关于变压器纵联差动保护的探讨_变压器纵联差动保护原理

　　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
　　中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0164-01
　　0 引言
　　通常情况下来说，可以把变压器的故障大致的分成内部的故障与外部的故障两个大类。内部的故障一般是指的变压器绕组发生或出现相间短路或者匝间短路，又或者是中性点接地侧单相接地短路等故障。而变压器的最经常遇到的外部故障是指的，引出线绝缘套管的地方出现了故障，它很有可能将会引起引出线相间短路故障或者是接地（对变压器外壳）短路故障。
　　根据上述可能发生的故障及不正常工作情况，变压器一般应装设下列保护装置：1）瓦斯保护；2）纵联差动保护；3）电流速断保护；4）过电流保护；5）过负荷保护。而纵联差动保护用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。容量在10 000kV・A及以上单台运行的变压器和容量在6 300kV・A及以上并列以运行的变压器，都应装设纵联差动保护。
　　1 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。
　　2 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了（也就是励磁涌流）。
　　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。
　　3 结论
　　总之，变压器纵联差动保护的目的就是在变压器内部出现故障时，无延时跳开变压器各侧断路器，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。
　　参考文献
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