微机型变压器差动保护的差流计算原理及分析

李新洁

【摘要】本文从变压器差动保护原理入手，分析了差动不平衡电流产生的原因及所采取的措施。以Y，d11接线变压器为例，阐述了微机型变压器保护Y侧转角和d侧转角两种相位调整方式，以及对各侧电流幅值平衡的调整。在此基础上，对变电站差动保护频繁发“差流越限”报文原因进行了探讨。

【关键词】变压器；差动保护；差流越限

引言

目前继电保护技术不断发展，微机型变压器保护在电网中得到广泛应用，这使得二次回路的连接越来越简单，但完全由微机程序实现的动作逻辑却更为抽象，尤其对于Y，d接线方式的变压器，Y侧与d侧的电流存在相角差，微机型差动保护需要通过软件进行角度的补偿，不同厂家的微机保护采用的补偿方式也不完全相同，这直接影响到整套保护原理的认识和现场的测试方法。本文通过对微机型变压器比率差动保护原理的分析，阐述了不同补偿方式的技术手段，并对变电站主变差动保护频繁发“差流越限”报文原因进行了探讨。

1.变压器差动保护原理

差动保护是比较主变各侧电流的大小和相位的一种保护。从理论上，当变压器正常运行或外部故障时，根据KCL定律：任一时刻流入变压器的电流就等于流出变压器的电流，即：∑i=0，差动电流回路的电流为零，此时保护不应动作。

当变压器发生内部故障时，若忽略负荷电流，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，即：∑i≠0，此时差动保护应可靠动作。

1.1 不平衡电流产生的原因

在理想情况下，当变压器正常运行或发生外部故障时，流过差动回路的电流为零。实际上由于变压器各侧CT型号、变比、磁饱和特性及变压器励磁电流、励磁涌流等影响，差动回路不可避免地存在不平衡电流，一旦不平衡电流超过差动动作整定值时，将会导致差动保护的误动作。

1.2 限制不平衡电流产生的措施：

1.2.1 为了防止变压器励磁涌流对差动保护的影响，采取二次谐波制动原理、间断角原理、波形对称原理等来躲过励磁涌流。

1.2.2 防止由各侧CT的比误差、变压器改变分接头或带负荷调压、通道变换及变压器励磁电流等引起的误差，通过对差动保护起动电流的整定，可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。

1.2.3 防止因接线组别、CT变比不同产生的不平衡电流，采用软件对各侧二次电流的相位和幅值进行补偿，使其趋于平衡。

1.2.4 防止差动保护在区外故障时，由于各侧CT磁饱和程度不一致而造成很大的不平衡电流，微机型变压器保护普遍采用了比率制动特性，通过引入制动电流，使差动保护的动作电流随制动电流的增大按一定的比例增大。

1.2.5 防止超高压大型变压器由于过励磁造成差动保护的误动作，采用五次谐波作为闭锁元件，当变压器过励磁时，将纵差保护闭锁。

1.2.6为防止由零序电流产生的很大的不平衡电流造成差动保护误动作，在差动二次电流的补偿措施中要采取措施。

2.Y，d变压器二次电流相位和幅值的调整

2.1现在的微机保护，不管变压器高低压绕组是怎样的连接方式，两侧TA均可接为Y，工程设计中各侧CT也多采用Y连接，两侧二次电流的相位差补偿则由软件来完成。消除相角误差分为由Y侧向d侧归算及d侧向Y侧归算两种做法。

2.2各侧电流幅值平衡的调整：微机型变压器差动保护电流平衡调整是在各侧电流平衡系数计算的基础上，由软件来实现电流自动平衡。求出差动保护各侧电流平衡系数后，电流平衡调整自然实现了，即只需将各侧相电流与其对应的平衡系数相乘即可。

3.频发“差流越限”报文原因及分析

在某变电站，技改时变压器由3.15MVA更换换为5MVA（变比为38.5±3×2.5%/10.5kV），主变保护未更换。35kV侧CT（变比为100/5）二次回路采用完全星形接线，未更改。

运行后该变压器频繁发“差流越限”报文，经检查：该变压器差动保护平衡系数整定正确，各相电流显示正确，越限定值为0.25，也没有问题，那为什么会出现差流越限呢？

通过分析我们知道，影响不平衡电流的因素有：

1）有载变压器档位

2）平衡系数的整定

3）变压器负荷

4）CT变比

变压器档位根据电压以及功率因数等不可能固定在某一个档位不变；平衡系数一旦整定好以后就不可能随时随地来进行调整；对变压器负荷来进行进行限制就更不可能。因此只有通过改变CT变比，才能限制不平衡电流的大小，这种方式也最简便，易于操作，也是最有效的方式。在我们实际计算不平衡电流时，各侧电流最终都要归算到高压侧CT，因此差流大小与低压侧CT变比无关，即：差流的大小仅仅取决于高压侧CT的变比的变化。所以高压侧CT变比应选择200/5，这样才能保证变压器在满负荷运行时不会差流越限。之后将该变压器高压侧CT变比进行了调整，这样差流越限的问题得到了解决。

在這个案例里，保护回路二次接线没有任何错误。对于35kVCT二次回路采用完全星形接线来说，因为100/5的CT可以承受6MVA的负荷，10kV300/5的CT可以承受5.4MVA的负荷，所以在主变由3.15MVA更换为5MVA时，认为高压侧CT变比100/5能满足要求，不须更换，所以导致了频发差流越限的报文信息。对于设计、安装调试和定值整定人员来说，应充分了解保护原理及相关的理论计算，这对于保证设备的安全可靠运行是非常必要的。

4.结束语

本文在阐述微机型变压器比率差动保护原理的基础上，重点阐述了计算差流方法，可提高实际运行中如何进行差动保护校验方法和查找缺陷排除故障有一定的帮助作用。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答.北京：中国电力出版社，1999.

[2]陈衍编.电力系统分析.北京：电力出版社，2007.

[3]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术.北京：中国电力出版社，2006

[4]许正亚.变压器及中低压网络数字式保护.北京：中国水利水电出版社，2004.