1、电气设备中变压器差动保护调试技术分析【摘 要】主变压器差动保护误动会对系统的安全性及供电可靠性造成极大的影响，误动的原因多种多样，只有遵循上面的分析方法及检查处理步骤，才能快速准确找到差动误动的真正原因，及时消除发生误动的安全隐患，从而确保电网安全、可靠运行。 【关键词】变压器；差动保护；不平衡电流；实现技术 中图分类号：F470.6 文献标识码：A 1 差动保护的基本原理 差动保护被称为具有绝对选择性的快速保护。其原理基于基尔霍夫电流定律。根据基尔霍夫电流定律，电路中任一结点流入与流出的电流相量和为零。将流入元件的电流与流出元件的电流的相量和称为差动电流。 当变压器正常运行或发生区外故障时，
2、差动电流为零，差动保护不动作。当发生区内故障时，差动电流不为零，差动保护动作。 差动保护由于电流互感器饱和、变压器变比等因素影响，会产生不平衡电流。针对各种因素引起的不平衡电流，采取引入制动电流，使差动保护不误动作。根据差动电流与制动电流比值大小来判断保护是否动作，称为比率差动。由于主变各侧额定电流大小不等，以及各侧电流互感器变比不相同，差动保护要根据变压器变比及各侧电流互感器变比将各侧二次电流进行折算，使差动电流能真实反应实际一次差动电流。 2 接线特点 在电力系统中，三绕组变压器通常采用 YN，yn，d11 的接线方式；因各侧电流相位不一致，d 侧电流比 y 侧电流超前 30，从而在变压器
3、差动保护的差回路中产生较大的不平衡电流。在原来的电磁式保护中，按照差动保护原理，在正常运行或有穿越性电流流过时，流入继电器的电流必须为零，即必须保证电源侧与负荷侧电流相位相差 180，使流入差动继电器的电流接近于零。因此，必须通过改变接线组别的方法矫正相位差，而改变接线组别，即麻烦且容易出现错误。在微机保护逐渐普及的今天，由于软件计算的灵活性，允许变压器各侧 TA 二次侧都按 Y 形接线，在进行差动计算时由软件对变压器副边电流进行相位较准，各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正，简化了 TA 接线，现场施工中简单易行。 由软件进行相位校准后，还必须对各侧 TA 变比进行计算调整，才能消除不平衡
4、电流对变压器差动保护的影响。在微机保护装置中变比的计算调整也是靠软件实现的，将计算出的 TA 调整系数当作定值送入微机保护，由保护软件实现 TA 自动平衡功能，消除不平衡电流的影响。应注意的是采用微机型差动保护装置之后各侧差动 TA 的极性仍然朝向母线侧，只有这样的接线才能保证软件计算正确。 3 不平衡电流误作与预控分析 3.1 变压器连接组引起的不平衡电流 总降压变电所的变压器通常是 Ydll 连接组，变压器两侧线电流之间就有 30的相位差。因此，即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等，保护的差动回路中仍会出现由相位差引起的不平衡电流。为了消除这一不平衡电流，必须消除上述相位差。为此，将
5、变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧的电流互感器接成星形接线，这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同，消除了由变压器连接组引起的不平衡电流。 3.2 电流互感器变比引起的不平衡电流 为了使变压器两侧电流互感器的二次侧电流相等，需要选择合适的电流互感器的变比，但电流互感器的变比是按标准分成若干等级，而实际需要的变比与产品的标准变比往往不同，不可能使差动保护两侧的电流相等，从而产生不平衡电流。可利用差动继电器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引起的不平衡电流。 3.3 变压器励磁涌流引起的不平衡电流 在变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复的过程中，由
6、于变压器铁心中的磁通不能突变，在变压器一次绕组中产生很大的励磁涌流，涌流中含有数值很大的非周期分量，涌流可达变压器额定电流的 810倍，励磁涌流不反映到二次绕组，因此，在差动回路中产生很大的不平衡电流通过差动继电器。可利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。 3.4 对于上述几种不平衡电流现象，在比较稳定的状态下，可以通过以下 2 种方法进行控制和预防：（1）通过装设自耦变流器进行电流补偿，自耦变流器一般装置在电流互感器一侧，而对于三绕组变压器则应该装设在两侧。 （2）利用中间变流器（BHL）的平衡绕组进行电流补偿。因为大量的非周期性分量可能在电流互感器暂态不
