變壓器差動保護整定探析

摘要：在電力系統中，電力變壓器是重要組成部分，尤其是主變壓器，其價格昂貴，一旦出現故障將有可能造成電網的崩潰，保護變壓器的穩定運行是相關工作人員的工作重點。文章結合工程實際，對主變壓器的差動保護整定值計算進行了研究，旨在給相關人員提供參考。

關鍵詞：變壓器；差動保護；整定值；電力系統；差動速斷；平衡系數 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM772 文章編號：1009-2374（2015）28-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.036

差動保護是指對被保護設備兩端的電流信號進行測量，計算出兩者的差值，將得到的電流差值信號輸入到保護裝置中。如果運行的設備是正常的，該電流差值約等于零；一旦運行的設備出現故障，差值大于零。當差值在整定范圍外時，相應的部位會發生動作，與被保護設備兩端相連接的斷路器會斷開，故障即可從電網中分離出去，保護了其他設備的安全運行。對差動保護的優點進行分析：簡單可靠、能夠明確保護范圍、動作迅速。其整定計算通常包括三個步驟：首先對變壓器各側的二次額定電流進行計算，并分析平衡系統；然后依據計算得到了電流值對差動啟動電流進行計算，并對制定電流及系數、電流速斷定值進行分析；最后對靈敏度進行校驗。

1 主變壓器差動保護原理

對主變差動保護的功能進行說明。

1.1 比率差動保護

當變壓器出現小故障時，如變壓器繞組的匝數短路，制動量可以忽略不計，采用比率差動保護后，當變壓器出現較小的故障時，能夠靈敏地發生動作。比率制動部分是用于防止外部短路時，由于不平衡電流影響而造成誤動作。如果變壓器出現嚴重故障的時候，制動量較大，保護的可靠性得到了提高。從圖1中可以看出，帶比率制動特性是一條折線。

1.2 二次諧波制動

在電力系統中，二次諧波制動的使用也十分廣泛，新投運的變壓器在投運前按照需要有時會空載投運，此時的勵磁涌流數值較大，其二次諧波分量也較大；為了保證主變壓器不會出現誤動作，需要采取諧波制動措施；依據二次諧波分量的大小，查看其是否達到了設定值，從而判斷是主變壓器故障還是空載投入運行；二次諧波制動部分的作用是防止變壓器空載投入時出現勵磁涌流而造成保護誤動作。

1.3 差動速斷作用

為防止差動繼電器拒動和為加快切除故障，繼電器中設有差動電流速斷，因此，差動速斷保護的主要作用在于設備嚴重故障時將其兩側的斷路器斷開，從而順利切除故障。對于主變壓器而言，當其出現嚴重故障時，會出現較大的故障電流，這樣一來，電流互感器中的電流過大會出現飽和現象，從而增大了二次諧波的含量；當二次諧波電流的含量超過規定范圍時，相應的保護會出現拒動現象。此時，需要迅速切除故障，否則會對電網造成不可估量的損失。

1.4 差動保護的平衡系數

差動保護利用的是變壓器兩側的電流值之差，依據該差值的大小實現保護。一般情況下，主變壓器的連接方式為Y/△/-11的接線，兩側電流之間會存在30°相位差，所以，在電流差值的獲取上，不能簡單地直接將二次電流向量加起來。為了將不平衡電流造成的影響降到最低，在過去的傳統保護中，采用的方法是改變二次回路的連接方式，并且在一次電流回路中添加一個合適的變流器，消除上述影響。就微機保護來說，由于可以在軟件中直接實現Y/△變換，并且引入了平衡系數這一參數，對各側電流幅值進行平衡，最終計算出電流差值。所謂平衡系數，是指將兩個電流折算成為作用相同的折算系數，保證電流產生作用大小相同。

1.5 動作特性和動作方程

在微機保護中，變壓器的變比對微機保護的平衡系數具有較大影響，后者在選擇上要充分考慮到前者。在工程實際中，一般選擇為（0.2-0.5）。

2.4 最小制動電流計算

當設備正常運行時，變壓器的負載電流會控制在一定范圍之內，其數值一般都在額定電流以下，不平衡電流幾乎為零，此時無需比率制動，差動電流的動作值是不變的。

2.5 二次諧波制動系數

按照相應的導則，根據經驗，二次諧波制動比可以整定為15%～20%。

3 結語

對于運行人員和繼電保護人員而言，需要了解變壓器的相關理論知識、微機保護裝置的動作原理及定值設置的合理性，只有這樣，才能掌握差動保護的應用功能，更好地維護電網的正常運行。在功率差動中，變壓器差動保護是本質，只有理解了其基本原理，才能為以后的微機保護提供參考和指導。

參考文獻

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作者簡介：梁俊剛（1971-），男（壯族），供職于廣西潤恒水電建筑工程有限公司，研究方向：電力系統。

（責任編輯：黃銀芳）