什麼是變壓器差動保護？變壓器差動保護特點及誤動作原因

什麼是變壓器差動保護
？

變壓器的差動保護是變壓器的主保護
，是按循環電流原理裝設的。 主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障
，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。 在zai繞rao組zu變bian壓ya器qi的de兩liang側ce均jun裝zhuang設she電dian流liu互hu感gan器qi，其qi二er次ci側ce按an循xun環huan電dian流liu法fa接jie線xian
，即ji如ru果guo兩liang側ce電dian流liu互hu感gan器qi的de同tong級ji性xing端duan都dou朝chao向xiang母mu線xian側ce，則ze將jiang同tong級ji性xing端duan子zi相xiang連lian，並bing在zai兩liang接jie線xian之zhi間jian並bing聯lian接jie入ru電dian流liu繼ji電dian器qi。在zai繼ji電dian器qi線xian圈quan中zhong流liu過guo的de電dian流liu是shi兩liang側ce電dian流liu互hu感gan器qi的de二er次ci電dian流liu隻zhi差cha
，也ye就jiu是shi說shuo差cha動dong繼ji電dian器qi是shi接jie在zai差cha動dong回hui路lu的de。 從(cong)理(li)論(lun)上(shang)講(jiang)
，正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)及(ji)外(wai)部(bu)故(gu)障(zhang)時(shi)，差(cha)動(dong)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)為(wei)零(ling)。實(shi)際(ji)上(shang)由(you)於(yu)兩(liang)側(ce)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)的(de)特(te)性(xing)不(bu)可(ke)能(neng)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)等(deng)原(yuan)因(yin)，在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)和(he)外(wai)部(bu)短(duan)路(lu)時(shi)
，差(cha)動(dong)回(hui)路(lu)中(zhong)仍(reng)有(you)不(bu)平(ping)衡(heng)點(dian)流(liu)Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。 當變壓器內部發生相間短路故障時
，在差動回路中由於I2改變了方向或等於零（無電源側）
，這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動作。 變壓器差動保護的範圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以(yi)及(ji)連(lian)接(jie)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)導(dao)線(xian)。由(you)於(yu)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)對(dui)保(bao)護(hu)區(qu)外(wai)故(gu)障(zhang)不(bu)會(hui)動(dong)作(zuo)，因(yin)此(ci)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)不(bu)需(xu)要(yao)與(yu)保(bao)護(hu)區(qu)外(wai)相(xiang)鄰(lin)元(yuan)件(jian)保(bao)護(hu)在(zai)動(dong)作(zuo)值(zhi)和(he)動(dong)作(zuo)時(shi)限(xian)上(shang)相(xiang)互(hu)配(pei)合(he)
，所(suo)以(yi)在(zai)區(qu)內(nei)故(gu)障(zhang)時(shi)，可(ke)以(yi)瞬(shun)時(shi)動(dong)作(zuo)。

變壓器差動保護特點及誤動作原因

chadongbaohushiyongmouzhongtongxintongdaojiangdianqishebeiliangduandebaohuzhuangzhizongxianglianjieqilai
，bingjiangliangduandedianqiliangjinxingbijiao

，congerpanduanbaohushifoudongzuo。genjujierhuofudinglv
，baohufanweineiliuruyuliuchudedianliuyinggaixiangdeng（變壓器應該歸算到同側）。當(dang)保(bao)護(hu)範(fan)圍(wei)內(nei)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)時(shi)，其(qi)流(liu)入(ru)與(yu)流(liu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)就(jiu)不(bu)相(xiang)等(deng)了(le)。差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)就(jiu)是(shi)根(gen)據(ju)這(zhe)個(ge)不(bu)平(ping)衡(heng)電(dian)流(liu)動(dong)作(zuo)的(de)。因(yin)此(ci)
，這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)方(fang)法(fa)有(you)很(hen)高(gao)的(de)動(dong)作(zuo)選(xuan)擇(ze)性(xing)和(he)靈(ling)敏(min)度(du)，適(shi)用(yong)於(yu)保(bao)護(hu)大(da)容(rong)量(liang)、強電流
、高電壓及對靈敏度要求高的電氣設備。所以，這種方法廣泛用於保護大容量

、高電壓的變壓器，並以其優越的保護性能成為大容量、gaodianyabianyaqidezhuyaobaohufangfa。ranerzhidezhuyideshi
，youyubianyaqizaijiegouheyunxingshangjuyouyixietedian，yincizaishijiyunxingzhongbaohufanweineiwuguzhangshi

，chadongbaohuzhuangzhiyejuyoujiaodadebupinghengdianliu，zhezhongbupinghengdianliukenengyinqichadongbaohuzhuangzhidewudongzuo。lingwai，jishikaolvlebianyaqichadongbaohudezhexietedianbingjiayixiuzheng

，youyuzhezhongbaohuzhuangzhidefuzaxingzaiyouxieqingkuangxiayechangchuxianyixiewudongzuoxianxiang。benwenjiangjiubianyaqichadongbaohuliangzhongwudongzuodeyuanyinjiayijiandandefenxi。

