電力變壓器差動保護技術分析

王靚 欒艷爍

【摘 要】電力變壓器是電力系統中最關鍵的主設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務，變壓器差動保護中諸多問題，不能夠很好的解決這些問題，就會直接影響變壓器差動保護的性能，甚至造成變壓器差動保護的誤動或拒動。本文筆者根據多年從事工作經驗對其技術進行闡述，談談個人一些認識與見解。

【關鍵詞】電力系統；變壓器；差動保護；技術分析

1.電力變壓器差動保護的原理

差動保護的原理是基于節點電流定律，利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工作或發生區外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流和的正比于故障點電流，差動繼電器動作。因而它只對被保護設備內部發生的短路故障發出響應，因此差動保護具有百分之百的選擇性，即使外部的故障極其嚴重，它也不會對其做出任何動作，因此也可以作為線路、電機等電力設施的主保護。繞組變壓器兩側設有電流互感器，而它的二次側則是按照循環電流法進行線路連接。兩側的電流互感器同極端如果同時朝向母線，則會與同極性的端子連接，并且會在兩個接線之間接入電流繼電器。繼電線圈內部的電流為兩邊的電流互感器的二次電流差，所以差動繼電器的位置是在差動回路上。

2.變壓器差動保護技術的實現

總結變壓器縱差保護所遇到的技術問題，要實現變壓器差動保護必須做到：使差動保護各側電流的相位相同或相反；使由變壓器各側TA二次流入差動保護的電流產生的效果相同，即是等效的；變壓器差動保護能可靠躲過勵磁涌流空，保證投變壓器時不會誤動；大電流側系統內發生接地故障時保護不會誤動，即避開零序電流的影響；能可靠躲過穩態及暫態不平衡電流。

2.1變壓器差動保護兩側電流的移相

呈Y，d接線的變壓器，兩側電流的相位不同，就不能滿ΣI=0。因此，要使正常工況下差動保護各側的電流向量和為零，首先應將某一側差動TA二次電流進行移相。在傳統的模擬量變壓器差動保護中，主要采取改變二次TA接線的方式（例如YN， dll接線方式的變壓器，其差動回路協接成Dynll）或采用輔助TA。運行實踐表明：通過改變變壓器差動TA接線方式對電流進行移相的方法存在一些缺點：第一次投運的變壓器，若某相差動TA的極性接錯，分析及處理相對較麻煩，實現差動元件的TA斷線閉鎖也比較困難。在微機保護中通過計算軟件對變壓器縱差保護某側電流的移相方式，對于Y，d接線的變壓器，當用計算機軟件對某側電流移相時，差動TA的接線均采用Y，y。用計算機軟件對變壓器高壓側差動TA二次電流的移相方式，是采用計算差動TA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進行移相的方式是完全等效的。這是因為取Y形接線TA二次兩相電流之差與將Y形接線TA改成△形接線后取一相的輸出電流是等效的。

值得注意的是：用軟件實現移相時，究竟取哪兩相TA二次電流之差？這應由變壓器的接線組別決定。例如：當變壓器的接線組別為YN， d11時，在Y側流入A、B、C三個差動元件的計算電流，應分別取Ia-Ib， Ib-Ic， Ic-Ia （Ia、Ib、Ic為差動TA二次三相電流）。

2.2消除變壓器差動保護兩側電流中的零序

對于YN， d接線的變壓器，當高壓側線路上發生接地故障時，差動保護不應動作，但有零序電流流過高壓側，而由于低壓側繞組為d聯接，在變壓器的低壓側無零序電流輸出。若不采取相應的措施變壓器縱差保護可能誤動而切除變壓器。

當變壓器高壓側發生接地故障時，為使變壓器縱差保護不誤動，應消除零序電流對差動保護的影響。在傳統的差動保護中，由于TA接線方式的原因，零序不會產生影響。在微機差動保護中，對于D， YN接線的變壓器，軟件做差時已將零序消除。對于YN，y接線方式的變壓器，在高壓側電流的采樣過程中濾掉零序。

