摘要:该文经由过程分析变压器不服衡电流的发生缘由，提出响应的防范措施，以提高差动庇护动作的选择性、速动性、活络性、靠得住性，确保变压器的平安稳定运行。  

      1 差动庇护原理简述 

      变压器差动庇护作为变压器的主庇护,今朝电网中的110 kV变压器的差动庇护年夜多采用由多微机实现的比率差动庇护。之所以采用比率制动特征，是为了避免区外故障引发不服衡的差动电流造成庇护误动。由多微机实现的比率差动庇护的动作特征如图1所示。  


      差动庇护动作电流为Id，制动电流为Ir，差动庇护电流启动值为Icdqp，比率差动制动系数为Kbl，变压器的额定电流为Ie，图中的阴影部门为庇护动作区。如图2所示，输进变压器的电流：I1，I2，I3，由(I1 + I2 + I3)组成变压器的差动电流，即Id = (I1 + I2 + I3)作为差动继电器的动作。在正常运行或外部故障时，在继电器中电流Id在理想状态下等于零，是以差动庇护不动作。然而，由于变压器现实运行中引发的种种不服衡电流，使得差动继电器的动作电流增年夜，从而下降了庇护的活络度。 

      2 发生不服衡电流的缘由
 
     不服衡电流的发生有稳态和暂态两方面。 

     稳态情况下不服衡电流:

    ·变压器各侧绕组接线方式分歧； 
    ·变压器各侧电流互感器的型号和变比不不异，现实的电流互感器变比和计较变比不不异； 
    ·带负荷调分接头引发变压器变比的改变。 

    暂态情况下不服衡的电流:

   ·变压器空载投进电源时或外部故障切除，电压恢复时发生的励磁涌流。 
   ·短路电流的非周期份主要为电流互感器的励磁涌流，使其铁芯饱和，误差增年夜而引发不服衡电流。 

     3 不服衡电流的影响及响应的防范措施 

     变压器差动庇护的不服衡电流直接影响赴任动庇护的选择性、速动性、活络性和靠得住性。故此，分析其影响并接纳响应的防范措施对提高变压器差动庇护性能是十分重要的。 

      3.1 变压器凹凸压侧绕组接线方式分歧的影响及其防范措施 

      变压器接线组别对差动庇护的影响。如Yy0接线的变压器，由于一二次绕组对应相的电压同相位，所以一二次两侧对应相的相位几近完全不异。但当变压器采用Yd11接线时，由于三角形接线侧的线电压，在相位上相差30°，所以其对应相的电流相位关系也相差30°，即三角形侧电流比星形侧的统一相电流，在相位上超前30°，是以即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等，在差动庇护回路中就会泛起不服衡电流。 

      变压器接线组别影响的防范措施。消除由变压器Yd11接线而引发的不服衡电流的措施，采用相位抵偿法，也就是凡是所说的Y/△转换。行将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。 

      对于由多微机实现的变压器差动庇护，由于软件计较的灵活性，允许变压器的各侧互感器二次侧都按Y型接线，在进行差动计较时由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准及电流抵偿。即Y/△转换可由法式软件实现。整定人员可以经由过程对接线方式定值的整定来选择是否需要进行Y/△转换。 

      3.2 电流互感器型号和变比不不异的影响及其防范措施 

      由于变压器各侧额定电压分歧，装设在各侧的电流互感器型号也就分歧，所以饱和特征和励磁电流（回算到统一侧）也不不异。是以,在外部短路时也会引发较年夜的不服衡电流，对这类情况可以采用适当增年夜庇护动作电流的法子来解决。 

