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1變壓器差動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)介變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性如所示，它是一個(gè)帶比例制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)。
在此特性圖上：折線上方為動(dòng)作區(qū)，下方為制動(dòng)區(qū)。
由圖可知，隨著流過的制動(dòng)電流增大，其要求的動(dòng)作電流也進(jìn)一步變大，下面來詳細(xì)分析這個(gè)問題。
差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作方程如下：其中：在此保護(hù)特性中，根據(jù)短路電流的不同，動(dòng)作電流共分為三段。其中一段和二段為比例差動(dòng)制動(dòng)。
方程式（1）、（2）中，Ico為差動(dòng)動(dòng)作電流，Ires為差動(dòng)制動(dòng)電流，TA的極性取母線側(cè)為正極性。Kbl為比例制動(dòng)系數(shù)，在工程實(shí)際中，許多公司如國(guó)電南瑞（NARI）、國(guó)電南自（NAEF）、許繼四方和ABB等多家廠家建議，根據(jù)具體變壓器的不同，可以取在0.2到0.75之間。
IcdSD為差動(dòng)速斷保護(hù)為差動(dòng)保護(hù)第三段，它無制動(dòng)約束，可以快速切除嚴(yán)重的內(nèi)部故障，和帶制動(dòng)差動(dòng)互為補(bǔ)充，防止由于電流互感器飽和而引起的差動(dòng)保護(hù)延時(shí)動(dòng)作，其整定值應(yīng)按躲過變壓器的勵(lì)磁涌流來整定：IcdSD=K*Ie，其中K為倍數(shù)，40~120MVA的變壓器K值可取3.0~6.0，可以視變壓器容量和系統(tǒng)阻抗的大小而定。
2變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為分析2.1變壓器區(qū)內(nèi)故障2.1.1單側(cè)電源供電時(shí)發(fā)生變壓器區(qū)內(nèi)故障由于單側(cè)供電，因此低壓側(cè)電流為0.變壓器發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)Im要遠(yuǎn)大于Ie，其ICO/Ires的值約為2由此可以滿足判據(jù)（1），差動(dòng)保護(hù)能夠可靠動(dòng)作。
2.1.2雙側(cè)電源供電時(shí)發(fā)生變壓器區(qū)內(nèi)故障由于雙側(cè)供電，因此高低壓側(cè)同為從母線側(cè)向變壓器流入故障電流，Im和In是同相位。
發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)Im要遠(yuǎn)大于Ie，因此ICD的值很大，而此時(shí)制動(dòng)電流為0，即使考慮到TA飽和的影響其制動(dòng)電流也很小，由此也可以滿足判據(jù)（1），差動(dòng)保護(hù)能夠可靠動(dòng)作。
2.2變壓器發(fā)生區(qū)外故障變壓器區(qū)外故障系統(tǒng)示意圖如，當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生區(qū)外短路故障（K1）時(shí)，變壓器流過穿越電流，此時(shí)Im和In兩側(cè)電流互為反相位，在此情況下變壓器差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該誤動(dòng)，而應(yīng)該由相應(yīng)的線路保護(hù)動(dòng)作去切除故障。
考慮到在巨大的短路電流作用下，電流TA將會(huì)發(fā)生飽和，變壓器的差動(dòng)回路要承受很大的不平衡電流，這對(duì)差動(dòng)保護(hù)的安全性是個(gè)考驗(yàn)。一般TA的選型上已經(jīng)保證TA的大誤差不超過10 ，由此考慮到嚴(yán)重的情況：在外部大故障電流Idmax的情況下，低壓側(cè)的CT由于容量較小而In發(fā)生飽和，另一側(cè)高壓側(cè)TA而Im不飽和的情況下：此時(shí)的In也就是Idmax已經(jīng)很大，差動(dòng)回路的差流亦會(huì)很大，因此在工程中必須選取適當(dāng)?shù)牟顒?dòng)制動(dòng)比例系數(shù)Kb/，使其ICD/Ires的值小于動(dòng)作值，讓差動(dòng)保護(hù)能夠可靠閉鎖保護(hù)不動(dòng)作，保證保護(hù)的安全性。
2.3變壓器區(qū)外故障的同時(shí)發(fā)生變壓器內(nèi)部故障2.3.1流出電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)靈敏度的影響如所示，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變壓器區(qū)外線路（K1）故障時(shí)，或者在低壓側(cè)帶很重的負(fù)荷這兩種情況下，同時(shí)變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路故障（K2），這時(shí)由于變壓器流過大量的穿越電流，將會(huì)有制動(dòng)電流Ires出現(xiàn)，在此情況下變壓器差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該被閉鎖制動(dòng)，而應(yīng)該能夠解除閉鎖，可靠出口動(dòng)作，下面就對(duì)這種流出電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)靈敏度影響的情況進(jìn)行重點(diǎn)分析。將動(dòng)作方程（1）進(jìn)行處理，從而得出在區(qū)外線路故障的同時(shí)發(fā)生變壓器內(nèi)部故障，在保護(hù)正確動(dòng)作的情況下，來研究與允許流出的大電流之間的關(guān)系D Q為低壓側(cè)流出電流In與高壓側(cè)電流Im的比值：其中K=im/le；也就是高壓側(cè)故障電流對(duì)額定電流的比值倍數(shù)。