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2025
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變壓器保護(hù)之差動保護(hù)篇
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電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電組成的統(tǒng)一整體。變電環(huán)節(jié)在電力系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，而變壓器是變電環(huán)節(jié)中最重要的設(shè)備。變壓器正常運行與 否關(guān)乎電能的供應(yīng)質(zhì)量，進(jìn)而影響到我們的正常生活。此外，變壓器本身也是比較昂貴的電力設(shè)備，因此確保變壓器的正常運行顯得尤為重要。
當(dāng)變壓器處于不正常運行狀態(tài)或故障狀態(tài)時，它的一些運行參數(shù)會發(fā)生相應(yīng)變化，繼電保護(hù)裝置根據(jù)這些變化發(fā)出告警或跳閘信號，使得運行人員能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保變壓器的安全穩(wěn)定運行。針對不同的故障需配置相應(yīng)的保護(hù)，變壓器保護(hù)有很多種，例如差動保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等。今天讓小編為大家介紹變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)——差動保護(hù)。差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障、高壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障，是由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。
當(dāng)變壓器處于正常運行或者發(fā)生外部故障時，忽略掉勵磁電流損耗和其他損耗，此時流入變壓器的電流和流出變壓器的電流大小相等。適當(dāng)選取互感器TA1和TA2的變比nTA1和nTA2，當(dāng)變壓器兩端電流為I1和I2，如下圖所示，則流經(jīng)繼電器的電流I為：從理論上來講，互感器變比選取與變壓器變比一致時，流過繼電器的電流為零，但是由于不平衡電流的存在，仍會有小電流流過繼電器，但是小于繼電器的動作電流，繼電器不動作。
而當(dāng)變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時，故障電流流向如下圖所示，此時流經(jīng)繼電器的電流I為：此時I為兩側(cè)電源提供的短路電流之和，電流很大，大于繼電器的動作電流，從而繼電器動作，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器，以免變壓器故障擴大。
以上就是變壓器差動保護(hù)的基本原理。對于保護(hù)裝置，防止誤動作是必須要考慮的。那么影響變壓器差動保護(hù)裝置誤動作的因素是什么呢?那就是不平衡電流的存在。當(dāng)變壓器處于正常運行或者外部故障狀態(tài)時，如果此時不平衡電流大于繼電器的動作電流，就會引起繼電保護(hù)裝置的誤動作。
那么這個不平衡電流是如何產(chǎn)生的？又該如何消除呢？
（1）由于變壓器兩側(cè)電流相位的不同而產(chǎn)生不平衡電流
變壓器常常采用的是Yd11的接線方式，其兩側(cè)電流的相位會差30o。此時，如果兩側(cè)的電流互感器仍然采用常規(guī)的接線方式，會導(dǎo)致二次電流相位不同，從而產(chǎn)生差電流（也即不平衡電流）流入繼電器。要消除這種不平衡電流，可以將變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，將三角形側(cè)的電流互感器接成星形。
（2）由于兩側(cè)電流互感器的誤差而產(chǎn)生不平衡電流
由于變壓器兩側(cè)額定電壓不同，裝設(shè)在兩側(cè)的電流互感器型號也就不一樣，所以飽和特性和歸算到同一側(cè)的勵磁電流也不相同。因此，在外部短路故障時，會產(chǎn)生較大的不平衡電流，此時可以采用適當(dāng)增大動作電流的方法來解決。
（3）由于互感器計算變比與實際變比不一致而產(chǎn)生不平衡電流
由 于電流互感器是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，其實際變比與計算變比不可能完全一致，所以會產(chǎn)生不平衡電流。這種情況可采用設(shè)置平衡線圈來解決。將平衡線圈和差動線圈共同 繞在繼電器的中間磁柱上，適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使它產(chǎn)生的磁勢與差動線圈中產(chǎn)生的磁勢相抵消，這樣二次繞組就不會感應(yīng)電勢了，則流經(jīng)繼電器的電流為 零，繼電器不會誤動作。需要注意的是，接線要注意極性，平衡線圈與差動線圈產(chǎn)生的磁勢要相反。
（4）由于勵磁涌流產(chǎn)生不平衡電流
在變壓器空載投入電源或外部故障切除后，恢復(fù)送電時，由于變壓器的鐵芯中的磁通急劇增大，鐵芯瞬間飽和，產(chǎn)生的勵磁電流的數(shù)值可達(dá)額定電流的6~8倍， 稱它為勵磁涌流。由于勵磁涌流具有很大的數(shù)值和非周期分量，所以會對差動保護(hù)產(chǎn)生很大影響。防止勵磁涌流的影響，目前國內(nèi)廣泛采取的一種方法是采用具有速 飽和變流器的繼電器，當(dāng)發(fā)生外部故障時，所含非周期分量的最大不平衡電流使得速飽和變流器鐵芯迅速飽和，傳變性能變差，使得不平衡電流無法傳遞到繼電器的 差動線圈上，從而防止發(fā)生誤動作。
以上和大家分享了變壓器差動保護(hù)的基本原理以及不平衡電流的主要產(chǎn)生原因和消除方法。避免大的不平衡電流是保證差動保護(hù)不誤動作的關(guān)鍵，不平衡電流越小，誤動作的可能性就越小。采取有效措施來預(yù)防消除不平衡電流的影響，對于提高差動保護(hù)的整體性能十分有效，對于整個變壓器乃至電網(wǎng)的安全運行具有非常重要的意義。
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