差動保護誤動原因分析及解決措施

陳金蘭

摘 要：文章針對變壓器差動保護誤動率較高的現狀，闡述了變壓器差動保護的工作原理和作用，探究了引起變壓器差動保護誤動的原因，主要包括以下幾方面：二次回路接線錯誤或設備性能欠佳、區外故障、電流互感器局部暫態飽和及和應涌流等，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：差動保護；誤動；和應涌流

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0116-02

變壓器是配電網的重要組成設備，其運行狀態直接影響著配電網供電的穩定性和可靠性，為了確保變壓器安全、可靠的運行，通常給變壓器安裝差動保護裝置，目前多數變壓器都采用縱聯差動保護為主保護。然而運行時，差動保護引起的保護誤動時常出現，據相關部門的統計數據顯示，某區域在2010～2013年，變壓器差動保護共動作1 035次，其中誤動作有237次，誤動率高達22.9%，部分誤動原因沒有查清楚，就允許變壓器繼續運行，給整個配電網的可靠運行造成安全隱患。基于此，本文對變壓器差動保護誤動問題進行了探討。

1 差動保護的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

變壓器正常運行時，高低兩側的不平衡電流近似于零，若保護區域內發生異常或者故障，同時不平衡電流數值達到差動繼電器動作電流時，保護裝置開始動作，跳開斷路器，切斷故障點。

1.2 保護作用

差動保護是相對合理、完善的快速保護之一，能準確反映出變壓器繞組的各種短路，例如：相間、匝間及引出線上的相間短路等，避免變壓器內部及引出線之間的各種短路導致變壓器損壞的重要作用。

2 差動保護誤動的原因分析及解決措施

2.1 二次回路接線錯誤或設備性能欠佳

經過多年運行統計可知，引起差動保護誤動的一個原因是二次回路接線錯誤或者二次設備性能欠佳。變壓器差動保護二次接線線路復雜，通常要進行三角形和星形接法的變換，現場調試時工作人員一疏忽就極易將接線弄錯，主要表現在以下幾方面：電流互感器極性接反、組別和相別錯誤。為了避免上述問題，可加強對調試安裝人員進行專業技能培訓，提高業務水平，在調試運行時，關鍵環節要重點進行檢查。

2.2 區外故障

通常情況下，變壓器兩側電壓等級存在差異，所以差動保護在不同側所使用的電流互感器的型號也是不同的。若變壓器發生區外短路故障，故障電流遠遠大于正常電流，此時若一側電流互感器嚴重飽和或者兩側飽和程度不同，就極易產生較大的不平衡電流，從而導致差動保護誤動。差動保護二次接線如圖1所示，某次出現區外短路故障時各側電流及差流錄波如圖2、圖3所示，據圖可知，電流互感器已經嚴重飽和，兩次電流差值很大，出現嚴重不平衡。

為了避免出現上述問題，可采取以下措施：①在選擇電流互感器時，盡量選取型號一致、TPY級；②對電流互感器的伏安特性、二次負載進行測試，并畫出10%的誤差曲線，盡量確保最大短路電流在誤差10%范圍內，若超過此數值，可選擇兩組電流互感器串聯使用；③在滿足靈敏度的條件下，盡量提高制動系數。

2.3 變壓器空載合閘零序環流的助增問題

若現場空載合閘，也可能造成誤動。對于如圖4（a）所示的變壓器，在空載合閘時，由于三相鐵心飽和情況的不平衡，會導致三角形側出現環流，如下圖4（b）所示。

國內目前多數變壓器都采用Y0/Δ-11接法，為了方便接線和使用簡單，新投運的變壓器，對于電流互感器通常采取統一的Y接線，再通過專業軟件實現相位校正。軟件進行相位幅值設置包括兩種方式：其一，相間差動原理；其二，相電流差動消零序原理。若采取第二個原理，必須要消除變壓器Y測的零序電流，否則一旦區外發生故障，極易造成差動保護誤動。經過推到可得下述公式（1）：

根據式（1）可知，變壓器空載合閘時，每相差電流及其諧波都是由三相勵磁電流決定的，若采取分相制動就極易導致差動保護誤動。因此若變壓器差動保護是由相電流決定的，最好不要采用分相制動原理。

