矿用变压器的保护设计本科毕业论文.doc

矿用变压器的保护设计摘要随着我国电力工业的迅速发展，在现代电力系统中，变压器保护装置能否准确、及时、可靠的动作是保证电网安全运行的关键因素之一。目前，对变压器保护装置的实时性、计算精度和大量数据运算速度的要求不断提高，单片机系统在很多场合下已经不能很好的满足用户要求。而DSP系统由于运算速度快、精度高等特点，正逐渐取代单片机系统。DSP拥有快速的指令周期以及地址、数据总线分离等适合快速数字信号处理的优点。除此之外，它有着丰富的硬件资源，强大的功能，先进的开发环境及开发平台，能够极大地提高保护产品的性能。文章以MOTOROLA公司的DSP2407芯片为核心，提出了集测量、保护、控制、通信等功能于一体的变压器后备保护装置设计方案。论文主要研究了微机保护的可靠性、微机保护算法以及变压器后备保护装置的设计。文章在微机保护可靠性方面进行了较为深入的理论分析与计算，构造了状态空间模型，为带自检的变压器保护装置的可靠性作出了估算。给出了提高变压器保护装置可靠性的措施，并将部分措施应用于装置设计中，取得了预想的效果。另外，文章也对几种典型的微机保护算法进行了详细的理论分析。最后，在了解变压器保护装置的结构和功能的基础上，文章提出了变压器保护装置的设计方案，介绍了部分硬、软件的设计。关键词变压器保护；微机保护；保护回路DESIGN OF PROTECTION OF MINING TRANSFORMERABSTRCTWith the rapid development of power industrial in our country,the protection device for transformer whether can exactly, timely, reliably act, which is one of animportant factor for power grid to guarantee running securely in modern electricsystem. Now, the real time, precision of calculation and the velocity of runningdatum are required to improve on backup protection device for transformer.Single-chip system cant satisfy users requirements in many situations. However,DSP system will gradually substitute single-chip system because of its advantages,such as the velocity of running and high precisionDSP owns rapid instruction periods,address buses separated from data buses,which can excellently adapt to the rapid digital signal process. Besides, it has abundance of hardware resources, strong instructions, excellence developing circumstance and corresponding with developing platform, which greatly improve performance of protection products. Based on the DSP2407 chip of MOTOROLA Company, this paper proposes a designing scheme of backup protection device for transformer,which includes measuring,protection and communication etcThe reliability of microcomputer protection,protection algorithm of microcomputer and designing of device are studied in this paper. Firstly, the reliability of microcomputer protection is analyzed and calculated according to theory. At the same time, the reliability of backup protection device for transformer with self-exam is estimated by constructing state-module. Some measurements of reliability about backup protection device for transformer are also presented. Secondly, some of typical protection algorithms about micro computer are researched in theory. Lastly, based on understanding the structure and function of backup protection device for transformer, its hardware and software are designed and introduced.KEYWORDS Transformer protection, microcomputer protected, protection return rouIII安徽理工大学毕业设计目录 