原因而造成接地或相间短路。（4）纵差保护用TA的选择在选择变压器纵差保护TA时，一定要保证各组TA的容量及精度等级。优先采用暂态特性好的 TP级 TA。另外，选择二次电缆时，差动TA二次回路电缆芯线的截面应够。对于长电缆，其芯线截面应不小于4mm2（铜线）。保护装置部辅助TA的特性应好，还可由软件设置抗TA饱和陷井。（5）合理的整定值在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时，应根据变压器的容量、结构、 在系统中的位置及系统的特点，合理而灵活地选择定值，以确保保护的动作灵敏度及可靠性。运行实践表明：过份追求差动保护的动作灵敏度及动作的快速性，是误区的一种。第四节其他差动保护根据变压器的类型、容量

82、、 电压等级及其他特点，除应装设反应变压器部故障的纵差保护之外，还可装只反映某一侧故障的分侧差动保护及反应大电流系统侧部故障的零序差动保护。一分侧差动保护1 构成接线及特点分侧差动保护是将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，在各侧绕组的两端设置电流互感器而实现差动保护。实际上， 分侧差动保护多用于超高压大型变压器的高压侧，其原理接线如图11-26 所示。. . . . . *JAJBJCLH1ABCLH2abc图 11-26 变压器高压侧分侧差动原理接线图在图 11-26 中： LH1、LH2差动两侧TA ；JA、JB、JC差动继电器。由图 11-26 可以看出： 分侧差动保护的原理接线图与发

83、电机纵差保护的原理接线图完全相同。该保护的优点是：它不受变压器激磁电流、励磁涌流、带负荷调压及过激磁的影响。差动两侧的TA可取同型号及同变比的。因此，其动作电流可以适当降低。与变压器纵差保护相比，其动作灵敏度高、构成简单（不需要涌流闭锁元件及差动速断元件）。另外， 在保护的构成上，由于不需要滤去零序电流，故反映部靠近中性点绕组接地故障的灵敏度比纵差保护要高。其缺点是，由于只差接变压一侧的绕组，故对变压器同相绕组的匝间短路无保护作用。另外，保护围比纵差小。在三卷自耦变压器上，可实现将高压侧、中压侧绕组作为保护对象的高、中压侧分相差动保护。此时，分别在高压输出端、中压输出端及中性点侧设置TA。以一

84、相差动为例，其原理接线如图11-27 所示。三卷自耦变压器高、中压侧差动保护的优缺点与高压侧差动保护相同。图 11-27 三卷自耦变压器高、中压侧差动保护原理接线图（以C相差动为例）2 逻辑框图以图 11-26 所示的分侧差动保护为例，其构成逻辑框图如图11-28 所示。A相差动B相差动C 相差动TA 断线信号出口信号AIAnIBICICnIBnI1. . . . . 图 11-28 变压器分侧差动保护逻辑框图在图 11-28 中：AI、BI、CI分别为变压器输出端差动TA二次 A、B、C三相电流；AnI、BnI、CnI分别为变压器中性点差动TA二次 a、b、 c 三相电流。由图 11-28

85、可以看出， 它与发电机纵差保护的逻辑框图相似。但是， 装于大电流系统侧的分侧差动保护，不能采用循环闭锁。在三相差动元件中，只要有一相动作，便立即作用于切除变压器。3 差动元件的动作方程及动作特性变压器分侧差动元件的动作特性与纵差元件的动作特性相似。不同的是整定值。以动作特性为二段折线式的差动元件为例，其动作方程为oresresoresresoopdoresresoopdIIIISIIIIII.)(（11-31 ）在式（ 11-31 ）中：dI差流，nCBACBAdIII),(),(；resI制动电流，2),(),(nCBACBAresIII，或nCBACBAresIII),(),(,max；o

86、opI.启动电流；oresI.拐点电流；),(CBAI出线侧TA二次 A相（或 B相或 C相）电流；max 取最大值；nCBAI),(中线点侧TA二次 A相（或 B相或 C相）电流。根据式（ 11-31 ）绘制出的差动元件的动作特性如图11-29 所示。图 11-29 分侧差动元件的动作特性曲线在图 11-29 中：各符号的物理意义同式（11-31 ） 。4 整定原则及定值建议（1）启动电流oopI.分侧差动元件的动作电流可按下式计算NerreloopIKKKI)(2.（11-32 ）式中：relK可靠系数，取1.21.5 ；erK两侧 TA变比误差， 5P 级 TA，取 0.01 2，10P

87、 级 TA，取 0.03 2；NI变压器该侧的额定电流，TA二次值；2K通道调整及传输误差，取0.05 20.1 。将各系数值代入式（11-31 ）得. . . . . oopI.（ 0.240.32 ）NI（2）比率制动系数S比率制动系数S，按躲过变压器出口短路的最大不平衡电流来整定。设变压器出口短路时的最大短路电流为maxkI，在差动元件中产生的最大不平衡电流为maxunbI，则max32max)(kesunbIKKKI.（11-33 ）在式（ 1133）中：esK两侧差动TA的误差，取0.1 ；2K通道传输及调整误差，取0.1 ；3K两侧 TA暂态特性的误差，取0.1 ，同变比、同型号的

88、TA可取 0.05 。代入式（ 11-33 ） ，得maxunbI（ 0.250.3 ）maxkI若忽略拐点电流对计算的影响，则在差动元件动作特性平面上，通过最大不平衡电流点曲线的斜率为32KKKSes则比率制动系数SKSrel?. （11-34 ）式中：S比率制动系数；relK可靠系数，取1.21.3 ；代入式（ 11-34 ）得S0.30.39 ，可取 0.4 。（3）拐点电流oresI.同变压器纵差保护相同，分侧差动元件拐点电流的整定原则是：在外部故障切除后的暂态过程中，差动元件被可靠制动。通常oresI.（ 0.60.8 ）NI（NI变压器的额定电流，TA二次值）。二零差保护1 构成接

89、线及特点目前，大容量超高压三卷自耦变压器在电力系统中得到了广泛应用。运行实践表明：220500KV的变压器，大电流系统侧的单相接地短路是其容易发生的故障类型之一。变压器零差保护是变压器大电流系统侧部接地故障的主保护。三卷自耦变压器零序差动保护原理接线如图11-30 所示。*LH1LH2*LH0Jo. . . . . 图 11-30 自耦变压器零差保护原理接线图在图 11-30 中： LH1、LH2、LHO分别为变压器高压侧、中压侧及中性点的零序TA；JO零差元件。由图 11-30 可以看出，自耦变压器高压侧及中压侧的TA，采用三相同极性并联构成零序滤过器。零差保护不受变压器激磁电流及带负荷调压

90、的影响，其构成简单，动作灵敏度高。另外，零差元件各侧TA可以取同型号及同变比的。2 动作方程及动作特性为提高零差保护的动作灵敏度及工作可靠性，应采用其动作特性为一段折线式的差动元件。差动元件动作特性取一段折线式的原因，是变压器正常工况下及外部相间故障时没有零序电流，此时差动元件中无制动量。在工程实践中，不带制动特性的零差元件也有采用。一段折线式零差元件的动作方程为oresodoopodSIIII,. （11-35 ）式中：odI零序差流；oresI零序制动电流；oopI.零序差动元件的启动电流；S比率制动系数。不带制动零差元件的动作方程为oopodII. （11-36 ）式中：odI零序差流；

91、oopI.差动元件的动作电流整定值。根据式（ 11-35 ）绘制出的一段折线式零差元件的动作特性如图11-31 所示。图 11-31 零差元件的动作特性在图 11-31 中：各符号的物理意义，同式（11-35 ） 。3 整定计算零差保护的整定计算，对动作特性为一段折线式零差元件，是要确定比率制动系数S及启动电流oopI.；而对于无制动特性的零差元件，是确定其动作电流opoI。（1）动作特性为I 段折线式的零差元件（I ）最小零序动作电流oopI.的整定最小零序动作电流oopI.的整定原则，应躲过正常工况下差动回路的零序不平衡电流。正常工况下零差回路的不平衡电流可按下式计算：NerounbIKK

92、I2（11-37）式中：NI 变压器的额定电流（差动TA二次值）；. . . . . erK各侧不同相差动TA变比不同产生的零序电流，取5；ounbI不平衡零序电流；2K通道转换及调整误差，取10。零差元件的最小动作电流为：NerreloopIKKKI2.（11-38 ）式中：relK可靠系数，取1.5 2；故oopI.（ 0.225 0.3 ）NI，可取 0.3NI。（II ）比率制动系数S 比率制动系数的整定原则是：应能使零差保护可靠地躲过区外接地故障时的最大零序不平衡电流。区外接地故障时最大不平衡零序电流max.32maxokerounbIKKKI（11-39 ）式中：max.okI区外

