差動保護原理詳解

1　差動保護原理前言
差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護範圍明確
、動作不需延時
，一直用於變壓器做主保護， 其運行情況直接關係到變壓器的安危。怎樣才知道差動保護的運行情況呢？怎樣才知道差動保護的整定

、接線正確呢
？唯有用負荷電流檢驗。但檢驗時要測哪些量
？測得的數據又怎樣分析、判斷呢？下麵就針對這些問題做些討論。
2　變壓器差動保護的簡要原理
差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的
，當變壓器正常工作或區外故障時，將其看作理想變壓器
，則流入變壓器的電流和流出電流（折算後的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時
，兩側（或三側）向故障點提供短路電流
，差動保護感受到的二次電流和的正比於故障點電流，差動繼電器動作。
3　變壓器差動保護帶負荷測試的重要性
變(bian)壓(ya)器(qi)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)原(yuan)理(li)簡(jian)單(dan)，但(dan)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)複(fu)雜(za)
，加(jia)上(shang)各(ge)種(zhong)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)在(zai)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)細(xi)節(jie)上(shang)的(de)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)
，更(geng)增(zeng)加(jia)了(le)其(qi)在(zai)具(ju)體(ti)使(shi)用(yong)中(zhong)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)
，使(shi)人(ren)為(wei)出(chu)錯(cuo)機(ji)率(lv)增(zeng)大(da)，正(zheng)確(que)動(dong)作(zuo)率(lv)降(jiang)低(di)。比(bi)如(ru)許(xu)繼(ji)公(gong)司(si)的(de)微(wei)機(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)計(ji)算(suan)Y-△接線變壓器Y型側額定二次電流時不乘以，而南瑞公司的保護要乘以。這些細小的差別，設計、安裝、整定人員很容易疏忽、混淆
，從而造成保護誤動、拒動。為了防範於未然，就必需在變壓器差動保護投運時進行帶負荷測試。
4　變壓器差動保護帶負荷測試內容
要排除設計、安裝、整定過程中的疏漏（如線接錯
、極性弄反
、平衡係數算錯等等），就要收集充足、完備的測試數據。
1．差流（或差壓）。變壓器差動保護是靠各側CT二次電流和——差流——工作的，所以
，差流（或差壓）是差動保護帶負荷測試的重要內容。電流平衡補償的差動繼電器（如LCD-4

、LFP-972
、CST-31A型差動繼電器）
，用鉗形相位表或通過微機保護液晶顯示屏依次測出Ａ相、Ｂ相
、Ｃ相差流，並記錄
；磁平衡補償的差動繼電器（如BCH-1
、BCH-2、DCD-5型差動繼電器），用0.5級交流電壓表依次測出Ａ相
、Ｂ相
、Ｃ相差壓，並記錄。
2．各(ge)側(ce)電(dian)流(liu)的(de)幅(fu)值(zhi)和(he)相(xiang)位(wei)。隻(zhi)憑(ping)借(jie)差(cha)流(liu)判(pan)斷(duan)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)正(zheng)確(que)性(xing)是(shi)不(bu)充(chong)分(fen)的(de)
，因(yin)為(wei)一(yi)些(xie)接(jie)線(xian)或(huo)變(bian)比(bi)的(de)小(xiao)錯(cuo)誤(wu)，往(wang)往(wang)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)明(ming)顯(xian)的(de)差(cha)流(liu)，且(qie)差(cha)流(liu)隨(sui)負(fu)荷(he)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)，負(fu)荷(he)小(xiao)，差(cha)流(liu)跟(gen)著(zhe)變(bian)小(xiao)
，所(suo)以(yi)，除(chu)測(ce)試(shi)差(cha)流(liu)外(wai)，還(hai)要(yao)用(yong)鉗(qian)形(xing)相(xiang)位(wei)表(biao)在(zai)保(bao)護(hu)屏(ping)端(duan)子(zi)排(pai)依(yi)次(ci)測(ce)出(chu)變(bian)壓(ya)器(qi)各(ge)側(ce)Ａ相、Ｂ相

