差动保护误动原因分析及解决措施

陈金兰

摘 要：文章针对变压器差动保护误动率较高的现状，阐述了变压器差动保护的工作原理和作用，探究了引起变压器差动保护误动的原因，主要包括以下几方面：二次回路接线错误或设备性能欠佳、区外故障、电流互感器局部暂态饱和及和应涌流等，并提出了相应的解决措施。

关键词：差动保护；误动；和应涌流

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0116-02

变压器是配电网的重要组成设备，其运行状态直接影响着配电网供电的稳定性和可靠性，为了确保变压器安全、可靠的运行，通常给变压器安装差动保护装置，目前多数变压器都采用纵联差动保护为主保护。然而运行时，差动保护引起的保护误动时常出现，据相关部门的统计数据显示，某区域在2010～2013年，变压器差动保护共动作1 035次，其中误动作有237次，误动率高达22.9%，部分误动原因没有查清楚，就允许变压器继续运行，给整个配电网的可靠运行造成安全隐患。基于此，本文对变压器差动保护误动问题进行了探讨。

1 差动保护的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

变压器正常运行时，高低两侧的不平衡电流近似于零，若保护区域内发生异常或者故障，同时不平衡电流数值达到差动继电器动作电流时，保护装置开始动作，跳开断路器，切断故障点。

1.2 保护作用

差动保护是相对合理、完善的快速保护之一，能准确反映出变压器绕组的各种短路，例如：相间、匝间及引出线上的相间短路等，避免变压器内部及引出线之间的各种短路导致变压器损坏的重要作用。

2 差动保护误动的原因分析及解决措施

2.1 二次回路接线错误或设备性能欠佳

经过多年运行统计可知，引起差动保护误动的一个原因是二次回路接线错误或者二次设备性能欠佳。变压器差动保护二次接线线路复杂，通常要进行三角形和星形接法的变换，现场调试时工作人员一疏忽就极易将接线弄错，主要表现在以下几方面：电流互感器极性接反、组别和相别错误。为了避免上述问题，可加强对调试安装人员进行专业技能培训，提高业务水平，在调试运行时，关键环节要重点进行检查。

2.2 区外故障

通常情况下，变压器两侧电压等级存在差异，所以差动保护在不同侧所使用的电流互感器的型号也是不同的。若变压器发生区外短路故障，故障电流远远大于正常电流，此时若一侧电流互感器严重饱和或者两侧饱和程度不同，就极易产生较大的不平衡电流，从而导致差动保护误动。差动保护二次接线如图1所示，某次出现区外短路故障时各侧电流及差流录波如图2、图3所示，据图可知，电流互感器已经严重饱和，两次电流差值很大，出现严重不平衡。

为了避免出现上述问题，可采取以下措施：①在选择电流互感器时，尽量选取型号一致、TPY级；②对电流互感器的伏安特性、二次负载进行测试，并画出10%的误差曲线，尽量确保最大短路电流在误差10%范围内，若超过此数值，可选择两组电流互感器串联使用；③在满足灵敏度的条件下，尽量提高制动系数。

2.3 变压器空载合闸零序环流的助增问题

若现场空载合闸，也可能造成误动。对于如图4（a）所示的变压器，在空载合闸时，由于三相铁心饱和情况的不平衡，会导致三角形侧出现环流，如下图4（b）所示。

国内目前多数变压器都采用Y0/Δ-11接法，为了方便接线和使用简单，新投运的变压器，对于电流互感器通常采取统一的Y接线，再通过专业软件实现相位校正。软件进行相位幅值设置包括两种方式：其一，相间差动原理；其二，相电流差动消零序原理。若采取第二个原理，必须要消除变压器Y测的零序电流，否则一旦区外发生故障，极易造成差动保护误动。经过推到可得下述公式（1）：

根据式（1）可知，变压器空载合闸时，每相差电流及其谐波都是由三相励磁电流决定的，若采取分相制动就极易导致差动保护误动。因此若变压器差动保护是由相电流决定的，最好不要采用分相制动原理。

2.4 电流互感器局部暂态饱和

电流互感器暂态饱和与暂态不一致两者在本质上是相同的。研究发现，电流互感器暂态特性不同而引发的差电流极易造成区外故障切除后差动保护误动。变压器受到外部故障影响时，电流互感器也由于暂态特性不同将可能形成差电流，外部故障切除后，差点流也会消失，这种情况下差动保护表现出如下特征：

①差动保护动作量较大。

②恢复性涌流二次谐波由于电流互感器差点流的存在降低，此时根据二次谐波制动的判据就会失去效果。

③随着外部故障的切除，差动保护制动量也随之减小。对于此种情况，可采取以下措施：在安装差动保护装置时，尽量选择性能较好的电流互感器，并调整其负载确保变压器两侧电流互感器的饱和特性一致。

2.5 和应涌流

变压器空载合闸时，不仅设备自身会出现励磁涌流，也会造成和其串联或者并联的变压器出现浪涌电流。变压器合应涌流产生系统如图5（a）所示，变压器T1、T2分别处于正常和空载合闸状态，两台变压器由于侧电阻耦合进而互相影响，此时T1、T2分别产生的和应涌流、励磁涌流分别如图5（b）、（c）所示。合应涌流会造成变压器暂态饱和，极大减少了二次谐波的分量，造成二次谐波制动式差动保护的误动。

为了尽量避免上述情况的出现，可采取以下措施：

①在符合灵敏度的条件下，保护动作定值进行适当调整，这是相对简单有效的一种方法。

②若主变开关要进行空载合闸，尽可能的将相连的其他变压器连接到其他母线上进行启动，减少出现和应涌流的机会。

③如果条件许可，可将电流互感器换为剩磁系数较小的设备，减小在工频电流、常非周期分量下出现的误差。

3 结 语

综上所述，笔者分析了引起变压器差动保护的原因，并提出了相应的解决措施。只有结合实践，了解差动保护误动的根本原因及保护原理，才能从本质上减少差动保护误动的出现，从而确保配电网的稳定、可靠运行。

参考文献：

[1] 潘毅，郑永涛，李志猛. 变压器差动动作原因分析[J].电工技术，2010，（7）.

