摘要：变压器纵联差动保护的目的就是保护变压器本体、各侧引线和套管，并躲开励磁涌流、区外故障引起的穿越性电流的影响。本文笔者对纵联差动保护的原理以及纵联差动保护不平衡电流的原因及其减少的措施进行了探讨。
关键词：纵联差动保护；变压器；不平衡
一、变压器纵差保护的基本原理
1）变压器纵联差动保护一般情况下指的是，反映了变压器的一次和二次侧的电流之间的差值的一种能够进行快速动作的电力系统保护装置，主要是用来保护电力变压器的内部，或者引出线和绝缘套管等处的相间短路的，还有也可以用来对电力变压器的匝间短路进行保护，其保护区在变压器的一次和二次侧装的电流互感器中间。
2）电力变压器实现差动保护利用的是在保护区内出现短路故障的时候，电力变压器的两侧电流将在差动回路导致出现不平衡的电流，进而进行动作的一种保护措施，这个不平衡的电流可以用IUN表示，IUN=I1′-I2′。在正常的运行和出现外部k-1点的短路故障的时候，要确保IUN尽量地小，在各方面比较理想的情况之下IUN=0，但是这种情况可以说基本是不可能的，IUN既与变压器和电流互感器之间的接线方式有关，与结构性能等因素也有关，也与变压器的不同的运行方式有着很大关联，所以，必须要设法让它尽量地减少。
二、变压器差动保护动作参数的改进
2.1差动保护动作灵敏度的改进
根据是GB14285《继电保护和安全自动装置技术规程》(1993) ,规定了变压器差动保护灵敏系数必须大于2,但明确指出是对电磁式继电保护的规定。随着数字式微机保护的普及,尤其是数字信号处理器DSP (Digitalsignalprocessing) 、高精度A /D芯片及CPLD (复杂可编程逻辑器件)在继电保护中得到应用,进一步提高了数据处理能力和运算速度,所以微机保护都具备了动作离散值小、动作明确的特点。考虑到互感器的误差,微机变压器差动保护灵敏系数降到1.4～1.6完全可以满足灵敏性的要求。
2.2差动保护动作时间的改进
目前变压器纵联差动保护动作时间一味的强调了动作的速度,却忽略了变压器纵联差动保护的特殊性,即变压器纵联差动保护构成的原理具有较大的近似性,而且部分保护参数具有不确定性,如变压器空载合闸角、变压器铁芯的剩磁及工作磁通与饱和磁通的关系等。变压器内部故障切除时间,国际标准IEC76-5 (1976)《电力变压器第五部分承受短路能力》规定,当使用部门未提出其它要求时,用于计算承受短路耐热能力的电流I持续时间为2 s,对自耦变压器和短路电流超过25倍额定电流的变压器,经制造厂与使用部门协商后,采用的短路电流的持续时间可小于2 s。根据以上变压器制造和设计规范,变压器在内部故障时0.5s内能切除,在外部故障时1s内能切除,均可保证变压器的安全性。在上述基础上,再将切除一般故障的时间标准缩短一半,可以确保变压器的安全性,所以其动作时间可在其现有动作时间基础上适当延长,整组动作时间延长至60～100ms之间跳闸是可行的,将会大大降低区外故障和空载充电时误动的可能性。同时,当区内故障电流较大,差流速断保护可以迅速跳闸(差流速断整组跳闸时间t≤30 ms) 。这样即可快速切除具有较大差流的区内故障,又可在很大程度上降低区外故障误动的几率(变压器本身满足国标承受短路耐热能力的要求) 。
2.3适度调整差动保护动作电流和制动电流
根据DL /T684《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》规定,比率制动特性动作电流和制动电流整定范围为: 最小动作电流为0.2～0.5倍主变压器额定电流,一般工程宜采用不小于0.3倍主变压器额定电流。起始制动电流为0.8～1.0倍主变压器额定电流。
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三、纵联差动保护不平衡电流的原因及其减少的措施
