邱立新

（大慶市兒童公園管理處，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類。內(nèi)部故障主要是變壓器繞組的相間短路、匝間短路和中性點接地側(cè)單相接地短路。內(nèi)部故障是和危險的，因為短路電流產(chǎn)生的電弧不僅會破壞繞組的絕緣，燒毀鐵心，而且由于絕緣材料和變壓器油受熱分解會產(chǎn)生大量的氣體，可能引起變壓器郵箱的爆炸。變壓器最常見的外部故障，是引出線絕緣套管的故障，它可能引起引出線相間短路或接地（對變壓器外殼）短路。變壓器的不正常工作情況有：由于外部短路或過負荷引起的過電流、油面的降低和溫度升高等。

2 縱聯(lián)差動保護的工作原理

變壓器縱聯(lián)差動保護是反應變壓器一、二次側(cè)電流差值的一種快速動作的保護裝置。用來保護變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間短路，并且也可用來保護變壓器的匝間短路，其保護區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。

變壓器縱聯(lián)差動保護的單相原理接線如下圖所示，在變壓器的兩側(cè)裝有電流互感器，兩側(cè)電流互感器同級性端子相連接，電流繼電器接在差流回路內(nèi)。將變壓器看成是一個節(jié)點（將兩側(cè)電流歸算至同一個電壓等級），設一次側(cè)的電流為I1和I'2。二次側(cè)的電流為I"1 和I"2，流入電流繼電器的電流IKA。在正常運行和外部k-1 點短路時，如果TA1 的二次電流I"1 和TA2 的二次電流I"2相等（或相差極?。﹦t流入繼電器KA的電流為IKA=I"1-I"2=0（或差流值極?。?，繼電器KA 不動作。而在差動保護的保護區(qū)內(nèi)k-2 點短路時，對于單端供電的變壓器來說I"2=0，所以IKA=I"1，超過繼電器KA 所整定的動作電流IOP,使KA 瞬時動作，然后通過出口繼電器KM 使斷路器QF1 和QF2 跳閘，切除故障變壓器，同時由信號繼電器KS1 和KS2 發(fā)出信號。

3 變壓器差動保護的不平衡電流及減少措施

變壓器差動保護是利用保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時變壓器兩側(cè)電流在差動回路中引起的不平衡電流而動作的一種保護。該不平衡電流用IUN表示，IUN=I'1-I'2，在正常運行和外部k-1 點短路時，希望IUN盡可能地減小，理想情況下是IUN=0。但這幾乎是不可能的，不僅與變壓器和電流互感器的接線方式及結(jié)構(gòu)性能等因素有關(guān)，而且與變壓器的運行方式有關(guān)，因此只能設法使之盡可能地減小。下面簡述不平衡電流產(chǎn)生的原因及其減小或消除的措施。

（1）由于變壓器一、二次側(cè)接線不同引起的不平衡電流，工廠總降壓變電所采用Y,dll 接線的變壓器，其高、低壓側(cè)電流之間就有30 度的相位差，因此，即使高、低壓側(cè)電流互感器二次側(cè)電流做到大小相等，其差也不會為零，因而出現(xiàn)由相位差引起的不平衡電流。

為了消除這一不平衡電流，必須消除上述30 度的相位差。為此，將變壓器Y 型界限冊的電流互感器接成d 形接線；而d 形接線電流互感器接成Y 形接線。這樣，可以使電流互感器二次連接臂（差動臂）上的每相電流相位一致，如下圖所示。這樣即可消除因變壓器高。低壓側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流。

（2）由兩側(cè)電流互感器變比的計算值與標準值不同引起的不平衡電流 采用上述方法可以使Y，dll 變壓器的差動保護連接臂上電流相位一致，但還沒做到其大小相等，這樣兩者的差仍然不為零。如果變壓器兩側(cè)電流互感器選的變比與計算結(jié)果完全一樣，則不平衡電流 =0。但實際所選電流互感器變比不可能與計算值完全相同，而只能選擇與計算值接近的標準變比。故兩連接臂撒謊能夠還是存在不平衡電流。為了消除這一不平衡電流，可以在電流骨干起二次回路接入自耦電流互感器來進行平衡，或利用專門的差動繼電器中的平衡線圈來進行補償，消除不平衡電流。

（3）各側(cè)電流互感器型號和特性不同引起的不平衡電流 當變壓器兩側(cè)電流互感器的型號和特性不同時，其飽和特性也不同（即使型號相同，其特性也不會完全相同）。在變壓器差動保護范圍外發(fā)生短路時，各側(cè)電流互感器在短路電流作用下其飽和成都相差更大，因此，出現(xiàn)的不平衡電流也就更大。這個不平衡電流，可采用提高保護動作電流躲過。

