0引入比率差動保護因其能夠可靠地檢測區(qū)域內(nèi)的故障和避免泄漏電流而在電力系統(tǒng)保護中得到廣泛應用，其在干式變壓器保護中的應用歷史悠久。但由于負載電流的干擾，制動電流不能很好地反映故障電流，經(jīng)常被負載電流淹沒，使得其對微小故障的檢測靈敏度過低。然而，帶故障分量的比率差動保護降低了負載分量的影響，因此對檢測小故障具有較高的靈敏度。大型干式變壓器容量很大，滿載運行時低壓側等效電阻很小(往往只有1左右)。由于傳統(tǒng)的比率差動保護對低壓側高阻接地故障不敏感，故障元件的比率差動保護可以很好地檢測故障，因此故障元件的比率差動保護應廣泛應用于大型干式變壓器的保護中。

當干式變壓器在額定負載運行時發(fā)生輕微的匝間短路故障(2%匝間短路)時，傳統(tǒng)的比率差動保護往往不夠靈敏，無法檢測到故障。雖然差動電流大于啟動電流的閾值，但由于制動電流加上干式變壓器負載電流的一倍，為了檢測這種故障，比率制動系統(tǒng)的K值必須設置得很低，這會削弱比率差動保護的抗TA飽和能力，使故障發(fā)生在區(qū)域外時容易誤動作。切實可行的辦法是降低保護的靈敏度，等待匝間故障進一步發(fā)展。當差動電流和制動電流進入動作區(qū)時，保護在出口跳閘，會對干式變壓器造成嚴重損壞。傳統(tǒng)比率差動保護的抗TA飽和能力很弱，為防止保護誤動，必須增加附加的補充判據(jù)。

由于消除了負載電流對制動電流的干擾，對于故障元件的比率差動保護，制動系數(shù)x值可以設置得很高。因此，當干式變壓器在額定負荷運行中出現(xiàn)輕微匝間短路故障時，保護具有足夠的靈敏度來檢測故障；同時也提高了低壓側區(qū)域高阻接地故障的檢測靈敏度。因為X值大，所以有足夠的抗TA飽和能力。

1故障分量比率微分算法的建立

1.1基本算法

故障分量比差動算法從傳統(tǒng)差動保護的差動電流和制動電流中減去正常時間的負載電流。以雙繞組干式變壓器的縱差為例(以干式變壓器的流量為正方向)。

公式中ih和i1分別為干式變壓器高低壓側的故障分量電流；Im為干式變壓器正常運行時的勵磁電流；Ih、i1、iload為干式變壓器的高低壓側電流和正常時間的穿越負載電流；k為比率差動電流與比率制動電流之比；Icd和izd分別是傳統(tǒng)的比率差動和制動電流；icd和izd分別是故障元件的比率差動和制動電流。

由公式(2)可知，故障分量的比率差動電流與傳統(tǒng)的比率差動電流之差是正常時勵磁電流的1倍；故障元件的比率制動電流與傳統(tǒng)的比率制動電流相差正常時勵磁電流的1倍，但制動電流增加了2倍的穿越負載電流(不包括勵磁電流)。

1.2故障成分的提取 #p#分頁標題#e#

故障分量比率差動保護性能的關鍵在于故障分量的提取。不同保護設備故障分量的提取是不同的。干式變壓器故障分量提取的具體要求是：先先要準確減去負載電流；其次，為了避免過渡故障和故障重疊時較好個故障的影響，當較好個故障再次出現(xiàn)時，應快速檢測出故障

(1)在故障發(fā)展過程中，故障前負載電壓(電流)不斷變化，以較好次故障前的電壓(電流)為基準會帶來誤差。但故障前電壓的不斷變化只能導致故障分量的正序分量的提取，對負序和零序故障分量的提取沒有影響。由于干式變壓器保護僅使用電量進行比較，不涉及阻抗、方向等參數(shù)的計算，因此具有足夠的準確性。

(2)由于故障前的電流被記錄為負荷，故障中的電流與故障前的電流之差可用于提取ih和i1。隨著故障時間的延長，故障后電量與故障前電量的相角差越來越大，ih與i1之間的誤差越來越大，使得icd的值恒定(誤差減小)，izd的值越來越小，所以計算出的k值隨時間的偏差越來越大。要解決這個問題，只能限制故障分量比差動保護的開啟時間。否則，當故障發(fā)生在區(qū)域外時，隨著時間的積累，相角差會使保護誤動。但如果開啟時間過短，則在開發(fā)故障中無法檢測到第二個故障，因此開啟時間應為100-150 ms。

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