、Ｃ相電流的幅值和相位（相位以一相PT二次電壓做參考），並記錄。此處不推薦通過微機保護液晶顯示屏測量電流幅值和相位。
3．變壓器潮流。通過控製屏上的電流、有功、無功功率表，或者監控顯示器上的電流
、有功、無功功率數據，或者調度端的電流、有功、無功功率遙測數據，記錄變壓器各側電流大小，有功、無功功率大小和流向
，為CT變比、極性分析奠定基礎。
負fu荷he電dian流liu要yao多duo大da呢ne？當dang然ran越yue大da越yue好hao
，負fu荷he電dian流liu越yue大da，各ge種zhong錯cuo誤wu在zai差cha流liu中zhong的de體ti現xian就jiu越yue明ming顯xian，就jiu越yue容rong易yi判pan斷duan。然ran而er，實shi際ji運yun行xing的de變bian壓ya器qi，負fu荷he電dian流liu受shou網wang絡luo限xian製zhi，不bu會hui很hen大da
，但dan至zhi少shao應ying滿man足zu所suo用yong測ce試shi儀yi器qi精jing度du要yao求qiu，以yi及ji差cha流liu和he負fu荷he電dian流liu的de可ke比bi性xing。若ruo二er次ci負fu荷he電dian流liu隻zhi有you0.2A而差流有65mA時，判斷差動保護的正確性就相當困難。
5　變壓器差動保護帶負荷測試數據分析
數據收集完後
，便是對數據的分析
、判(pan)斷(duan)。數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)是(shi)帶(dai)負(fu)荷(he)測(ce)試(shi)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)一(yi)步(bu)
，如(ru)果(guo)馬(ma)虎(hu)，或(huo)對(dui)變(bian)壓(ya)器(qi)差(cha)動(dong)保(bao)護(hu)原(yuan)理(li)和(he)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)把(ba)握(wo)不(bu)夠(gou)，就(jiu)會(hui)讓(rang)一(yi)個(ge)個(ge)錯(cuo)誤(wu)溜(liu)走(zou)，得(de)出(chu)錯(cuo)誤(wu)的(de)結(jie)論(lun)。那(na)麼(me)對(dui)於(yu)測(ce)得(de)的(de)數(shu)據(ju)我(wo)們(men)應(ying)從(cong)哪(na)些(xie)方(fang)麵(mian)著(zhe)手(shou)呢(ne)？
5.1　看電流相序
正確接線下，各側電流都是正序：Ａ相超前Ｂ相，B相超前C相，C相超前A相。若與此不符，則有可能：
ａ．在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應
，比如端子箱內定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上，這種情況在一次設備倒換相別時最容易發生。
ｂ．從端子箱到保護屏的電纜芯接反
，比如一根電纜芯在端子箱接A相電流回路
，在保護屏上卻接B相電流輸入端子
，這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。
5.2　看電流的對稱性
每側Ａ相


、Ｂ相、Ｃ相電流幅值基本相等，相位互差120°，即Ａ相電流超前Ｂ相120°，B相電流超前C相120°，C相電流超前A相120°。若一相幅值偏差大於10%
，則有可能：
ａ．變壓器負荷三相不對稱，一相電流偏大或一相電流偏小。
ｂ．變壓器負荷三相對稱，但波動較大，造成測量一相電流幅值時負荷大
，而測另一相時負荷小。
ｃ．某一相CT變比接錯
，比如該相CT二次繞組抽頭接錯。
ｄ．某一相電流存在寄生回路
，比如某一根電纜芯在剝電纜皮時絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減小。
若某兩相相位偏差大於10%，則有可能：
ａ．變壓器負荷功率因數波動較大
，造成測量一相電流相位時功率因數大，而測另一相時功率因數小。
ｂ．某一相電流存在寄生回路，造成該相電流相位偏移。
5.3　看各側電流幅值，核實CT變比
用變壓器各側一次電流除以二次電流，得到實際CT變比，該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大於10%，則有可能：
ａ．CT的一次線未按整定變比進行串聯或並聯。
ｂ．CT的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。
5.4　看兩（或三）側同名相電流相位，檢查差動保護電流回路極性組合的正確性
這裏要將兩種接線分別對待，一種是將變壓器Y型側CT二次繞組接成△，另一種是變壓器各側ＣＴ二次繞組都接成Ｙ型。對於前一種接線，其兩側二次電流相位應相差180°（三圈變壓器，可分別運行兩側，來檢查差動保護電流回路極性組合的正確性），而對於後一種接線
，其兩側二次電流相位相差角度與變壓器接線方式有關。比如一台變壓器為Y-Y-△-11接線，當其高、低壓側運行時，其高壓側二次電流應超前低壓側（11—6）×30°
，而當其高、中壓側運行時，其高壓側二次電流和中壓側電流仍相差180°。若兩側同名相電流相位差不滿足上述要求（偏差大於10°），則有可能：
ａ．將CT二次繞組組合成△時
，極性弄錯或相別弄錯，比如Y-Y-△-11變壓器在組合Y型側CT二次繞組時，組合後的A相電流應在A相CT極性端和 B相CT非極性端（或A相CT非極性端和B相CT極性端）的連接點上引出，而不能在A相CT極性端和C相CT非極性端（或A相CT非極性端和C相CT極性端）的連接點上引出。
ｂ．一側CT二次繞組極性接反。在安裝CT時