      另外一方面，由于电流互感器都是尺度化的定型产物，所以现实选用的变比，与计较变比不成能完全一致，而且变压器的变比也不成能完全不异，这是在差动庇护回路中引发不服衡电流的又一缘由。这类由于变比选择不合适而引发的不服衡电流，可哄骗磁平衡原理在差动继电器中设置平衡线圈加以消除。一般平衡线圈接于庇护臂电流小的一侧，由于平衡线圈和差动线圈配合绕在继电器的中心磁柱上，适被选择平衡线圈的匝数，使它发生的磁势与差流在差动线圈中发生的磁势相抵消，这样，在二次绕阻就不会感应电势了，流经差动继电器的执行元件的电流为0。但接线时要注重极性，应使小电流在平衡线圈的差流在差动线圈中发生的磁势相反。 

      对于由多微机实现的变压器差动庇护，这部门功能也能够由法式软件来实现，即经由过程调整平衡系数Kb来控制。具体计较时，只需凭据变压器各侧一次额定电流、差动互感器变比求出电流平衡调整系数Kb，将Kb值看成定值输进微机庇护，由庇护软件实现电流自动平衡调整，消除不服衡电流。 

      3.3 在运行中改变分接头的影响及其防范措施 

      电力系统在运行中，凡是哄骗调理变压器分接头的方式来维持电网的电压水平。改变变压器分接头，也就改变了变压器的变比。但差动庇护中电流互感器变比的选择和差动继电器平衡线圈已肯定，当变压器分接头改变时，差动回路原先的平衡被破坏了，即泛起了新的不服衡电流Ibp，Ibp与一次电流Idmax成正比，即 

      Ibp =±dU·Idmax/Kn 

      式中 ±△U——调压分接头相对额定抽头位置的年夜变化范围； 

　　 Idmax——经由过程调压侧的年夜外部故障电流。 

      为了消除这一不服衡电流的影响，在整定庇护的动作电流时应给予响应的斟酌，即提高庇护的动作整定值。 

      3.4 变压器励磁涌流的影响及其防范措施 

      变压器的励磁涌流对差动庇护的影响。变压器的高、低压侧是经由过程电磁联系的，故励磁涌流仅存在于电源的一侧，它经由过程电流互感器组成差动回路中不服衡电流的一部门。在正常运行情况下，其值很小，一般不跨越变压器额定电流的3%~5%。当外部发生短路故障时，由于电源侧母线电压下降，励磁电流就更小，是以，在这类情况下一般可以没必要斟酌不服衡电流对差动庇护的影响。但在变压器空载投进电源或外部故障切除后，电压恢复进程中，由于变压器铁芯中的磁通急剧增年夜，使铁芯瞬间饱和，这将发生很年夜的冲击励磁电流——励磁涌流。由于励磁涌流具有很年夜的数值和非周期份，故对变压器的差动庇护有很年夜的影响。励磁涌流的主要特点以下： 

      ·励磁涌流的数值年夜。变压器空载投进时，变压器的励磁涌流可到达变压器额定电流的6～8倍，即Ily = (6～8)Ie。励磁涌流对于额定电流幅值的倍数与变压器容的关系是，容越年夜，变压器的涌流倍数越小。 

      ·励磁涌流中含有年夜的非周期份与高次谐波份。凭据实验和理论分析成效得知，励磁涌流中含有年夜的高次谐波份，其中二次谐波份所占比例年夜，四次以上谐波份很小。在初几个周期内，励磁涌流的波形是中断的（即两个波形之间有一中断角），每一个周期内有120～180°的中断角，小也不低于80～100°。非周期份则是偏到时间轴的一边，并具有衰减慢的特点。 

      ·励磁涌流的衰减速度与电力系统的时间常数有关。励磁涌流与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的年夜小和标的目的、电源容、变压器的容及铁芯材料等身分有关。在肇端瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型变压器，经0.5～1 s后其值不跨越额定流的0.25～0.5倍； 年夜型电力变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值时约2～3 s。这就是说，变压器容越年夜励磁涌流衰减越慢，完全衰减要经过几十秒的时间。 

