2 0 1 3年第 1 2期

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变压器差动保护工作原理和不平衡电流产生的原因 李哲玺 (中电投能源铝业临河发电公司宁夏灵武 7 5 0 4 1 1 ) 【摘要】简要阐述变压器差动保护工作原理，分析差动保护不平衡电流产生的原因，针对不同原因，对症下药。提出相应有效的防范措施提高差动保护动作的选择性、速动性、灵敏性、可靠性，从而保证变压器的安全稳定运行。 【关键词】差动保护；电流互感器不平衡电流；励磁涌流

O .前言变压器差动保护是按照循环电流原理构成的双绕组变压器 .在其两侧装设电流互感器当两侧电流互感器的同极性在同一方向 .则将两侧电流互感器不同极性的二次端子相连接f如果同极性端子均置于靠近母线一侧，二次侧为同极相连) .差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子上在正常运行或外部故障时 .两侧的二次电流大小相等 .方向相反 .在继电器中电流等于零 .因此差动保护不动 作。然而，由于变压器实际运行中引起的种种不平衡电流，使得差动继电器的动作电流增大 .从而降低了保护的灵敏度

流这种由于变比选择不完全合适而引起的不平衡电流 .可利用磁平衡原理在差动继电器中设置平衡线圈加以消除 .一般平衡线圈接于保护臂电流小的一侧 .因为平衡线圈和差动线圈共同绕在继电器的中间

磁柱上 .适当选择平衡线圈的匝数 .使它产生的磁势与差流在差动线圈中产生的磁势相抵消 .这样，在二次绕阻就不会感应电势了.其差动继电器的执行元件也就无电流但接线时要注意极性 .应使小电流侧

在平衡线圈与差流在差动线圈产生的磁势相反 2 . 3变压器励磁涌流的影响和防范措施 2 . 3 . 1变压器的励磁涌流对差动保护的影响变压器的高、低压侧是通过电磁联系的 .故仅在电源的一侧存在 1 .产生的原因它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分在不平衡电流的产生有稳态和暂态二方面稳态不平衡电流产生的励磁电流 .其值很小，一般不超过变压器额定电流的 3%~ 5%原因： ( 1 )变压器高低压侧绕组接线方式不同； ( 2 )变压器各侧电流互感正常运行情况下 .由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此这器的型号和变比不相同： ( 3 )带负荷调分接头引起

变压器变比的改变当外部短路故障时.在变压暂态不平衡电流主要是由于变压器空载投入电源或外部故障切除 .电 些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中 .由于变压器铁芯压恢复时产生的励磁涌流中的磁通急剧增大 .使铁芯瞬间饱和 .这时出现数值很大的冲击励磁 2 .影响和防范措施可达 5~ 1 0倍的额定电流),通常称为励磁涌流。 下面就以上几种变压器差动保护的不平衡电流产生原因和防范电流(励磁涌流中含有大量的非周期分量与高次谐波 .因此励磁涌流已措施进行阐述不是正弦波 .而是尖顶波 .且在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧励磁 2 . 1变压器高低压侧绕组接线方式不同的影响和防范措施涌流的大小和衰减速度 .与合闸瞬间外加电压的相位 .铁芯中剩磁的 2 . 1 . 1变压器接线组别对差动保护的影响 电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。对于单对于 Y. v 0接线的变压器，由于一、二次绕组对应相的电压同相大小和方向、相的双绕阻变压器 .在其它条件相同的情况下 .当电压瞬时值为零时位，故一、二次两侧对应相的相位几乎完全相同。而常用的 Y. d l 1接线励磁电流最大：如果在电压瞬时值最大时合闸 .则不会出现励磁的变压器，由于三角形侧的线电压，在相位上相差 3 O o .故其相应相的合闸 .而只有正常的励磁电流。对于三相变压器，无论任何瞬间合闸， 电流相位关系也相差 3 O。,即三角形侧电流比星形侧的同一相电流 .在涌流，至少有两相会出现不同程度的励磁涌流在起始瞬间 .励磁涌流衰减相位上超前 3 0 o .因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相的速度很快 .对于一般的中小型变压器 .经0 . 5~ l s后其值不超过额定等.在差动保护回路中也会出现不平衡电流流的0 . 2 5~ 0 . 5倍：大型电力变压器励磁涌流的衰减速度较慢 .衰减到 2 . 1 - 2变压器接线组别影响的防范措施上述值时约 2~ 3 s。这就是说，变压器容量越大衰减越慢 .完全衰减要为了消除由于变压器 Y. d l 1接线而引起的不平衡电流的影响 .可采用相位补偿法 .即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角 经过几十秒的时间 2 . 3 - 2

变压器差动保护中减小励磁涌流影响的措施形.而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形 .从而把电流防止励磁涌流的影响 .采用 B C H型具有速饱和变流器的继电器互感器二次电流的相位校正过来相位补偿后 .为了使每相两差动臂前广泛采用的一种方法当外部故障时 .所含非周期分量的 的电流数值近似相等 .在选择电流互感器的变比 n T A时 .应考虑电流是国内目传变性互感器的接线系数 K c后 .即差动臂的电流为 K C I 1/ n T A 其中. 1 1为一最大不平衡电流能使速饱和变流器的铁芯很快地单方面饱和 .致使不平衡电流难于传变到差动继电器的差动线圈上 .保证次电流，电流互感器按星形接线时则 K c= l,按三角形接线时 Kc=、/ 3 . 能变坏 .如电流互感器的二次电流为 5 A时.则两侧电流互感器的变比按以下差动保护不会误动内部故障时虽然速饱和变流器一次线圈的电流也含有一定的非周期性分量 .但它衰减得快 .一般经过 1 . 5~ 2个周波即两式选择。 衰减完毕 .此后速饱和变流器一次线圈中通过的完全是周期性的短路变压器星形侧的电流互感器变比为： ’ 电流 .于是在二次线圈中产生很大的感应电动势 .并使执行元件中的 n T A( Y )= X/ 3 I n r Y )/ 5 相应电流也较大 .从而使继电器能灵敏地动作速饱和变流器正是利变压器三角形侧的电流互感器变比为： 用容易饱和的性能来躲过变压器外部短路不平衡电流和空载合闸励 n T A ( A)= I n ( A)/ 5 磁涌流的非周期分量影响式中I n f Y )变压器绕组接成星形侧的额定电流； 此外 .减小励磁涌流还可以采用以下措施： I n ( A)变压器绕组接成三角形侧的额定电流采用内部短路电流和励磁涌流波形的差别 (有无间断角 )来躲过实际上选择电流互感器时 .是根据电流互感器定型产品变比确定励磁涌流：利用二次谐波制动个接近并稍大于计算值的标准变比 一

3 .结语 2 . 2变压器各侧电流互感器型号和变比的影响和防范措施综上所述 .为了保证差动保护动作的选择性 .差动继电器的动作变压器两侧额定电压不同 .装设在两侧的电流互感器型号就不相保护装置的灵敏度同，致使他们的饱和特性和励磁电流(归算到同一侧 )也不相同。因而电流必

须避越最大不平衡电流不平衡电流越小 .在外部短路时将引起较大的不平衡电流，对此只有采用适当增大保护越高，从而保证变压器的安全稳定运行。 动作电流的办法予以考虑。由于电流互感器都是标准化的定型产品 . 所以实际选用的变比.一般均与计算变比不完全一致 .而且各变压器【参考文献】 的变比也不可能完全相同，因此在差动保护回路又会引起不平衡电[ 1]陈曾田.电力变压器保护 .北京：中国电力出版社， 1 9 8 9 1 4 0