摘 要：在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中，需要電壓升降的地方都配備了不同類型的變壓器，例如說配電變壓器、音頻變壓器或者電源變壓器等，同時(shí)還包括提供特殊功能的整流變壓器、差動(dòng)變壓器以及變頻變壓器等。不管是屬于強(qiáng)電或者弱電范圍，變壓器都得到了非常普遍的應(yīng)用，在很多電力設(shè)備中，變壓器屬于重要的組件，也直接決定了設(shè)備成本的多少。文章主要分析了變壓器的分類結(jié)構(gòu)與差動(dòng)保護(hù)原理，分析了變壓器誤動(dòng)原因及解決辦法，并探討了幾種新型變壓器的保護(hù)原理。

關(guān)鍵詞：變壓器保護(hù)；原理；技術(shù)分析

變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備，其功能是對(duì)交流電電壓和電流的大小進(jìn)行調(diào)整。在輸送電能功率保持不變時(shí)，要降低電流就必須要提高電壓，所以借助于變壓器進(jìn)行電壓調(diào)整來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電，這一方法所帶來的經(jīng)濟(jì)效益較高且輸電途中損耗較少。由于變壓器屬于電力設(shè)備中的重要設(shè)備，其成本往往非常昂貴，因此通常都配備了多套繼電保護(hù)來避免其損壞，文章主要探討變壓器的差動(dòng)保護(hù)。

1 變壓器的分類和結(jié)構(gòu)

變壓器的分類辦法非常多，根據(jù)相數(shù)的差異一般分成單相、三相以及多相；根據(jù)繞組數(shù)目一般分成雙繞組變壓器（通常為中小型變壓器）、三繞組變壓器（一般為大容量變壓器，其包含高壓、中壓以及低壓三組繞組）、多繞組變壓器（如電源變壓器）以及單繞組變壓器（如自耦變壓器）；根據(jù)實(shí)際功能的差異也可以將其分類為電力變壓器、電爐變壓器、行燈變壓器等；根據(jù)冷卻方式的不同可以分為干式或油冷變壓器等；根據(jù)鐵芯結(jié)構(gòu)的差異，能夠分成芯式與殼式兩種，我們能夠明顯看到殼式變壓器的鐵軛纏繞在繞組外圍，有助于變壓器散熱，但是鐵芯的工藝相對(duì)復(fù)雜，通常應(yīng)用于小型功率在5kVA以下的變壓器內(nèi)，而芯式變壓器的鐵芯材料為條狀硅鋼片，其制造簡單，成本較低，繞組和鐵芯的絕緣問題更好解決，因此應(yīng)用非常廣泛[1]。

變壓器主要結(jié)構(gòu)由鐵芯和繞組兩部分組成。鐵芯是主要的磁路部分，一般含硅量較高，厚度在0.35mm或者0.5mm，由表面涂有絕緣漆的熱軋或者冷軋硅鋼片疊裝而成，鐵芯柱套有繞組；繞組屬于變壓器的電路部分，它一本是用紙包的絕緣扁線或者圓線繞成，另外，變壓器還包括油箱、冷卻和安全裝置。但無論屬于那種類型，都必須要做好保護(hù)檢修工作，確保其時(shí)刻處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，若在日常檢修中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取措施，減少故障問題所帶來的損失。

2 變壓器差動(dòng)保護(hù)分析

2.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

現(xiàn)階段，變壓器保護(hù)通常選擇電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，其擁有靈敏度較高、選擇性較好的優(yōu)勢，經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用證明，差動(dòng)保護(hù)可以準(zhǔn)確的判定變壓器內(nèi)外故障。

如果變壓器選擇YD11的接線方式，D接線側(cè)的電流在相位上和Y側(cè)相差150°，即D側(cè)電流相對(duì)Y側(cè)的同相電流在相位上要滯后150°，所以即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動(dòng)保護(hù)回路中也不會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。為了消除YD11接線可能出現(xiàn)的不平衡電流，我們一般選擇相位補(bǔ)償?shù)姆椒?，即是Y/D轉(zhuǎn)換，把Y側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形，而把D側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成Y形，進(jìn)而將電流互感器二次電流相對(duì)進(jìn)行校正。在YD11接線中，Y側(cè)與D側(cè)的二次電流都是按照Y方式接入微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)，高壓側(cè)繞組屬于Y型，低壓側(cè)繞組屬于D型。在變壓器保護(hù)中，電流互感器二次側(cè)通常是由母線指向變壓器，在一般的接線方式下，低壓側(cè)的二次電流實(shí)質(zhì)上會(huì)滯后其對(duì)應(yīng)高壓電流150°。

2.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因及解決辦法

首先，勵(lì)磁涌流的存在會(huì)直接導(dǎo)致變壓器的差動(dòng)庇護(hù)發(fā)生誤動(dòng)，進(jìn)而讓變壓器空載合閘無法進(jìn)行，為了減輕勵(lì)磁涌流對(duì)其影響，通常我們選擇接近速飽和變流器的方式來作抵償措施。當(dāng)勵(lì)磁涌流進(jìn)入差動(dòng)回路時(shí)，因?yàn)樗亠柡妥兞髌鞯蔫F芯具備易飽和的特點(diǎn)，其鐵芯會(huì)迅速嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁阻抗大幅降低，變換到二次繞組的電流就很小，差動(dòng)庇護(hù)不會(huì)動(dòng)作。只要我們對(duì)速飽和變流器的一二次側(cè)繞組匝數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，就可以非常有效的降低勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)庇護(hù)的影響，從而防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

