变压器纵差保护及不平衡电流消除措施

热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。

例如在图1中，应使图 '2I =''2I = 。

同的。

这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。

二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。

但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。

励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。

因此必须想办法解决。

为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。

经分析得出，励磁涌流具有以下特点：（1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （2） 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主； （3） 波形之间出现间断，在一个周期中间断角为ɑ。

根据以上特点，在变压器纵差动保护中，防止励磁涌流影响的方法有： （1） 采用具有速饱和铁心的差动继电器；İ1′′ n İ1′（2） 利用二次谐波制动；（3） 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。

分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法（2）对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2种方法来克服：一是采用自耦变流器进行补偿。

通常在变压器一侧电流互感器（对三绕组变压器应在两侧）装设自耦变流器，将LH输出端接到变流器的输入端，当改变自耦变流器的变比时，可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流，从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。

二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。

通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈，接入差动电流，另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈，接入二次电流较小的一侧。

适当选择平衡线圈的匝数，使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因而差动继电器中也没有电流流过。

采用这种方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数进行选择，因此还会有一残余的不平衡电流存在，这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。

2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH接线方式的方法(也称相位补偿法)来克服。

对于变压器Y形接线侧，其LH采用△形接线，而变压器△形接线侧，其LH采用Y形接线，则两侧LH二次侧输出电流相位刚好同相。

但当LH采用上述连接方式后，在LH接成△形侧的差动一臂中，电流又增大了3倍，此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧LH的变比扩大3倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等。

3、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生的不平衡电流的克服方法在变压器外部故障的暂态过程中，使纵差保护产生不平衡电流的主要原因是一次系统的短路电流所包含的非周期分量，为消除它对变压器纵差保护的影响，广泛采用具有不同特性的差动继电器。

对于采用带速饱和变流器的差动继电器是克服暂态过程中非周期分量影响的有效方法之一。

电力变压器纵差保护常见问题分析（1）首先有必要一提的是最常见的问题便是安装过程中消失的问题；目前常见的电流互感器，出厂时都在外壳上明确标注P1、P2；抽头S1、S2；意思是当CT一次侧的电流由P1流向P2时，二次侧感应电流的方向为S1到S2。

差动装置取的是爱护区域两端的两个CT的二次侧感应电流进行计算，此时就肯定要留意差动爱护装置本身的固有特性：是180度接线还是0度接线。

所谓180度接线要求，就是对两端两个CT进入爱护装置的电流求和，和为零时不动作；0度接线要求就是对两端两个CT进入爱护装置的电流求差值，差值为零时不动作。

安装作业人员甚至一些设计人员经常由于对该原理的模糊导致对于发电机的差动爱护习惯性设置为0接线，对变压器采纳180接线；这就与很有可能与差动爱护装置本身的计算属性要求不符，继而造成差动爱护的误动作。

虽然现在的自适应接线方式的差动爱护装置很好的解决了这个问题，但这种装置电厂普及度不高，极易消失问题，这就要求现场人员在施工过程中要严格校验。

（2）差动继电器的电流回路接线问题，现在电力变压器主要分为干式变压器和油浸式变压器两类，在变压器的规格参数中有一项被称之为联接组标号。

也就是平常说的接线方式。

暂以常规的Dyn11来阐明差动继电器电流回路接线问题。

依据基础电路理论，角型接法的线电压比星型接法的相电压超前30度，所以就变压器自身来说高压侧的电流会超前低压侧30度。

那么假如两侧的CT采纳相同的接线方式的话，在高压侧CT处产生的二次电流也会比低压侧CT产生的二次电流在相位上相差30度，那么正常运行时也就可能超过爱护定值造成误动。

对此问题现在普遍采纳转变CT二次绕组接线方式的方法来解决。

以Dyn11为例来说明，高压侧采纳三角形接线，那么高压侧对应的CT的二次绕组就采纳星型接线；低压侧采纳星型接线，那么低压侧对应的二次绕组就采纳角型接线；这样一次侧虽然高压侧的感应的线电压虽然会比低压侧感应的相电压超前30度；但由于接线方式，星型接法的CT的感应电流会比角型接法的CT的感应电流滞后30度。

变压器纵差动保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差动保护是一种重要的保护装置，用于检测和保护变压器主绕组的不平衡电流。

不平衡电流产生的原因有以下几个方面：
1. 负载不平衡：当变压器的负载不均匀分布在各相上时，会导致不平衡电流的产生。

例如，当负载过于集中在一相上，而其他相的负载较轻时，就会出现不平衡电流。

2. 接地故障：当变压器的绝缘系统存在接地故障时，会导致绕组发生短路，从而产生不平衡电流。

3. 相间短路：当变压器的两个相之间发生短路时，会导致电流在相间流动，引起不平衡电流的产生。

4. 绕组接触不良：变压器的绕组接触不良或电气连接故障，如接线头松动、腐蚀等，会导致不平衡电流的产生。

5. 电源故障：当供电系统出现相间电压偏差、频率偏差等问题时，也会导致变压器的不平衡电流。

为了防止不平衡电流引发变压器损坏或事故，我们使用变压器纵差动保护系统来监测和保护变压器的运行。

该保护系统通过检测主绕组上的电流差异来判断是否有不平衡电流产生，并在必要时切断电流。

总之，变压器纵差动保护不平衡电流产生的原因主要包括负载不平衡、接地故障、相间短路、绕组接触不良和电源故障等。

变压器纵差保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差保护是一种保护措施，旨在保护变压器免受不平衡电流的损害。