2.4 電流互感器局部暫態飽和

電流互感器暫態飽和與暫態不一致兩者在本質上是相同的。研究發現，電流互感器暫態特性不同而引發的差電流極易造成區外故障切除后差動保護誤動。變壓器受到外部故障影響時，電流互感器也由于暫態特性不同將可能形成差電流，外部故障切除后，差點流也會消失，這種情況下差動保護表現出如下特征：

①差動保護動作量較大。

②恢復性涌流二次諧波由于電流互感器差點流的存在降低，此時根據二次諧波制動的判據就會失去效果。

③隨著外部故障的切除，差動保護制動量也隨之減小。對于此種情況，可采取以下措施：在安裝差動保護裝置時，盡量選擇性能較好的電流互感器，并調整其負載確保變壓器兩側電流互感器的飽和特性一致。

2.5 和應涌流

變壓器空載合閘時，不僅設備自身會出現勵磁涌流，也會造成和其串聯或者并聯的變壓器出現浪涌電流。變壓器合應涌流產生系統如圖5（a）所示，變壓器T1、T2分別處于正常和空載合閘狀態，兩臺變壓器由于側電阻耦合進而互相影響，此時T1、T2分別產生的和應涌流、勵磁涌流分別如圖5（b）、（c）所示。合應涌流會造成變壓器暫態飽和，極大減少了二次諧波的分量，造成二次諧波制動式差動保護的誤動。

為了盡量避免上述情況的出現，可采取以下措施：

①在符合靈敏度的條件下，保護動作定值進行適當調整，這是相對簡單有效的一種方法。

②若主變開關要進行空載合閘，盡可能的將相連的其他變壓器連接到其他母線上進行啟動，減少出現和應涌流的機會。

③如果條件許可，可將電流互感器換為剩磁系數較小的設備，減小在工頻電流、常非周期分量下出現的誤差。

3 結 語

綜上所述，筆者分析了引起變壓器差動保護的原因，并提出了相應的解決措施。只有結合實踐，了解差動保護誤動的根本原因及保護原理，才能從本質上減少差動保護誤動的出現，從而確保配電網的穩定、可靠運行。

參考文獻：

[1] 潘毅，鄭永濤，李志猛. 變壓器差動動作原因分析[J].電工技術，2010，（7）.

[2] 韋恒.變壓器差動保護勵磁涌流誤動分析及解決方案[J].廣西電力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陸于平，等.變壓器和應涌流的物理機理及其對差動保護的影響[J].電力系統自動化，2013，（6）.

[4] 上官帖，諶爭鳴，郭軍燕.和應涌流對變壓器差動保護的影響及對策[J]..華中電力，2011，（5）.

[5] 劉元秋.變壓器空載合閘和應涌流的防范措施[J].農村電氣化，2011，（12）.

摘 要：文章針對變壓器差動保護誤動率較高的現狀，闡述了變壓器差動保護的工作原理和作用，探究了引起變壓器差動保護誤動的原因，主要包括以下幾方面：二次回路接線錯誤或設備性能欠佳、區外故障、電流互感器局部暫態飽和及和應涌流等，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：差動保護；誤動；和應涌流

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0116-02

變壓器是配電網的重要組成設備，其運行狀態直接影響著配電網供電的穩定性和可靠性，為了確保變壓器安全、可靠的運行，通常給變壓器安裝差動保護裝置，目前多數變壓器都采用縱聯差動保護為主保護。然而運行時，差動保護引起的保護誤動時常出現，據相關部門的統計數據顯示，某區域在2010～2013年，變壓器差動保護共動作1 035次，其中誤動作有237次，誤動率高達22.9%，部分誤動原因沒有查清楚，就允許變壓器繼續運行，給整個配電網的可靠運行造成安全隱患。基于此，本文對變壓器差動保護誤動問題進行了探討。

1 差動保護的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

變壓器正常運行時，高低兩側的不平衡電流近似于零，若保護區域內發生異常或者故障，同時不平衡電流數值達到差動繼電器動作電流時，保護裝置開始動作，跳開斷路器，切斷故障點。

