關于變壓器差動保護裝置接線的研究

楊利民 賈懿會

摘 要：本文從天車滑觸線接地短路引起變壓器差動保護動作故障入手，對差動保護原理、變壓器接線組別與CT接線關系，以及如何測量變壓器接線組別作了簡要說明，同時著重從CT、二次線路、保護定值和諧波等方面介紹了防止差動保護誤動的措施。

關鍵詞：變壓器；差動保護；CT；接線組別

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0067-02

The Investigation on Wiring of Transformer Differential Protection Device

YANG Limin JIA Yihui

Abstract： In this paper， starting from the fault of transformer differential protection， the principle of differential protection， the connection of transformer connection and CT connection， and how to measure the wiring of transformer were briefly described. At the same time， the measures to prevent the misoperation of differential protection were introduced from the aspects of CT， two lines， and the harmonious wave protection.

Keywords： transformer；differential protection；CT；connection mode

隨著電子技術、計算機技術、通信技術的飛速發展，基于微機的差動保護應用越來越廣泛。本文就施工中的真實案例探討差動保護接線問題，并對差動保護的靈敏性、可靠性、選擇性及防止勿動的措施進行簡要分析。

1 差動保護誤動現象

煉鋼廠480T天車供電2#變壓器容量10 000kVA，連續3次出現天車滑線接地放炮導致變壓器差動保護動作跳閘。這期間，對變壓器、高壓柜進行多次檢查，均未發現異常。

2 差動保護誤動原因分析

差動保護是繼電保護的一種，是根據“電路中流入節點電流的總和等于零”原理制成的。差動保護把被保護的電氣設備看成是一個接點， 那么正常時流進被保護設備的電流和流出的電流相等，差動電流等于零。當設備出現故障時，流進被保護設備的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零。當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，保護動作將被保護設備的各側斷路器跳開，使故障設備斷開電源。

2.1 差動保護原理

差動保護主要利用基爾霍夫電流定理[1]。變壓器差動保護是防止變壓器內部故障的主保護，接線方式按回路電流法原理把變壓器兩側電流互感器二次線圈接成環流。變壓器正常運行或外部故障時，如果忽略不平衡電流，在兩個電流互感器（CT）二次回路臂上沒有電流流入繼電器，即I2=I1，流過繼電器KD的電流為0，如圖1所示。

2.2 保護誤動原因查找

因差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確和動作不需延時，所以一直用于變壓器（T）主保護。由于滑線放炮屬于保護外故障，所以變壓器差動保護該動作。對變壓器、開關柜及相關一次設備再次進行預防性試驗檢查，包括測試直流電阻、絕緣、泄漏和耐壓等試驗，各項數據都在《電力設備預防性試驗規程》規定范圍內。再次檢查變壓器高低壓側CT及二次回路接線——CT進入保護裝置接線組別為Y/Y，而變壓器本身接線組別為Y/△-11，進入綜合保護屏（綜保）原副邊電流相位相差30°，保護裝置一直存在不平衡電流，正常運行時，負荷小，不平衡電流??；故障時，系統電流增大，不平衡電流也會按相應比例增大，大于保護定值時，差動保護動作。

3 變壓器差動保護接線方法

通常，差動保護接線是根據變壓器接線組別和CT極性確定接線方式。變壓器接線組別和CT極性可以根據銘牌或測量得知。然而，隨著電子技術、計算機技術的高速發展，目前差動保護設備均配有液晶顯示裝置，可以顯示變壓器高低壓側三相電流、相位等數據。假若接線前不方便測量變壓器接線組別、CT極性或者知道這些數據但需要判斷差動保護接線是否正確，方法如下。

通常情況，保護裝置接線均以高壓側為基準，即高壓側三相角度：A為0°，B為-120°，C為+120°；變壓器低壓側電流相位理論值應該為a：-30°，b：-150°，c：+90°，根據差動保護矢量和為零的原理，低壓側接入保護的接線應讓保護裝置顯示低壓側電流相位為a：-150°，b：+90°，c：-30°（其他變比設置不變，本例是采用綜保內部補償，假若采用外部接線補償，還要考慮接線組別不同所產生[3]倍電流誤差的問題）。假若低壓側a相顯示-30°，則證明低壓側a相極性接錯。總而言之，可以根據差動保護裝置顯示角度的不同，判斷CT接線的關系，然后將錯誤接線調換，最終得到正確的接線。

4 防止誤動的措施

4.1 嚴格檢查電流互感器

4.1.1 減小穩態情況下的不平衡電流。變壓器差動保護各側用的電流互感器選用變壓器差動保護專用的D級電流互感器。當通過外部最大穩態短路電流時，差動保護回路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。

4.1.2 減小電流互感器的二次負荷。減小電流互感器的二次負荷實際上相當于減小二次側的端電壓，相應地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用辦法有減小控制電纜的電阻（適當增大導線截面，盡量縮短控制電纜長度），采用弱電控制用的電流互感器（二次額定電流為1A）等。

4.1.3 采用帶小氣隙的電流互感器。帶小氣隙的電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和，因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流，同時也改善了電流互感器的暫態特性。

4.2 嚴格檢查保護接線

保護接線必須正確，任意一相極性接反，都會產生不平衡電流，從而使保護誤動作。因差動保護是反映變壓器等被保護設備內部短路故障的主保護，在電流互感器二次側，應按循環電流法接線，兩端電流互感器的同極性端子應朝向同一方向，即兩只電流互感器的二次側異極性相連，差動繼電器電流線圈并聯在兩只電流互感器連線之間。同時，為減小暫態過程中最大不平衡電流的影響，差動保護（繼電器）回路中應經中間速飽和變流器接入差動回路，非周期分量不易通過速飽和變流器傳到二次側。

4.3 嚴格核定保護定值

計算、校核保護定值時，要依據發電機差動保護不同類別進行確定。采用常規的電磁型、半導體式保護，主要有比率制動式和有直流助磁特性的差動保護。比率制動式差動保護定值計算時，根據比率制動式差動保護動作的特性，要計算兩個定值，即最小動作電流和制動系數，最小動作電流不能小于繼電器的固有動作電流，《電力設備預防性試驗規程》要求具有比率制動的發電機差動保護制動電流Idz=（0.1～0.3）IN，一般取0.2IN，制動系數建議取0.3～0.4。計算有直流助磁特性的差動保護定值時，其動作電流要按躲過外部故障時的最大不平衡電流和電流互感器二次回路斷線整定，同時要整定電流回路斷線信號。

4.4 保護裝置的投切、更換必須做預防性試驗

保護裝置更換、升級后要對保護裝置、二次回路進行檢查試驗。試驗時要測試差動保護二次回路的直流電阻，檢查其接線是否牢固，回路接線是否正確。安裝和檢修后，在投入運行前要對電流互感器的極性進行校核，即一次側電流從端子L1流入，而二次側電流從其同極性端子K1流出?？刹捎弥绷鞣?、交流法、儀表直接測量法對電流互感器的極性進行校核。

4.5 采用比率差動保護

比率差動保護是差動保護的一種。差動保護需采取比率差動的原理：防止在變壓器區外故障（穿越性故障）時，高低壓側CT傳變特性不一致，導致差流，并且超過定值而動作。當采用了帶比率制動的差動保護后，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會抬高，可保證穿越性故障不誤動。

參考文獻：

[1]杜鵬飛.變壓器差動保護誤動分析及對策[J].科學技術創新，2011（1）：13.