变压器比率差动保护原理、整定计算、校验方法、动作原因、动作后处理方法

一、变压器比率差动保护原理

   比率差动保护基于基尔霍夫电流定律，通过比较变压器各侧电流的矢量和，识别内部故障：

    1、差动电流（Id）：各侧电流矢量和，Id = |I1 + I2 + ... + In|。

    2、制动电流（Ir）：各侧电流幅值和的一半，Ir = (|I1| + |I2| + ... + |In|)/2。

    3、比率制动特性：动作条件为 Id > K·Ir + Icd0，其中：

       K：比率制动系数（0.3~0.5），抑制区外故障时的不平衡电流。

       Icd0：最小动作电流（0.2~0.5倍额定电流），避免轻微不平衡误动。

    4、CT极性要求：确保各侧CT二次回路极性正确，防止正常运行时差流累积。

二、变压器比率差动保护整定计算步骤

    1、最小动作电流（Icd0）：

        通常取变压器额定电流（Ie）的0.2~0.5倍，如0.3Ie。

3、启动电流（Isd）：

        按躲过最大负荷电流整定，一般为1.2~1.5倍Ie。

4、谐波制动：

     二次谐波：15~20%，防止励磁涌流误动。

     五次谐波：30~35%，抑制过励磁工况。

5、灵敏度校验：

     校验最小内部故障时差动电流是否可靠动作，要求灵敏系数≥2。

三、变压器比率差动保护校验方法

1、二次回路检查：

    确认CT接线极性正确，回路无松动或接地异常。

2、CT极性测试：

    通过一次升流法，验证各侧CT极性是否一致。

3、差动电流测量：

    在额定负荷下，测量差动电流应接近零（<0.1Ie）。

4、比率制动特性测试：

    模拟区内外故障，验证动作方程是否满足设定曲线。

    示例测试点：

    Ir = 0.5Ie时，Id动作值应为K×0.5Ie + Icd0。

5、谐波制动试验：

    注入含二次/五次谐波的电流，验证保护是否可靠制动。

6、带负荷测试：

    投运前实测各侧电流相位、幅值，确认差流正常。

四、变压器比率差动保护动作原因分析

    1、内部故障：绕组匝间短路、相间短路、接地故障、铁芯多点接地等。

    2、CT异常：CT饱和（区外故障时）、二次开路、变比错误、极性接反。

    3、二次回路：接线错误、接触不良、多点接地、电缆绝缘破损。

    4、保护设置：整定值错误（如Icd0过小）、谐波制动比设置不当。

    5、干扰因素“雷电过电压、直流系统接地、高频干扰导致保护误判。

五、变压器比率差动保护动作后处理流程

1、紧急操作：

    立即记录保护信号、故障录波，断开变压器各侧断路器。

2、设备检查：

    本体检查：有无喷油、变形、异味；油色谱分析（H₂、C₂H₂等气体含量）。

    CT及二次回路：测量CT直阻、绝缘电阻，检查端子排接线。

3、故障分析：

    结合录波数据，计算差动电流与制动电流，判断是否为真实故障或误动。

    检查定值单与实际设置是否一致。

4、处理与复电：

    确认内部故障：返厂检修或更换变压器。

    二次回路问题：重新紧固接线，更换损坏CT。

    参数错误：重新校核定值，修正后做传动试验。

    干扰导致：加装抗干扰措施（屏蔽电缆、滤波装置）。

5、试送电：

    处理完毕后，空载试送电，监测差流是否正常，再逐步加载

六、变压器比率差动保护关键注意事项

    1、CT选型：确保各侧CT变比、精度（如5P20）匹配，避免饱和。

    2、抗饱和措施：采用TPY级CT或数字保护中的抗饱和算法。

    3、同步问题：微机保护需补偿各侧采样数据的时间差（插值法或GPS对时）。

    4、通过以上步骤，可全面掌握变压器比率差动保护的全生命周期管理，确保快速切除故障并减少误动风险。