1.2 保護作用

差動保護是相對合理、完善的快速保護之一，能準確反映出變壓器繞組的各種短路，例如：相間、匝間及引出線上的相間短路等，避免變壓器內部及引出線之間的各種短路導致變壓器損壞的重要作用。

2 差動保護誤動的原因分析及解決措施

2.1 二次回路接線錯誤或設備性能欠佳

經過多年運行統計可知，引起差動保護誤動的一個原因是二次回路接線錯誤或者二次設備性能欠佳。變壓器差動保護二次接線線路復雜，通常要進行三角形和星形接法的變換，現場調試時工作人員一疏忽就極易將接線弄錯，主要表現在以下幾方面：電流互感器極性接反、組別和相別錯誤。為了避免上述問題，可加強對調試安裝人員進行專業技能培訓，提高業務水平，在調試運行時，關鍵環節要重點進行檢查。

2.2 區外故障

通常情況下，變壓器兩側電壓等級存在差異，所以差動保護在不同側所使用的電流互感器的型號也是不同的。若變壓器發生區外短路故障，故障電流遠遠大于正常電流，此時若一側電流互感器嚴重飽和或者兩側飽和程度不同，就極易產生較大的不平衡電流，從而導致差動保護誤動。差動保護二次接線如圖1所示，某次出現區外短路故障時各側電流及差流錄波如圖2、圖3所示，據圖可知，電流互感器已經嚴重飽和，兩次電流差值很大，出現嚴重不平衡。

為了避免出現上述問題，可采取以下措施：①在選擇電流互感器時，盡量選取型號一致、TPY級；②對電流互感器的伏安特性、二次負載進行測試，并畫出10%的誤差曲線，盡量確保最大短路電流在誤差10%范圍內，若超過此數值，可選擇兩組電流互感器串聯使用；③在滿足靈敏度的條件下，盡量提高制動系數。

2.3 變壓器空載合閘零序環流的助增問題

若現場空載合閘，也可能造成誤動。對于如圖4（a）所示的變壓器，在空載合閘時，由于三相鐵心飽和情況的不平衡，會導致三角形側出現環流，如下圖4（b）所示。

國內目前多數變壓器都采用Y0/Δ-11接法，為了方便接線和使用簡單，新投運的變壓器，對于電流互感器通常采取統一的Y接線，再通過專業軟件實現相位校正。軟件進行相位幅值設置包括兩種方式：其一，相間差動原理；其二，相電流差動消零序原理。若采取第二個原理，必須要消除變壓器Y測的零序電流，否則一旦區外發生故障，極易造成差動保護誤動。經過推到可得下述公式（1）：

根據式（1）可知，變壓器空載合閘時，每相差電流及其諧波都是由三相勵磁電流決定的，若采取分相制動就極易導致差動保護誤動。因此若變壓器差動保護是由相電流決定的，最好不要采用分相制動原理。

2.4 電流互感器局部暫態飽和

電流互感器暫態飽和與暫態不一致兩者在本質上是相同的。研究發現，電流互感器暫態特性不同而引發的差電流極易造成區外故障切除后差動保護誤動。變壓器受到外部故障影響時，電流互感器也由于暫態特性不同將可能形成差電流，外部故障切除后，差點流也會消失，這種情況下差動保護表現出如下特征：

①差動保護動作量較大。

②恢復性涌流二次諧波由于電流互感器差點流的存在降低，此時根據二次諧波制動的判據就會失去效果。

③隨著外部故障的切除，差動保護制動量也隨之減小。對于此種情況，可采取以下措施：在安裝差動保護裝置時，盡量選擇性能較好的電流互感器，并調整其負載確保變壓器兩側電流互感器的飽和特性一致。

2.5 和應涌流

變壓器空載合閘時，不僅設備自身會出現勵磁涌流，也會造成和其串聯或者并聯的變壓器出現浪涌電流。變壓器合應涌流產生系統如圖5（a）所示，變壓器T1、T2分別處于正常和空載合閘狀態，兩臺變壓器由于側電阻耦合進而互相影響，此時T1、T2分別產生的和應涌流、勵磁涌流分別如圖5（b）、（c）所示。合應涌流會造成變壓器暫態飽和，極大減少了二次諧波的分量，造成二次諧波制動式差動保護的誤動。