93、接地故障时的最大零序电流；erK区外故障时，由各TA暂态特性不一致产生的误差，取0.1 ；2K区外故障时TA的 10误差，即0.1 ；maxounbI最大零序不平衡电流；3K通道转换及调整误差，取0.1 。故maxounbI（ 0.3 ）3max.okI为可靠躲过外部故障，比率制动系数：max.max.333. 0okokrelIIKS（11-40 ）式中：relK可靠系数；取1.3 1.5 。代入上式得：S0.39 0.45 ，可实取0.4 0.5 。（2）无制动特性的零差保护无制动特性的零差保护的动作电流，应按躲过区外接地故障或励磁涌流产生的不平衡电流来整定。max.32.okerrelo

94、opIKKKKI（11-41 ）式中：oopI.零差元件的动作电流；relK可靠系数；取1.5 ；erK、2K、3K其物理意义同式（11-39 ） ；max.okI区外接地故障时的最大零序电流。将各值代入式（11-41 ）得：oopI.0.375max.okI实取 0.4max.okI。要指出的是：为防止区外故障时零差保护误动，中性点零差TA的变比不宜过小，以防. . . . . 故障时该TA饱和。各侧零差TA最好取同型号及同变比的。第五节差动保护的 TA断线闭锁为确保差动保护的动作灵敏度，具有比率制动特性的差动元件的启动电流均很小。这样，当差动元件某侧TA二次的一相或多相断线时，差动保护必将

95、误动。目前，国生产的微机型变压器差动保护中，均设置有TA断线闭锁元件。在变压器运行时，一旦出现差动TA二次回路断线，立即发出信号并将差动保护闭锁。一TA断线闭锁元件的作用原理在理想情况下，若不考虑差动保护区、外不同两点接地短路，则TA二次三相电流之和应等于零，即0cbaIII若 TA二次回路中一相断线时，则0cbaIII根据以上原理及变压器接线组别、变压器中性点是否接地运行，提出以下TA二次回路断线闭锁判据：20133IIIIIocba. （11-42 ）式中：1、2门槛值，可根据不平衡差流的大小确定；03I零序电流， TA二次值；aI、bI、cI分别为TA二次 a、b、c 三相电流。该判别

96、TA断线的方法有一很大的缺点，03I应由其他TA供给。目前， 在微机型保护装置中，多采用根据电流变化情况、变化趋势及电流量值大小来判断 TA断线的。当测量出只有变压器一侧的电流发生了变化，且变化趋势是电流由大向小变化、而电流值小于额定电流时，被判为电流变化侧的TA断线。当变压器各侧电流均发生变化，且电流变化趋势是由小向大变化、而变化后电流的幅值又大于额定电流，则说明电流的变化是由故障引起的。二关于 TA断线闭锁元件的作用众所周知， TA二次回路不能开路。如果TA二次回路开路，将在开路点的两侧产生很高的电压，危及人身及二次设备的安全。另外，在开路点可能产生电弧，进而引起火灾。变压器的容量越大及T

97、A变比越大， TA二次回路开路的危害越严重。运行实践已充分证明。因此，当差动保护TA二次开路时，差动保护动作切除变压器，是防止人身伤害及损坏设备的有效办法。对于大容量的主设备，由于TA的变比很大， TA断线闭锁元件只应发信号而不要闭锁差动保护。. . . . . 第六节短路故障的后备保护大、中型变压器短路故障后备保护的类型，通常有复合电压过电流保护、零序电流及零序方向电流保护、负序电流及负序方向电流保护、低阻抗保护及复合电压方向过流保护。一复合电压过电流保护复合电压过电流保护，实质上是复合电压启动的过电流保护。它适用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器。1 动

98、作方程及逻辑框图复合电压过流保护，由复合电压元件、过电流元件及时间元件构成，作为被保护设备及相邻设备相间短路故障的后备保护。保护的接入电流为变压器某侧TA二次三相电流，接入电压为变压器该侧或其他侧TV二次三相电压。为提高保护的动作灵敏度，三相电流一般取自电源侧，而电压一般取自负荷侧。保护的动作方程为opcbaopacIIUU),(. （11-43 ）opcbaopIIUU),(22. （11-44 ）式中：acUTV二次 a、c 两相之间电压；),(cbaITA二次 a 相或 b相或 c 相电流；2U负序电压（ TV二次值）；opI过电流元件动作电流整定值；opU低电压元件动作电压整定值；op

99、U2负序电压元件的动作电压整定值。复合电压过电流保护动作逻辑框图如图11-32 所示。U2t0信号UacIaIbIc&出口11图 11-32 复合电压过电流保护逻辑框图在图中： Uac接在 a、c 两相电压之间低电压元件；. . . . . U2负序过电压元件；Ia、Ib、Ic分别为a、b、 c 相过电流元件。由图可以看出： 当变压器电压降低，或负序电压大于整定值及a 相或 b 相或 c 相过电流时，保护动作，经延时t 作用于切除变压器。2 整定原则及定值建议（1）过电流元件过电流元件的动作电流，按躲过变压器运行时的最大负荷电流来整定，即NrrelopIKKI. （ 11-45）式中：opI动

100、作电流整定值；relK可靠系数，取1.151.2 ；rK返回系数，取0.950.98 ；NI变压器额定电流，TA二次值。代入式（ 11-45 ）可得opI（ 1.171.2 ）NI。（2）低电压元件低电压元件的动作电压按躲过无故障运行时保护安装处出现的最低电压来整定。即rrelopKKUU?min（11-46）式中：opU动作电压整定值；minU正常运行时出现的最低电压值；rK返回系数，取1.05 ；relK可靠系数，取1.2 。发电厂厂高变复合电压过电流保护低电压元件的引入电压，通常取自变压器低压侧各段厂用母线。 其低电压元件的动作电压，应按躲过电动机自启动的条件整定。对于发电厂升压变压器，

101、当低电压元件的电压取自机端TV二次时，还应考虑躲过发电机失磁运行出现的低电压。一般opU（ 0.60.7 ）NU式中：NU额定电压（TV二次值）。（3）负序电压元件按躲过正常运行时系统中出现的最大负序电压整定。此外，还应满足相邻线路末端两相短路时负序电压元件有足够的动作灵敏度。通常NopUU%102式中：NU额定电压（TV二次值）。（4）动作延时应按与相邻线路相间短路后备保护相配合整定。即tttmax式中： t 复合电压过流保护的动作延时；maxt相邻线路相间短路后备保护的最长延时；t时间级差，一般取0.30.5秒。. . . . . 二零序电流及零序方向电流保护电压为 110KV及以上的变压

102、器，在大电流系统侧应设置反映接地故障的零序电流保护。有两侧接大电流系统的三卷变压器及三卷自耦变压器，其零序电流保护应带方向，组成零序方向电流保护。两卷或三卷变压器的零序电流保护的零序电流，可取自中性点TA二次，也可取自本侧TA二次三相零线上的电流，或由本侧TA二次三相电流自产。零序功率方向元件的接入零序电压，可以取自本侧TV三次（即开口三角形）电压，也可以由本侧TV二次三相电压自产。在微机型保护装置中，零序电流及零序电压大多是自产，因为有利于确定功率方向元件动作方向的正确性。1 动作方程及逻辑框图对于大型三卷变压器，零序电流保护可采用三段，其中I 段及 II段带方向，第III段不带方向兼作总后

103、备作用。每段一般由两级延时，以较短的延时缩小故障影响的围或跳本侧断路器，以较长的延时切除变压器。以三卷变压器为例，其零序电流保护的动作方程为零序 I 段03010PIIop. （11-47 ）零序 II段03020PIIop. （11-48 ）零序 III段303opII. （11-49 ）在上述三式中：0P零序功率元件的测量功率；03I零序电流元件的测量电流；1opI、2opI、3opI分别为零序I 段、 II 段、 III段动作电流的整定值。零序方向电流保护的逻辑框图一般如图11-33 所示。&13opoII0P33opoII23opoIIt1t2t3t4t500000出口(缩小故障范围)

104、出口(切除变压器)11图 11-33 三卷变压器零序方向电流保护逻辑框图在图 11-33 中：03I、0P、1opI、2opI、3opI的物理意义同式（11-47 ）（11-49 ） 。由图 11-33 可以看出：零序方向电流保护的I 段或 II段动作后，分别经延时1t或3t作. . . . . 用于缩小故障影响围，而经2t或4t切除变压器。 零序 III段不带方向， 只作用于切除变压器。2整定原则及定值建议（1）功率方向元件的动作方向零序功率方向元件动作方向的整定，应根据变压器的作用、保护安装位置（电气位置）及电力系统的具体情况确定。（I ）发电厂的三卷升压变压器发电厂的三卷升压变压器，其低

