1、變壓器縱差保護原理及不平衡電流分析(一)摘要：本文在闡述變壓器縱差保護基本原理的基礎上，對縱差保護不平衡電流進行了分析，并提出了變壓器縱差保護中不平衡電流的克服方法。關鍵詞：變壓器；縱差保護；不平衡電流前言縱差保護是一切電氣主設備的主保護，它靈敏度高、選擇性好，在變壓器保護上運用較為成功。但是變壓器縱差保護一直存在勵磁涌流難以鑒定的問題，雖然已經有幾種較為有效的閉鎖方案，又因為超高壓輸電線路長度的增加、靜止無功補償容量的增大以及變壓器硅鋼片工藝的改進、磁化特性的改善等因素，變壓器縱差保護的固有原理性矛盾更加突出。1變壓器縱差保護基本原理縱差保護在發電機上的應用比較簡單，但是作為變壓器內部故障的

2、主保護，縱差保護將有許多特點和困難。變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構成縱差保護所用電流互感器的額定參數各不相同，由此產生的縱差保護不平衡電流將比發電機的大得多，縱差保護是利用比較被保護元件各端電流的幅值和相位的原理構成的，根據 KCL基本定理 1，當被保護設備無故障時恒有各流入電流之和必等于各流出電流之和。當被保護設備內部本身發生故障時，短路點成為一個新的端子，此時電流大于 0，但是實際上在外部發生短路時還存在一個不平衡電流。事實上，外部發生短路故障時，因為外部短路電流大，特別是暫態過程中含有非周期分量電流，使電流互感器的勵磁電流急劇增大，而呈飽和狀態使得變壓器兩側互感器的傳變特性很難保持一

3、致，而出現較大的不平衡電流。因此采用帶制動特性的原理，外部短路電流越大，制動電流也越大，繼電器能夠可靠制動。另外，由于縱差保護的構成原理是基于比較變壓器各側電流的大小和相位，受變壓器各側電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運行和外部故障時，其動差保護回路中有不平衡電流，使縱差保護處于不利的工作條件下。為保證變壓器縱差保護的正確靈敏動作，必須對其回路中的不平衡電流進行分析，找出產生的原因，采取措施予以消除。2縱差保護不平衡電流分析2.1 穩態情況下的不平衡電流變壓器在正常運行時縱差保護回路中不平衡電流主要是由電流互感器、變壓器接線方式及變壓器帶負荷調壓引起。（1）由電流互感器計算變比與實際變

4、比不同而產生。正常運行時變壓器各側電流的大小是不相等的。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動回路的電流為零，則應使高、低壓兩側流入繼電器的電流相等，即高、低側電流互感器變比的比值應等于變壓器的變比。但是1，實際上由于電流互感器的變比都是根據產品目錄選取的標準變比，而變壓器的變比是一定的，因此上述條件是不能得到滿足的，因而會產生不平衡電流。（2）由變壓器兩側電流相位不同而產生。變壓器常常采用兩側電流的相位相差 30的接線方式（對雙繞組變壓器而言） 。此時，如果兩側的電流互感器仍采用通常的接線方式（即均采用形接線方式） ，則二次電流由于相位不同，也會在縱差保護回路產生不平衡電流。（3）由變壓

5、器帶負荷調整分接頭產生。在電力系統中，經常采用有載調壓變壓器，在變壓器帶負荷運行時利用改變變壓器的分接頭位置來調整系統的運行電壓。改變變壓器的分接頭位置，實際上就是改變變壓器的變化 2。如果縱差保護已經按某一運行方式下的變壓器變比調整好，則當變壓器帶負荷調壓時，其變比會改變，此時，縱差保護就得重新進行調整才能滿足要求，但這在運行中是不可能的。因此，變壓器分接頭位置的改變，就會在差動繼電器中產生不平衡電流，它與電壓調節范圍有關，也隨一次電流的增大而增大。2.2 暫態情況下的不平衡電流（1）由變壓器勵磁涌流產生變壓器的勵磁電流僅流經變壓器接通電源的某一側，對差動回路來說，勵磁電流的存在就相當于變壓

6、器內部故障時的短路電流3。因此，它必然給縱差保護的正確工作帶來不利影響。正常情況下，變壓器的勵磁電流很小，故縱差保護回路的不平衡電流也很小。在外部短路時，由于系統電壓降低，勵磁電流也將減小。因此，在正常運行和外部短路時勵磁電流對縱差保護的影響常常可忽略不計。但是，在電壓突然增加的特殊情況下，比如變壓器在空載投入和外部故障切除后恢復供電的情況下，則可能出現很大的勵磁電流，這種暫態過程中出現的變壓器勵磁電流通常稱勵磁涌流。（2）由變壓器外部故障暫態穿越性短路電流產生縱差保護是瞬動保護， 它是在一次系統短路暫態過程中發出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態過程中，一次系統的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使互感器的鐵心更加飽和。3變壓器縱差保護中不平衡電流的克服方法從上面的分析可知，構成縱差保護時，如不采取適當的措施，流入差動繼電器的不平衡電流將很大，按躲開變壓器外部故