為了盡量避免上述情況的出現，可采取以下措施：

①在符合靈敏度的條件下，保護動作定值進行適當調整，這是相對簡單有效的一種方法。

②若主變開關要進行空載合閘，盡可能的將相連的其他變壓器連接到其他母線上進行啟動，減少出現和應涌流的機會。

③如果條件許可，可將電流互感器換為剩磁系數較小的設備，減小在工頻電流、常非周期分量下出現的誤差。

3 結 語

綜上所述，筆者分析了引起變壓器差動保護的原因，并提出了相應的解決措施。只有結合實踐，了解差動保護誤動的根本原因及保護原理，才能從本質上減少差動保護誤動的出現，從而確保配電網的穩定、可靠運行。

參考文獻：

[1] 潘毅，鄭永濤，李志猛. 變壓器差動動作原因分析[J].電工技術，2010，（7）.

[2] 韋恒.變壓器差動保護勵磁涌流誤動分析及解決方案[J].廣西電力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陸于平，等.變壓器和應涌流的物理機理及其對差動保護的影響[J].電力系統自動化，2013，（6）.

[4] 上官帖，諶爭鳴，郭軍燕.和應涌流對變壓器差動保護的影響及對策[J]..華中電力，2011，（5）.

[5] 劉元秋.變壓器空載合閘和應涌流的防范措施[J].農村電氣化，2011，（12）.

摘 要：文章針對變壓器差動保護誤動率較高的現狀，闡述了變壓器差動保護的工作原理和作用，探究了引起變壓器差動保護誤動的原因，主要包括以下幾方面：二次回路接線錯誤或設備性能欠佳、區外故障、電流互感器局部暫態飽和及和應涌流等，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：差動保護；誤動；和應涌流

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0116-02

變壓器是配電網的重要組成設備，其運行狀態直接影響著配電網供電的穩定性和可靠性，為了確保變壓器安全、可靠的運行，通常給變壓器安裝差動保護裝置，目前多數變壓器都采用縱聯差動保護為主保護。然而運行時，差動保護引起的保護誤動時常出現，據相關部門的統計數據顯示，某區域在2010～2013年，變壓器差動保護共動作1 035次，其中誤動作有237次，誤動率高達22.9%，部分誤動原因沒有查清楚，就允許變壓器繼續運行，給整個配電網的可靠運行造成安全隱患。基于此，本文對變壓器差動保護誤動問題進行了探討。

1 差動保護的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

變壓器正常運行時，高低兩側的不平衡電流近似于零，若保護區域內發生異常或者故障，同時不平衡電流數值達到差動繼電器動作電流時，保護裝置開始動作，跳開斷路器，切斷故障點。

1.2 保護作用

差動保護是相對合理、完善的快速保護之一，能準確反映出變壓器繞組的各種短路，例如：相間、匝間及引出線上的相間短路等，避免變壓器內部及引出線之間的各種短路導致變壓器損壞的重要作用。

2 差動保護誤動的原因分析及解決措施

2.1 二次回路接線錯誤或設備性能欠佳

經過多年運行統計可知，引起差動保護誤動的一個原因是二次回路接線錯誤或者二次設備性能欠佳。變壓器差動保護二次接線線路復雜，通常要進行三角形和星形接法的變換，現場調試時工作人員一疏忽就極易將接線弄錯，主要表現在以下幾方面：電流互感器極性接反、組別和相別錯誤。為了避免上述問題，可加強對調試安裝人員進行專業技能培訓，提高業務水平，在調試運行時，關鍵環節要重點進行檢查。

2.2 區外故障

通常情況下，變壓器兩側電壓等級存在差異，所以差動保護在不同側所使用的電流互感器的型號也是不同的。若變壓器發生區外短路故障，故障電流遠遠大于正常電流，此時若一側電流互感器嚴重飽和或者兩側飽和程度不同，就極易產生較大的不平衡電流，從而導致差動保護誤動。差動保護二次接線如圖1所示，某次出現區外短路故障時各側電流及差流錄波如圖2、圖3所示，據圖可知，電流互感器已經嚴重飽和，兩次電流差值很大，出現嚴重不平衡。