105、压侧一般接有大容量的发电机。发电机设置有完善的后备保护， 可兼作变压器部各种短路故障的后备保护。另外， 大型超高压变压器的主保护已双重化。 此时，变压器高压侧及中压侧的零序电流保护，应分别作为相邻母线及线路故障的后备保护，因此，保护的动作方向应分别指向各侧的母线。（II ）大型变电站的降压变压器为了经济运行及系统中各保护之间的配合，降压变电站的主电源在高压侧，其低压侧或中压侧一般无电源及开环运行，高压侧环网运行。高压侧零序方向电流保护的动作方向应指向变压器，作为变压器及中压侧线路接地故障的后备保护。 中压侧的零序方向电流保护的动作方向，应指向中压侧母线，作为母线及相邻线路接地故障的后备保护。（

106、2）各段零序电流元件的动作电流（I ）中压侧零序电流元件中压侧零序电流I 段的动作电流， 应与相邻线路零序电流的I 段或线路快速主保护配合，即LopbrorelopIKKI111. （11-50 ）式中：1opI中压侧零序电流I 段的动作电流；1broKI 段零序分支系数，其值等于线路零序电流I 段保护区末端接地故障时，流过本保护安装处的零序电流与流过线路零序电流之比，取各种运行方式的最大值；relK可靠系数，取1.1 ；LopI1相邻线路零序电流I 段的动作电流。零序电流 II段的动作电流，与相邻线路零序电流II 段相配合。LopbrorelopIKKI222（11-51 ）式中：2opII

107、I段零序电流保护的动作电流；relK可靠系数，取1.1 ；2broKII段零序分支系数，其值为线路零序电流II 段保护区末端接地故障时，流过本保护安装处的零序电流与流过线路的零序电流之比，取各种运行方式下的最大值；LopI2相邻线路零序电流II段的动作电流。（II ）高压侧零序电流元件当零序方向电流保护的动作方向指向高压侧母线时，其各段动作电流的整定原则及计算公式同中压侧。. . . . . 当零离方向电流保护的动作方向指向变压器时，整定原则如下：零序电流 I 段保护的动作电流，应保证在中压侧母线上发生接地故障时有灵敏度，且中高11oprelopIKI.（11-52 ）式中：高1opI高压侧零

108、序电流I 段保护的动作电流；中1opI中压侧零序电流I 段保护的动作电流；relK可靠系数，取1.15 。零序电流 II段保护的动作电流，应与中压侧零序电流II 段保护的动作电流相配合，即中高opIIrelopIIIKI.（11-53 ）式中：高opIII高压侧零序电流II段保护的动作电流；中opIII中压侧零序电流II段保护的动作电流；relK可靠系数，取1.15 。（3）动作延时的整定当各侧零序方向电流保护的动作方向指向各侧母线时，其电流 I 段保护的短延时 （即图11-33 中的1t）应与相邻线路零序电流I 段保护的动作时间相配合。tttL11式中：1t变压器零序电流I 段保护的短延时；

109、Lt1相邻线路零序电流I 段保护的动作时间；t时间级差，通常取0.30.5秒。零序电流 I 段的长延时（即图11-33 中的2t） ，应比零序电流I 段的短延时长一个时间级差（ 0.30.5秒） 。变压器各侧零序电流II段的动作短延时应与相邻线路零序电流II段的动作延时相配合，而长延时比短延时长一时间级差。当变压器高压侧零序方向电流保护的动作方向指向变压器时，其I 段及 II段的动作延时，应分别与中压侧零序电流I 段、 II段保护的动作延时相配合，前者比后者（即高压侧保护比中压侧保护）长一个时间级差。需要着重指出：为有效保护变压器，零序电流I 段保护的最长动作时间不应超过2 秒。三负序电流及负

110、序方向电流保护63MVA 及以上容量的变压器，可采用负序电流或单相式低电压启动的过电流保护作为相间短路的后备保护。三卷变压器或三卷自耦变压器，上述保护宜设置在电源侧或主负荷侧。此外， 为满足选择性要求，对负序电流保护有时要加装负序功率方向元件，构成负序方向电流保护。在微机保护装置中， 负序电压及负序电流均由装置对TV二次三相电压及TA二次三相电流计算自产。1 动作方程及逻辑框图根据变电站的主接线及运行方式，负序电流及负序方向电流保护，可带一段延时， 也可带二段延时。 若带两段延时， 则以较短的时间作用于缩小故障影响的围；以较长的时间切除. . . . . 变压器。负序电流保护的动作方程为opI

111、I22（11-55 ）负序方向过流保护的动作方程为0222PIIop（11-56 ）式中：2I保护测量的负序电流；2P保护测量的负序功率；opI2负序电流元件的动作电流。负序方向电流保护的逻辑框图如图11-34 所示。t1t200&作用于缩小故障影响范围切除变压器P20I2图 11-34 负序方向电流保护逻辑框图在图中： I2负序过电流元件；2P负序功率方向元件。由图 11-34 可以看出： 当负序过电流及负序功率为正值时，保护动作， 以较短的延时作用于缩小故障影响围，以较长的时间切除变压器。2 整定原则及定值建议（1）负序电流元件负序电流元件的整定原则是：按相邻线路断线保护不误动的条件整定。

112、另外， 还要考虑与相邻线路零序电流后备段在灵敏度上配合，防止非选择性动作。（I ）按相邻线路断线不误动条件整定OLbrrelopZZZZIKKI212max221. （11-57 ）式中：2opI负序电流动作整定值；relK可靠系数，取1.2 ；2brK负序电流分支系数， 其值等于线路断线时流过保护安装点的负序电流与流过断线处负序电流之比；1Z、2Z、OZ由断线处测得的正序、负序及零序阻抗；maxLI断线前流经线路的最大负荷电流。（II ）按与断线线路零序电流后备段灵敏度配合整定?200223ZZIKKIopbrrelop.（11-58 ）式中：0opI断线线路零序过流保护后备段动作电流；其他

113、符号的物理意义同式（11-57 ） 。在实际应用时，一般2opI（ 0.50.6 ）NI（NI变压器额定电流） 。. . . . . （2）负序功率方向元件动作方向的整定装于主电源侧的负序功率方向元件，其动作方向应指向变压器，作为变压器相间短路的后备保护，而装于其他侧负序功率方向元件的动作方向，可指向本侧母线。（3）动作时间的整定应根据变压器的类型，保护的安装位置及系统具体情况整定。但是，为有效保护变压器，其动作时间不宜过长，最好小于2 秒。四低阻抗保护低阻抗保护是变压器相间故障后备保护的一种。通常，该保护由三个相间方向阻抗元件构成。阻抗元件的接入电压和接入电流，取自保护安装侧TV二次三相电压

114、及TA二次三相电流。并采用零度接线方式。1 动作方程及逻辑框图用阻抗元件构成发电机及变压器短路后备保护的缺点很多。首先用测阻抗的方法来确定发电机、变压器部故障位置的正确性存在着问题，该保护的正确动作率不高。另外，TV 断线要误动。目前，为防止TV断线时低阻抗保护误动，采用以下措施：（a）采用 TV二次断线闭锁元件，发现TV断线时，立即将保护闭锁；（b）采用负序电流或相过电流启动；（c）采用故障变化量启动。一般，阻抗元件的动作特性为阻抗复平面上的一个偏移阻抗园，其动作方程为opcbaopcabcabIIIIZZZZ)()(或或或或. （11-59 ）opopcabcabIIZZZZ22)(或或.

115、 （ 11-60 ）式中：abZ、bcZ、caZ相间阻抗元件，abababIUZ，bcbcbcIUZ，cacacaIUZ；aI、bI、cITA二次 a、b、 c 三相电流；opZ阻抗元件的动作阻抗；opI相电流元件的动作电流；2I负序电流（ TA二次值）；opI2负序电流元件的动作电流。三卷变压器高压侧低阻抗保护的动作阻抗只有一段，中压侧有二段， 有时有三段。 只有一段动作阻抗的低阻抗保护逻辑框图如图11-35 所示。. . . . . t1作用于缩小故障影响范围ZabZopIop&ZbcZopZcaZopIopIopI2opTV 断线t2切除变压器IaIbIcI2111图 11-35 低阻抗

116、保护逻辑框图由图 11-35 可以看出： 当三个阻抗元件同时动作或其中之一动作及相电流很大或负序电流大时，保护动作，经1t作用于缩小故障影响围，经2t延时切除变压器。2 整定原则及定值建议（1）动作方向的整定阻抗元件的动作方向（即方向阻抗圆的方向），应根据变压器的类型，保护的安装位置及系统条件来确定。主电源在高压侧的三变压器，装于高压侧的阻抗元件的动作方向应指向变压器。有时高压侧阻抗元件的动作阻抗圆有5% 左右的偏移度，兼作高压母线故障的后备保护。变压器中压侧的方向阻抗元件，其动作方向指向中压侧母线，作为中压侧母线及相邻线路故障的后备保护。（2）阻抗元件动作阻抗的整定降压变压器高压侧阻抗元件正