在本研究課題中選擇一個(gè)如上圖所示電力系統(tǒng)，選取變壓器容量40 ~120MVA的變壓器進(jìn)行數(shù)字仿真分析，模擬系統(tǒng)發(fā)生區(qū)外故障，而在同時(shí)變壓器內(nèi)部也發(fā)生了內(nèi)部短路故障，分析此時(shí)的差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為。工程實(shí)際，在仿真中取Is1二0.5Ie，Is2=6Ie.并且分別選取多組差動(dòng)起動(dòng)電流icdqd二0.2Ie，0.體仿真結(jié)果如下。（其中Q由可知，在變壓器區(qū)外故障的同時(shí)也發(fā)生區(qū)內(nèi)故障的情況下，隨著差動(dòng)制動(dòng)比例系數(shù)Kb/的增大，其流出電流Q值也越來越小；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著差動(dòng)起動(dòng)電流icdqd的增大，其流出電流Q值也會(huì)變小；即在保證差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的前提下，其允許的低壓側(cè)流出電流也會(huì)變小，如果低壓側(cè)流出電流超過此Q值就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)閉鎖不動(dòng)作。
為了爭(zhēng)取變壓器在匝間短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)有足夠大的靈敏度，應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪x取差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)制動(dòng)比例系數(shù)Kb/和差動(dòng)起動(dòng)電流Icdqd系數(shù)，使之在區(qū)外故障時(shí)可靠制動(dòng)，內(nèi)部短路可靠動(dòng)作并允許更大的流出電流Q在保證不誤動(dòng)的前提下提高它的靈敏度。
3變壓器差動(dòng)保護(hù)的建議從以上數(shù)據(jù)圖表分析可知，在保證變壓器內(nèi)部故障時(shí)可靠動(dòng)作的前提下，如果要允許低壓側(cè)穿越電流增大，以及區(qū)外故障的同時(shí)發(fā)生變壓器內(nèi)部故障的情況時(shí)也能靈敏動(dòng)作，必須減小Kb/和I./，這樣一來又增大了區(qū)外故障時(shí)有可能躲不過差動(dòng)不平衡電流而誤動(dòng)的可能性。對(duì)變壓器保護(hù)而言，要兼顧安全性和靈敏性的前提下來選擇一個(gè)合適的Kb/的值。
在廣泛研究了國(guó)電南瑞公司、國(guó)電南自、許繼四方和ABB的保護(hù)后，發(fā)現(xiàn)Kb/設(shè)在0.5是個(gè)比較好的選擇，Ic/qd可選取在（0.2/e~0.5/e），建議在實(shí)際工程中，根據(jù)大負(fù)荷時(shí)的實(shí)際差動(dòng)回路中的不平衡電流而定。
3.1保護(hù)安全性校驗(yàn)當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，如高壓側(cè)電流Im為8，考慮到在巨大的短路電流作用下，電流CT將會(huì)發(fā)生飽和的影響，此時(shí)保護(hù)的差動(dòng)回路要承受很大的不平衡電流，由（7）、（8）式得：11，當(dāng)取Kbl為0.5時(shí)能夠保證保護(hù)區(qū)外故障不誤動(dòng)，保護(hù)的安全性能夠得到保證。
3.2保護(hù)動(dòng)作靈敏性校驗(yàn)本課題選取的系統(tǒng)（系統(tǒng)參數(shù)同上）來進(jìn)行數(shù)字模擬仿真研究，結(jié)果如下：表1區(qū)外故障數(shù)字仿真分析比例制動(dòng)高壓側(cè)故障電流值差動(dòng)可靠動(dòng)作，允許低壓流出的大電流Q=/*/系數(shù)表1為差動(dòng)保護(hù)取比例系數(shù)Kbi為0.5時(shí)的數(shù)字仿真結(jié)果，結(jié)論如下：當(dāng)變壓器低壓側(cè)正常帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，高壓側(cè)電流/m為/<，低壓側(cè)電流/n達(dá)到0. 4/，時(shí)，又發(fā)生變壓器輕微區(qū)內(nèi)匝間短路的情況下，保護(hù)可以正確動(dòng)作出口跳閘；當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生一般區(qū)外短路故障，高壓側(cè)電流/m為2.5/<，低壓側(cè)電流/n達(dá)到1.3/，時(shí)，又發(fā)生變壓器輕微區(qū)內(nèi)匝間短路的情況下，保護(hù)依然可以正確動(dòng)作出口跳閘；當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生嚴(yán)重區(qū)外短路故障，高壓側(cè)電流/m為8/<，低壓側(cè)電流/n達(dá)到4. 5/e時(shí)，又發(fā)生變壓器區(qū)內(nèi)匝間短路的情況下，保護(hù)依然可以正確動(dòng)作出口跳閘。因此保護(hù)的靈敏性是可以得到保證的。
4結(jié)束語(yǔ)變壓器是電力系統(tǒng)中重要的主設(shè)備，變壓器保護(hù)必須在區(qū)內(nèi)故障時(shí)能夠可靠動(dòng)作切除故障，在區(qū)外故障時(shí)能夠可靠不誤動(dòng)，因此在變壓器差動(dòng)保護(hù)的參數(shù)設(shè)置時(shí)要考慮到多重因素，設(shè)置參數(shù)是個(gè)相互協(xié)調(diào)和制約的過程。在工程中可以通過減小差動(dòng)起動(dòng)電流/，dqd和差動(dòng)比例系數(shù)Kbi的方法來提高保護(hù)在區(qū)內(nèi)外復(fù)合故障的靈敏度；但同時(shí)必須要兼顧到保護(hù)區(qū)外故障不誤動(dòng)的安全性，這二者必須綜合考慮。