1）因为变压器的一次和二次侧的不同接线方式而造成的不平衡电流，工厂的总降压变电所则相应的使用Y，d11接线方式的变压器，其中的高压和低压侧的线电流间就会存在30°大小的相位差。所以，就算高压合低压侧的电流互感器流过的二次侧电流已经达到了大小相等，但是他们的差值也不会是零，进而才会出现由于相位差而导致的不平衡电流的出现。想要消除此不平衡的电流，就要消除上面提到的30°的相位差。也就是说，要把变压器的Y形接线侧的电流互感器改变为d形的接线方式，而再把d形接线侧的电流互感器改接为Y形的接线方式，这样就能够使得电流互感器的二次连接臂（差动臂）处的电流相位保持一致，从而就消除了因变压器高压和低压侧电流的相位不一样而导致的不平衡电流。
2）由于两侧的电流互感器出现的变比的计算值与标准值不同，进而引起了不平衡电流的出现，可以采用上述的方法，来使得Y，d11电力变压器的差动保护连接臂处的电流的相位能够保持一致，但是还不是大小相等的理想情况，所以二者的差值仍然不是零值。要是电力变压器的两侧电流互感器所选择的变比和计算的结果是一摸一样的，那么不平衡的电流IUN=0。但是实际上，所选择的电流互感器变比不会是与计算值严格相同的，而是只能够选择和这个计算值接近的一个相对的标准变比，所以两联接臂处仍然是有着不平衡的电流的。要想消除这个不平衡的电流值，一种方法是在电流互感器的二次回路中引入一种自耦电流互感器，目的是达到相对的平衡状态，又或者是可以通过一种专门的差动继电器，利用其中的平衡线圈来做到补偿，以期消除掉这个不平衡的电流。
3）各侧的电流互感器型号或者特性等如果是不同的话，将会引起不平衡电流的出现，而当变压器两侧的电流互感器型号和特性出现不同的时候，那么它的饱和特性也会随着有不同的情况出现（即使是型号是相同的，那么特性也未必是完全相同的）。如果在变压器差动保护范围外出现了短路的话，那么各侧的电流互感器会随着短路电流的作用，其饱和程度相差会变得更加的大，所以会出现不平衡电流，而且也会随着变得更大，对此不平衡的电流可以利用保护动作电流的提高来实现躲过操作。
4）因为变压器的励磁涌流而导致的不平衡电流出现，电力变压器的励磁电流只是仅仅流过变压器电源侧而已，所以本身就是一种不平衡的电流。在正常运行状态或者出现外部故障的时候，这个电流是很小的，因此导致出现的不平衡电流也就可以忽略不计了。但是，在电力变压器空载投入状态或者对外部故障实行切除之后，电压已经恢复了的时候，则就很有可能出现较大的励磁电流。
励磁涌流产生的原因是，因为变压器铁芯中磁通不能进行突变而造成过渡过程，进而产生的一种状况，所以，在变压器差动保护中使得励磁涌流影响减小的一般方法如下所述：
（1）接入速饱和变流器。为了消除励磁涌流非周期分量的影响，通常在差动回路中接入速饱和变流器。当励磁涌流进入差动回路时，其中很大的非周期分量使速饱和变流器的铁芯迅速严重饱和，励磁阻抗锐减，使得一、二次之间的传变性能变差，差动继电器的电流很小，保护不起动。通常将速饱和变流器与电流继电器合在一起生产，从而产生出差动继电器。
（2）采用以二次谐波制动原理构成纵联差动保护装置。
（3）采用鉴别波形间断角原理构成差动保护。
（4）采用差动电流速断保护。利用励磁涌流随时间衰减的特点，借保护固有的动作时间，躲开最大的励磁涌流。
参考文献
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论文作者:白潇潇,李怀春,操强,谌雪松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：电流论文; 变压器论文; 差动论文; 不平衡论文; 动作论文; 故障论文; 电流互感器论文; 《基层建设》2018年第30期论文;