變壓器差動保護

王淑玲

摘要：隨著微機保護的應用，現在大型機組，差動保護都采用比率制動原理的差動保護；比率制動原理的差動保護；變壓器差動保護中勵磁涌流和接線組別不同，引起的不平衡電流及解決措施；變壓器差動保護校驗時注意的問題。

關鍵詞：差動保護、比率制動原理、勵磁涌流、接線組別、差動保護校驗

中圖分類號：TM4文獻標識碼： A

Abstract: with the application of microcomputer protection, now a large unit, differential protection are adopted the percentage differential protection braking principle; percentage differential protection braking principle; transformer differential protection inrush current and wiring group different, caused by unbalanced currents and solving measures of transformer differential protection; pay attention to check the problem.

Keywords: differential protection, inrush current, ratio brake principle, wiring group, differential protection check.

前言：采用比率制動原理的差動保護，大型機組的微機保護，變壓器差動保護采用比率制動原理，此保護比傳統的差動保護，在內部故障時提高了動作的靈敏性，又很好的防止了外部故障時保護的誤動。差動保護的勵磁涌流和接線組別是變壓器差動保護需要特別注意的問題，本文還對，變壓器差動保護校驗時注意的問題進行了闡述。

1變壓器的故障、不正常工作狀態及保護配置

1.1 變壓器的故障

變壓器的故障分為油箱內故障和油箱外故障。油箱內故障主要包括繞組的相間短路、繞組的匝間短路、繞組的接地短路。油箱外故障主要包括套管和引出線的相間短路與接地短路。

1.2 變壓器的不正常工作狀態

變壓器的不正常工作狀態主要包括由于外部短路引起的過電流；由于電動機自起動或并聯工作的變壓器被斷開及尖峰負荷等原因引起的過負荷；油箱漏油造成的油面降低；變壓器中性點電壓升高；由于外加電壓過高或頻率降低引起的過勵磁等。

1.3變壓器配置的保護裝置

（1）縱差動保護：反映變壓器繞阻、引出線及套管的故障。

（2）瓦斯保護：是防御油箱內部故障的主要保護，重瓦斯保護動作于跳閘，輕瓦斯保護動作于發信號。帶負荷調壓的油浸式變壓器的調壓裝置，亦應裝設瓦斯保護。

（3）相間故障的后備保護：防止外部相間短路引起的過電流及作為變壓器內部故障

的后備保護。

(4)接地短路的后備保護：110KVA及以上中性點直接接地電網中，應裝設零序保護作為變壓器主保護的后備及相鄰元件接地保護的后備保護。

(5)過負荷保護： 對于110KVA及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護，反映對稱過負荷。

(6)過勵磁保護：大容量變壓器，由于額定磁密接近于飽和磁密，過電壓或低頻率時容易引起過勵磁，可采用過勵磁保護，動作于信號或斷開變壓器。

2變壓器差動保護

2.1比率制動原理的差動保護

隨著微機保護的應用，現在大型機組，差動保護都采用比率制動原理的差動保護，所謂比率制動原理，即是根據發電機正常運行時的不平衡電流曲線，作出一條躲過不平衡電流的動作邊界曲線，這條曲線叫做比率制動曲線，在短路電流小于起始制動電流時，保護裝置處于無制動狀態，其動作電流很?。ㄐ∮陬~定電流），保護具有較高的靈敏度。當外部短路電流增大時，保護的動作電流又自動提高，使其可靠不動作。

2.2差動保護的主要功能及技術要求

（1）采用比率制動的原理,能可靠防止區外故障時保護裝置誤動。新型變壓器保護差動保護的動作特性，是把傳統的比率制動特性抬高，稱高值比率特性，用特性躲過區外故障電流互感器的飽和的影響；新增加了靈敏變斜率比率制動曲線, 為防止該特性在區外故障時TA的暫態與穩態飽和時可能引起的穩態比率差動保護誤動作，裝置采用各相差電流的綜合諧波作為TA飽和閉鎖動作的判據，靈敏的抗電流互感器飽和的變斜率比率制動曲線可以保證區外嚴重故障不誤動，區內輕微故障可靠動作。