一、 變壓器差動保護的特點
1、 變壓器勵磁湧流的存在
變壓器勵磁電流（激磁電流）僅jin流liu經jing變bian壓ya器qi的de某mou一yi側ce
，因yin此ci通tong過guo電dian流liu互hu感gan器qi反fan應ying到dao差cha動dong回hui路lu中zhong將jiang形xing成cheng不bu平ping衡heng電dian流liu。穩wen態tai運yun行xing時shi，變bian壓ya器qi的de勵li磁ci電dian流liu不bu大da
，隻zhi有you額e定ding電dian流liu的de2-5%。在zai差cha動dong範fan圍wei外wai發fa生sheng故gu障zhang時shi，由you於yu電dian壓ya降jiang低di，勵li磁ci電dian流liu減jian小xiao。所suo以yi這zhe兩liang種zhong情qing況kuang下xia所suo形xing成cheng的de不bu平ping衡heng電dian流liu都dou很hen小xiao，對dui變bian壓ya器qi的de差cha動dong保bao護hu影ying響xiang不bu大da。
但(dan)是(shi)
，當(dang)變(bian)壓(ya)器(qi)空(kong)載(zai)投(tou)入(ru)和(he)外(wai)部(bu)故(gu)障(zhang)切(qie)除(chu)後(hou)電(dian)壓(ya)恢(hui)複(fu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，則(ze)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)很(hen)大(da)的(de)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)即(ji)勵(li)磁(ci)湧(yong)流(liu)。這(zhe)個(ge)現(xian)象(xiang)的(de)存(cun)在(zai)是(shi)由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)鐵(tie)心(xin)飽(bao)和(he)及(ji)剩(sheng)磁(ci)的(de)存(cun)在(zai)引(yin)起(qi)的(de)
，具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)如(ru)下(xia)：
當二次側開路而一次側接入電網時，一次電路的方程為
u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1)
u1：一次電壓，
um：一次電壓的峰值，
α：合閘瞬間的電壓初相角，
R1：變壓器一次繞組的電阻，
N1：變壓器一次繞組的匝數，
φ： 變壓器一次側磁通。

由於i1R1相對比較小，在分析瞬態過程初始階段可以忽略不計
所以
umcos(wt+α)= N1dφ/dt
dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt
積分

，得
φ=( um/ N1) sin(wt+α)+c
φ=φm sin(wt+α)+c φm為主磁通峰值，c為積分常數。
設鐵芯無剩磁當t=0 時
，φ=0 所以c=-φmsinα
所以空載合閘磁通為
φ=φm sin(wt+α) -φmsinα （2）
由（2）式可得空載合閘磁通的大小與電壓的初相角α有關考慮最不利情況
當α=900時，電壓過零
φ=φm sin(wt+900) -φm=φmcoswt-φm

磁通有兩個分量，周期分量φmcoswt與非周期分量 φm，此時磁通的最大值為穩態時磁通的2倍。如果同時考慮剩磁的影響這個值還要更大些。
我們知道變壓器正常情況下是工作在鐵芯磁化曲線的膝點附近
，此時鐵芯已接近或略微飽和了。當磁通達到2倍φm以上時
，鐵芯就高度飽和了。

由圖二可知此時變壓器的勵磁電流大幅度增加
，可達額定電流的6~8倍①。由於勵磁電流隻在變壓器的一側出現所以在差動繼電器中會產生很大的不平衡電流，此後由於R1的存在

，非周期分量衰減
，φ值將減小。
綜上所述
，勵磁湧流的大小和衰減時間與外加電壓

，鐵芯的剩磁大小
、方向，回路阻抗
，變壓器的容量和鐵芯的性質有關。對於三相交流變壓器由於三相之間的相差 1200,所以任何瞬間合閘至少有兩相出現不同的勵磁湧流。
2、變壓器各側繞組的接線方式不同
我國規定的五種變壓器標準聯結組中，35kV Y/D-11雙繞組變壓器常被使用。這種聯結方式的變壓器兩側電流相差300，要想使差動保護不發生誤動作就要設法調整CT二次回路的接線和變比，使電源側和負荷側的CT二次電流的相差1800且大小相等。這樣就能消除Y/D-11變壓器接線對差動保護的影響。
為了達到上述目的
，變壓器差動保護用的TA應按圖三所示方式接線

IA1,IB1,IC1為變壓器高壓側電流
IA2,IB2,IC2 為接變壓器高壓側CT的二次電流
Ia1,Ib1,Ic1為變壓器低壓側電流
Ia2,Ib2,Ic2為接變壓器低壓側CT的二次電流
根據接線圖可得，對變壓器差動保護設計時
，變壓器一次側CT與主電路接成Y/D-5型聯結組，變壓器二次側CT與主電路接為D/Y-7型聯結組，這種接線方法可使差動回路中電源側和負荷側TA二次電流相位差1800。

