变压器差动保护

王淑玲

摘要：随着微机保护的应用，现在大型机组，差动保护都采用比率制动原理的差动保护；比率制动原理的差动保护；变压器差动保护中励磁涌流和接线组别不同，引起的不平衡电流及解决措施；变压器差动保护校验时注意的问题。

关键词：差动保护、比率制动原理、励磁涌流、接线组别、差动保护校验

中图分类号：TM4文献标识码： 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：采用比率制动原理的差动保护，大型机组的微机保护，变压器差动保护采用比率制动原理，此保护比传统的差动保护，在内部故障时提高了动作的灵敏性，又很好的防止了外部故障时保护的误动。差动保护的励磁涌流和接线组别是变压器差动保护需要特别注意的问题，本文还对，变压器差动保护校验时注意的问题进行了阐述。

1变压器的故障、不正常工作状态及保护配置

1.1 变压器的故障

变压器的故障分为油箱内故障和油箱外故障。油箱内故障主要包括绕组的相间短路、绕组的匝间短路、绕组的接地短路。油箱外故障主要包括套管和引出线的相间短路与接地短路。

1.2 变压器的不正常工作状态

变压器的不正常工作状态主要包括由于外部短路引起的过电流；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原因引起的过负荷；油箱漏油造成的油面降低；变压器中性点电压升高；由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

1.3变压器配置的保护装置

（1）纵差动保护：反映变压器绕阻、引出线及套管的故障。

（2）瓦斯保护：是防御油箱内部故障的主要保护，重瓦斯保护动作于跳闸，轻瓦斯保护动作于发信号。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。

（3）相间故障的后备保护：防止外部相间短路引起的过电流及作为变压器内部故障

的后备保护。

(4)接地短路的后备保护：110KVA及以上中性点直接接地电网中，应装设零序保护作为变压器主保护的后备及相邻元件接地保护的后备保护。

(5)过负荷保护： 对于110KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护，反映对称过负荷。

(6)过励磁保护：大容量变压器，由于额定磁密接近于饱和磁密，过电压或低频率时容易引起过励磁，可采用过励磁保护，动作于信号或断开变压器。

2变压器差动保护

2.1比率制动原理的差动保护

随着微机保护的应用，现在大型机组，差动保护都采用比率制动原理的差动保护，所谓比率制动原理，即是根据发电机正常运行时的不平衡电流曲线，作出一条躲过不平衡电流的动作边界曲线，这条曲线叫做比率制动曲线，在短路电流小于起始制动电流时，保护装置处于无制动状态，其动作电流很小（小于额定电流），保护具有较高的灵敏度。当外部短路电流增大时，保护的动作电流又自动提高，使其可靠不动作。

2.2差动保护的主要功能及技术要求

（1）采用比率制动的原理,能可靠防止区外故障时保护装置误动。新型变压器保护差动保护的动作特性，是把传统的比率制动特性抬高，称高值比率特性，用特性躲过区外故障电流互感器的饱和的影响；新增加了灵敏变斜率比率制动曲线, 为防止该特性在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和闭锁动作的判据，灵敏的抗电流互感器饱和的变斜率比率制动曲线可以保证区外严重故障不误动，区内轻微故障可靠动作。

图A所示是区内故障，高值比率差动动作，可发跳闸令。

图B所示是区内严重故障，差动速断动作，可发跳闸令。

（2）差动保护中的差动速断的作用

当变压器内部故障电流过大时，变压器差动保护用的电流互感器将要饱和，电流互感器饱和时将产生各种高次谐波，其中包含二次谐波分量。而变压器差动保护的涌流闭锁功能，目前大部分采用二次谐波闭锁，当电流互感器饱和时，电流中的二次谐波分量将会使差动保护闭锁，不能动作出口。这时，只能靠差动速断保护动作出口，因为涌流不闭锁速断。因此，变压器差动保护中要设置速断保护。

3变压器差动保护中励磁涌流的影响

3.1励磁涌流特点

（1)其值在初始很大，可达额定电流的5一10倍。

(2)含有大量非周期分量和高次谐波分量，且随时间衰减。在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型变压器，经0.5～1秒后，其值不超过额定电流的0.25～0.5倍，大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要2～3s，即变压器的容量越大，衰减越慢，完全衰减需要十几秒时间。

（3）其波形有间断角。

（a）磁通的变化（b）励磁涌流与磁通的关系曲线

（c） (d)

（c）励磁涌流的变化曲线 （d）励磁涌流波形的间断角

3.2减小励磁涌流影响的措施

在变压器差动保护中，如不采取有效措施消除励磁涌流的影响，必将导致保护的误动，根据励磁涌流的特点，可采取下列措施。

（1）利用延时动作或提高保护动作值来躲过励磁涌流，但前者失去速动的优点，后者降低了保护动作的灵敏度。

（2）利用励磁涌流中的非周期分量，采用具有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护。

（3）利用励磁涌流中波形间断的特点，采用能有鉴别间断角的差动继电器构成差动保护。

（4）采用二次谐波制动的差动继电器

4变压器差动保护实际的校验

4.1差动保护CT二次极性的接线方式

CT二次极性的接线方式有1800接线和00接线两种。

00接线，如图所示：

1800接线，如图所示：

差动保护CT接线的时候，一定要先确定CT二次极性，否则保护将该动作的时候拒动，不该动作的时候误动。校差动保护的时候亦要注意这点，否则就南辕北辙了。

4.2差动保护补偿系数问题，补偿系数主要与以下几个方面有关。

(1) CT变比

由于变压器高低压侧电流大小不等，为了在正常运行时，使变压器高低压二次侧电流大小相等，不产生差流，从而选取不同变比的CT，对二次侧电流幅值进行补偿。

（2）平衡系数

很多情况下，仅通过CT变比对二次侧电流幅值进行补偿是不能完全消除差流的，还要有平衡系数的参与，以达到设备在正常运行情况下CT二次侧完全消除差流的目的。

4.3星角矢量匹配方式

在微机差动保护装置中，无论CT一次侧为Y型接线或是△型接线，差动CT二次侧均为Y型接线。因为Y型接线与△型接线之间有相角差，不能直接进行电流相减做差比较，所以就要对差动保护二次侧电流进行星角矢量匹配，矢量匹配有两种方式，一种为在Y侧矢量匹配，一种为在△侧矢量匹配，矢量匹配中要注意幅值变化的问题。

4.4变压器的接线方式

变压器的接线方式有Ynd11接线方式、Dyn1接线方式、Dyn11接线方式等。认清变压器的接线方式和差动保护装置应用的星角匹配方式，才能准确的校验出差动保护的制动特性.

4.5差动电流、制动电流与制动系数

差动电流、制动电流与制动系数是差动保护制动特性的3个重要参数，每种差动保护装置规定的差动电流、制动电流与制动系数的计算公式都有差异，要仔细阅读保护装置说明书，按照公式要求进行试验。

5举例说明变压器差动保护的校验

主变压器接线方式为Ynd11接线，矢量匹配在Y侧

相量图

参考文献：

（1）《微型机继电保护基础》杨奇逊编著

（2）《WFB-800微机型发电机变压器组成套保护装置技术说明书》许继

（3）《RCS-985发电机变压器成套保护装置技术使用说明书》南瑞

（4）《电力系统继电保护原理与运行分析》张志竟、黄玉铮