圖A所示是區內故障，高值比率差動動作，可發跳閘令。

圖B所示是區內嚴重故障，差動速斷動作，可發跳閘令。

（2）差動保護中的差動速斷的作用

當變壓器內部故障電流過大時，變壓器差動保護用的電流互感器將要飽和，電流互感器飽和時將產生各種高次諧波，其中包含二次諧波分量。而變壓器差動保護的涌流閉鎖功能，目前大部分采用二次諧波閉鎖，當電流互感器飽和時，電流中的二次諧波分量將會使差動保護閉鎖，不能動作出口。這時，只能靠差動速斷保護動作出口，因為涌流不閉鎖速斷。因此，變壓器差動保護中要設置速斷保護。

3變壓器差動保護中勵磁涌流的影響

3.1勵磁涌流特點

（1)其值在初始很大，可達額定電流的5一10倍。

(2)含有大量非周期分量和高次諧波分量，且隨時間衰減。在起始瞬間，勵磁涌流衰減的速度很快，對于一般的中小型變壓器，經0.5～1秒后，其值不超過額定電流的0.25～0.5倍，大型變壓器勵磁涌流的衰減速度較慢，衰減到上述值要2～3s，即變壓器的容量越大，衰減越慢，完全衰減需要十幾秒時間。

（3）其波形有間斷角。

（a）磁通的變化（b）勵磁涌流與磁通的關系曲線

（c） (d)

（c）勵磁涌流的變化曲線 （d）勵磁涌流波形的間斷角

3.2減小勵磁涌流影響的措施

在變壓器差動保護中，如不采取有效措施消除勵磁涌流的影響，必將導致保護的誤動，根據勵磁涌流的特點，可采取下列措施。

（1）利用延時動作或提高保護動作值來躲過勵磁涌流，但前者失去速動的優點，后者降低了保護動作的靈敏度。

（2）利用勵磁涌流中的非周期分量，采用具有速飽和變流器的差動繼電器構成差動保護。

（3）利用勵磁涌流中波形間斷的特點，采用能有鑒別間斷角的差動繼電器構成差動保護。

（4）采用二次諧波制動的差動繼電器

4變壓器差動保護實際的校驗

4.1差動保護CT二次極性的接線方式

CT二次極性的接線方式有1800接線和00接線兩種。

00接線，如圖所示：

1800接線，如圖所示：

差動保護CT接線的時候，一定要先確定CT二次極性，否則保護將該動作的時候拒動，不該動作的時候誤動。校差動保護的時候亦要注意這點，否則就南轅北轍了。

4.2差動保護補償系數問題，補償系數主要與以下幾個方面有關。

(1) CT變比

由于變壓器高低壓側電流大小不等，為了在正常運行時，使變壓器高低壓二次側電流大小相等，不產生差流，從而選取不同變比的CT，對二次側電流幅值進行補償。

（2）平衡系數

很多情況下，僅通過CT變比對二次側電流幅值進行補償是不能完全消除差流的，還要有平衡系數的參與，以達到設備在正常運行情況下CT二次側完全消除差流的目的。

4.3星角矢量匹配方式

在微機差動保護裝置中，無論CT一次側為Y型接線或是△型接線，差動CT二次側均為Y型接線。因為Y型接線與△型接線之間有相角差，不能直接進行電流相減做差比較，所以就要對差動保護二次側電流進行星角矢量匹配，矢量匹配有兩種方式，一種為在Y側矢量匹配，一種為在△側矢量匹配，矢量匹配中要注意幅值變化的問題。

4.4變壓器的接線方式

變壓器的接線方式有Ynd11接線方式、Dyn1接線方式、Dyn11接線方式等。認清變壓器的接線方式和差動保護裝置應用的星角匹配方式，才能準確的校驗出差動保護的制動特性.

4.5差動電流、制動電流與制動系數

差動電流、制動電流與制動系數是差動保護制動特性的3個重要參數，每種差動保護裝置規定的差動電流、制動電流與制動系數的計算公式都有差異，要仔細閱讀保護裝置說明書，按照公式要求進行試驗。

5舉例說明變壓器差動保護的校驗

主變壓器接線方式為Ynd11接線，矢量匹配在Y側

相量圖

參考文獻：

（1）《微型機繼電保護基礎》楊奇遜編著

（2）《WFB-800微機型發電機變壓器組成套保護裝置技術說明書》許繼

（3）《RCS-985發電機變壓器成套保護裝置技術使用說明書》南瑞

（4）《電力系統繼電保護原理與運行分析》張志竟、黃玉錚