117、方向的动作阻抗，应按中压侧相间故障有灵敏度的条件来整定；而中压侧阻抗元件的动作阻抗，应与相邻线路距离保护的动作阻抗相配合。（3）动作时间的整定低阻抗保护的动作时间，应按以下两个条件来确定。（a）为有效保护变压器，高压侧及中压侧 I 段的动作时间，最长不超过2 秒； （b）与相邻元件保护相配合。五复合电压方向过流保护为确保动作的选择要求，在两侧或三侧有电源的三卷变压器上配置复压闭锁的方向过流保护，作为变压器相间短路故障的后备保护。保护的接入电流和电压为本侧（保护安装侧）TA二次三相电流及TV二次三相电压，有时还引入变压器另一侧TV二次三相电压作为相间功率的计算电压。1 动作方程及逻辑框图保护由相

118、间功率方向元件、过电流元件及复合电压元件（低电压和负序电压）构成。相间功率方向元件多采用900接线，其计算功率为)cos()cos()cos(cabccbcabbabcaaUIPUIPUIP. （11-61 ）式中：aP、bP、cP三相相间功率；. . . . . aI、bI、cI三相电流；bcU、caU、abU三相相间电压，取另一侧电压（与电流不同侧）；a、b、caI与bcU、bI与caU、cI与abU之间的相位差；计算功率角。保护的动作方程为opopcaopcbacbaUUUUIIIIPPP22),(0),(. （11-62 ）式中：caUa、c 两相之间电压；opU低电压元件动作电压；2

119、U负序电压；opU2负序电压元件动作电压；opI电流元件的动作电流；其他符号的物理意义同式（11-61 ） 。保护的动作逻辑框图如图11-36 所示。t1IopIaIbIc&作用于缩小故障影响范围IopIopt2切除变压器Pa0Pb0Pc0&opcaUUopUU2211图 11-36 复合电压方向过流保护逻辑框图由图可以看出： 当计算功率aP、bP、cP中之一大于零， 三相电流aI、bI、cI中之一 （与计算功率大于零相对应的那一相的电流）大于整定值时， 若同时低电压元件与负序电压元件两者之一动作，保护出口动作，经延时作用于缩小故障影响围或切除变压器。2 定值的整定方向元件的动作方向， 应指向

120、变压器， 作变压器或另一侧相邻设备相间短路的后备保护。其他元件的整定同复合电压过流保护。第七节变压器过激磁保护变压器过激磁运行时，铁芯饱和，励磁电流急剧增加，励磁电流波形发生畸变，产生高次谐波， 从而使部损耗增大、铁芯温度升高。 另外， 铁芯饱和之后， 漏磁通增大， 使在导线、. . . . . 油箱壁及其他构件中产生涡流，引起局部过热。严重时造成铁芯变形及损伤介质绝缘。为确保大型、超高压变压器的安全运行，设置变压器过激磁保护非常必要。一过激磁保护的作用原理变压器运行时，其输入端的电压fwSBU44.4. （11-63 ）式中： U电源电压；W 一次绕组的匝数；S变压器铁芯的有效截面；f 电源

121、频率；B铁芯中的磁密。由于绕组匝数W ，铁芯截面S均为定数，故将式（11-63）简化成UKfB 则fUKB. （11-64 ）式中： K常数， K4.44WS 。由式（ 11-64 ）可以看出，变压器铁芯中的磁密，与电源电压成正比，与电源的频率成反比。即电源电压的升高或频率的降低，均会造成铁芯中的磁密增大，进而产生过激磁。变压器及发电机的过激磁保护就是根据上述原理构成的。在变压器过激磁保护中，采用一个重要的物理量，称之为过激磁倍数。设过激磁倍数为n，它等于铁芯中的实际磁密B与额定工作磁密BN之比，即NNNffUUBBn.（11-65 ）式中：NU变压器的额定电压；Nf电源的额定频率；n过激磁倍

122、数；NB变压器铁芯的额定磁密；其他符号的物理意义，同式（11-63 ） 。变压器过激磁时，n 1，n 值越大，过激磁倍数越高，对变压器的危害越严重。二测量过激磁倍数的原理接线在过激磁保护中，测量过激磁倍数的原理接线如图11-37 所示。滤波CRTVU直流电压图 11-37 测量过激磁倍数原理接线图在图 11-37 中： U变压器电源侧TV二次相间电压；TV保护装置中的小型辅助电压互感器；R电阻；C电容。由图 11-37 可以看出：电压U通过辅助 TV变换隔离、电阻R降压、整流及滤波后变成. . . . . 直流电压， 供过激磁测量元件进行测量。根据直流电压的大小来判断过激磁倍数。过激磁倍数与该

123、直流电压成正比。在图 11-37 中，利用电阻R 及电容器C 来反映电源的频率的。当电源的频率高时，电容器的容抗较小，在电源电压一定时流过它的电流就较大，电阻 R上的压降较大， 输出的直流就比较低；反之，当电源的频率低时，在电源电压一定时，输出的直流电压就较高。另外，当电源的频率一定时，电源电压U越高，输出的直流电压就高。设额定频率及额定电压时，图 11-37 中的直流电压为NU，当电源电压升高或频率降低时的直流电压U则测得的过激磁倍数NUUn三动作方程及逻辑框图理论分析及运行实践表明：为有效保护变压器，其过激磁保护应由定时限和反时限两部分构成。定时限保护动作后作用于告警信号及减励磁（发电机）

124、；反时限保护动作后去切除变压器。1 动作方程ophopLnnnn. （11-64 ）式中： n测量过激磁倍数；opLn过激磁元件动作倍数低定值，定时限元件启动值；ophn过激磁元件动作倍数高定值，反时限元件启动值；2 反时限过激磁元件的动作特性目前，国采用的不同厂家生产的过激磁保护反时限元件的动作特性相差很大。ABB公司生产的反时限过激磁保护动作曲线的方程为2)1(18.08.0MKtt（秒）. （11-65 ）式中：t 动作延时；tK整定时间倍率，tK163；M 启动倍数，ophnnM，即等于过激磁倍数与反时限部分启动过激磁倍数之比。国某些公司生产的反时限过激磁元件，其动作特性曲线方程同上式

125、。联邦德国TU公司采用的反时限过激磁元件动作特性曲线方程为2110KnKt. （11-66 ）式中： t 动作延时； n 过激磁倍数；K1、K2待定常数。在国生产的DGT801系列保护装置中， 其反时限过激磁保护动作特性曲线上的各点，可以根据要求随意整定。其标准特性曲线如图（11-38 ）所示。图 11-38 反时限过激磁保护动作特性曲线. . . . . 在图 11-38 中：ophn反时限过激磁元件启动值；maxt反时限过激磁元件动作最长延时。四逻辑框图国生产的微机型过激磁保护的动作逻辑框图大致如图11-39 所示。测量nuopLnnophnnt10信号减励磁切除变压器或发电机图 11-3

126、9 过激磁保护逻辑框图由图可以看出， 当变压器或发电机电压升高或频率降低时，若测量出的过激磁倍数大于过激磁保护的低定值时，定时限部分动作， 经延时1t发信号或作用于减励磁（保护发电机时） ；若严重过激磁时，则保护反时限部分动作，经与过激磁倍数相对应的延时，切除发电机或变压器。五整定原则及定值建议1 定时限过激磁元件定时限过激磁元件动作过激磁倍数的整定值，应按躲过正常运行时变压器铁芯中出现的最大工作磁密来整定。正常运行时， 变压器的电压最高为额定电压的1.1 倍，系统频率最低为 49.5Hz ，因此，铁芯中最大的工作磁密为额定工作磁密的1.11 倍。定时限元件的动作过激磁倍数应为rrelopLK

127、Kn11.1（11-67 ）式中：opLn定时限元件动作过激磁倍数整定值；relK可靠系数，取1.05 ；rK返回系数，微机保护取0.950.98 。代入上式得opLn1.171.2 另外，定时限过激磁元件动作过激磁倍数的整定值，不应超过铁芯的起始饱和磁密与额定工作磁密之比。现代的大型变压器，其额定工作磁密BN1700018000 高斯，而起始饱和磁密Bs190002000 高斯，两侧之比为1.121.18 。综合上述，定时限元件动作过激磁倍数取1.15 是合理的。动作延时可取69 秒。对于发电机的过激磁保护，当作用于信号并减励磁时，其动作延时尚应考虑发电机的强励时间。2 反时限过激磁元件发电

