瞄囵囫翟 豳 …ｎａ ｈ ｔｓ 工业技术 纵差保护在电力变压器中的应用 石凯 郝凤霞 （内蒙古北方联合电力公司海勃湾发电厂，内蒙古乌海０１６０００） 摘要：纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。纵差保护是一切 电气主设备的主保护，灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为广泛。 关键词：变压器；纵差保护；ｌｃｈ磁涌流 以二次谐波为主，同时在励磁 对于由变压器两侧电流相位不同而产生 电力变压器是电力系统中十分重要的供 解成各次谐波，的不平衡电流可以通过改变ＬＨ接线方式的 电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的 涌流波形中还会出现间断角。方法来克服。对于变压器Ｙ形接线侧，其ＬＨ ２．２绕组连接方式不同的影响 正常运行带来严重的影响。同时大容量的电 变压器各侧绕组的连接方式不同，如双 采用△形接线，而变压器△形接线侧，其ＬＨ 力变压器也是十分贵重的元件。因此合理的 ｄ接线，三绕组变压器采 采用Ｙ形接线，则两侧ＬＨ二次侧输出电流 配置变压器的保护装置对于变压器安全、可 绕组变压器采用Ｙ，用Ｙ，Ｙ，ｄ接线时，各侧电流相位就不同。这 相位刚好同相。但当ＬＨ采用上述连接方式 靠的运行是十分重要的。 时，即使变压器各侧电流互感器二次电流大 后，在ＬＨ接成△形侧的差动一臂中，电流又 １变压器纵差保护基本原理 增大了３倍，此时为保证在正常运行及外部 变压器具有两个或更多个电压等级，构 小能相互匹配，但不调整，相位差也会在差动 故障情况下差动回路中没有电流，就必须将 成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不 回路中产生很大的不平衡电流。２．３实际变比与计算变比不同的影响 该侧ＬＨ的变比扩大３倍，以减小二次电流， 相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比 由于电流互感器选用的是定型产品，其 使之与另一侧的电流相等。 发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保 护元件各端电流的幅值和相位的原理构成 变比都是标准化的，很难与通过计算得出的 ３．３变压器外部故障暂态穿越性短路电 的，根据ＫＣＬ基本定理，当被保护设备无故 变比相吻合，这样就会在主变差动回路中产 流产生的不平衡电流 在变压器外部故障的暂态过程中，使纵 障时恒有各流人电流之和必等于各流出电流 生不平衡电流。２．４改变调压档位引起的不平衡电流 之和。 差保护产生不平衡电流的主要原因是一次系 当被保护设备内部本身发生故障时，短 电力系统中带负荷调整变压器分接头是 统的短路电流所包含的非周期分量，为消除 路点成为一个新的端子，此时电流大于０，但 调节系统电压的重要手段。改变调压档位实 它对变压器纵差保护的影响，广泛采用具有 是实际上在外部发生短路时还存在一个不平 际上就是改变变压器的变比。而差动保护已 不同特性的差动继电器。衡电流。事实上，外部发生短路故障时，因为 按照某一变比调整好，当分接头改换时，就会 对于采用带速饱和变流器的差动继电器 外部短路电流大，非凡是暂态过程中含有非 产生一个新的不平衡电流流人差动回路。此 是克服暂态过程中非周期分量影响的有效方 周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急 时不可能再用重新选择平衡线圈匝数的方法 法之一。根据速饱和变流器的磁化曲线可以 剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感 来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的 看出，周期分量很轻易通过速饱和变流器变 器的传变特性很难保持一致，而出现较大的 分接头是经常在改变，而差动保护的电流回 换到二次侧，而非周期分量不轻易通过速饱 不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外 路在带电时是不可能进行操作的。因此，对由 和变流器变换到二次侧。因此，当一次线圈中 部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能 此产生的不平衡电流，通常是根据具体情况 通过暂态不平衡电流时，它在二次侧感应的 够可靠制动。 提高保护动作的整定值加以克服。 电势很小，此时流人差动继电器的电流很小， 另外，由于纵差保护的构成原理是基于 ２．５型号不同产生的不平衡电流 差动继电器不会动作。 比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压 由于变压器各侧电流互感器的型号不 另外，采用具有磁力制动特性的差动继 器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压 同，它们的饱和特性和励磁电流就不相同，因 电器。这种差动继电器是在速饱和变流器的 器在正常运行和外部故障时，其动差保护回 此，在差动回路中所产生的不平衡电流也就 基础上，增加一组制动线圈，利用外部故障时 路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的 较大。 的短路电流来实现制动，使继电器的起动电 工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确 ３变压器纵差保护中不平衡电流的克服 流随制动电流的增加而增加，它能可靠地躲 方法 灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进 开变压器外部短路时的不平衡电流，并提高 行分析，找出产生的原因，采取措施予以消 ３．１电流互感器变比产生的不平衡电流 变压器内部故障时的灵敏度。因此，继电器的 除。 ３．１．１采用自耦变流器进行补偿。通常在 启动电流随着制动电流的增大而增大。通过 ２不平衡电流产生的原因 变压器一侧电流互感器装设自耦变流器，将 正确的定值整定，可以使继电器的实际启动 ２．１励磁涌流的影响 ＬＨ输出端接到变流器的输入端，当改变自耦 电流不论在任何大小的外部短路电流的作用 变压器在正常运行时，它的励磁电流只 变流器的变比时，可以使变流器的输出电流 下均大于相应的不平衡电流，变压器纵差保 流过变压器的电源测，因此，通过电流互感器 等于未装设变流器的ＬＨ的二次电流，从而 护能可靠躲过变压器外部短路时的不平衡电 反映到差动回路中就不能被平衡。在正常情 使流人差动继电器的电流为零或接近为零。 流。 ３．１．２利用中问变流器的平衡线圈进行 参考文献 况下，变压器勘磁电流不过为变压器额定电 流的２％一３％；在外部故障时，由于电压降低， 磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主 ｆ１］１张静雅．双绕组变压器的纵联差动保护及 励磁电流也相应减少，其影响就更小。在实际 线圈即差动线圈，接人差动电流，另外还绕一 整定【Ｊ］．江西冶金，２０１０—０４—３０． 整定时可以不必考虑。 个平衡线圈和一个二次线圈，接人二次电流 ｆ２１苗世洪，刘沛．变压器纵差保护接线正确性 但是，在变压器空载投入和外部故障切 较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数，使平 的实验方法研究ｆＪ】．上海电力学院学报，２０００－－ Ｏ１—２０． 除后电压恢复时，则可能产生数值很大的励 衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生 磁涌流，其数值可达变压器额定电流的６～８ 的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因 【３】徐习东．电力变压器纵差保护研究『Ｊ１．浙江 倍。励磁涌流中含有大量的非周期分量和高 而差动继电器中也没有电流流过。采用这种 大学，２００５—０７—２８． 次谐波分量。励磁涌流的大小与合闸瞬间外 方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一 加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和力向以 般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数 及铁芯的特性有关。若正好在电压最大值时 进行选择，因此还会有一残余的不平衡电流 合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常时的 存在，这在进行纵差保护定值整定计算时应 电流。但对于三相变压器而言，由于三相电压 该予以考虑。 相位不同，无论在任何瞬间合闸，至少有两相 ３．２变压器两侧电流相位不同而产生的 要出现程度不同的励磁涌流。励磁涌流可分 不平衡电流 广ｔ、丽 术斯产