摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，對(duì)保證電網(wǎng)正常運(yùn)行至為重要，大型變壓器在使變壓器保護(hù)難度加大的同時(shí)，也使對(duì)變壓器保護(hù)的要求變得更嚴(yán)格。要使變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行得到充分的保證，就必須在保護(hù)原理和技術(shù)方案兩方面共同處理好變壓器的繼電保護(hù)問題。差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，在電力方面運(yùn)用比較普遍，采用比較多的是具備制動(dòng)性的比率差動(dòng)保護(hù)，這決定于它自身所具有的兩個(gè)重要特點(diǎn)：區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作和區(qū)外故障可靠閉鎖。然而具體應(yīng)用時(shí)，在變壓器出現(xiàn)區(qū)外故障的情況下，流過它自身的電流由于很大會(huì)導(dǎo)致其損壞，甚至引起嚴(yán)重后果，因此，對(duì)差動(dòng)保護(hù)的要求很高、很嚴(yán)格。

關(guān)鍵詞：變壓器 差動(dòng)保護(hù) 主保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-0-01

變壓器主要用來起升壓和降壓的作用，它是電力系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用很廣的一種相當(dāng)重要的設(shè)備，分布在電力系統(tǒng)各個(gè)不同的電壓階層，也是該領(lǐng)域必需的電器之一。一旦變壓器出現(xiàn)故障，勢(shì)必影響系統(tǒng)供電可靠性及安全性，此外，很多變壓器也是相當(dāng)貴重的，如大容量變壓器等，這是不容忽視的。所以，很有必要按照變壓器的重要性和貴重度，對(duì)變壓器配置高性能、快動(dòng)作、高可靠的繼電保護(hù)。

對(duì)于35 kV及以上的變電站中通常都是采用差動(dòng)保護(hù)，因?yàn)樗欠乐棺儔浩鲀?nèi)部故障的主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)主要使用在保護(hù)雙繞組、三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上等發(fā)生的各種相間短路故障，此外，還可以用來保護(hù)變壓器單相匝間的短路故障。它的保護(hù)范圍是組成變壓器差動(dòng)保護(hù)電流互感器之間的電氣設(shè)備和連接線，也即是兩端TA中間的設(shè)備和連接線。差動(dòng)保護(hù)保護(hù)范圍不包括區(qū)外故障，對(duì)區(qū)外的故障也不起任何作用，所以在區(qū)內(nèi)出現(xiàn)故障的情況下，差動(dòng)保護(hù)不用配合區(qū)外相鄰元件的保護(hù)，動(dòng)作立即發(fā)生。它的保護(hù)范圍比較清楚，保護(hù)原理比較簡(jiǎn)單，使用電氣量單純，動(dòng)作非常靈敏，幾乎不需延時(shí)，正因?yàn)槿绱?，差?dòng)保護(hù)用于變壓器的主保護(hù)。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理

變壓器差動(dòng)保護(hù)主要是用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)裝置，可以用來保護(hù)變壓器線圈里面以及它的引出線上出現(xiàn)的相間短路和與大電流接地電網(wǎng)相連的變壓器的單相接地故障，簡(jiǎn)言之，也就是雙繞組、三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上等發(fā)生的各種相間短路故障和變壓器單相匝間的短路故障。電流互感器被裝在了電力變壓器的兩側(cè)來達(dá)到以上的保護(hù)目的。由于變壓器具有兩個(gè)或更多個(gè)電壓等級(jí)，所以，要對(duì)兩邊的電流互感器的變化比進(jìn)行比較合理的選擇來保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的正確性。

2 差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流和勵(lì)磁涌流

不平衡電流和勵(lì)磁涌流是差動(dòng)保護(hù)中的兩個(gè)重要元素，下面簡(jiǎn)要介紹一下不平衡電流的產(chǎn)生原因以及勵(lì)磁涌流及其鑒別方法。

2.1 差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流產(chǎn)生原因

變壓器在具體應(yīng)用中，會(huì)受如環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾等多種因素的影響，從而會(huì)引起差動(dòng)回路中出現(xiàn)不平衡的電流。由于變壓器的差動(dòng)保護(hù)受不平衡電流影響比較大，可能會(huì)導(dǎo)致其不能正常工作，所以必須及時(shí)恰當(dāng)?shù)亟鉀Q引起不平衡電流的常見問題，這樣才能保證變壓器差動(dòng)保護(hù)的正常工作，提高動(dòng)作的準(zhǔn)確性，避免差動(dòng)保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。

（1）變壓器區(qū)外短路時(shí)引起的電流不平衡，由于穿越性短路電流其實(shí)是TA鐵芯飽和，造成不平衡差流變大，而且不平衡差流隨穿越性電流變大而變大。

（2）勵(lì)磁涌流引起的電流不平衡。在切除變壓器外部短路故障后恢復(fù)電壓時(shí)，變壓器電源側(cè)繞組里面，將出現(xiàn)非常大的勵(lì)磁電流，極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到6～8倍額定電流大小，但是這時(shí)電流僅流過變壓器電源側(cè)繞組，因此差動(dòng)回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流是必定的。