摘要IABSTRCTII1绪论11.1课题背景11.2电力变压器保护综述11.2.1变压器的故障11.2.2电力变压器的异常工作状态11.2.3电力变压器的保护方式21.3电力变压器保护研究现状21.4继电保护的发展31.4.1计算机化31.4.2网络化31.4.3保护、控制、测量、数据通信一体化41.4.4智能化42变压器保护原理52.1气体保护52.1.1保护的工作原理52.1.2气体保护的缺点52.1.3气体保护的优点52.2电流速断保护62.2.1保护的工作原理62.2.2电流速断保护的特点72.3纵联差动保护72.3.1变压器差动保护基本原理72.3.2变压器差动保护不平衡电流分析92.3.3变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法102.3.4实施纵差动保护遇到的问题122.4过电流保护122.4.1不带低电压起动的过电流保护122.4.2低电压起动的过电流保护132.4.3负序电流和单相低电压启动的过电流保护142.5零序电流保护152.5.1中性点直接接地变压器的零序电流保护152.5.2中性点可能接地或不接地变压器的保护162.6过负荷保护182.7过励磁保护193 DSP原理简介213.1DSP的基本概述213.2DSP的发展213.3DSP芯片的特点213.4DSP芯片的分类233.5DSP微机保护的优越性233.6DSP技术在微机保护中应用的意义243.6.1DSP2407结构和引脚介绍244变压器的硬件保护274.1电源插件294.2CPU插件294.3模拟量输入插件294.4A/D转换304.5开关量输入输出插件315变压器微机保护的软件设计335.1软件设计的总体架构335.2主程序模块335.2.1系统初始化335.2.2自检项目345.2.3模拟量采集365.2.4数据处理365.2.5事件处理365.3采样中断服务程序模块375.4系统软件可靠与抗干扰设计38结论39参考文献40致谢41ii1绪论1.1课题背景在电力系统中广泛使用变压器来升压或者降压。变压器是电力系统不可或缺的重要电气设备。利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能，在电力系统中，需要用变压器将电压升级进行远距离传输，以降低线路损耗，当电能到达用户区后，再采用不同等级的变压器将电能降压使用，因此，变压器的正常运行对保持系统的稳定与安全有着特殊的意义。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是非常重要的设备。因此，应根据变压器的容量等级和重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。将微型计算机技术应用于变压器保护是提高变压器保护水平的一个重要途径。采用微机保护技术构成的变压器保护系统，较现有的模拟式保护具有更加完善的功能，提高了电力系统安全运行水平。1.2电力变压器保护综述1.2.1变压器的故障电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器；外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护（瓦斯和差动）无延时动作切除故障变压器，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护（如低压侧母线保护）或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。1.2.2电力变压器的异常工作状态变压器处于不正常运行状态时，继电器应根据其严重程度，发出警告信号，使运行人员及时发现并采取相应措施，以保安全。变压器不正常工作状态主要有：1.由于外部短路引起的过电流；2.由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及尖峰负荷等与原因引起的过负荷；3.外部接地短路引起的中性点过电压；4.油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高；5.大容量变压器在过电压或低频等异常运行工况下导致变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。1.2.3电力变压器的保护方式根据变压器的故障和异常工作状态，其通常装设的保护装置如下：1.瓦斯保护对变压器油箱内部的各种故障及油面的降低应装设瓦斯保护。容量为800KVA及以上的油浸式变压器，对于容量为400KVA及以上的车间内油浸式变压器，匀应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，；保护装置应瞬间动作于信号：当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。对于高压侧未装设断路器的线路-变压器组，未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可仅动作与信号。2.纵差保护或电流速断保护容量在10000KVA及以上的变压器应装设纵差保护，用以反应变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路、中性点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路。3.过电流保护变压器的过流保护用作外部短路及变压器内部短路的后备保护。4.零序过流保护变压器中性点直接接地或经放电间隙接地时，应补充装设零序过流保护。用以提高保护在单相接地时的灵敏度。零序过流保护主要用作外部电网接地短路的后备保护。5.过负荷保护变压器过负荷时，应利用过负荷保护发出信号，在无人值班的变电所内可将其作用于跳闸或自动切除一部分负荷。1.3电力变压器保护研究现状随着计算机硬件的迅速发展,微机保护硬件也在不断发展。微机保护的硬件已由第一代单CPU硬件结构和第二代多单片机的多CPU硬件结构发展到以高性能单片机结构的第三代硬件结构,其具有电路简单的特点,抗干扰的性能进一步加强,并完善了通信功能,为实现变电站自动化提供了方便。近年来,数字信号处理技术开始广泛应用于微机保护领域。DSP的特点是计算能力强、精度高、总线速度快,将数字信号处理应用于微机继电保护,极大地缩短了数字滤波、滤序和傅立叶变换算法的计算时间,可以完成数据采集、信号处理的功能和传统的继电保护功能。差动保护为变压器主保护的主要形式,长期以来受到保护工作者的关注。1931年, R. E. Cordray提出比率差动的变压器保护,标志着差动保护作为变压器主保护时代的到来。