128、机或变压器反时限过激磁保护的动作特性，应按与制造厂给出的允许过激磁特性曲线相配合来整定。如图11-40 所示。图 11-40 发电机或变压器反时限过激磁保护整定图例. . . . . 在图 11-40 中：曲线 1发电机或变压器的允许过激磁特性曲线；曲线 2反时限过激磁保护的动作特性曲线。目前，整定反时限过激磁保护动作特性曲线遇到的困难是：国产的大型发电机及变压器，制造厂家没给出允许过激磁特性曲线。因此， 无法按与制造厂给出的允许过激磁特性曲线相配合。众所周知， 并网运行的发电机及变压器，其电压的频率决定于系统频率。运行实践表明：除了发生系统瓦解性事故外，系统频率大幅度降低的可能性几乎不存在。

129、因此， 发电机及变压器（特别是变压器）的过激磁，多由过电压所致。在发电机及变压器出厂说明书中，均给出了如下表所列的电压与允许时间关系的特性曲线。发电机或变压器允许过电压倍数及持续的时间过电压倍数1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 允许持续时间（S）t1t2t3t4t5t6t7在制造厂家未给出发电机或变压器过激磁特性曲线的情况下，建议按表72 给出的特性曲线来整定。在对反时限过激磁保护进行实际整定时，应注意以下两点：对于设置在发电机机端的发电机及变压器的过激磁保护，其整定值应按发电机及变压器两者中允许过激磁特性曲线较低的进行整定；在动作特性曲线上尽量多取几个点进行整定，

130、以确保反时限下限的动作值及动作时间的精度。第八节变压器中性点间隙保护一问题的提出超高压电力变压器，均系半绝缘变压器，即位于中性点附近变压器绕组部分对地绝缘比其他部位弱。中性点的绝缘容易被击穿。在电力系统运行中，为将零序电流限制在某一定的围（对系统中各零序电流保护定值进行整定时的要求） ，对变压器中性点接地运行的数量有规定。因此，在运行中，变压器的中性点，有接地的和不接地的。中性点不接地运行的变压器，其中性点的绝缘易被击穿。在上世纪90 年代之前，为确保变压器中性点不被损坏，将变电站（或发电厂）所有变压器零序过流保护的出口横向联系起来，去启动一个公用出口部件。通常将该出口部件叫做零序公用中间。

131、当系统或变压器部发生接地故障时，中性点接地变压器的零序电流保护动作，去启动零序公用中间。零序公用中间元件动作后，先去跳中性点不接地的变压器，当故障仍未消失时再跳中性点接地的变压器。运行实践表明， 上述保护方式存在严重缺点，容易造成全站或全厂一次切除多台变压器，甚至使全站或全厂大停电。另外， 由于各台变压器零序过流保护之间有了横向联系，使保护复杂化，且容易造成人为的误动作。二间隙保护的作用原理1 原理接线间隙保护的作用是保护中性点不接地变压器中性点绝缘安全的。在变压器中性点对地之间安装一个击穿间隙。在变压器不接地运行时，若因某种原因变. . . . . 压器中性点对地电位升高到不允许值时，间隙击

132、穿，产生间隙电流。另外，当系统发生故障造成全系统失去接地点时，故障时母线TV的开口三角形绕组两端将产生很大的03U电压。变压器间隙保护是用流过变压器中性点的间隙电流及TV开口三角形电压作为危及中性点安全判据来实现的。保护的原理接线如图11-41 所示。图 11-41 间隙保护原理接线图2 动作方程及逻辑框图间隙保护的动作方程为opII00.（11-68 ）或opUU003. （11-69 ）式中：0I流过击穿间隙的电流（二次值）；03UTV开口三角形电压；opI0间隙保护动作电流；opU0间隙保护动作电压。保护的逻辑框图如图11-42 所示。&opII00opUU003Kt0信号出口1图 11

133、-42 间隙保护逻辑框图在图 11-42 中：K变压器中性点接地刀闸的辅助接点，当变压器中性点接地运行时，K闭合，否则打开；其他符号的物理意义同式（11-68 ）及式（ 11-69 ） 。由图可以看出：当间隙电流或TV开口电压大于动作值时，保护动作，经延时切除变压器。二定值建议间隙保护不是后备保护，其动作电流、 动作电压及动作延时的整定值不需与其他保护相配合。1 动作电流当流过击穿间隙的电流大于或等于等于100A时保护动作，即)(1000AnITop. （11-70 ）式中：opI0保护的动作电流；Tn间隙 TA的变比。. . . . . 2 动作电压VUop)180150(0式中：opU0保

134、护的动作电压。3 动作延时为躲过暂态过电压，间隙保护具有动作延时，一般其值为秒3.0t三提高动作可靠性措施运行实践表明， 曾因变压器中性点放电间隙误击穿致使间隙保护误动的现象较多。因此为了提高间隙保护的工作可靠性，正确地整定放电间隙的间隙距离是非常必要的。在计算放电间隙的间隙距离之前，首先要确定危及变压器中性点安全的决定因素。即首先要根据变压器所在系统的正序阻抗及零序阻抗的大小，计算电力系统发生接地故障又失去接地中性点时是否会危及变压器中性点的绝缘，如果计算结果知不危及变压器中性点的安全时，应根据冲击过电压来选择放电间隙的间隙距离。放电间隙距离的选择，应根据变压器绝缘等级、中性点能承受的过电压

135、数及采用的放电间隙类型计算确定。另外，为提高间隙保护的性能，间隙TA的变比应较小。由于变压器零序保护所用的零序 TA变比较大，故间隙TA应单独设置。第九节三卷自耦变压器保护的特点目前，超高压大容量三卷自耦变压器在电力系统中被广泛应用。一三卷自耦变的特点与普通变压器比较，三卷自耦变压器有以下特点：1 各侧的额定容量不同三卷变压器低压侧的额定容量，由高压侧同中压侧的共公绕组容量决定，比高压侧或中压侧的额定容量要小。设自耦变压器高压侧与中压侧之间的变比为高中K（中高高中nnK，即高压绕组的匝数与中压绕组之比） ，则高压侧、中压侧与低压侧之间的额定容量之比为)11( :1:1高中K。由于高中K大于 1

136、（一般等于2，或 3 或 5） ，故低压侧的额定容量要小于其他侧的容量。2 高压侧与中压侧之间有电的联系所谓自耦变压器，是指变压器高压侧与中压侧公用一个绕组。因此， 变压器的高压侧与中压侧之间除了磁的耦合之外，尚有电的联系。 当高压侧系统或中压侧系统中发生接地故障时，故障电流可直接由非故障系统流入故障系统。3 三卷自耦变压器运行时，变压器的中性点，必须直接接地二高压侧或中压侧系统接地故障时的零序电流1 自耦变压器高压侧接地故障三卷自耦变压器接线的示意图如图11-43 所示。高压侧单相接地故障时的零序等值网路如图 11-44 所示。. . . . . *A a BC c bABC高压侧低压侧中

137、压 侧图 11-43 自耦变压器接线示意图0高II中001XX0203X0UX0 中图 11-44 变压器高压侧接地故障时的零序等值回路在图 11-43 中：01X变压器高压侧零序电抗；02X变压器中压侧零序电抗；03X变压器公共及低压侧等值零序电抗；中0X变压器中压侧网路的等值零序电抗；0U接地故障点的零序电压；0I高、0中I、00I折算到中压侧的变压器各侧的零序电流。由图 11-44 可得中高中00302010030XXXXIXI由于00高高中高IKI（0高I自耦变压器高压侧的零序电流），故中高高中中00302010030XXXXIXKI则流过变压器中性点的电流)1(31 (3)( 330

138、030201030020100030201030000中高中中高中高中高中高XXXXXKXXXIXXXXXKIIII(11-71) 2 自耦变压器中压侧接地故障自耦变压器中压侧接地故障时的零序等值网路，如图11-45 所示。. . . . . 图9-17高0XU0X0302XX010中II高0图 11-45 变压器中压侧接地故障时的零序等值网路在图 11-45 中：高0X变压器高压侧网路中零序等值电抗；其他符号的物理意义同图11-44 。根据图 11-45 可得00302010030XXXXIXI中高高压侧零序电流：高中中高KXXXXIXI)(00302010030流过变压器中性点的电流)()

139、1(3) 1)(3)(330030201030020100030201030000高中高中中高中中中高KXXXXXKXXXIKXXXXXIIII (11-72) 3 讨论由式 11-71 和式 11-72 可以看出：当0030201XXXX等于03XK高中时，变压器高压侧接地短路时流经变压器中性点的零序电流等于零；当0030201XXXX大于03XK高中时，变压器高压侧短路时流经变压器中性点的电流方向与高压侧零序电流（0高I）方向相同；当0030201XXXX小于03XK高中时，变压器高压侧短路时流经变压器中性点的电流与高压侧零序电流（0高I）方向相反；总之：变压器高压侧或中压侧接地故障时，流