為了避免出現上述問題，可采取以下措施：①在選擇電流互感器時，盡量選取型號一致、TPY級；②對電流互感器的伏安特性、二次負載進行測試，并畫出10%的誤差曲線，盡量確保最大短路電流在誤差10%范圍內，若超過此數值，可選擇兩組電流互感器串聯使用；③在滿足靈敏度的條件下，盡量提高制動系數。

2.3 變壓器空載合閘零序環流的助增問題

若現場空載合閘，也可能造成誤動。對于如圖4（a）所示的變壓器，在空載合閘時，由于三相鐵心飽和情況的不平衡，會導致三角形側出現環流，如下圖4（b）所示。

國內目前多數變壓器都采用Y0/Δ-11接法，為了方便接線和使用簡單，新投運的變壓器，對于電流互感器通常采取統一的Y接線，再通過專業軟件實現相位校正。軟件進行相位幅值設置包括兩種方式：其一，相間差動原理；其二，相電流差動消零序原理。若采取第二個原理，必須要消除變壓器Y測的零序電流，否則一旦區外發生故障，極易造成差動保護誤動。經過推到可得下述公式（1）：

根據式（1）可知，變壓器空載合閘時，每相差電流及其諧波都是由三相勵磁電流決定的，若采取分相制動就極易導致差動保護誤動。因此若變壓器差動保護是由相電流決定的，最好不要采用分相制動原理。

2.4 電流互感器局部暫態飽和

電流互感器暫態飽和與暫態不一致兩者在本質上是相同的。研究發現，電流互感器暫態特性不同而引發的差電流極易造成區外故障切除后差動保護誤動。變壓器受到外部故障影響時，電流互感器也由于暫態特性不同將可能形成差電流，外部故障切除后，差點流也會消失，這種情況下差動保護表現出如下特征：

①差動保護動作量較大。

②恢復性涌流二次諧波由于電流互感器差點流的存在降低，此時根據二次諧波制動的判據就會失去效果。

③隨著外部故障的切除，差動保護制動量也隨之減小。對于此種情況，可采取以下措施：在安裝差動保護裝置時，盡量選擇性能較好的電流互感器，并調整其負載確保變壓器兩側電流互感器的飽和特性一致。

2.5 和應涌流

變壓器空載合閘時，不僅設備自身會出現勵磁涌流，也會造成和其串聯或者并聯的變壓器出現浪涌電流。變壓器合應涌流產生系統如圖5（a）所示，變壓器T1、T2分別處于正常和空載合閘狀態，兩臺變壓器由于側電阻耦合進而互相影響，此時T1、T2分別產生的和應涌流、勵磁涌流分別如圖5（b）、（c）所示。合應涌流會造成變壓器暫態飽和，極大減少了二次諧波的分量，造成二次諧波制動式差動保護的誤動。

為了盡量避免上述情況的出現，可采取以下措施：

①在符合靈敏度的條件下，保護動作定值進行適當調整，這是相對簡單有效的一種方法。

②若主變開關要進行空載合閘，盡可能的將相連的其他變壓器連接到其他母線上進行啟動，減少出現和應涌流的機會。

③如果條件許可，可將電流互感器換為剩磁系數較小的設備，減小在工頻電流、常非周期分量下出現的誤差。

3 結 語

綜上所述，筆者分析了引起變壓器差動保護的原因，并提出了相應的解決措施。只有結合實踐，了解差動保護誤動的根本原因及保護原理，才能從本質上減少差動保護誤動的出現，從而確保配電網的穩定、可靠運行。

參考文獻：

[1] 潘毅，鄭永濤，李志猛. 變壓器差動動作原因分析[J].電工技術，2010，（7）.

[2] 韋恒.變壓器差動保護勵磁涌流誤動分析及解決方案[J].廣西電力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陸于平，等.變壓器和應涌流的物理機理及其對差動保護的影響[J].電力系統自動化，2013，（6）.

[4] 上官帖，諶爭鳴，郭軍燕.和應涌流對變壓器差動保護的影響及對策[J]..華中電力，2011，（5）.

[5] 劉元秋.變壓器空載合閘和應涌流的防范措施[J].農村電氣化，2011，（12）.