摘要：在闡述干式變壓器縱差保護基本原理的基礎(chǔ)上，分析了縱差保護的不平衡電流，提出了克服干式變壓器縱差保護不平衡電流的方法。關(guān)鍵詞：干式變壓器；縱向差動保護；不平衡電流

前言縱差保護是所有電氣主設(shè)備的主要保護。它靈敏度高，選擇性好，已成功應(yīng)用于干式變壓器保護。然而，干式變壓器縱差保護一直存在勵磁涌流難以識別的問題。雖然有幾種有效的閉鎖方案，但由于超高壓輸電線路長度的增加、靜態(tài)無功補償容量的增加、硅鋼片工藝的改進以及干式變壓器的磁化特性，干式變壓器縱差保護固有的原理矛盾更加突出。

1.干式變壓器縱差保護的基本原理

縱差保護在發(fā)電機中的應(yīng)用相對簡單，但作為干式變壓器內(nèi)部故障的主要保護，縱差保護會有許多特點和難點。干式變壓器有兩個或兩個以上的電壓等級，用于縱差保護的電流互感器的額定參數(shù)不同，因此縱差保護產(chǎn)生的不平衡電流會比發(fā)電機大得多。縱向差動保護是通過比較被保護元件兩端電流的幅值和相位來構(gòu)成的。根據(jù)KCL基本定理，當(dāng)被保護設(shè)備發(fā)生故障時，所有流入電流之和必須始終等于所有流出電流之和。詳情請訪問：輸配電設(shè)備網(wǎng)

當(dāng)被保護設(shè)備內(nèi)部發(fā)生故障時，短路點成為新的端子，電流大于0，但實際上發(fā)生外部短路時存在不平衡電流。事實上，當(dāng)外部短路故障發(fā)生時，由于外部短路電流較大，尤其是暫態(tài)過程中的非周期分量電流，電流互感器的勵磁電流急劇增大，飽和狀態(tài)使得干式變壓器兩側(cè)變壓器的輸變電特性難以保持一致，導(dǎo)致不平衡電流較大。因此，利用制動特性原理，外部短路電流越大，制動電流越大，繼電器能夠可靠制動。

此外，由于縱聯(lián)差動保護的原理是基于比較干式變壓器各側(cè)電流的大小和相位，并受干式變壓器各側(cè)電流互感器和多種因素的影響，所以干式變壓器的動態(tài)差動保護電路在正常運行和外部故障時存在不平衡電流，使縱聯(lián)差動保護處于不利的工作閾值下。為了保證干式變壓器縱差保護動作正確、靈敏，有必要對其電路中的不平衡電流進行分析，找出原因并采取措施消除。

2.縱聯(lián)差動保護不平衡電流分析

2.1穩(wěn)態(tài)不平衡電流

干式變壓器縱差保護電路在正常運行時電流不平衡主要是由電流互感器、干式變壓器的接線方式和干式變壓器有載調(diào)壓造成的。

電流互感器的計算比率與實際比率不同。正常運行時，干式變壓器每側(cè)的電流不相等。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動電路的電流為零的要求，高低壓兩側(cè)流入繼電器的電流應(yīng)相等，即高低壓側(cè)電流互感器的比例應(yīng)等于干式變壓器的比例。但實際上由于電流互感器的比率都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇的標(biāo)準(zhǔn)比率，干式變壓器的比率是一定的， #p#分頁標(biāo)題#e#

由干式變壓器有載調(diào)節(jié)抽頭產(chǎn)生。在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常使用有載調(diào)壓干式變壓器。干式變壓器帶負荷運行時，通過改變干式變壓器的抽頭位置來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作電壓。改變干式變壓器的抽頭位置，其實就是改變干式變壓器的變化。如果在一定的運行方式下，縱向差動保護已經(jīng)按照干式變壓器的比率進行了調(diào)整，那么當(dāng)干式變壓器被加載和調(diào)整時，比率會發(fā)生變化。此時，必須重新調(diào)整縱向差動保護以滿足要求，但這在運行中是不可能的。因此，干式變壓器抽頭位置的變化會在差動繼電器中產(chǎn)生不平衡電流，這與電壓調(diào)節(jié)范圍有關(guān)，并隨著一次電流的增加而增加。