但當電流互感器采用上述聯結方法時
，CT接成D型側差動臂中電流又增大 倍。為使兩側電流的大小相等，在選擇CT變比時應滿足 nLy/nLd=nT 這樣就消除了Y/D-11聯結組對差動保護的影響。
2、 電流互感器計算變比與實際變比不同
由於變壓器兩側電流互感器都是根據產品目錄選取標準的變比而且變壓器的變比也是一定的，因此三者不能準確的滿足 nLy/nLd=nT的de要yao求qiu。此ci時shi差cha動dong回hui路lu就jiu有you不bu平ping衡heng電dian流liu流liu過guo使shi保bao護hu裝zhuang置zhi誤wu動dong。所suo以yi通tong常chang利li用yong差cha動dong繼ji電dian器qi的de平ping衡heng線xian圈quan來lai消xiao除chu或huo減jian小xiao這zhe個ge差cha值zhi。即ji用yong平ping衡heng線xian圈quan彌mi補bu實shi際ji變bian比bi與yu理li想xiang值zhi之zhi間jian的de差cha，使shi兩liang臂bi電dian流liu差cha接jie近jin零ling，從cong而er消xiao除chu或huo盡jin量liang減jian小xiao不bu平ping衡heng電dian流liu。
4、兩側電流互感器型號不同
如果變壓器兩側互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流（歸算到同側）也就不同。因此產生在兩臂的電流差就較大，它將影響保護的動作
，所以應采用電流互感器的同型係數為1的互感器。
5、 壓器帶負荷調整分接頭
daifuhetiaozhengbianyaqidefenjietoushidianlixitongzhongcaiyongdaifuhetiaoyadebianyaqilaitiaozhengdianyadefangfa。gaibianfenjietoujiushigaibianlebianyaqidebianbi，duiyuyitiaozhenghaodechadongbaohuzhuangzhijiangchanshengjiaodadebupinghengdianliu。youyubianyaqiyouzaitiaoyashidaifuhelianxutiaojiede，erchadongbaohushibukeyidaidianjinxingtiaozheng
，suoyizaizhengdingshibixukaolvzhegeyinsu。
二、變壓器差動保護兩種誤動原因的簡單分析
1
、二次側負載在流過短路電流下，不能滿足CT10%誤wu差cha曲qu線xian的de要yao求qiu。在zai電dian流liu互hu感gan器qi接jie入ru係xi統tong容rong量liang變bian化hua或huo新xin裝zhuang保bao護hu投tou入ru運yun行xing時shi，不bu可ke忽hu略lve根gen據ju差cha動dong保bao護hu區qu內nei短duan路lu故gu障zhang時shi穿chuan越yue變bian壓ya器qi的de最zui大da短duan路lu電dian流liu和he實shi測ce的de差cha動dong回hui路lu二er次ci負fu荷he
，較jiao核he保bao護hu用yongCT 的10%誤差曲線是否滿足要求。確保CT在10%誤差範圍內。如果不滿足CT的10%誤差曲線要求，由於CT的容量不足以提供二次負荷所需的要求，在故障時差動保護可能拒動、誤動直接影響差動保護的可靠性。此時應適當加大CT變比
，並重新較核CT的10%誤差曲線直到符合要求。
2、差動保護二次電流回路接地方式不當
差動保護二次電流回路接地時，各側TAdeercidianliuhuilubixutongguoyidianjieyudiwang，yinweibiandianzhandejiediwangluozhijianbingfeijueduidengdianwei，zaibutongdianzhijianyouyidingdedianweicha。dangfashengduanluguzhangshi，youjiaodadedianliuliurudiwang，gedianzhijiandedianweichajiaoda。ruguochadongbaohuercidianliuhuilujiezaidiwangdebutongdian
，tamenzhijiandedianweichachanshengdedianliujiangliurubaohuzhuangzhi，yingxiangchadongbaohuzhuangzhidongzuodezhunquexingshenzhishizhiwudong。suoyigeceCT的二次電流回路應並聯後接到保護裝置的差動電流回路中，所有電流回路必須在並聯的公共點處接地。

三
、變壓器差動保護結語

變(bian)壓(ya)器(qi)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)主(zhu)保(bao)護(hu)，要(yao)求(qiu)有(you)很(hen)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，而(er)變(bian)壓(ya)器(qi)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)，獨(du)具(ju)特(te)點(dian)，所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)按(an)規(gui)程(cheng)要(yao)求(qiu)認(ren)真(zhen)分(fen)析(xi)各(ge)個(ge)細(xi)節(jie)，了(le)解(jie)變(bian)壓(ya)器(qi)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)的(de)特(te)點(dian)
，采(cai)用(yong)相(xiang)應(ying)措(cuo)施(shi)，杜(du)絕(jue)事(shi)故(gu)發(fa)生(sheng)，保(bao)證(zheng)保(bao)護(hu)可(ke)靠(kao)動(dong)作(zuo)。