电力变压器工作原理及保护

4、变压器差动保护不平衡电流产生的原因及消除方法【6】

从理论上讲，变压器在正常运行和区外故障时，应该有Ij=I1"- I2"=0。然而，由于变压器在结构和运行上的特点，实际运行中很多因素使Ij= Ibp≠0，（Ibp为不平衡电流），即当保护范围内无故障时也存在不平衡电流，这些不平衡电流有可能引起保护误动。对不平衡电流产生的原因及消除方法分析如下。稳态情况下不平衡电流产生的原因有：

（1）因各侧绕组的接线方式不同造成电流相位不同而产生不平衡电流

我国规定的五种变压器标准联结组中，35kV Y/D-11双绕组变压器常被使用。这种联结方式的变压器两侧电流相差300，要使差动保护不误动就要设法调整CT二次回路的接线和变比以进行相位校正，使电源侧和负荷侧的CT二次电流相差1800且大小相等，这样就能消除Y/D-11变压器接线对差动保护的影响。其它方式依此类推。

（2）因CT计算变比与实际变比不同而产生不平衡电流

由于各侧的CT变比都是标准的，如：600/5、800/5、1000/5、1200/5等，变压器的变比也是一定的，很难完全满足 或 的要求，即Ij≠0，产生Ibp，此时差动回路就有不平衡电流流过使保护可能误动。通常利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿来消除或减小这个差值，即用平衡线圈弥补实际变比与理想值之差，使两臂电流差接近零，从而消除或尽量减小不平衡电流。

（3）因各侧CT型号不同而存在变换误差产生不平衡电流

因各侧CT型号不同，其结构形式、饱和特性、励磁电流（归算到同侧）、传变特性等也就不同。因此正常运行情况下差动回路中产生在两臂的不平衡电流较大：Ibp.CT =Ktx?Ker?Id.max/ nl1（其中Ktx =1），会影响保护正确动作。在外部故障因某一侧CT饱和而产生大量的不平衡电流时，也有可能影响变压器差动保护的正确动作。所以应采用CT同型系数为1的互感器以满足10％误差曲线的要求，并在整定计算中予以考虑。

（4）因带负荷调整分接头而产生不平衡电流

带负荷调整分接头是电网中采用有载调压变压器来调整电压的方法。改变分接头就是改变变压器的变比nB，破坏了nl2/ nl1= nB的关系，对于已调整好的差动保护将产生较大的不平衡电流（CT二次侧不允许开路，即nl2, nl1不能改变），Ibp. ΔU=±ΔU? Id.max/ nl1 。由于有载调压是带负荷连续调节，而差动保护不能带电调整，所以在整定计算时必须考虑这个因素。

由以上分析可知,稳态情况下不平衡电流Ibp由以上几部分组成： Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. ΔU。

暂态情况下不平衡电流产生原因及消除措施有：

（1）非周期分量的影响：此时不平衡电流要比稳态大，且含有很大的非周期分量，持续时间比较长(几十周波)，其最大值出现在短路后几个周波，Ibp.CT=Kfzq?Ker?Ktx?Id.max/ nl1 。需采用快速饱和中间变流器来抑制非周期分量。

（2）由ILy产生的不平衡电流：当变压器电压突然增加(如空载合闸、区外短路切除后)，引起IL升高产生励磁涌流，数值可达(6-8) Ie，其特点是有很大的直流分量(80%基波)、有很大的谐波分量、尤以二次谐波为主(20%基波)、且波形间出现间断(削去负波后)。需采用具有速饱和铁芯的差动继电器，以及应用二次谐波制动、间断角原理、或波形对称原理的差动保护。

5、提高微机变压器保护动作可靠性的其它措施

变压器差动保护是变压器的主保护，要求有很高的可靠性，而变压器结构复杂，独具特点，所以必须严格按规程要求认真分析各个细节，了解变压器差动保护的特点，采用相应措施，杜绝事故发生，保证保护可靠动作。除装置本身的因素外，其安装接线整定校验维护等环节都与正确动作有关。

为进一步提高变压器保护动作的可靠性，除如前一部分所述要尽量消除或降低稳态暂态不平衡电流外，还要采取其它措施，主要包括：

（1）采用先进的多CPU容错技术进行保护的设计开发以保证装置本身工作的可靠性，可大大降低由于硬件问题引起误动的概率。多CPU同时处理一组数据且信息共享，能及时检测、纠正因硬件故障可能引起的误动和拒动，一个CPU有故障其它正常的CPU仍可工作。

（2）优化硬件电路的设计，输入输出电路采取隔离、滤波、削峰、过压过流保护等措施，提高抗干扰能力，降低功耗。根据统计，保护装置本身最易出故障的部分是接口电路和电源，所以这部分要采取特别设计。

（3）采用先进的数字滤波和软件容错技术以保证不为瞬时错误数据干扰而引起误动或拒动。

（4）条件具备时配置双套保护。双套保护有两种配置方案，一种是完全双重化，即两套保护设置独立的信号通道，使用独立的直流电源和CT二次回路，但主保护和后备保护可共用一个保护CT，其缺点是停柜维修困难、模拟量数字量信号和跳闸接点过多、工程布线难。另一种是部分双重化，即将关系到设备安全的重要保护双重化，其缺点是后备保护配置复杂、容易造成误动。