140、经变压器中性点零序电流的大小和方向与故障位置有关， 与系统的运行方式及参数有关。在某种工况下变压器高压侧接地故障，该电流可能等于零。另外，当变压器的高压侧或中压侧的网路中发生接地故障时，由于两侧的零序电流不相等，在对零序电流无滤去作用的变压器纵联差动保护中将产生很大的差流，该差流实际上等于流经自耦变压器公共绕组中的零序电流。. . . . . 三保护配置的特点1 过负荷保护由于变压器低压侧的额定容量比其他两侧要小，故容易过负荷， 应在该侧设置过负荷保护。当自耦变压器的高压侧或中压侧接有大电源时，由于运行时可能由大电源侧向其他两侧供电，该侧容易过负荷，应设置过负荷保护。当变压器高压侧及中压侧均接

141、有大电源时，应在三侧均装设过负荷保护。2 自耦变压器宜设置零差动保护由于自耦变的高压侧和中压侧均为大电流接地系统，且中压侧与高压侧之间有电的联系及运行时中性点必须接地，因此， 装设能保护高压、中压及公共绕组全部而不受空投变压器的影响、且变压器部接地故障时且有很高动作灵敏度的零序差动保护是适宜的。3 零序过电流保护应带方向由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，又有共同的接地中性点，因此， 当高压侧系统或中压侧系统发生接地故障时，零序电流将由一个系统流向另一个系统。因此， 为确保零序电流保护的选择性，该保护应设置有方向。四设计自耦变保护时应注意的问题1 零序电流及零序电流方向保护的设计当变压器高

142、压侧或中压侧发生接地故障时，由于流经变压器中性点零序电流的大小和方向受接地点位置及系统运行方式的影响很大（有时该电流等于零），因此，在设计零序电流及零序电流方向保护时，不应取中性点TA二次电流构成零序电流保护或零序电流方向保护。构成零序电流保护或零序方向电流保护的零序电流，可由变压器高压侧或中压侧输出端TA二次三相电流自产，也可以取该TA二次零线上的电流。2 自耦变差接保护的设计有些变电站，自耦变压器的低压侧无出线，。因此，该侧没有设计安装差动TA 。自耦变的差动保护装置只差接在中压侧和高压侧的TA二次。当变压器高压侧系统或中压侧系统中发生接地短路时，由于两侧的零序电流不相等，将在差动回路中产

143、生较大的差流。此时， 为消除差动回路中的零序电流，高压侧与中压侧的差动 TA均应接成三角形。但当差动TA接成 Y/Y 时，则在两侧流入各相差动保护中的电流应分别为两相电流相减后的电流（由软件处理）。不需设置间隙保护3 正常运行时，由于变压器的中性点是接地的，故不需设计用于保护变压器中性点的间隙保护。五零序方向保护动作方向的整定1 变压器低压侧接有大电源（通常为发电机）时当自耦变压器低压侧接大型发电机时，其高压侧及中压侧零序方向过流保护的动作方向，应分别指向母线，而作为母线及出线接地故障的后备保护。这是因为，发电机的后备保护对变压器的部故障有足够的灵敏度。2 低压无电源而主电源在高压侧时目前，我

144、国的超高压大型变电站，其主电源大都在高压侧，低压侧及中压侧一般无电源，或接有容量很小的地方电站。此时， 当变压器高压侧线路上发生接地故障时，流经变压器的电流为很小的零序电流；而当变压器部或中压侧发生接地故障时，故障电流很大。此时，如不迅速切，将损坏变压器。. . . . . 为有效保护变压器，高压侧零序电流方向保护的动作方向应指向变压器，作为变压器部接地及中压侧接地故障的后备保护。第十节非电量保护变压器非电量保护，主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、 油位保护及冷却器全停保护。一瓦斯保护瓦斯保护是变压器油箱绕组短路故障及异常的主要保护。其作用原理是： 变压器部故障时，在故障点产生往往伴随有电弧

145、的短路电流，造成油箱局部过热并使变压器油分解、产生气体（瓦斯） ，进而造成喷油、冲动斯继电器，瓦斯保护动作。瓦斯保护分为轻瓦斯保护及重瓦斯保护两种。轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于切除变压器。1 轻瓦斯保护轻瓦斯保护继电器由开口杯、干簧触点等组成。运行时，继电器充满变压器油，开口杯浸在油，处于上浮位置，干簧接点断开。当变压器部发生轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起部分油膨胀，油的气体被逐出，形成汽泡，进入气体继电器，使油面下降，开口杯转动，使干簧接点闭合，发出信号。2 重瓦斯保护重瓦斯保护继电器由档板、弹簧及干簧接点等构成。当变压器油箱发生严重故障时，很大的故障

146、电流及电弧使变压器油大量分解，产生大量汽体，使变压器喷油，油流冲击档板，带动磁铁并使干簧触点闭合，作用于切除变压器。应当指出： 重瓦斯保护是油箱部故障的主保护，它能反映变压器部的各种故障。当变压器少数绕组发生匝间短路时，虽然故障点的故障电流很大，但在差动保护中产生的差流可能不大，差动保护可能拒动。此时，靠重瓦斯保护切除故障。3 提高可靠性措施瓦斯继电器装在变压器本体上，为露天放置，受外界环境条件影响大。运行实践表明，由于下雨及漏水造成瓦斯保护误动次数很多。为提高瓦斯保护的正确动作率，瓦斯保护继电器应密封性能好，做到防止露水露气。另外，还应加装防雨盖。二压力保护压力保护也是变压器油箱部故障的主保

147、护。其作用原理与重瓦斯保护基本相同，但它是反应变压器油的压力的。压力继电器又称压力开关，由弹簧和触点构成。置于变压器本体油箱上部。当变压器部故障时，温度升高， 油膨胀压力增高，弹簧动作带动继电器动接点，使接点闭合，切除变压器。三温度及油位保护当变压器温度升高时，温度保护动作发出告警信号。油位是反映油箱油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。四冷却器全停保护. . . . . 为提高传输能力，对于大型变压器均配置有各种的冷却系统。在运行中， 若冷却系统全停，变压器的温度将升高。若不即时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。冷却器全停保护， 是在变压器运行中冷却器

148、全停时动作。其动作后应立即发出告警信号，并经长延时切除变压器。冷却器全停保护的逻辑框图如图11-46 所示。&t2t100K1LPK2信号出口出口图 11-46 冷却器全停保护在图 11-46 中： K1冷却器全停接点，冷却器全停后闭合；LP保护投入压板，当变压器带负荷运行时投入；K2变压器温度接点。变压器带负荷运行时，压板由运行人员投入。若冷却器全停，K1接点闭合， 发出告警信号，同时启动1t延时元件开始计时，经长延时1t后去切除变压器。若冷却器全停之后，伴随有变压器温度超温，图中的K2接点闭合，经短延时2t去切除变压器。在某些保护装置中，冷却器全停保护中的投入压板LP，用变压器各侧隔离刀闸

149、的辅助接点串联起来代替。这种保护构成方式的缺点是：回路复杂，动作可靠性降低。其原因是：当某一对辅助接点接触不良时，该保护将被解除。第十一节功率方向元件动作方向正确性检查为确保动作的选择性， 对在二侧或三侧均接有电源的三卷变压器（包括三卷自耦变压器）的短路故障后备保护，例如零序过流保护及负序过流保护，设置功率方向元件，构成零序功率方向过流保护及负序功率方向过流保护。对于具有功率方向的过流保护，只有方向元件的动作方向正确，才能保证该类保护正确动作。在变压器负荷工况下确认功率方向元件的动作方向，是保证功率方向元件动作方向正确可靠而直观的有效方法。本节， 以微机变压器保护为例，介绍负序功率方向过流保护

150、及零序方向过流保护动作方向正确性的检查试验方法。一基本概念为便于检查试验及正确判断功率方向元件的动作方向，应首先掌握以下几点基本概念：1研究问题的参考点是母线，对变压器而言是保护安装处的母线。功率方向元件的接入电压为母线TV 二次三相电压或开口三角形电压，接入电流为设置在母线与变压器之间的TA二次三相电流或零线上的电流。观察的方向是由母线指向被保护的变压器。2当序量电流（包括零序电流和负序电流）滞后相对应的序量电压（包括零序电压及负序电压）时，装置的测量功率（包括零序功率和负序功率）为正值，序量功率方向元件应动作。. . . . . 3零序源及负序源位于故障点。当变压器部发生不对称故障时，零序

151、电压源及负序电压源在变压器部，则由变压器部向母线送出零序功率及负序功率，或者说由母线向变压器输送负的零序功率及负的负序功率。此时，若忽略有效分量不计，零序电流及负序电流分别超前零序电压及负序电压约900。4关于动作方向通常说的零序功率方向元件及负序功率方向元件的动作方向，是指故障的方向，与实际零序功率及负序功率的流向相反。例如， 零序功率方向元件的动作方向指向变压器，就是当变压器部或变压器的另一侧（大电流系统）发生接地故障时，该方向元件才应动作。5微机保护自产负序电压及负序电流、自产零序电压及零序电流，系指由保护装置通过对接入的 TV二次三相电压及TA二次三相电流进行计算后得到的。6关于潮流的