（3）電流互感器兩側(cè)特性不相同引起的，比如，使用的電流互感器，35 kV一邊通常用斷路器中的套管式，10 kV一邊則常用環(huán)氧樹脂澆鑄式，它們的型號(hào)不一樣，特性肯定不會(huì)沒有差異，因此，差動(dòng)回路中存在不平衡電流是不可避免的。

（4）變壓器在工作過程中，改變分接開關(guān)的位置或者是在帶負(fù)荷狀態(tài)下調(diào)壓，就會(huì)破壞電流互感器中二次電流的平衡，從而必在差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流。

2.2 變壓器的勵(lì)磁涌流及其鑒別方法

變壓器差動(dòng)保護(hù)繼電器的正確選型、設(shè)計(jì)和整定，都是跟變壓器的勵(lì)磁電流分不開的。勵(lì)磁電流僅僅出現(xiàn)在變壓器的接通電源一側(cè)的繞組，它的存在就等效于變壓器內(nèi)部故障時(shí)的短路電流，會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)的正常工作造成影響。

變壓器的勵(lì)磁回路如果從其原邊看的話，可以看作是非線性的電感。在變壓器及其系統(tǒng)正常工作的情況下，鐵芯沒有處于飽和狀態(tài)，這時(shí)它的相對(duì)導(dǎo)磁率相對(duì)大一些，變壓器的勵(lì)磁回路可以被看做是一含有鐵芯的電感線圈，變壓器的繞組電感也比較大，因此勵(lì)磁電流小的在計(jì)算時(shí)可以不考慮。在外部短路情況下，因?yàn)橄到y(tǒng)電壓減小，勵(lì)磁電流造成的影響一般可忽略。

然而，如果遇到特殊情況，像電壓突然增加的情況，比如切除外部故障后供電恢復(fù)時(shí)，鐵芯飽和時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率近似等于1，再?gòu)淖儔浩髟吙吹脑?，?lì)磁回路等效于空心線圈，回路電感減小，引起勵(lì)磁電流可達(dá)額定電流的6～8倍。通常，這種變壓器勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。

變壓器差動(dòng)保護(hù)最重要的問題是正確鑒別勵(lì)磁涌流以及內(nèi)部故障。長(zhǎng)期以來，有很多的學(xué)者在研究勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障的判別原理和識(shí)別方法，其中最主要方法有：二次諧波電流鑒別勵(lì)磁涌流、波形特征識(shí)別法、諧波識(shí)別法、基于間斷角原理鑒別勵(lì)磁涌流、基于波形對(duì)稱原理鑒別勵(lì)磁涌流、基于波形凹凸性識(shí)別勵(lì)磁涌流、磁通特性識(shí)別法、等值電路識(shí)別法、有功功率識(shí)別法。

3 變壓器差動(dòng)保護(hù)發(fā)展方向

雖然從變壓器差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)以來，對(duì)勵(lì)磁涌流的準(zhǔn)確識(shí)別就已然是變壓器差動(dòng)保護(hù)必須要研究和重點(diǎn)解決的問題之一，但到目前為止都沒有達(dá)到令人十分滿意的效果，因此，在找到更先進(jìn)的新原理和更可取的新技術(shù)之前，只能加深對(duì)差動(dòng)保護(hù)勵(lì)磁涌流的研究，增強(qiáng)對(duì)它的準(zhǔn)確識(shí)別的能力。由于變壓器差動(dòng)繼電保護(hù)系統(tǒng)將辨認(rèn)勵(lì)磁涌流為變壓器內(nèi)部故障電流，而可能引起繼電器的誤動(dòng)作，故必須設(shè)法區(qū)分。目前為止，變壓器主保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確率還不夠高，甚至還比較低，變壓器差動(dòng)保護(hù)以及與它相關(guān)的判斷依據(jù)要更加完善。然而，新器件，新技術(shù)的應(yīng)用為變壓器的保護(hù)研究與發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的天地。計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高性能的微處理器芯片不斷出現(xiàn)，微機(jī)變壓器保護(hù)裝置的性能不斷得到改善，整個(gè)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)正向集成化，人工智能化，網(wǎng)絡(luò)化，通信一體化，標(biāo)準(zhǔn)化方向

發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著變壓器的復(fù)雜性的增加及設(shè)備貴重程度的提高等，對(duì)變差器的主保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的可靠性、快速性、反應(yīng)的準(zhǔn)確性要求將會(huì)越來越高。隨著變壓器差動(dòng)保護(hù)各種相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，以及對(duì)勵(lì)磁涌流研究的更加細(xì)致，變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性和動(dòng)作速度也將大大提高。變壓器保護(hù)的方法也會(huì)越來越多，更先進(jìn)的變壓器保護(hù)裝置也會(huì)不斷出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，取得多方面的效益。

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