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变压器差动保护

一、引言：

电力变压器对电力系统的安全稳定运行至关重要。一旦发生故障遭到

损坏，将会造成很大的经济损失，因此，对继电保护的要求很高，差动保

护是变压器主保护之一，动作迅速、灵敏而且可靠。该保护也是我们继电

保护调试人员在工作中经常接触到的设备。下面将介绍一些有关于差动保

护方面的一些知识。

二、差动保护的作用：

差动保护是防止变压器内部故障的主保护，在35KV及以上变电站中

普遍采用，主要用于保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发

生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备以及

连接这些设备的导线。简单地讲，就是输入的两端TA之间的设备。由于

差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与区外相邻元件

保护在动作值和动作时限上相互配合，发生区内故障时，可以整定为瞬时

动作。差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延

时，所以用于变压器主保护。

三、差动保护的原理：

差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一

节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。差动保护把被保

护的变压器看成是一个节点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压

器各侧电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都

朝向母线侧，将同极性端子相连，并联接入差动继电器。在继电器线圈中

流过的电流是各侧电流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接

在差动回路的，从理论上讲，正常情况下或外部故障时，流入变压器的电

流和流出的电流（折算后的电流）相等，差回路中的电流为零。

当变压器正常运行或区外故障（流过穿越性电流）时，各侧电流互感

器的副边电流流入保护装置，通过微机保护程序运行，各侧电流存在的相

位差由软件自动进行校正，自动计算出各侧电流IH-(IM-IL)接近为零

（IH

为高压侧电流，IM为中压侧电流，IL为低压侧电流）则保护不动作。

当变压器内部发生相间或匝间短路故障时，两侧（或三侧）向故障点提供

短路电流，在差动回路中由于IM或IL改变了方向或等于零，流入差动继

电器的电流IH-(IM-IL)不再接近于零，当差动电流大于差动保护装置的

整定值时，保护动作，将被保护变压器的各侧断路器跳开，使故障变压器

断开电源。下图为差动保护原理接线图

四、差动保护接线特点：

在电力系统中，三绕组变压器通常采用YN，Yn,d11的接线方式，因

为各侧电流相位不一致，d侧电流比y侧电流超前30°，从而在变压器差

动保护的差回路中产生较大的不平衡电流。在原来的电磁式保护中，按照

差动保护原理，在正常运行或有穿越性电流流过时，流入继电器的电流必

须为零，即必须保证电源侧与负荷侧电流相位相差180°，使流入差动继

电器的电流接近于零。因此，必须通过改变接线组别的方法矫正相位差，

而改变接线组别的话，既麻烦且容易出现错误。在微机保护逐渐普及的今

天，由于软件计算的灵活性，允许变压器各侧TA二次侧都按Y形接线，

在进行差动计算时由软件对变压器副边电流进行相位校准，各侧电流存在

的相位差由软件自动进行校正，简化了TA接线，现场施工中简单易行。

由软件进行相位校准后，还必须对各侧TA变比进行计算调整，才能

消除不平衡电流对变压器差动保护的影响。在微机保护装置中变比的计算

调整也是靠软件实现的，将计算出的TA调整系数当作定值送入微机保护，

由保护软件实现TA自动平衡功能，消除不平衡电流的影响。应注意

的是采用微机型差动保护装置之后各侧差动TA的极性仍然朝向母线侧，

只有这样的接线才能保证软件计算正确。

五、差动保护电流互感器方面的一些问题：

1、电流互感器连接组的变比匹配和相位修正

一般来说，在电力变压器中有电流流过时，通过变压器各侧电流互感

器的二次电流不会正好完全平衡，这是由于变压器的变比和接线组别以及

变压器各侧的电流互感器的变比和接线等情况有关。这些因素主要是：1）

变压器各侧的电压等级，包括分接头情况2）变压器各侧的电流互感器情

况及其接线方法3）变压器Y-△接线下造成的电流相位差4）变压器Y接

线绕组侧中性点接地情况5）变压器△侧有无接地故障零序电流电源。

常规的变压器差动保护装置，采用电流互感器接线修正来修正相