1958年R. L. Sharp和WE. GlassBurn提出了利用二次谐波鉴别变压器励磁涌流的新方法,并在模拟式保护中加以实现。目前国内外生产变压器继电保护装置的厂家很多,就主保护而言,国外保护装置基本是以二次谐波制动为主的比率差动保护,而国内则以二次谐波制动和间断角两种原理为主导,以波形对称原理为补充的格局正在形成。1.4继电保护的发展1.4.1计算机化随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。南京电力自动化研究院目前在研究32位保护硬件系统。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存（Cache）和浮点数部件都集成在CPU内。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机做成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。1.4.2网络化计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行，这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络有较高的可靠性。微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。1.4.3保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置是电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的信息和数据传送给网络控制中心或任何一终端。因此，每个微机保护装置实现保护、控制、测量、数据通信一体化。目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器（OTA）和光电压互感器（OTV）已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1.4.4智能化近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确做出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。2变压器保护原理2.1气体保护2.1.1保护的工作原理当变压器油箱内发生各种短路故障时，由于短路点电弧和短路电流的作用，变压器油和绝缘材料受热分解，产生大量气体，从油箱流向油枕上部。故障越严重，产生气体越多，流向油枕的气流和油流速度也越快，利用这种气体来实现保护称气体保护。如图2-1所示：图2-1气体保护原理接线图图2-1气体继电器KG的上触电为轻气体触点，动作于信号；下触点为重气体触点，动作于跳闸。当变压器发生严重故障时，由于挡板在油流冲击下可能不稳，会使重气体触点抖动，影响气体保护的可靠性。为此，KCO采用具有自保持的中间继电器。此外，为防止气体继电器在变压器换油或试验时误动作，可通过连接片XB将跳闸回路断开。2.1.2气体保护的缺点不能反应变压器油箱外套管及联接战线上的故障，因此，不能作为防御变压器内部事故的唯一保护。由于构造问题，在运行中正确动作率还不高。挡板式瓦斯继电器也存在当变压器油面严重下降，需要跳闸时，动作不快的缺点。2.1.3气体保护的优点灵敏度高、结构简单，并能反应变压器油面内部各种类型的故障。特别是当绕组短路匝数很少时，故障点的循环电流虽然很大，可能造成严重的过热，但反应在外部电流的变化却很小，各种反应电流量的保护都难以动作，因此瓦斯保护对保护这种故障有特殊的优越性。2.2电流速断保护2.2.1保护的工作原理变压器的电流速断保护是反应于大电流增大而瞬间动作的保护。装于变压器的电源测，对于变压器用引出线上各种形式的短路电流进行保护。为证明选择性，速断保护只能保护变压器的一部分，一般能保护变压器的原绕组，它适合用于容量在10MVA以下小容量的变压器，当电流保护时限大于0.5S时，可在电源侧装设电流速断保护，其接线原理如图2-2所示：图2-2电流速断保护原理接线图保护动作电流可按下列条件之一选择：1.躲过外部K2短路时流过保护的最大电路电流整定，即 （2-1）式中 为可靠系数，为1.31.4； 最大运行方式下，变压器低压侧母线发生短路故障时，流过保护的最大短路电流。2躲过变压器空载投入时的励磁涌流 (2-2)式中 为保护安装侧变压器的额定电流。取上述两个的最大值作为整定值。保护的灵敏度校验，要求在保护安装处K1点发生两相金属性短路进行校验，即 (2-3)式中 为最小运行方式下，保护安装处发生两相短路时的最小短路电流。2.2.2电流速断保护的特点电流速断保护的优点是接线简单、动作迅速。但作为变压器内部故障的保护时存在以下缺点：1.当系统容量不大时，保护区伸不到变压器的内部，即保护区很短，灵敏度达不到要求。2.在无电源的一侧，从套管到断路器的一段故障要靠过电流保护跳闸，这样切除故障很慢，对系统安全运行影响很大。3.对于并列运行的变压器负荷侧故障时，将由过电流保护无选择性的切除所有变压器。2.3纵联差动保护2.3.1变压器差动保护基本原理电力变压器可能发生的内部故障包括：各侧绕组的相间短路故障，中性点直接接地的变压器的单相接地短路，绕组的匝间短路等。变压器内部的各种短路都将产生电弧，引起主绝缘烧毁，绝缘油分解，内部油压增大，有可能引起油箱爆炸起火。因此，对变压器内部故障应尽快切除。纵差动保护是变压器的电气主保护，由于变压器在电力系统中占有重要地位，纵差动保护必须满足如下要求：1.能反应保护区内各种相间和接地短路故障。2.动作速度快，一般动作时间不能大于 30ms。 3.在变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复期间产生励磁涌流时不应误动作。4.在变压器过励磁时，纵差动保护不应该动作。5.发生外部故障时电流互感器饱和应可靠不动作。6.保护区内故障时，电流互感器饱和，纵差动保护不应拒动或延时动作。7.保护区内发生短路故障，在短路电流中含有谐波分量时，纵差动保护不应拒动或延时动作。按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别保护范围末端和相邻范围始端的故障。