其次，差動(dòng)保護(hù)二次電流回路的接地方式存在問題。差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接地的狀態(tài)下，各側(cè)TA的二次電流回路應(yīng)當(dāng)經(jīng)過一點(diǎn)接入地網(wǎng)，由于變電站接地網(wǎng)之間并不是絕對(duì)等電位，各個(gè)點(diǎn)之間存在電位差。在短路故障出現(xiàn)之后，大量電流接入地網(wǎng)，各個(gè)接地點(diǎn)的電位差變大。若差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接于地網(wǎng)中的不同點(diǎn)，其電位差形成的電流往往會(huì)進(jìn)入保護(hù)裝置，從而對(duì)其動(dòng)作的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)誤動(dòng)。因此各側(cè)CT二次電流回路必須保持并聯(lián)，再接入保護(hù)裝置的電流回路內(nèi)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在并聯(lián)的公共點(diǎn)接地[2]。

最后是平衡電流的影響與消除方法，變壓器與電流互感器的技術(shù)原理與物理結(jié)構(gòu)等因素必然會(huì)導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，而降低或者消除不平衡電流是增強(qiáng)差動(dòng)保護(hù)可靠性的重要途徑。按照不平衡電流形成的實(shí)際因素，可以通過于不同對(duì)策來進(jìn)行處理，例如說計(jì)算變比和實(shí)際變比存在出入而形成的不平衡電流，可以通過補(bǔ)償?shù)姆绞絹硖幚?，如采用自耦變流器進(jìn)行補(bǔ)償。在變壓器一側(cè)電流互感器裝設(shè)自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當(dāng)改變自耦變流器的變比時(shí)，可以使變流器的輸出電流等于未裝設(shè)變流器的LH的二次電流，從而使流入差動(dòng)繼電器的電流為零或接近為零。

3 新型的變壓器保護(hù)原理

一是磁通特性保護(hù)原理，它可以說在本質(zhì)上與基于勵(lì)磁阻抗或者瞬時(shí)勵(lì)磁電感變化保護(hù)原理是相同的，是從勵(lì)磁支路的非線性特征出發(fā)，按照變化量的多少來設(shè)置保護(hù)判據(jù)。這種變壓器保護(hù)方法不僅能夠有效解決二次諧波原理的缺陷，同時(shí)還能夠用微機(jī)實(shí)現(xiàn)。但磁通特性保護(hù)原理現(xiàn)階段僅僅能夠用于單相變壓器。

二是基于序阻抗原理的變壓器保護(hù)，當(dāng)變壓器產(chǎn)生故障之后，其兩側(cè)正負(fù)序阻抗分別處于不同的象限之中，這一保護(hù)原理能夠利用上述特性來準(zhǔn)確的判斷變壓器內(nèi)外故障，其優(yōu)勢在于不受飽和與變化不一致的影響。但因?yàn)樾蜃杩乖硪琅f不能解決勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的影響，保護(hù)的可靠性還有待進(jìn)一步提升。

三是功率差動(dòng)保護(hù)原理，變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所消耗的有功較小，如果其絕緣發(fā)生故障，電弧放電發(fā)熱會(huì)消耗大量有功，我們對(duì)變壓器消耗有功的實(shí)際大小進(jìn)行監(jiān)測便能夠很好的判定其是否存在故障。這一保護(hù)原理基于能量守恒定律，能夠比較客觀的反映變壓器內(nèi)部的運(yùn)行情況，因?yàn)椴⑽磳?lì)磁涌流當(dāng)作是動(dòng)作的因素，所以不會(huì)受其干擾。這一保護(hù)原理的問題主要是涌流時(shí)銅耗難以精確計(jì)算，對(duì)Y/△接線的變壓器，因?yàn)椤鱾?cè)繞組內(nèi)部電流無法獲取，因此其銅耗難以確定[3]。

4 結(jié)束語

總之，差動(dòng)保護(hù)屬于變壓器主保護(hù)，其技術(shù)原理相對(duì)簡單，實(shí)現(xiàn)起來也較為容易，但是我們要認(rèn)識(shí)到，差動(dòng)保護(hù)往往會(huì)受到不平衡電流的干擾，從而影響其可靠性，我們必須要充分了解差動(dòng)保護(hù)的技術(shù)原理，通過有效的對(duì)策來降低或消除不平衡電流，進(jìn)而提升差動(dòng)保護(hù)的可靠性與安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]任麗茹.差動(dòng)原理在變壓器保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)[J].科技與企業(yè)，2015（6）：45.

[2]王琳.變電站主變壓器保護(hù)配置分析[J].中國科技信息，2014（22）：28.

[3]多健，丁慧靚，關(guān)闊.變壓器保護(hù)配置淺析[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（12）：79.