2.3變壓器差動各側之間的平衡系數

一般變壓器差動高低壓側的TA二次電流大小是不同的，無法滿足ΣI=0。在實現變壓器差動保護時，需將高低壓側大小不等的電流產生等同的作用。在微機型變壓器保護裝置中，引用了一個將兩個大小不等的電流折算成作用完全相向電流的折算系數，將該系數稱作為平衡系數。

根據變壓器的容量，接線組別、各側電壓及各側差動TA的變比，可以計算出差動兩側之間的平衡系數。

3.新投變壓器差動保護誤動作種類

新投變壓器差動保護誤動作，在變壓器差動保護誤動作中占了較大的比例，但這種情況的誤動作，一般大多在變壓器投運帶負荷試運行的七十二小時就會被發現。筆者總結有以下幾方面：

（1）接線錯誤造成變壓器差動保護誤動作。

電流互感器（TA）極性接反導致誤動作。對于差動保護來說，一般采用減的算法都能得到差動電流。從電磁感應知道，電流互感器（TA）有極性，也就是同名端，變壓器差動回路電流互感器（TA）的同名端指向母線側還是指向變壓器，將對差動電流的計算結果正確與否有直接影響。相序接反導致誤動作。電力系統正常的相序為正序，也就是以A相為基準，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果變壓器任意一側的電流互感器（TA）出現相序接錯的情況，就會形成差電流，導致變壓器差動保護誤動作。

（2）整定值不合理造成變壓器差動保護誤動作。

差動速斷定值和二次諧波制動的比率差動定值選擇不正確造成誤動作。差動速斷的定值是按躲過變壓器的勵磁涌流和最大運行方式下，穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。區外故障時，通過一定的比率進行制動，提高保護的可靠性；同時利用變壓器空載合閘時，產生的二次諧波量來區別是故障電流還是勵磁涌流，實現保護制動。

（3）現場變壓器卻在一般運行方式下，由于電流互感器變比、同時系數、計算誤差的影響，就會導致變壓器實際運行時形成一定的差電流，導致比率差動保護誤動作。

高、低壓側電流相角的轉移由高壓側 CT 采用△型接線，但要考慮 CT 一次同名端的接線方式 （是同時指向母線或變壓器，還是兩側不一致的），時鐘差以一次為準，都能得到正確的差動電流。

4.變壓器差動保護誤動作的預防措施

對于新建或設備更新改造的發電廠和變電站的那些原因造成的變壓器保護誤動情況，應嚴格按照國家相關標準、文件或者廠家說明書執行，每一個流程均需要嚴格把關：即：正確選擇高低壓側CT（要求保護用的電流互感器在通過15倍甚至是20倍額定電流的情況下，誤差不超過5%或 10%，即不出現飽和變比） 減小差流和飽和的差距。提高整定的嚴密性，保證接線正確率，特別是變壓器初次投運，一定要帶負荷查看差電流，根據現場負荷情況再適當調整定值。我們只有在安裝調試過程中把每一環節工作做細，按照檢驗條例和有關規程規定，嚴把整組試驗關，積極采取相應措施，是可以提高變壓器差動保護的可靠性的，或者完全可以避免變壓器在運行中差動保護的誤動作。

5.結束語

隨著變壓器的復雜性的增加及設備貴重程度的提高等，對變差器的主保護差動保護的可靠性、快速性、反應的準確性要（下轉第76頁）（上接第5頁）求將會越來越高。變壓器保護的方法也會越來越多，更先進的變壓器保護裝置也會不斷出現，為電力系統的安全、可靠、穩定運行提供保障，取得多方面的效益?！?/p>

【參考文獻】

[1]徐志勤.淺談變壓器差動保護[J].科技創新導報，2012，（36）.

[2]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].北京：中國電力出版社，1996.