不平衡电流是指变压器的三相电流在幅值、角度或波形不一致的情况下运行。

造成变压器纵差保护动作的原因主要有以下几点：
1. 供电线路故障：供电线路的故障，如相间短路、接地故障等，可能导致供电电流不平衡，进而引起变压器的不平衡电流。

2. 负载的不平衡：变压器负载的不平衡也是产生不平衡电流的常见原因。

当负载不平衡时，三相电流的幅值、角度或波形会有所不同，引起不平衡电流的流动。

3. 非线性负载：非线性负载对变压器产生谐波电流，这些谐波电流会导致不平衡。

4. 变压器内部故障：变压器内部的故障，如绕组短路、接地故障等，也可能导致不平衡电流的产生。

需要注意的是，变压器纵差保护主要用于检测和清除不平衡电流的瞬时过流，而不能用于检测长时间内的负荷不平衡。

对于持续时间较长的负载不平衡，需要采取其他措施进行监测和调整。

变压器的纵联差动保护众所周知，纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。

它可以用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。

但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。

纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响，在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。

1变压器纵差保护基本原理按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。

为了保证动作的选择性，在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区（降低灵敏度）或延长动作时限（降低速动性）的方法来获得选择性。

但从保证系统稳定运行和减轻故障变压器的损失及避免扩大事故的要求来看，希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。

如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时，就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。

被保护元件发生内部和外部故障时，其各侧功率方向或电流相位是有差别的，因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护，获得了广泛的应用。

采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。

由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。

但是,为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。

由于受助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。

浅析变压器纵差不平衡电流摘要：作为变压器内部故障的主保护，纵差保护有许多特点和困难。

变压器具有两个或两个以上电压等级，由于构成纵差保护的电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流很大。

本文主要研究了由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施、由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流、由各侧电流互感器的型号不同而引起的不平衡电流以及由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流及解决措施。

关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流中图分类号：tm67 文献标识码：a 文章编号：1009-0118（2011）-11-0-01理论上，变压器外部短路接地时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流，但是实际上在外部发生短路时由于存在不平衡电流，使得流入变压器的电流不等于流出变压器的电流。

当外部发生短路故障时，因为外部短路电流大，特别是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。

另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其纵差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。

为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。

一、由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的那一侧，对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流，因此，它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。

变压器励磁电流的大小取决于磁路电感的数值，而电感的大小取决于变压器铁芯的饱和程度，所以励磁电流的大小由变压器铁芯的饱和程度决定。

变压器正常运行时，励磁电流一般不会超过额定电流的2%~5%；当外部短路时，变压器电压降低，励磁电流更小，因此，在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。

变压器差动保护问题分析及措施【摘要】在电力系统中电力变压器是十分重要和必不可少的设备。

它的故障将会给系统的正常供电和安全运行带来严重的后果，因此，变压器主保护：差动保护的正确动作至关重要。

为提高差动保护正确动作率，我们还要在工作中总结问题，分析问题，并提出改进措施，提高电网的安全运行。

【关键词】变压器；差动保护按差动原理构成的继电保护装置具有动作速度快，灵敏度高，不受外部短路影响，不受系统振荡影响等优点。

因而差动原理在构成继电保护装置上得到了广泛的应用。

当差动原理用于保护变压器时，需要解决在构成其他设备差动保护时，也会遇到一些特殊的问题，本文分析了一些问题及改进措施。

1.变压器纵差保护问题分析与措施变压器的高、低压侧是通过电磁联系的，故仅在电源的一侧存在励磁电流，它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。

在正常运行情况下，其值很小，小于变压器额定电流的3%。

当发生外部短路故障时，由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此，在这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑。

但在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，则会出现励磁涌流。

特别是在电压过零时刻合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很大的冲击励磁电流(可达5～10倍的额定电流)，通常称为励磁涌流。

图1为一500kV变压器合闸时励磁涌流的电流波形图（由RCS-978所录，也就是说从电流互感器二次所见到的波形）。

由图可见，励磁涌流IE中含有大量的非周期分量与高次谐波，因此励磁涌流已不是正弦波，且可能在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧。

励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸瞬间外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。

对于单相的双绕组变压器，在其它条件相同的情况下，当电压瞬时值过零时合闸，励磁电流最大；如果在电压瞬间值最大时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常的励磁电流。