變壓器保護(hù)之差動(dòng)保護(hù)篇

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電組成的統(tǒng)一整體。變電環(huán)節(jié)在電力系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，而變壓器是變電環(huán)節(jié)中最重要的設(shè)備。變壓器正常運(yùn)行與否關(guān)乎電能的供應(yīng)質(zhì)量，進(jìn)而影響到我們的正常生活。此外，變壓器本身也是比較昂貴的電力設(shè)備，因此確保變壓器的正常運(yùn)行顯得尤為重要。

當(dāng)變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)或故障狀態(tài)時(shí)，它的一些運(yùn)行參數(shù)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，繼電保護(hù)裝置根據(jù)這些變化發(fā)出告警或跳閘信號(hào)，使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)不同的故障需配置相應(yīng)的保護(hù)，變壓器保護(hù)有很多種，例如差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等。今天讓小編為大家介紹變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)——差動(dòng)保護(hù)。

差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障、高壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障，是由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。

當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行或者發(fā)生外部故障時(shí)，忽略掉勵(lì)磁電流損耗和其他損耗，此時(shí)流入變壓器的電流和流出變壓器的電流大小相等。適當(dāng)選取互感器TA1和TA2的變比n_TA1和n_TA2，當(dāng)變壓器兩端電流為I1和I2，如下圖所示，則流經(jīng)繼電器的電流I為：

從理論上來(lái)講，互感器變比選取與變壓器變比一致時(shí)，流過繼電器的電流為零，但是由于不平衡電流的存在，仍會(huì)有小電流流過繼電器，但是小于繼電器的動(dòng)作電流，繼電器不動(dòng)作。

而當(dāng)變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，故障電流流向如下圖所示，此時(shí)流經(jīng)繼電器的電流I為：

此時(shí)I為兩側(cè)電源提供的短路電流之和，電流很大，大于繼電器的動(dòng)作電流，從而繼電器動(dòng)作，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器，以免變壓器故障擴(kuò)大。

以上就是變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理。對(duì)于保護(hù)裝置，防止誤動(dòng)作是必須要考慮的。那么影響變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)作的因素是什么呢?那就是不平衡電流的存在。當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行或者外部故障狀態(tài)時(shí)，如果此時(shí)不平衡電流大于繼電器的動(dòng)作電流，就會(huì)引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。

那么這個(gè)不平衡電流是如何產(chǎn)生的？又該如何消除呢？

（1）由于變壓器兩側(cè)電流相位的不同而產(chǎn)生不平衡電流

變壓器常常采用的是Yd11的接線方式，其兩側(cè)電流的相位會(huì)差30^o。此時(shí)，如果兩側(cè)的電流互感器仍然采用常規(guī)的接線方式，會(huì)導(dǎo)致二次電流相位不同，從而產(chǎn)生差電流（也即不平衡電流）流入繼電器。要消除這種不平衡電流，可以將變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，將三角形側(cè)的電流互感器接成星形。

（2）由于兩側(cè)電流互感器的誤差而產(chǎn)生不平衡電流

由于變壓器兩側(cè)額定電壓不同，裝設(shè)在兩側(cè)的電流互感器型號(hào)也就不一樣，所以飽和特性和歸算到同一側(cè)的勵(lì)磁電流也不相同。因此，在外部短路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的不平衡電流，此時(shí)可以采用適當(dāng)增大動(dòng)作電流的方法來(lái)解決。

（3）由于互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致而產(chǎn)生不平衡電流

由于電流互感器是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，其實(shí)際變比與計(jì)算變比不可能完全一致，所以會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。這種情況可采用設(shè)置平衡線圈來(lái)解決。將平衡線圈和差動(dòng)線圈共同繞在繼電器的中間磁柱上，適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使它產(chǎn)生的磁勢(shì)與差動(dòng)線圈中產(chǎn)生的磁勢(shì)相抵消，這樣二次繞組就不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)了，則流經(jīng)繼電器的電流為零，繼電器不會(huì)誤動(dòng)作。需要注意的是，接線要注意極性，平衡線圈與差動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁勢(shì)要相反。

（4）由于勵(lì)磁涌流產(chǎn)生不平衡電流

在變壓器空載投入電源或外部故障切除后，恢復(fù)送電時(shí)，由于變壓器的鐵芯中的磁通急劇增大，鐵芯瞬間飽和，產(chǎn)生的勵(lì)磁電流的數(shù)值可達(dá)額定電流的6~8倍，稱它為勵(lì)磁涌流。由于勵(lì)磁涌流具有很大的數(shù)值和非周期分量，所以會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生很大影響。防止勵(lì)磁涌流的影響，目前國(guó)內(nèi)廣泛采取的一種方法是采用具有速飽和變流器的繼電器，當(dāng)發(fā)生外部故障時(shí)，所含非周期分量的最大不平衡電流使得速飽和變流器鐵芯迅速飽和，傳變性能變差，使得不平衡電流無(wú)法傳遞到繼電器的差動(dòng)線圈上，從而防止發(fā)生誤動(dòng)作。

以上和大家分享了變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理以及不平衡電流的主要產(chǎn)生原因和消除方法。避免大的不平衡電流是保證差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)作的關(guān)鍵，不平衡電流越小，誤動(dòng)作的可能性就越小。采取有效措施來(lái)預(yù)防消除不平衡電流的影響，對(duì)于提高差動(dòng)保護(hù)的整體性能十分有效，對(duì)于整個(gè)變壓器乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。