变压器差动保护探析

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【摘要】变压器属于电力系统中的一个重要设备，是确保电网正常工作的重要保障。在大型变压器保护难度不断加大的环境下，通过保护原理、技术方案等妥善处理变压器在继电保护方面的问题对于变压器在运行方面的稳定性、经济性以及安全性而言十分重要。对于变压器而言，其基础保护为差动保护，较常用于电力领域，以制动性比率差动保护居多。但在差动保护的应用方面，若变压器具有区外故障的现象，易损坏变压器，带来不良影响，所以需对差动保护严格要求。

【关键词】变压器；差动保护；电力系统

升压以及降压属于变压器最主要的作用，对于电力系统而言，变压器属于十分重要的一种设备，同时还是当中的一个必备电器，在电力系统的各个电压阶层均有分布。若变压器发生故障现象，系统供电在安全性与可靠性等方面势必会受到影响，且多数变压器均比较贵重，例如大容量的电压器[1]。因此，需结合变压器的贵重性、重要性等配置继电保护，以确保其可靠性、性能以及动作。通常情况下，由于差动保护属于预防变压器出现内部故障的基本保护，因此变电站的电压在35KV以上多是使用差动保护。

1.变压器差动保护基本原理概述

反映出变压器中的短路故障属于变压器中差动保护的主要作用，其中包括变压器绕组内部故障、引出线故障、套管上的故障等，差动保护属于变压器中的主要保护。对于变压器线圈内部、变压器引出线上等处的相间短路故障以及单相接地故障，可通过差动保护装置进行保护。在电力变压器两侧安装电流互感器，可保护上述故障问题。因为变压器的电压等级可以为两个或更多，因此在选择变压器时需要结合两侧电流互感器的具体变化情况进行考虑，以确保选择的合理性，从而保障差动保护的正确动作[2]。

2.差动保护内部的励磁涌流、不平衡电流的相关分析

2.1变压器中的励磁涌流与鉴别方法分析

励磁涌流于差动保护内部的重要元素之一。变压器的差动保护中，在继电器的设计、选择型号以及整定等各个环节中，均与励磁电流密切相关。励磁电流仅在变压器接通电源的一侧绕组中出现，其等同于引起变压器内部故障的短路电流，使差动保护正常运行受到影响。

若从侧面观察变压器中励磁回路的情况，将其视为非线性电感。若变压器与之系统均处于正常的工作状态中，而铁芯处于未饱和状态，此时其相对导磁率也会相对较大，可看成变压器中励磁回路的电感线圈具有铁芯，而变压器中绕组电感也较大，所以在计算时励磁电流过小的可忽略不计[3]。通常情况下，由于外部短路导致系统电压降低而为励磁电流所带来的影响也可忽略。但是，若因为特殊情况而导致电压上升，例如在外部故障切除后，恢复了供电的时候，铁芯在饱和状态下其相对磁导率约为1，再以变压器原边作为观察点，励磁回路与空心线圈的效果基本一致，在降低回路电感后，将会使励磁电流达到额定电流大于6倍，但不超过8倍。此类变压器的磁力电流通常被叫做励磁涌流。

对于变压器而言，对励磁涌流、内部故障等方面的正确鉴别属于差动保护最主要问题。一直以来，不少学者均在对励磁涌流、内部故障等的识别方法、判别原理等进行研究，其中相关的识别判断方法有多种，以有功功率识别法、等值电路识别法、磁通特性识别法、根据波形的凹凸性质进行识别、根据波形的对称原理进行识别、根据间断角的原理进行识别、谐波识别法、波形特征识别法等较为常见[4]。

2.2差动保护内部出现不平衡电流的原因分析

不平衡电流属于差动保护内部的重要元素之一。在实际应用中，变压器会受多种因素（电磁干扰、环境湿度、环境温度等）影响而出现不平衡电流的情况。因为不平衡电流对于变压器差动保护的影响较为明显，可能使变压器无法正常工作，因此对于不平衡电流这一常见问题，应及时采取合适的解决方法，以确保变压器中的差动保护可正常运行，保障动作准确性，预防差动保护的装置出现拒绝动作、错误动作等现象。

（一）变压器发生区外故障时而导致的不平衡电流。穿越性的短路电流是由于TA铁芯处于饱和状态，导致不平衡差流的增大，并在穿越性电流不断变大的影响下，不平衡差流也不断变大。

（二）由于励磁涌流而造成的不平衡电流。在外部故障切除后，恢复了供电的时候，将会使变压器电源的侧绕组内部所出现的励磁电流相当之大，在短时间内最高可迅速上升至额定电流的8倍，然而磁电流仅仅从变压器电源的侧绕组中流过，所以必定会使差动回路中引起的不平衡电流较大。

（三）由于电流互感器两边的特性存在差异而造成的不平衡电流。例如电流互感器中，10kv的一侧所采用的断路器为环氧树脂浇铸式，而35kv一侧所采用的断路器为套管式，由于两侧的型号不同，因此在特性方面也存在差异，使差动回路中出现电流不平衡的情况[5]。

（四）在工作期间改变变压器分接开关所在位置，或是在带负荷状态下对变压器的电压进行调整等，均会使电流交感器内二次电流原先的平衡状态受到破坏，使差动回路中出现电流不平衡的情况。

3.变压器差动保护的发展走向分析

自变压器中的差动保护诞生后，准确识别励磁涌动便成为差动保护中的研究重点，然而该问题的研究到目前仍未获取良好的研究成果。所以，在仍未寻找到先进、可取的新型原理与技术前，仅能通过进一步深化励磁同流的相关研究，以提高其识别能力的准确性。因为在变压器的差动保护中，继电保护系统对于励磁涌流的情况均视为变压器的内部电流故障，此辨别结果将会导致继电器发出错误的保护动作，因此需对其加以区分。研究至今，变压器的主保护动作在准确性方面仍未取得满意的成绩，且准确性较低，需要不断的完善其判断依据。随着新型期间与技术的出现与应用，使变压器在保护研究以及发展方面得到了更大的发展空间。在计算机、网络技术等的影响下，不断涌现出性能较高的微处理器芯片，不断改善了微机变压器在保护装置方面的性能，使微机保护系统的发展走向逐渐呈现出通信一体化、网络化、标准化、人工智能化以及集成化的趋势。

参考文献

[1]苟秦晋，赵金，李海帆，张文辉.浅析变压器的差动保护[J].经营管理者，2009（23）：372.

[2]何可宁.继电保护技术在电力变压器故障中的应用[J].中国新技术新产品，2012（17）：154.

[3]王孝彬.浅议变压器差动保护[J].沿海企业与科技，2010（09）：125-131.

[4]王丽坤.变压器差动保护分析与研究[J].数字技术与应用，2010（11）：133.

[5]郝后堂，史泽兵，江卫良.重合于故障时TA饱和对差动保护的影响及对策[J].电力自动化设备，2013（04）：167-170.