152、流向例如由母线向变压器输送功率为PjQ，即表示由母线流向变压器的有功功率为P，由母线流向变压器的无功功率为Q 。二功率方向元件动作方向的试验检查方法对于模拟式方向保护装置，例如零序功率方向继电器，其接入电流为TA二次三相零线上的电流，接入电压为TV开口三角形电压，在零序功率方向过流保护投运之前，必须带负荷检查方向元件动作方向的正确性。目前，对于微机型零序功率方向过流保护，功率方向元件零序电压及零序电流的引入有两种，一种是采用母线TV开口三角形电压及一组TA二次零线电流； 另一种是由保护装置自产。对于故障序量由微机保护装置自产的功率方向过流保护，有人认为不需要在负荷工况下检查方向元件的动作方向，

153、而只需要在负荷工况下打印出TA二次三相电流及TV二次三相电压的采样值或波形就可判断方向元件动作方向的正确性。对微机型输电线路的零序功率方向保护，通常不带负荷检查方向。运行实践表明： 大型三卷变压器的保护装置及其二次回路比线路保护装置及二次回路要复杂得多，因种种原因（包括人员过失），序量自产式功率方向过流保护由于动作方向不对致使保护不正确动作的现象仍有发生。因此， 对于大型三卷变压器，在负荷工况下检查功率方向保护动作方向的正确性，是提高其动作可靠性的必要措施。在负荷工况下检查方向保护动作方向的方法是在二次回路故障模拟法。检试验步骤如下：1变压器带负荷运行，观察并记录流向变压器的功率jQPWe，并

154、根据有功P 及无功Q计算出变压器电流与电压之间的相位差。2用改变控制字或操作压板的方法，退出被检查的保护（使其只发动作信号而不作用于出口） ，退出与被试保护接在同一组TA二次回路中的其他容易误动保护（例如，负序过流保护、低阻抗保护、零序过流保护等）。3操作界面键盘或触摸屏，调出被试保护计算功率的显示界面，若保护装置不能显示计算功率时，暂将方向过流保护的过电流整定值减小，使在检查试验时被试保护能动作。4在保护装置柜后端子排上，用短接 TA二次电流回路及拆除TV二次电压或只加入某相电压的方法，模拟各种不对称故障，同时观察并记录被试保护的计算功率（大小及正负）或被试保护的工况（动作或不动作）。5划出

155、变压器电压及电流的向量图及序量图，并根据模拟的故障类型及故障相别、保护的计算功率或工况，分析并确认功率方向元件动作方向的正确性。6零序功率方向元件采用TV开口三角形电压及TA二次三相零线电流时，在检查其动作方. . . . . 向正确性之前， 需首先检查并确认TV二次三相绕组对TV三次三相绕组之间的相对极性。三功率方向元件动作方向正确性检查试验举例（一）自产零序电压及零序电流的零序方向过流保护动作方向正确性检查1 原始条件某一三卷自耦变压器，高压侧零序功率方向过流保护的动作方向指向变压器，其方向元件的最大动作灵敏角为900， 动作区围为1700。该保护的零序电压及零序电流均系装置自产。2 变压

156、器的潮流根据测量表计的指示知，由高压母线向变压器输入的功率为MVAj)1010(。根据该功率可计算出变压器高压侧电压与电流之间的相位为0451010arctg（电流滞后于电压）3 退出保护及相关操作退出变压器高压侧的零序方向过流保护（可发动作信号，但不能作用于出口跳闸），退出与零序方向过流保护接在同一组TA二次回路中的负序过电流保护及低阻抗保护等。操作保护装置界面键盘，调出零序功率方向过流保护零序功率计算值的显示界面。若被试装置不能显示零序功率计算值时，可将保护的零序过电流整定值暂时改小，使在检查试验过程中该保护能动作。4 故障模拟及测量记录在保护柜后端子排上模拟变压器高压侧A相接地短路故障。

157、其方法是：用专用短接线，将零序功率方向过流保护用的一组TA二次接入端子的IB、IC及 IN短接起来； 从电压端子上拆下 TV二次 A相电压的接入线。上述操作相当于A 相接地故障。此时，接入被试保护的电流为A 相电流AI，接入电压为 B相及 C相电压bU及cU（A相电压aU0） 。此时，端子排上有关端子接线的示意图如图11-47 所示。IAIBICINUaUbUnUc端子排接保护装置侧来自TA 端子箱来自TV 端子箱图 11-47 模拟 A相接地故障示意图在图 11-47 中： IA、IB、IC、IN分别为TA二次三相电流接入端子；aU、bU、cU、nU分别为TA二次三相电压接入端子。观察界面上

158、显示零序功率的大小及正负，或记录零序功率方向保护的工况（即动作与否） 。恢复图 11-47 中aU端子上的接线，从端子bU上拆除 TV二次 B相电压的接入线。此时，. . . . . 接入保护装置中的电流仍为A相电流AI；接入电压为A相及 C相电压aU及cU。观察界面上显示零序功率的大小及正负，或记录零序功率方向保护的工况。再恢复图11-47 中bU端子上的接线，从端子cU上拆除 TV二次 C 相电压的接入线。此时，接入保护装置中的电流仍为A相电流AI，接入电压为A相及 B相电压aU及bU。观察界面上显示的零序功率的大小及正负，或记录零序功率方向过流保护的工况。试验完毕后，拆除端子IB、IC与

159、 IN上的短接线，恢复cU端子上的接线。5 动作方向正确性分析根据上述故障模拟及进行序量分析，可绘制出如图11-48 所示的向量图及序量图AI000CBAIII000CBAUUUCOBAUUU00BUAUCUAU0CU00BAUU450图 11-48 模拟故障时电压电流向量图及零序序量图在图 11-48 中：AU、BU、CU正常工况下TV二次三相电压；AI变压器负荷为MVAj)1010(时， TA二次 A相电流；AOI、BOI、COI模拟 A相接地故障时的零序电流；AOU、BOU、COU模拟 A相接地故障（ A相电压aU拆除，相当对装置加一个-aU电压）时的零序电压；AOU、BOU、COU拆除

160、 B相电压bU（只接入aU、cU，相当于对装置加一个-bU电压）时的零序电压；AOU、BOU、COU拆除 C相电压cU（只接入aU、bU，相当于对装置加一个-cU电压）时的零序电压。由图 11-48 可以看出，模拟A相接地故障，即对装置通入A相电流AI及加入 B 、C两相电压时，零序电压AOU、BOU、COU滞后零序电流AOI、BOI、COI约 1350，即由高压母线向变压器输入负的零序功率，相当于由变压器向母线送出零序功率（即变压器部故障）。界. . . . . 面上显示的零序功率应为正值，或零序功率方向过流保护应动作。当通入装置的电流为A相电流AI，而加入电压为A相及 C相电压aU及cU时

161、，零序电压AOU、BOU、COU超前零序电流AOI、BOI、COI约 1050，相当于母线故障。保护装置界面上显示的计算功率应为负值，零序功率方向过流保护不动作。当通入装置的电流为AI，而接入电压为aU及bU时，零序电压AOU、BOU、COU滞后零序电流AOI、BOI、COI150，相当于变压器部故障，保护装置界面上显示的计算功率应为正值，零序功率方向过流保护应动作。如果测量及观察的结果与上述分析结果相同，则说明方向元件动作方向正确，否则应通过控制字改变保护的动作方向。（二）用 TV开口三角形电压及TA二次三相零线电流构成功率方向元件动作方向正确性检查1 TV二次绕组对三次绕组相对极性的确定在

162、进行检查该类零序功率方向元件动作方向之前，除要确定TV二次三相电压与TA二次三相电流之间的相对极性之外，尚要确定TV二次绕组与三次绕组之间的相对接线及接地方式。图 11-49 表示一组TV二次回路与三次回路的实际接线方式图 11-49 零序功率方向元件用TV二次及三次的接线在 TV端子箱用数字万用表测量电压的方法来确定TV二次与三次绕组之间的相对极性。测得的电压值，可能如表11-1 或表 11-2 所列的电压。表 11-1 TV 二次及三次测量电压值电压名称UAN UBN UCN ULb Ubc UCN UbA UBL UCL UNL 测量电压（ V）58 58 58 100 100 100

163、157.7 87 87 0 表 11-2 TV 二次及三次测量电压值电压名称UAN UBN UCN ULb Ubc UCN UbA UBL UCL UNL 测量电压（ V）58 58 58 100 100 100 43 58 58 0 说明：表 11-1 和表 11-2 的数据，与TV变比为1.03/1. 03/NUKV时相对应。若测得的数值同表11-1 中所列数值，则二次绕组和三次绕组中的相对极性端如图11-49的标号；若测得的数值同表11-2 中所列数值， 则二次绕组和三次绕组中的极性端如图11-49弧号中的标号。在许多较早建成的发电厂和变电站，TV二次多采用B相接地。此时，TV二次与三次