7、平衡电流中出现，而使得电流完全偏离时间轴的一侧，根据这一特点，可在差动回路中装设具有速饱和特性的中间变流器，从而减小了暂态不平衡电流，这样做的目的是使暂态不平衡电流不反映到继电器回路中去，避免误动作的产生。 4变压器差动保护技术的实现 总结变压器纵差保护所遇到的技术问题，要实现变压器差动保护必须做到：使差动保护各侧电流的相位相同或相反；使由变压器各侧 TA 二次流入差动保护的电流产生的效果相同，即是等效的；变压器差动保护能可靠躲过励磁涌流空，保证投变压器时不会误动；大电流侧系统内发生接地故障时保护不会误动，即避开零序电流的影响；能可靠躲过稳态及暂态不平衡电流。 4.1 变压器差动保护两侧电流的
8、移相 呈 Y，d 接线的变压器，两侧电流的相位不同，就不能满 I=0。因此，要使正常工况下差动保护各侧的电流向量和为零，首先应将某一侧差动 TA 二次电流进行移相。在传统的模拟量变压器差动保护中，主要采取改变二次 TA 接线的方式（例如 YN，dll 接线方式的变压器，其差动回路协接成 Dynll）或采用辅助 TA。运行实践表明：通过改变变压器差动TA 接线方式对电流进行移相的方法存在一些缺点：第一次投运的变压器，若某相差动 TA 的极性接错，分析及处理相对较麻烦，实现差动元件的 TA断线闭锁也比较困难。在微机保护中通过计算软件对变压器纵差保护某侧电流的移相方式，对于 Y，d 接线的变压器，当
9、用计算机软件对某侧电流移相时，差动 TA 的接线均采用 Y，y。用计算机软件对变压器高压侧差动 TA 二次电流的移相方式，是采用计算差动 TA 二次两相电流差的方式。分析表明，这种移相方式与采用改变 TA 接线进行移相的方式是完全等效的。这是因为取 Y 形接线 TA 二次两相电流之差与将 Y 形接线 TA 改成形接线后取一相的输出电流是等效的。 值得注意的是：用软件实现移相时，究竟取哪两相 TA 二次电流之差？这应由变压器的接线组别决定。例如：当变压器的接线组别为 YN，d11时，在 Y 侧流入 A、B、C 三个差动元件的计算电流，应分别取 Ia-Ib，Ib-Ic，Ic-Ia（Ia、Ib、Ic
10、 为差动 TA 二次三相电流） 。 4.2 消除变压器差动保护两侧电流中的零序 对于 YN，d 接线的变压器，当高压侧线路上发生接地故障时，差动保护不应动作，但有零序电流流过高压侧，而由于低压侧绕组为 d 联接，在变压器的低压侧无零序电流输出。若不采取相应的措施变压器纵差保护可能误动而切除变压器。 当变压器高压侧发生接地故障时，为使变压器纵差保护不误动，应消除零序电流对差动保护的影响。在传统的差动保护中，由于 TA 接线方式的原因，零序不会产生影响。在微机差动保护中，对于 D，YN 接线的变压器，软件做差时已将零序消除。对于 YN，y 接线方式的变压器，在高压侧电流的采样过程中滤掉零序。 4.
11、3 变压器差动各侧之间的平衡系数 一般变压器差动高低压侧的 TA 二次电流大小是不同的，无法满足I=0。在实现变压器差动保护时，需将高低压侧大小不等的电流产生等同的作用。在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相向电流的折算系数，将该系数称作为平衡系数。 根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动 TA 的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。 5 小结 近年来，微机保护装置的应用日益广泛，但是变压器主保护的误动原因仍是多方面的。按照检验条例和有关规程规定，在安装调试过程中，严把整组试验关，积极采取相应措施，完全可以提高变压器差动保护的可靠性的，或者完全可以避免变压器在运行中差动保护的误动作。 参考文献 1 罗来峰 微机变压器保护装置的研制及无线传感节点在保护中的应用研讨 2008 2 徐良骏李坚 消除变压器微机差动保护中不平衡电流方案研究 供用电 -2010 年 6 期