为了保证动作的选择性，在整定动作参数是必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区或延长动作时限的方法获得选择性。差动保护的原理接线图如图2-3所示。图2-3差动保护原理接线图变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，图为差动保护的单相原理接线图。双绕组变压器，在其两侧装设电流互感器当两侧电流互感器的同极性端子在同一方向，差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子上。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此必须适当选择两侧电流互感器的变化，使得在正常工作时和外部故障时两侧的二次电流相等，流过差动继电器线圈的电流在理论上等于零。即： (2-4)所以两侧的CT变比应不同，且应使即： (2-5)按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧CT变比的比值等于变压器的变比。2.3.2变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下不平衡电流变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线引起：（1）由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比，而变压器的变比是一定的，因此上述条件是不能得到满足的，因而会产生不平衡电流。（2）由变压器两侧电流相位不同而产生。变压器常常采用两侧电流的相位相差30的接线方式（对双绕组变压器而言）。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式（即均采用形接线方式），则二次电流由于相位不同，也会在纵差保护回路产生不平衡电流。（3）由变压器两侧电流互感器型号不同而产生。电流互感器是一个带铁心的元件，在变换电流的过程中，需要一定的励磁电流，所以一次电流和二次电流的关系如式（2-6）： （2-6）当变压器两侧电流互感器的型号不同时，它们的饱和特性、励磁电流等也就不同，即使两侧电流互感器的变比符合要求，流入差动继电器的差电流为，如式（2-7）： （2-7）差电流也不会为零，即在正常运行或外部短路时，会有不平衡电流流入差动继电器。2.暂态情况下的不平衡电流（1）由变压器励磁涌流产生正常运行情况下，铁芯未饱和，相对导磁率很大，变压器绕组的励磁电感也很大，因而励磁电流很小，一般不超过额定电流的3%5%。当投入空载变压器或外部故障切除后的电压回复时，一旦铁芯饱和后，想对导磁率接近于1，变压器绕组的电感降低，相应出现数值很大的励磁电流，称为励磁涌流，其值可能达到变压器额定电流的68倍。励磁涌流具有如下特征：励磁涌流数值很大，最大可达变压器额定电流的68倍；励磁涌流包含有很大成分的非周期分量，波形呈尖顶波形且偏于时间轴的一侧；励磁涌流包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；励磁涌流相邻波形是不连续的，因而波形之间出现了间断角。由于励磁涌流的存在，使变压器差动回路产生很大的不平衡电流，常常导致纵差保护的误动作，给变压器纵差保护的实现带来困难。（2）由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，一次系统的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使互感器的铁心更加饱和。本来按10%误差曲线选择的电流互感器在变压器稳态外部短路时，就会处于饱和状态，再加上非周期分量的作用，则铁心将严重饱和。因而，电流互感器的二次电流的误差更大，暂态过程中的不平衡电流也将更大。2.3.3变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法从上面的分析可知，构成纵差保护时，如不采取适当的措施，流入差动继电器的不平衡电流将很大，按躲开变压器外部故障时出现的最大不平衡电流整定的纵差保护定值也将很大，保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响，保护将无法工作。因此，如何克服不平衡电流，并消除它对保护的影响，提高保护的灵敏度，就成为纵差保护的中心问题。1.由电流互感器变比产生的不平衡电流的克服方法对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2种方法来克服:一是采用自耦变流器进行补偿。通常在变压器一侧电流互感器（对三绕组变压器应在两侧）装设自耦变流器，将LH输出端接到变流器的输入端，当改变自耦变流器的变比时，可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流，从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈，接入差动电流，另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈，接入二次电流较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数，使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因而差动继电器中也没有电流流过。采用这种方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数进行选择，因此还会有一残余的不平衡电流存在，这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。目前微机继电保护已被广泛应用，对于变压器纵差保护中由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可以通过软件补偿，也可采用在模数变换（VFC）板上直接调整变压器各侧电流的硬件调整平衡系数的方法，把各侧的额定电流都调整到保护装置的额定工作电流（5A或1A），这类似于整流型保护调整平衡绕组的方法。