      避免励磁涌流的影响，传统上采用具有速饱和变流器的继电器，这是国内今朝普遍采用的一种方式。当外部故障时，所含非周期份的年夜不服衡电流能使速饱和变流器的铁芯很快地片面饱和，传变性能变坏，致使不服衡电流难于传变赴任动继电器的差动线圈上，保证差动庇护不会误动。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份，但它衰减得快，一般经过1.5~2个周波即衰减终了，尔后速饱和变流器一次线圈中经由过程的完全是周期性的短路电流，因而在二次线圈中发生很年夜的感应电动势，并使执行元件中的响应电流也较年夜，从而使继电器能活络地震作。速饱和变流器正是哄骗容易饱和的性能来躲过变压器外部短路不服衡电流和空载合闸励磁涌流的非周期份影响。 

      采用内部短路电流和励磁涌流波形的差异（有无中断角）来躲过励磁涌流。 

      即中断角判别法，这类方式是将差电流进行微分，再将微分后的电流进行全波整流，哄骗整流后的波形，在动作整定值下存在时间长短来判断是内部故障，仍是励磁涌流。 

     哄骗二次谐波制动。由于在变压器励磁涌流中含有年夜的二次谐波份，故此，哄骗差流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以判别变压器空载合闸时的励磁涌流，从而保证庇护装配在变压器空载投进和外部故障切除电压恢复时，能有用地制动。其判据以下:

      在差动庇护中差电流的二次谐波幅值用Id2暗示，差电流Id中二次谐波所占的比率K2可暗示为K2 = Id2/Id 

      二次谐波制动系数Kxb，那末只要K2年夜于定值Kxb就能够认为是励磁涌流泛起，庇护不动作。在K2小于Kxb，并同时知足比率差动其它判据时，才允许庇护动作。 

      一般来说，二次谐波制动系数Kxb整定可凭据现实要求整定，整定范围为0.1～0.35。但凭据变压器动态实验，典型取值为0.15，一般不宜低于0.15。 

     4 微机庇护的局限性及其防范 

     差动庇护应要求外部故障时，庇护能靠得住制动；内部故障时，庇护能靠得住动作。无可置疑，作为变压器主庇护的差动庇护采用多微机庇护，可提高庇护的选择性、速动性、活络性、靠得住性。但多微机庇护也还存在着一定的局限性。 

      4.1 微机比率差动的局限性 

      一般情况下，比率制动原理的差动庇护能作为变压器的主庇护，但当变压器泛起严重内部故障时，短路电流很年夜的情况下，TA严重饱和，使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为0，高次谐波份增年夜，比率制动原理的差动庇护没法反映区内的短路故障，从而影响了比率差动庇护的快速动作。 

      防范此局限性的措檀越要是配备差动速断庇护，作为辅助庇护。确保变压器在发生内部严重故障时庇护装配能快速动作。由于微机庇护的动作速度快，励磁涌流起头衰减很快，是以微机庇护的差动速断整定值可以较电磁式庇护取值年夜，可取正常运行时负荷电流的5~6倍。 

      4.2 二进制取值方式存在级差局限 

      由于微机取值是按二进制方式取值，调整系数、定值时不是接连的而是分级的。这就是步长值。经由过程步长值调整定值，在理论上就存在着不成避免的固有误差。好比，经软件相位校正及电流抵偿后，电流平衡基本上抵偿了，但依然有因级差等缘由发生的不服衡现象，经计较，当平衡调整系数的级差是0.0625时，年夜误差可达3.122%，故此，当定值计较完后，在现实取值时要进行复核，拔取微机所能提供的接近计较成效的定值。 

      5 竣事语 

      综上所述，避越年夜不服衡电流是保证差动庇护动作具有选择性的需要条件。不服衡电流越小，庇护装配的活络度就越高。所以，接纳有用措施防范不服衡电流的影响，对提高差动庇护的整体性能是相当重要的，这对提高变压器甚至整个电网的平安运行水平也是十分重要的。