1 差動保護(hù)的作用

差動保護(hù)是防止變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，在35kV 及以上變電站中普遍采用，主要用于保護(hù)雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。差動保護(hù)的范圍是構(gòu)成變壓器差動保護(hù)的電流互感器之間的電氣設(shè)備以及連接這些設(shè)備的導(dǎo)線。簡單地講，就是輸入的兩端TA 之間的設(shè)備。由于差動保護(hù)對保護(hù)區(qū)外故障不會動作，因此差動保護(hù)不需要與保護(hù)區(qū)外相鄰元件保護(hù)在動作值和動作時(shí)限上相互配合，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，可以整定為瞬時(shí)動作;差動保護(hù)原理簡單、使用電氣量單純、保護(hù)范圍明確、動作不需延時(shí)，所以用于變壓器做主保護(hù)。

2 保護(hù)原理

差動保護(hù)是利用基爾霍夫電流定律中“在任意時(shí)刻，對電路中的任一節(jié)點(diǎn)，流經(jīng)該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒為零”的原理工作的。差動保護(hù)把被保護(hù)的變壓器看成是一個(gè)接點(diǎn)，在變壓器的各側(cè)均裝設(shè)電流互感器，把變壓器各側(cè)電流互感器副邊按差接線法接線，即各側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，將同極性端子相連，并聯(lián)接入差動繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是各側(cè)電流互感器的副邊電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的;從理論上講，正常情況下或外部故障時(shí)，流入變壓器的電流和流出的電流(折算后的電流)相等，差回路中的電流為零。

當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或區(qū)外故障(流過穿越性電流)時(shí)，各側(cè)電流互感器的副邊電流流入保護(hù)裝置，通過程序的運(yùn)行，各側(cè)電流存在的相位差由軟件自動進(jìn)行校正，自動計(jì)算出各側(cè)電流IH-(IM- IL)接近為零(IH 為高壓側(cè)電流，IM 為中壓側(cè)電流，IL 為低壓側(cè)電流)，則保護(hù)不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間或匝間短路故障時(shí)，兩側(cè)(或三側(cè))向故障點(diǎn)提供短路電流，在差動回路中由于IM 或IL 改變了方向或等于零，流入差動繼電器的電流I觶H-(IM- IL)不再接近于零;當(dāng)差動電流大于差動保護(hù)裝置的整定值時(shí)，保護(hù)動作，將被保護(hù)變壓器的各側(cè)斷路器跳開，使故障變壓器斷開電源。

3 接線特點(diǎn)

在電力系統(tǒng)中，三繞組變壓器通常采用YN，yn，d11 的接線方式;因各側(cè)電流相位不一致，d 側(cè)電流比y 側(cè)電流超前30°，從而在變壓器差動保護(hù)的差回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流。在原來的電磁式保護(hù)中，按照差動保護(hù)原理，在正常運(yùn)行或有穿越性電流流過時(shí)，流入繼電器的電流必須為零，即必須保證電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)電流相位相差180°，使流入差動繼電器的電流接近于零。因此，必須通過改變接線組別的方法矯正相位差，而改變接線組別，即麻煩且容易出現(xiàn)錯誤。在微機(jī)保護(hù)逐漸普及的今天，由于軟件計(jì)算的靈活性，允許變壓器各側(cè)TA 二次側(cè)都按Y 形接線，在進(jìn)行差動計(jì)算時(shí)由軟件對變壓器副邊電流進(jìn)行相位較準(zhǔn)，各側(cè)電流存在的相位差由軟件自動進(jìn)行校正，簡化了TA 接線，現(xiàn)場施工中簡單易行。

由軟件進(jìn)行相位校準(zhǔn)后，還必須對各側(cè)TA 變比進(jìn)行計(jì)算調(diào)整，才能消除不平衡電流對變壓器差動保護(hù)的影響。在微機(jī)保護(hù)裝置中變比的計(jì)算調(diào)整也是靠軟件實(shí)現(xiàn)的，將計(jì)算出的TA 調(diào)整系數(shù)當(dāng)作定值送入微機(jī)保護(hù)，由保護(hù)軟件實(shí)現(xiàn)TA 自動平衡功能，消除不平衡電流的影響。應(yīng)注意的是采用微機(jī)型差動保護(hù)裝置之后各側(cè)差動TA 的極性仍然朝向母線側(cè)，只有這樣的接線才能保證軟件計(jì)算正確。

