電力變壓器差動保護技術分析

摘 要：電力變壓器作為電力系統非常重要的設備之一，其承提著電壓變換、電有分配和電能傳統的重要工作，其運行的安全性與電力系統供電的可靠性息息相關，所以需要做好變壓器的保護工作。差動保護作為變壓器保護措施中非常重要的一種保護技術，在實際變壓器保護工作中也較為常用。有效的確保了變壓器安全、穩定的運行，確保了電網能夠提供穩定的電源供應。文中從差動保護的基本原理和接線特點入手，對不平衡電流誤動作和預控進行了分析，并進一步對變壓器差動保護技術的實現進行了具體的闡述。

關鍵詞：變壓器；差動保護；不平衡電流；實現技術

1 差動保護的基本原理

差動保護屬于快速保護，其是以基爾霍夫電流定律為原理，由于其將流入元件的電流與流出元件的電流相量和稱為差動電流，而且變壓器處于正常運行或是保護區外故障時，其差動電流為零，差動保護不會發生動作，而當變壓器有區內故障發生時，差動電流則會增加從而導致差動保護動作的發生。

變壓器差動保護過程中由于會受到電流互感器飽和和變壓器變比等因素的影響，所以會導致不平衡電流產生。由于這種不平衡電流的存在，所以為了有效的避免差動保護誤動作的發生，需要引入制動電流，從而根據比率差動來對是差動保護是否動作進行判斷。比率差動是差動電流與制動電流的比值。在實際運行過程中，變壓器各則額定電流和各側電流互感器變比都存在著一定的差異，所以在對各側二次電流進行計算時需要充分的參考變壓器變比和各側電流互感器變比情況，這樣才能通過差動電流更好的對一次差動電流進行反應。

2 接線特點

在電力系統變壓器接線方式中，通常采用的都是三角形接線、星形接線和中性線接線，但由于變壓器各側電流相位都存在較大的不同，而且二次側的線電壓超前一次側線電壓30度，這樣就會導致變壓器差動保護的差回路中會有不平衡電流產生。在傳統的電磁式保護中，當變壓器正常運行或是有穿越性電流流過時，則需要差動電流為零，但要想做到這點，則需要對相位差利用改變接線組別的方法進行矯正，從而使接線組別得以改變，但這樣矯正過程中較為復雜，而且極易出現錯誤。在當前微機保護越來越普及的情況下，對于各側電流存在的相位差校正時通過軟件即可實現，而且軟件還可以對變壓器副邊電流進行相位校準，且軟件具有較為靈活性，并對TA接線進一步簡化，更易于現場施工操作的簡易性。

在利用軟件來校準相位時，則還需要對調整計算變壓器各側TA變比，這樣才能有效的將變壓器差動保護過程中不平衡電流所帶來的影響進行消除。當利用微機保護時，則可以依靠軟件來實現變比中的計算調整，同時計算出來的TA調整系數則會送入到微機保護中，確保TA自動平衡功能的實現，使不平衡電流得以消除。同時為了確保軟件能夠準確的進行計算，則在采用微機差動保護裝置時則需要在接線時確保各側差動TA的極性都要朝著母線側。

3 不平衡電流誤動作與預控分析

3.1 變壓器連接組引起的不平衡電流

在總降壓變電所內，其變壓器的連接組通常采用的是原邊Y型接線，副邊三角形接線，相位差11點。這樣變壓器兩側線電流就會存在30度的相位差，會導致不平衡電流產生，所以需要通過消除相位來確保不平衡電流能夠消除。這就需要將變壓器星形接線側的電流互感器接線和變壓器三角形接線側的電流互感器的接線方式進行互換，將星形接線變成三角形接線，同時將三角形接線轉換了星形接線，這樣就會確保變壓器兩側電流互感器的二次側電流相同，從而使變壓器連接組所引起的不平衡電流能夠得以消除。

3.2 電流互感器變比引起的不平衡電流

通過選擇合適的電流互感器變比，可以使變壓器兩側電流互感器二次側電流能夠相竺，但由于電流互感器變比分為若干個不同等級，而實際需要的變比與產品的標準又會存在較大的不同之處，這樣差動保護兩側的電流則不可能出現相等的情況，不可避免的會導致不平衡電流的產生。所以對電流互感器變比所引起的不平衡電流可以利用差動繼電器中的平衡線圈或是自耦電流互感器來進行消除。

3.3 變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流

當變壓器處于空載投入或是切除外部故障后，在電壓恢復過程中會有較大的勵磁涌流產生，而且會有數值較大的非周期分量存在著涌流中，從而導致涌流數值較大，會在較大的不平衡電流通過差動繼電器，為了能夠降低涌流所產生的不平衡電流，則需要通過利用速飽和電流互感器或是差動繼電器的速飽和鐵心來實現。

3.4 對于不平衡電流的產生，需要采取有效的方法對其進行預防和控制

3.4.1 通過裝設自耦變流器進行電流補償，自耦變流器一般裝置在電流互感器一側，而對于三繞組變壓器則應該裝設在兩側。

3.4.2 利用中間變流器（BHL）的平衡繞組進行電流補償。因為大量的非周期性分量可能在電流互感器暫態不平衡電流中出現，而使得電流完全偏離時間軸的一側，根據這一特點，可在差動回路中裝設具有速飽和特性的中間變流器，從而減小了暫態不平衡電流，避免誤動作的產生。

4 變壓器差動保護技術的實現

4.1 變壓器差動保護兩側電流的移相

呈Y，d接線的變壓器，兩側電流的相位不同，就不能滿ΣI=0。因此，要使正常工況下差動保護各側的電流向量和為零，首先應將某一側差動TA二次電流進行移相。在傳統的模擬量變壓器差動保護中，主要采取改變二次TA接線的方式或采用輔助TA。用計算機軟件對變壓器高壓側差動TA二次電流的移相方式，是采用計算差動TA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進行移相的方式是完全等效的。

4.2 消除變壓器差動保護兩側電流中的零序

對于YN，d接線的變壓器，當高壓側線路上發生接地故障時，差動保護不應動作，但有零序電流流過高壓側，而由于低壓側繞組為d聯接，在變壓器的低壓側無零序電流輸出。若不采取相應的措施變壓器縱差保護可能誤動而切除變壓器。

當變壓器高壓側發生接地故障時，為使變壓器縱差保護不誤動，應消除零序電流對差動保護的影響。在傳統的差動保護中，由于TA接線方式的原因，零序不會產生影響。在微機差動保護中，對于D，YN接線的變壓器，軟件做差時已將零序消除。對于YN，y接線方式的變壓器，在高壓側電流的采樣過程中濾掉零序。

4.3 變壓器差動各側之間的平衡系數

變壓器差動保護實現過程中，需要高低壓側大小不等的電流需要產生等同的作用，而在微機保護裝置中則引用了折算系數，即平衡系數來確保兩個大小不等的電流折算成作用完全相向的電流系數。而且在對差動兩側之間的平衡系數進行計算時，則需要對變壓器的容量，接線組別、各側電壓及各側差動TA的變比進行具體的考慮。

5 結束語

近年來隨著科學技術的快速發展，微機保護裝置已實現了越來越廣泛的應用，由于變壓器主保護誤動產生的原因較多，所以還無法完全避免。因此需要控制好安裝調試關，嚴把整組試驗關，有效的確保變壓器差動保護可靠性的提升，降低變壓器運行過程中差動保護誤動作，確保電網能夠安全穩定的運行。

參考文獻

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