164、的接线方式如图11-50 所示。. . . . . 图 11-50 TV二次 B相接地时二次与三次的接线此时，若在变电站TV端子箱用数字万用表测量电压值，得到的结果可能如表11-3 或表11-4 中所列出的电压值。表 11-3 TV 二次及三次测量电压值电压名称UAB UBC UCA ULb Ubc UCN UbA UBN UCL UNL 测量电压（ V）100 100 100 100 100 100 187 0 100 0 表 11-4 TV 二次及三次测量电压值电压名称UAB UBC UCA ULb Ubc UCN Uba UBL UCL UNL 测量电压（ V）100 100 100 1

165、00 100 100 29 0 100 0 说明：表 11-3 和表 11-4 的数据，与TV变比为1.03/1. 03/NUKV时相对应。若测得的电压值同表11-3 中所列数值， 则 TV三次绕组的极性端 （相对二次） 同图 11-50所示。此时， TV二次、三次电压相量图如图11-51 所示。若测得的电压值同表11-4 所列数值，则TV三次绕组的极性端（相对二次）同图11-50弧号中所标。此时，TV二次、三次电压相量图如图11-52 所示。AUBUCUaUbUcU图 11-51 TV 二次及三次电压向量图图 11-52 TV 二次及三次电压向量图2 动作方向正确性检查设经测量结果得到TV三

166、次绕组对二次绕组的极性如图11-49 所示，三次绕组的a、b、c为极性端。在保护柜后端子排上模拟A相接地故障。试验接线如图11-53 所示。. . . . . 端子排端子LHTV 3图 8-15 零序功率方向保护的交流接入回路在图 11-53 中： IA、IB、IC、INTA二次三相电流接入端子；UL、UNTV三次开口三角形电压接入端子。按以下方法及步骤试验检查零序功率方向元件的动作方向。（1）原始条件某一三卷自耦变压器，高压侧零序功率方向过流保护的动作方向指向变压器。功率方向元件的最大动作灵敏角为900， 动作围 1700， 该保护的零序电压取自TV三次开口三角形电压，零序电流取TA二次三相

167、的零线电流。（2）变压器的潮流由高压母线向变压器输入的功率为MVAj)100100(。根据该功率计算出变压器高压侧电压与电流之间的相位为045100100arctg（电流滞后电压）（3）退出保护及相关操作退出变压器高压侧的零序方向过流保护（可发动作信号，但不作用于出口），退出与零序方向过流保护接在同一组TA二次回路中的负序过流保护及低阻抗保护等。操作界面键盘， 调出零序功率方向过流保护功率计算值显示界面。若装置不能显示零序功率计算值，可将保护的零序过流定值暂时调小，使在检查过程中该保护能动作。（4）故障模拟及测量记录在保护柜端子排上进行故障模拟，同时观察并记录界面上的零序功率计算值（大小及正负

168、） 。（I ）模拟 A相接地故障如图 11-53 所示，在端子排外侧端子上，将电流端子IB、 IC与 IN用专用短接线连接起来，待界面显示TA二次电流IBIC0 时，打开端子IB、 IC侧与外侧之间的连片。此时，流入保护的电流为AI，保护装置的零序电流与AI同相位。在端子排上，将UL的接入线拆下，而将接到-UA端子上的线改接到UL端子上。此时，加入保护的电压为-AU，保护装置的零序电压与AU相反。观察并记录界面上显示的零序功率计算值或零序功率方向过流保护的工况（动作或不动作） 。（II ）其他故障模拟在端子排的外侧，用专用短接线将电流端子IA、IC与 IN连接起来，打开端子IA、IC侧. .

169、. . . 与外侧之间的连片。此时，流入保护的电流为BI，保护的零序电流与BI同相位。接入电压仍为-AU，零序电压与AU方向相反。观察并记录界面上显示的零序功率计算值或零序功率方向过流保护的工况。在端子排外侧用专用短接线将电流端子IA、IB与 IN连接起来，打开端子IA、IB侧与外侧之间的连片。此时，流入保护的电流为CI，加入保护的电压为-AU。观察并记录界面上显示的零序功率计算值或零序功率方向过流保护的工况。说明：在试验检查过程中，当装置变换器（即辅助TA）的一次阻抗较大时，可不打开电流端子侧与外侧之间的连片。（5）动作方向正确性分析根据上述故障模拟，绘制出的电压、电流向量图及零序序量图如图

170、11-54 所示。图 11-54 变压器流入功率为MVAj)100100(时电流、电压向量图及零序序量图在图 11-54 中AU、BU、CUTV二次三相电压；AI、BI、CI TA二次三相电流；03U对装置只加BU、CU（即AU）电压时零序电压；03I只通入 A相电流时的零序电流；03I只通入 B相电流时的零序电流；03I只通入C相电流时的零序电流由图 11-54 可以看出：对装置加BU、CU电压及分别通入A相电流AI、B相电流BI时，零序电流03I超前零序电压03U，表示由高压母线向变压器输入的零序功率为负值，而由变压器向高压母线送出零序功率。装置界面显示的零序计算功率应为正值，零序功率方向

171、过流保护应动作。对装置加BU、CU电压及通入C 相电流CI时，零序电流滞后零序电压，表示由母线向. . . . . 变压器输送零序功率，故障在母线上。 零序方向过流保护应不动作，装置界面上显示的零序功率应为负值。如果试验检查结果与以上分析相同，表示功率方向元件动作方向正确。否则， 应通过改变 TV三次电压线圈的极性或改变控制字，使动作方向正确。（三）负序功率方向过流保护动作方向正确性检查1 原始条件某一三卷变压器，高压侧负序功率方向过流保护的动作指向变压器，最大动作灵敏角为900，动作围为1700，保护装置的负序电压及负序电流系装置自产。2 变压器的潮流由高压母线输入变压器的功率为MVAj)1

172、510(。根据该功率计算变压器高压侧电压与电流之间的相位0501015arctg3 退出变压器高压侧负序功率方向过流保护（可发动作信号，但不出口），退出与负序功率方向过流保护接在同一组TA二次的零序过流保护及低阻抗保护等。操作保护装置界面键盘，调出负序功率方向过流保护的负序功率计算值显示界面，若被试装置不能显示负序功率的计算值，可暂将该保护的负序动作电流整定值改小，以使在试验检查时保护能动作。4 故障模拟及测量记录为检查负序功率方向元件动作方向的正确性，在保护柜后端子排上故障模拟有二种方法。（I ）倒换 TA二次电流及TV二次电压相序的方法。在端子排上，将接入负序功率方向过流保护三相电流及三相

173、电压的相序由正序改成负序，即将电流接入线的A相与 B相换接；将电压接入线的A相与 B相换接。然后，观察并记录界面显示的负序功率计算值或负序功率方向过流保护的工况（动作或不动作）。（II ）模拟 A相接地故障模拟方法同图11-47 。即将 TA二次 B相、 C相及 N相电流端子短接起来，拆除TV二次A相电压的接入端子上的接入线。然后，观察并记录界面上显示的负序功率计算值或负序功率方向过流保护的工况。5 动作方向正确性分析当用倒换 TA二次电流及TV二次电压相序的方法进行试验检查时，界面上显示的负序功率计算值应为负。负序功率方向过流保护应不动作。用模拟 A相接地故障进行试验检查（即对装置通入A相电

174、流及B、 C两相电压）时，电压、电流的向量图及负序序量图如图11-49 所示。. . . . . AI2BUAU2AU2CUAU2AI2CI2BI图 11-49 模拟 A相接地故障电压、电流向量图及负序序量图在图 11-49 中：2AI、2BI、2CI三相负序电流；2AU、2BU、2CU三相负序电压；AUA相电压；AIA相电流。由图 11-49 可以看出， 负序电流超前负序电压，由变压器向母线输出负序功率，表明变压器部故障。此时，装置的计算功率应为正值，保护应动作。如试验结果与分析结果完全相同，则表明功率方向元件动作方向正确。另外，在用倒换TA二次电流及TV二次电压相序方法试验测量时，由于由母线向变压器输送有功及无功， 负序电流带后负序电压，即由母线向变压器输送负序功率，表明母线故障，装置的计算功率应为负值。负序功率方向过流保护应不动作。四安全措施在带负荷检查功率方向保护的动作方向时，应确保有关保护不误动；当变压器或系统故障时，其他保护应能可靠切除故障。为此，在试验之前应按规定开工作票及做好安全措施。在柜后端子排上模拟故障，仍属在带电的TV及 TA二次回路中工作，应接照有关规定进行操作并做好确保人身和设备安全的安全措施。试验结束后，恢复端子排上的接线，恢复改动过的电流定值，并确认恢复正确无误。重新投入被退出的各保护。