2.2瞬態(tài)條件下的不平衡電流

干式變壓器：勵磁涌流產(chǎn)生的信息源

干式變壓器的勵磁電流僅流過連接到電源的干式變壓器的一側(cè)。對于差動電路，勵磁電流的存在相當(dāng)于干式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時的短路電流。因此，必然會給縱聯(lián)差動保護的正確工作帶來不利影響。一般情況下，干式變壓器的勵磁電流很小，所以縱差保護電路的不平衡電流也很小。在外部短路的情況下，勵磁電流將隨著系統(tǒng)電壓的降低而降低。因此，在正常運行和外部短路時，勵磁電流對縱聯(lián)差動保護的影響往往可以忽略不計。但在突然電壓升高的非常情況下，如干式變壓器空載投入后恢復(fù)供電，外部故障切除后，可能會出現(xiàn)較大的勵磁電流，干式變壓器在此暫態(tài)過程中出現(xiàn)的勵磁電流通常稱為勵磁涌流。

干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越短路電流產(chǎn)生

縱差保護是瞬時保護，在系統(tǒng)短路過渡過程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過程中不平衡電流的影響。干式變壓器外部故障暫態(tài)過程中，一次系統(tǒng)短路電流含有非周期分量，其隨時間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為變壓器的勵磁電流，從而使變壓器鐵心更加飽和。

3.干式變壓器縱差保護不平衡電流的克服方法信息源：

從以上分析可以看出，構(gòu)成縱聯(lián)差動保護時如果不采取適當(dāng)措施，流入差動繼電器的不平衡電流會很大，在避免干式變壓器外部故障時根據(jù)較大不平衡電流設(shè)定的縱聯(lián)差動保護整定值也會很大，保護的靈敏度會很低。如果再次考慮浪涌電流的影響，保護

由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對于由電流互感器計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來克服：一是采用自耦變流器進行補償。通常在干式變壓器一側(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，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，從而使流入差動繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線圈進行磁補償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動線圈，接入差動電流，另外還繞一個平衡線圈和一個二次線圈，接入二次電流較小的一側(cè)。適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使平衡線圈產(chǎn)生的磁勢能完全抵消差動線圈產(chǎn)生的磁勢，則在二次線圈里就不會感應(yīng)電勢，因而差動繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時，按公式計算出的平衡線圈的匝數(shù)一般不是整數(shù)，但實際上平衡線圈只能按整數(shù)進行選擇，因此還會有一殘余的不平衡電流存在，這在進行縱差保護定值整定計算時應(yīng)該予以考慮。 #p#分頁標(biāo)題#e#

由干式變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對于由干式變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法來克服。對于干式變壓器Y形接線側(cè)，其LH采用△形接線，而干式變壓器△形接線側(cè)，其LH采用Y形接線，則兩側(cè)LH二次側(cè)輸出電流相位剛好同相。但當(dāng)LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側(cè)的差動一臂中，電流又增大了3倍，此時為保證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側(cè)LH的變比擴大3倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。

由干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

在干式變壓器外部故障的暫態(tài)過程中，使縱差保護產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是一次系統(tǒng)的短路電流所包含的非周期分量，為消除它對干式變壓器縱差保護的影響，廣泛采用具有不同特性的差動繼電器。

對于采用帶速飽和變流器的差動繼電器是克服暫態(tài)過程中非周期分量影響的有效方法之一。根據(jù)速飽和變流器的磁化曲線可以看出，周期分量很輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)，而非周期分量不輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)。因此，當(dāng)一次線圈中通過暫態(tài)不平衡電流時，它在二次側(cè)感應(yīng)的電勢很小，此時流入差動繼電器的電流很小，差動繼電器不會動作。 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

另外，采用具有磁力制動特性的差動繼電器。這種差動繼電器是在速飽和變流器的基礎(chǔ)上，增加一組制動線圈，利用外部故障時的短路電流來實現(xiàn)制動，使繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加，它能可靠地躲開干式變壓器外部短路時的不平衡電流，并提高干式變壓器內(nèi)部故障時的靈敏度。因此，繼電器的啟動電流隨著制動電流的增大而增大。通過正確的定值整定，可以使繼電器的實際啟動電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應(yīng)的不平衡電流，干式變壓器縱差保護能可靠躲過干式變壓器外部短路時的不平衡電流。

由于勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流仍然是縱差保護的重點，不平衡電流的影響導(dǎo)致縱差保護方案的設(shè)計也不盡相同。因此，在實踐的干式變壓器差動保護中，應(yīng)結(jié)合不同方案進行具體的設(shè)計。 信息來自:

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周玉蘭、王俊永，2001年全電網(wǎng)主設(shè)備保護運行分析，電力自動化設(shè)備，2002 #p#分頁標(biāo)題#e#