4 保證接線正確

變壓器差動保護(hù)按照規(guī)定在保護(hù)投運(yùn)前要嚴(yán)格檢查電流互感器的接線，以確保變壓器各側(cè)電流極性的正確性。在帶負(fù)荷前解除差動保護(hù)壓板，帶負(fù)荷后通過查看保護(hù)裝置上的差流指示值ID 和各側(cè)相量來驗(yàn)證接線是否正確。例如我單位變電站主變裝設(shè)的DF3333E 雙圈變差動保護(hù)裝置，從裝置的LCD 屏幕上很方便地看到各相差動電流ID 的大小，而且在高、低壓二次側(cè)電流有效值的后面直接顯示出相位角如：高壓側(cè)IHA=0.81A ∠0°，IHB=0.84A∠240° ，IHC=0.83A ∠120° ; 低壓側(cè)ILA=0.82A∠212°，ILB=0.84A∠91°，ILC=0.84A∠332°;該型保護(hù)裝置這樣的顯示，說明接線正確。根據(jù)現(xiàn)場測試，ID 一般為0.01～0.03 IN ( IN 為二次額定電流)。

5 不平衡電流產(chǎn)生的原因與對策

實(shí)際運(yùn)行中，由于各種因素的影響會引起差動回路中流過不平衡電流，而且不平衡電流往往對于變壓器差動保護(hù)的正常工作影響很大;如果不能夠很好的解決這些問題，就會直接影響變壓器差動保護(hù)的性能，甚至造成變壓器差動保護(hù)的誤動或拒動。

5.1 原因

5.1.1 各側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致，例如35kV 側(cè)是利用斷路器中的套管式電流互感器，而10kV 側(cè)多數(shù)是在高壓開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)獨(dú)立的環(huán)氧樹脂澆鑄式電流互感器，這兩者之間不但型號不同，而且特性也不一致，勢必在差回路中引起不平衡電流。

5.1.2 變壓器的勵磁涌流，變壓器空載合閘或外部短路故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，在變壓器電源側(cè)繞組中，將產(chǎn)生很大的勵磁電流，達(dá)變壓器額定電流的6～8 倍，由于此電流只流過變壓器電源側(cè)繞組，因此，在差回路中必然要出現(xiàn)較大的不平衡電流。

5.1.3 運(yùn)行中變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓或分接開關(guān)位置改變后，電流互感器二次電流的平衡關(guān)系被破壞，在差回路中產(chǎn)生不平衡電流。

5.1.4 變壓器區(qū)外短路時(shí)，由于穿越性短路電流使TA 鐵芯飽和，從而使不平衡差流增大，而且穿越性電流越大，不平衡差流就越大，二者呈線性關(guān)系。

5.2 對策

差動保護(hù)的理想情況是外部故障時(shí)保護(hù)可靠制動，內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)可靠動作。為降低不平衡電流對差動保護(hù)的影響，設(shè)置復(fù)式比率差動保護(hù)，就是按復(fù)式比率大小而動作的差動保護(hù)，它能滿足正常運(yùn)行、區(qū)外故障、內(nèi)部故障及勵磁涌流等多種情況對保護(hù)的要求。在變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí)，短路電流很大的情況下，TA 嚴(yán)重飽和產(chǎn)生很大的不平衡電流，影響了復(fù)式比率差動保護(hù)的快速動作，所以差動保護(hù)還應(yīng)有差動速斷保護(hù)，作為輔助保護(hù)，以加快保護(hù)的動作速度。

我單位變電站主變使用的DF3333E 雙圈變差動保護(hù)裝置，系煙臺東方電子公司生產(chǎn)，該裝置利用強(qiáng)大的軟件功能對各種不平衡電流都能夠做到正確識別和判斷，有效地防止誤動作。例如該裝置對TA誤差、暫態(tài)現(xiàn)象和干擾不敏感，能夠識別保護(hù)區(qū)外部引起的TA 飽和;具有良好的不同原理抗變壓器勵磁涌流的能力、比率差動保護(hù)循環(huán)閉鎖功能、差流異常檢測、采樣數(shù)據(jù)異常檢測等功能。但是設(shè)備越先進(jìn)、越智能化、越需要相關(guān)工作人員熟練掌握繼電保護(hù)裝置和自動裝置的基本原理、接線方式和動作過程、整定原則，熟悉保護(hù)裝置技術(shù)說明書，掌握保護(hù)裝置的構(gòu)成、調(diào)試和使用方法：根據(jù)主變實(shí)際運(yùn)行狀況，科學(xué)合理地調(diào)整保護(hù)定值，最大限度地降低變壓器差動保護(hù)中的誤動或拒動。