2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH接线方式的方法（也称相位补偿法）来克服。对于变压器Y形接线侧，其LH采用形接线，而变压器形接线侧，其LH采用Y形接线，则两侧LH二次侧输出电流相位刚好同相。但当LH采用上述连接方式后，在LH接成形侧的差动一臂中，电流又增大了3倍，此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧LH的变比扩大3倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等。接线图如图2-4图2-4纵差保护原理接线图 差动臂中的同相位了，但。为使正常运行或区外故障时，则应使故此时选择LH变比的条件如式（2-8）： （2-8）在采用微机保护的变压器中，变压器各侧LH均可接成Y形，因相位不同而产生的不平衡电流可以通过软件进行相位校正。3.由电流互感器型号不同和由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流的克服方法该不平衡电流均可在变压器纵差保护定值整定计算中予以考虑。在稳态情况下，为整定变压器纵差保护所采用的最大不平衡电流可如式（2-9）确定： （2-9）为LH的同型系数，当LH型号相同时取0.5，不同时取1.0；为变压器带负荷调压引起的相对误差，一般采用变压器调压范围的一半；为平衡线圈整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差。2.3.4实施纵差动保护遇到的问题实施变压器纵差动保护，除应满足继电保护的要求外，应解决几个问题。1.正确识别励磁涌流和内部短路故障时的短路电流。变压器空载合闸或外部短路故障切除电压突然恢复时，变压器有很大的励磁电流即励磁涌流流过，因该励磁涌流仅在变压器的一侧流通，故流入差动回路。变压器内部短路故障时，差动回路通过的是很大的短路电流，应正确识别励磁涌流和短路电流。2.应解决好区外短路故障时差动回路中的不平衡电流和保护灵敏度间的矛盾。区外短路故障时，由于纵差动保护各侧电流互感器变比不匹配、调压变压器分接头的改变、电流互感器误差特别是暂态误差的影响，差动回路中流过数值不小的不平衡电流，为保证纵差动保护不动作，动作电流应高于区外短路故障的最大不平衡电流，这势必要影响内部短路故障时保护的灵敏度。作为纵差动保护，既要保证区外短路故障差动回路流过最大不平衡电流时不误动，又要在内部短路故障时保证一定的灵敏度。3.电流互感器饱和不应影响纵差动保护的正确动作。特别是在保护区外短路故障时，一侧电流互感器的饱和导致差动回路电流增大，若不采取措施，很容易使差动保护误动作。此外，变压器内部短路故障时一侧电流流出以及内部短路故障时二次谐波。2.4过电流保护变压器相间短路的保护既是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。根据变压器容量大小和系统短路电流的大小，变压器相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护和复合电压起动的过电流保护等。2.4.1不带低电压起动的过电流保护过电流宜用于降压变压器，过电流保护采用三相式接线，且保护应该装设在电源侧。不带低电压起动的过电流保护的原理接线图如图2-5：图2-5变压器过电流单相原理接线图保护的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，如式（2-10）： （2-10）可靠系数，一般为1.21.3；为返回系数。2.4.2低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护的原理接线图如图2-6图2-6低电压起动过电流保护原理接线图对于升压变压器或容量较大的降压变压器，当过电流保护另名都不够时，可以考虑并列变压器跳闸或电动机自起动等因素引起的最大可能的负荷电流，而可以按躲过变压器的额定电流来整定。这样可以降低过电流保护的整定值，从而提高保护的灵敏度。对升压变压器，如果低电压继电器只接在一侧电压上则当另一侧发生短路时，往往不能满足灵敏度的要求。为此，可采用两套低电压继电器，分别接在变压器的高、低压侧。当采用低电压起动的过流保护时，其动作电流按躲开变压器的额定电流整定。低电压及电器的动作电压应小于正常运行情况下的最小工作电压。双侧电源的变压器或多台并列运行的变压器，一般均采用低电压起动的过流保护或复合电压起动的过流保护。2.4.3负序电流和单相低电压启动的过电流保护对于大型变压器，为提高后备保护灵敏度，必要时可装设负序电流和单相低电压起动的过电流保护。其优点是保护装置的构造简单，在不对称短路时灵敏度高，如图2-7所示图2-7负序电流和单相过电压启动原理接线图负序电流继电器的动作电流，应躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流，即 (2-11)还应躲过与变压器连接线路之一发生单相断线时通过变压器的负序电流。此外负序电流继电器的动作电流还应与相邻元件上的后备保护在灵敏度上配合。负序电流继电器的灵敏系数为 (2-12)式中，为后备保护范围末端发生不对称短路故障时流过保护最小负序电流。2.5零序电流保护在大电流接地的系统中，一般在变压器上装设接地保护。作为便宜变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。 当系统接地短路时，零序电流的大小和分布是与系统中变压器中性点接地的数目和位置有关。对于有一台变压器的升压变电站，变压器都采用中性点接地运行方式。对于若干台变压器并联运行的变电站，则采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地运行。2.5.1中性点直接接地变压器的零序电流保护图2-8为中性点直接接地双绕组变压器的零序电流保护原理接线图。保护用电流互感器接于中性点引出线上。其额定电压可选择低一级，其变比根据接地短路电流的热稳定和动态稳定条件来选择。图2-8中性点直接接地的变压器零序电流保护保护灵敏系数按后备保护范围末端接地短路校验，灵敏系数不小于1.2。保护动作时限应比引出线零序电流后备段的最大动作时限大一个阶梯时限。为了缩小接地故障的影响范围