，由於某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時
，二次極性要做相應顛倒
，如果二次極性未顛倒
，就會發生這種情況。
5.5　看差流（或差壓）大小，檢查整定值的正確性
對勵磁電流和改變分接頭引起的差流，變壓器差動保護一般不進行補償，而采用帶動作門檻和製動特性來克服
，所以，測得的差流（或差壓）不會等於零。那用什麼標準來衡量差流（或差壓）合格呢
？ 對於差流，我們不妨用變壓器勵磁電流產生的差流值為標準。比如一台變壓器的勵磁電流（空載電流）為1.2%, 基本側額定二次電流為5A
，則由勵磁電流產生的差流等於1.2%×5=0.06A，0.06A便是我們衡量差流合格的標準。對於差壓，我們引用《新編保護繼電器校驗》中的規定：差壓不能大於150mv。如果變壓器差流不大於勵磁電流產生的差流值（或者差壓不大於150mv），則該台變壓器整定值正確
；否則

，有可能是：
ａ．變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致。對此，我們有以下證實方法：genjushijifenjietouweizhiduiyingdeedingdianyahuoyunxingbianyaqigecemuxiandianya，zhongxinjisuanbianyaqigeceedingercidianliu，zaiyouedingercidianliujisuangecepinghengxishuhuopinghengxianquanzashu，zaijiangjisuanchudegecepinghengxishuhuopinghengxianquanzashubaifangzaichadongbaohushang
，zaiciceliangchaliu（或差壓）
，如果差流（或差壓）滿足要求，則說明差流（或差壓）偏大是由變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致引起，變壓器整定值仍正確，如果差流（或差壓）不滿足要求，則整定值還存在其它問題。
ｂ．變壓器Ｙ型側額定二次電流算錯。由於微機變壓器差動保護在“計算Y型側額定二次電流乘不乘”問題上沒有統一，所以，整定人員容易將Ｙ型側額定二次電流算錯
，從而
，造成平衡係數整定錯。
ｃ．平衡係數算錯。計算平衡係數時
，通常是先將基本側平衡係數整定為1，再用基本側額定二次電流除以另側電流得到另側平衡係數，如果誤用另側額定二次電流除以基本側電流
，平衡係數就會算錯。
ｄ．5.1—5.4中列舉的各種因素
，都會最終造成差流（或差壓）不滿足要求，但我們隻要按照5.1—5.4依次檢查
，就會將這些因素一個個排除，此處就不再贅述。
6　差動保護原理結束語
帶dai負fu荷he測ce試shi對dui變bian壓ya器qi差cha動dong保bao護hu的de安an全quan運yun行xing起qi著zhe至zhi關guan重zhong要yao的de作zuo用yong，對dui其qi我wo們men要yao有you足zu夠gou的de重zhong視shi。帶dai負fu荷he測ce試shi前qian，要yao深shen入ru了le解jie變bian壓ya器qi差cha動dong保bao護hu原yuan理li、實現方式和定值意義，熟悉現場接線；帶負荷測試中
，要按照帶負荷測試內容
，認真
、仔細、全麵收集數據；帶負荷測試後


，要對照上述5條分析方法，逐一檢查、逐一判斷。隻差動保護是變壓器的主保護

，是按循環電流原理裝設的。
主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。
zairaozubianyaqideliangcejunzhuangshedianliuhuganqi

，qierciceanxunhuandianliufajiexian，jiruguoliangcedianliuhuganqidetongjixingduandouchaoxiangmuxiance，zejiangtongjixingduanzixianglian，bingzailiangjiexianzhijianbinglianjierudianliujidianqi。zaijidianqixianquanzhongliuguodedianliushiliangcedianliuhuganqideercidianliuzhicha，yejiushishuochadongjidianqishijiezaichadonghuilude。
conglilunshangjiang，zhengchangyunxingjiwaibuguzhangshi，chadonghuiludianliuweiling。shijishangyouyuliangcedianliuhuganqidetexingbukenengwanquanyizhidengyuanyin，zaizhengchangyunxinghewaibuduanlushi，chadonghuiluzhongrengyoubupinghengdianliuIumb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb
要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。
當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由於I2改變了方向或等於零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即
Ik=I1+I2=Iumb
能使繼電器可靠動作。
變壓器差動保護的範圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備

、以yi及ji連lian接jie這zhe些xie設she備bei的de導dao線xian。由you於yu差cha動dong保bao護hu對dui保bao護hu區qu外wai故gu障zhang不bu會hui動dong作zuo
，因yin此ci差cha動dong保bao護hu不bu需xu要yao與yu保bao護hu區qu外wai相xiang鄰lin元yuan件jian保bao護hu在zai動dong作zuo值zhi和he動dong作zuo時shi限xian上shang相xiang互hu配pei合he，所suo以yi在zai區qu內nei故gu障zhang時shi，可ke以yi瞬shun時shi動dong作zuo。