变压器差动保护的研究与整定

孙学员

摘 要：本文结合RCS-9618CS保护装置，分析研究了变压器差动保护的原理、不平衡电流产生的原因及对差动保护的影响，结合实例整定变压器差动保护定值。

关键词：变压器；差动保护；继电保护；RCS-9618CS

1 继电保护现状

随着计算机技术和数字技术的快速发展，继电保护系统也趋于数字化，继电保护不断向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行隋况下还可完成测量、控制、数据通信功能，实现了保护、控制、测量、数据通信一体化。

2 变压器保护

大型油浸式变压器一般采用以下几种主要保护方式：①差动保护、电流速断保护：保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路；②瓦斯保护：分轻瓦斯和重瓦斯两种；③过电流保护：保护外部相间短路，并作为瓦斯保护和差动保护的后备保护；④零序电流保护：保护大接地电流系统的外部单相接地短路；⑤过负荷保护：保护对称过负荷，仅作用于信号；⑥过励磁保护：保护变压器的过励磁不超过允许的限度。

变压器保护根据反映参数不同，可分为电气量保护和非电气量保护；而根据保护的不同作用分为主保护和后备保护，重瓦斯保护和差动保护构成了变压器的主保护，而变压器各侧配置的相应保护为后备保护。

3 不平衡电流对变压器差动保护的影响

3.1 稳态情况下的不平衡电流

①变压器正常运行时的励磁电流；②变压器各侧电流相位不同；③电流互感器实际变比与计算变比不一致；④变压器高低压侧电流互感器型号不同导致饱和特性不同、励磁电流（归算至同一级）也就不同；⑤变压器带负荷调节分接头。

3.2 暂态情况下的不平衡电流

暂态情况下的不平衡电流是由变压器励磁涌流引起的，变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的一侧，对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响可忽略不计。但是，在电压突然增加的特殊情况下，则可能出现很大的励磁电流，引起差动保护误动作。为了保证差动保护的选择性，保护装置的动作电流必须避免外部故障时的最大不平衡电流，因此，不平衡电流越大，整定的动作电流也越大，将使内部故障时保护的灵敏度降低，为了提高差动保护的灵敏度，就必须设法减小不平衡电流。

4 变压器差动保护的基本原理

根据基尔霍夫第一定律，变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流，因此，差动保护不动作。当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其差动保护动作。RCS-9618CS装置主要用作110kV及以下电压等级线变组（双圈）的保护及测控，该保护装置配备差动速断和比率差动保护，用以反应线变组内部故障；装置采集本侧电流和接受由光纤传输来的对侧电流，再根据现场变压器绕组接线方式的不同进行软件上的角度调整（Y/△变换），而后再形成差流和制动电流。保护装置采用二次谐波制动作为励磁涌流的闭锁判据，避免变压器正常运行中的不平衡电流，使差动保护误动作。

5 变压器差动保护的整定

变压器高压侧TA变比：750/1A；变压器低压侧TA变比：2000/1A。

5.1 比率差动

5.1.1 变压器各侧二次额定电流

高压侧：Ib2n1=Ib1n1/nbLH1=393.7/（750/1）=0.53A（nbLH1为变压器高压侧TA变比750/1）

低压侧：Ib2n2=Ib1n2/nbLH2=1237.2/（2000/1）=0.62A（nbLH2为变压器低压侧TA变比2000/1）

5.1.2 比率制动系数的整定

比率制动系数：取0.5。

5.1.3 谐波制动比的整定

在利用二次谐波来防止励磁涌流的差动保护中，根据技术保护装置使用说明书，一般二次谐波制动比可整定为15%～20%，取推荐定值15%，三次谐波判据退出。

5.2 差动速断保护

①当内部故障电流很大时，防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延时动作，该整定值应该躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定，一般可取4～8倍额定电流，本次计算取8倍额定电流；②差动速断保护灵敏系数计算：按正常方式保护安装处两相短路计算灵敏系数，要求Ksen≥1.2；当变压器高压侧发生三相短路时的三相短路电流为15737A（110kV侧）；变压器高压侧发生两相短路时的灵敏度为：

满足要求。

③出口方式：跳两侧开关。

6 结束语

差动保护作为变压器的主保护，其定值的正确整定决定着变压器保护的安全性能，可保持供電的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。

参考文献：

[1]贺家李.电力系统继电保护原理（第五版）[M].北京：中国电力出版社，2018（4）.

[2]刘屏周.工业与民用供配电设计手册（第四版）[M].北京：中国电力出版社，2017（11）.