（4）由于變壓器分接頭改變引起的不平衡電流 變壓器在運行時，往往采用改變分接頭未知（即改變高壓繞組的匝數(shù)）進行調(diào)壓。因為分接頭的改變，就是變壓器變比的改變，因此，電流互感器二次側(cè)電流將改變，引起新的不平衡電流。也可采用提高保護動作電流的措施躲過。

（5）由于變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流 變壓器的勵磁電流僅流過變壓器電源側(cè)，因此，本身就是不平衡電流。在正常運行及外部故障時，此電流很小，引起的不平衡電流可以忽略不計。但在變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，則可能有很大的勵磁電流（即勵磁涌流）。

勵磁涌流產(chǎn)生的原因是由于變壓器鐵心中的磁通不能突變引起過度過程產(chǎn)生的。因此，在變壓器差動保護中減小勵磁涌流影響的方法是如下。

①采用具有速飽和鐵心的差動繼電器。

②采用比較波形間斷角來鑒別內(nèi)部故障和勵磁涌流的差動保護。

③利用二次諧波制動而躲開勵磁涌流。

在常規(guī)保護中現(xiàn)普篇使用的是BCH-2 型（DCD-2 型、DCD-2M 型）帶速飽和變流器短路線圈的差動繼電器。

綜合上述分析可知，變壓器差動保護中的不平衡電流要完全消除是不可能的，但采取措施，減小其影響，用以提高差動保護構(gòu)成的差動保護。

4 變壓器的保護配置

電力變壓器的微機保護的配置原則與常規(guī)保護的配置是基本相同，但是由于微機保護軟件的特點，一般微機保護的配置較齊全，靈活。

4.1 中、低壓變電所主變壓器的保護配置

4.1.1 主保護配置

（1）比率制動式差動保護。由于中，低壓變電所容量不大，通常采用二次諧波閉鎖原理的比率制動差動保護。（2）差動速斷保護。（3）本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。

4.1.2 后備保護配置

主變壓器后備保護按側(cè)配置，各側(cè)后備之間、各側(cè)后備保護與主保護之間軟件、硬件均相互獨立。（1）中性點不接地系統(tǒng)變壓器過電流保護。Ⅰ段動作跳本側(cè)分段斷路器，Ⅱ段動作跳本側(cè)斷路器，Ⅲ段動作斷開三側(cè)斷路器。（2）三段過負荷保護。Ⅰ段發(fā)信，Ⅱ段啟動風冷，Ⅲ段閉鎖有載調(diào)壓。（3）冷控失電，主變壓器過溫報警。

4.1.3 中線點直接接地系統(tǒng)變壓器后備保護的配置。

對于高壓側(cè)中性點接地的變壓器，除了上述保護外應考慮設置接地保護。1）中性點直接接地運行，配置二段式零序過電流保護。2）中性點可能接地或不接地運行，配置一段兩實現(xiàn)間隙零序過電流保護。3）中性點經(jīng)放電間隙接地運行，配置一段兩實現(xiàn)間隙零序過地阿牛保護。對于雙繞組變壓器，后備保護可以配置一套，裝于降壓變壓器的高壓側(cè)（或升壓變壓器的低壓側(cè)）。對于三繞組變壓器，后備保護可以配置兩套：一套裝于高壓側(cè)作為變壓器本身的后備保護；另一套裝于中壓側(cè)或低壓的電源側(cè)，并只作為相鄰元件的后備保護，餓日不作為變壓器本身的后備保護。

4.2 高壓變電所主變壓器的保護配置

4.2.1 主保護配置

（1）比率制動式差動保護，除采用二次諧波閉鎖原理外，還可以采用波形鑒別閉鎖原理或?qū)ΨQ識別原理以客服勵磁涌流誤動。（2）工頻變化量比率差動保護。（3）差動速斷保護。（4）本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。

4.2.2 后備保護配置

高壓側(cè)后備保護可按下列方式配置：（1）相間阻抗保護，方向阻抗元件帶3%的偏移度。（2）兩段零序方向過流保護。（3）反時限過激磁保護。（4）過負荷報警。

中壓側(cè)后備保護同高壓側(cè)。低壓側(cè)后備保護設兩實現(xiàn)過電流保護及零序過電壓保護。

[1]楊新民.電力系統(tǒng)微機保護培訓教材.北京；中國電力出版社，2000

[2]丁毓山、南俊星.微機保護與綜合自動化系統(tǒng).北京：中國水利水電出版社，2002

[3]葛耀中.微機式自適應電壓保護研究.繼電器.2001 第1 期