关于变压器差动保护装置接线的研究

杨利民 贾懿会

摘 要：本文从天车滑触线接地短路引起变压器差动保护动作故障入手，对差动保护原理、变压器接线组别与CT接线关系，以及如何测量变压器接线组别作了简要说明，同时着重从CT、二次线路、保护定值和谐波等方面介绍了防止差动保护误动的措施。

关键词：变压器；差动保护；CT；接线组别

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0067-02

The Investigation on Wiring of Transformer Differential Protection Device

YANG Limin JIA Yihui

Abstract： In this paper， starting from the fault of transformer differential protection， the principle of differential protection， the connection of transformer connection and CT connection， and how to measure the wiring of transformer were briefly described. At the same time， the measures to prevent the misoperation of differential protection were introduced from the aspects of CT， two lines， and the harmonious wave protection.

Keywords： transformer；differential protection；CT；connection mode

随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，基于微机的差动保护应用越来越广泛。本文就施工中的真实案例探讨差动保护接线问题，并对差动保护的灵敏性、可靠性、选择性及防止勿动的措施进行简要分析。

1 差动保护误动现象

炼钢厂480T天车供电2#变压器容量10 000kVA，连续3次出现天车滑线接地放炮导致变压器差动保护动作跳闸。这期间，对变压器、高压柜进行多次检查，均未发现异常。

2 差动保护误动原因分析

差动保护是继电保护的一种，是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点， 那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。

2.1 差动保护原理

差动保护主要利用基尔霍夫电流定理[1]。变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护，接线方式按回路电流法原理把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流。变压器正常运行或外部故障时，如果忽略不平衡电流，在两个电流互感器（CT）二次回路臂上没有电流流入繼电器，即I2=I1，流过继电器KD的电流为0，如图1所示。

2.2 保护误动原因查找

因差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确和动作不需延时，所以一直用于变压器（T）主保护。由于滑线放炮属于保护外故障，所以变压器差动保护该动作。对变压器、开关柜及相关一次设备再次进行预防性试验检查，包括测试直流电阻、绝缘、泄漏和耐压等试验，各项数据都在《电力设备预防性试验规程》规定范围内。再次检查变压器高低压侧CT及二次回路接线——CT进入保护装置接线组别为Y/Y，而变压器本身接线组别为Y/△-11，进入综合保护屏（综保）原副边电流相位相差30°，保护装置一直存在不平衡电流，正常运行时，负荷小，不平衡电流小；故障时，系统电流增大，不平衡电流也会按相应比例增大，大于保护定值时，差动保护动作。

3 变压器差动保护接线方法

通常，差动保护接线是根据变压器接线组别和CT极性确定接线方式。变压器接线组别和CT极性可以根据铭牌或测量得知。然而，随着电子技术、计算机技术的高速发展，目前差动保护设备均配有液晶显示装置，可以显示变压器高低压侧三相电流、相位等数据。假若接线前不方便测量变压器接线组别、CT极性或者知道这些数据但需要判断差动保护接线是否正确，方法如下。

通常情况，保护装置接线均以高压侧为基准，即高压侧三相角度：A为0°，B为-120°，C为+120°；变压器低压侧电流相位理论值应该为a：-30°，b：-150°，c：+90°，根据差动保护矢量和为零的原理，低压侧接入保护的接线应让保护装置显示低压侧电流相位为a：-150°，b：+90°，c：-30°（其他变比设置不变，本例是采用综保内部补偿，假若采用外部接线补偿，还要考虑接线组别不同所产生[3]倍电流误差的问题）。假若低压侧a相显示-30°，则证明低压侧a相极性接错。总而言之，可以根据差动保护装置显示角度的不同，判断CT接线的关系，然后将错误接线调换，最终得到正确的接线。

4 防止误动的措施

4.1 严格检查电流互感器

4.1.1 减小稳态情况下的不平衡电流。变压器差动保护各侧用的电流互感器选用变压器差动保护专用的D级电流互感器。当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。

4.1.2 减小电流互感器的二次负荷。减小电流互感器的二次负荷实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有减小控制电缆的电阻（适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度），采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为1A）等。

4.1.3 采用带小气隙的电流互感器。带小气隙的电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和，因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流，同时也改善了电流互感器的暂态特性。

4.2 严格检查保护接线

保护接线必须正确，任意一相极性接反，都会产生不平衡电流，从而使保护误动作。因差动保护是反映变压器等被保护设备内部短路故障的主保护，在电流互感器二次侧，应按循环电流法接线，两端电流互感器的同极性端子应朝向同一方向，即两只电流互感器的二次侧异极性相连，差动继电器电流线圈并联在两只电流互感器连线之间。同时，为减小暂态过程中最大不平衡电流的影响，差动保护（继电器）回路中应经中间速饱和变流器接入差动回路，非周期分量不易通过速饱和变流器传到二次侧。

4.3 严格核定保护定值

计算、校核保护定值时，要依据发电机差动保护不同类别进行确定。采用常规的电磁型、半导体式保护，主要有比率制动式和有直流助磁特性的差动保护。比率制动式差动保护定值计算时，根据比率制动式差动保护动作的特性，要计算两个定值，即最小动作电流和制动系数，最小动作电流不能小于继电器的固有动作电流，《电力设备预防性试验规程》要求具有比率制动的发电机差动保护制动电流Idz=（0.1～0.3）IN，一般取0.2IN，制动系数建议取0.3～0.4。计算有直流助磁特性的差动保护定值时，其动作电流要按躲过外部故障时的最大不平衡电流和电流互感器二次回路断线整定，同时要整定电流回路断线信号。

4.4 保护装置的投切、更换必须做预防性试验

保护装置更换、升级后要对保护装置、二次回路进行检查试验。试验时要测试差动保护二次回路的直流电阻，检查其接线是否牢固，回路接线是否正确。安装和检修后，在投入运行前要对电流互感器的极性进行校核，即一次侧电流从端子L1流入，而二次侧电流从其同极性端子K1流出。可采用直流法、交流法、仪表直接测量法对电流互感器的极性进行校核。

4.5 采用比率差动保护

比率差动保护是差动保护的一种。差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流，并且超过定值而动作。当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差動启动的门槛将会抬高，可保证穿越性故障不误动。

参考文献：

[1]杜鹏飞.变压器差动保护误动分析及对策[J].科学技术创新，2011（1）：13.