[2] 韦恒.变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案[J].广西电力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陆于平，等.变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响[J].电力系统自动化，2013，（6）.

[4] 上官帖，谌争鸣，郭军燕.和应涌流对变压器差动保护的影响及对策[J]..华中电力，2011，（5）.

[5] 刘元秋.变压器空载合闸和应涌流的防范措施[J].农村电气化，2011，（12）.

摘 要：文章针对变压器差动保护误动率较高的现状，阐述了变压器差动保护的工作原理和作用，探究了引起变压器差动保护误动的原因，主要包括以下几方面：二次回路接线错误或设备性能欠佳、区外故障、电流互感器局部暂态饱和及和应涌流等，并提出了相应的解决措施。

关键词：差动保护；误动；和应涌流

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0116-02

变压器是配电网的重要组成设备，其运行状态直接影响着配电网供电的稳定性和可靠性，为了确保变压器安全、可靠的运行，通常给变压器安装差动保护装置，目前多数变压器都采用纵联差动保护为主保护。然而运行时，差动保护引起的保护误动时常出现，据相关部门的统计数据显示，某区域在2010～2013年，变压器差动保护共动作1 035次，其中误动作有237次，误动率高达22.9%，部分误动原因没有查清楚，就允许变压器继续运行，给整个配电网的可靠运行造成安全隐患。基于此，本文对变压器差动保护误动问题进行了探讨。

1 差动保护的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

变压器正常运行时，高低两侧的不平衡电流近似于零，若保护区域内发生异常或者故障，同时不平衡电流数值达到差动继电器动作电流时，保护装置开始动作，跳开断路器，切断故障点。

1.2 保护作用

差动保护是相对合理、完善的快速保护之一，能准确反映出变压器绕组的各种短路，例如：相间、匝间及引出线上的相间短路等，避免变压器内部及引出线之间的各种短路导致变压器损坏的重要作用。

2 差动保护误动的原因分析及解决措施

2.1 二次回路接线错误或设备性能欠佳

经过多年运行统计可知，引起差动保护误动的一个原因是二次回路接线错误或者二次设备性能欠佳。变压器差动保护二次接线线路复杂，通常要进行三角形和星形接法的变换，现场调试时工作人员一疏忽就极易将接线弄错，主要表现在以下几方面：电流互感器极性接反、组别和相别错误。为了避免上述问题，可加强对调试安装人员进行专业技能培训，提高业务水平，在调试运行时，关键环节要重点进行检查。

2.2 区外故障

通常情况下，变压器两侧电压等级存在差异，所以差动保护在不同侧所使用的电流互感器的型号也是不同的。若变压器发生区外短路故障，故障电流远远大于正常电流，此时若一侧电流互感器严重饱和或者两侧饱和程度不同，就极易产生较大的不平衡电流，从而导致差动保护误动。差动保护二次接线如图1所示，某次出现区外短路故障时各侧电流及差流录波如图2、图3所示，据图可知，电流互感器已经严重饱和，两次电流差值很大，出现严重不平衡。

为了避免出现上述问题，可采取以下措施：①在选择电流互感器时，尽量选取型号一致、TPY级；②对电流互感器的伏安特性、二次负载进行测试，并画出10%的误差曲线，尽量确保最大短路电流在误差10%范围内，若超过此数值，可选择两组电流互感器串联使用；③在满足灵敏度的条件下，尽量提高制动系数。

2.3 变压器空载合闸零序环流的助增问题

若现场空载合闸，也可能造成误动。对于如图4（a）所示的变压器，在空载合闸时，由于三相铁心饱和情况的不平衡，会导致三角形侧出现环流，如下图4（b）所示。

国内目前多数变压器都采用Y0/Δ-11接法，为了方便接线和使用简单，新投运的变压器，对于电流互感器通常采取统一的Y接线，再通过专业软件实现相位校正。软件进行相位幅值设置包括两种方式：其一，相间差动原理；其二，相电流差动消零序原理。若采取第二个原理，必须要消除变压器Y测的零序电流，否则一旦区外发生故障，极易造成差动保护误动。经过推到可得下述公式（1）：

根据式（1）可知，变压器空载合闸时，每相差电流及其谐波都是由三相励磁电流决定的，若采取分相制动就极易导致差动保护误动。因此若变压器差动保护是由相电流决定的，最好不要采用分相制动原理。

2.4 电流互感器局部暂态饱和

电流互感器暂态饱和与暂态不一致两者在本质上是相同的。研究发现，电流互感器暂态特性不同而引发的差电流极易造成区外故障切除后差动保护误动。变压器受到外部故障影响时，电流互感器也由于暂态特性不同将可能形成差电流，外部故障切除后，差点流也会消失，这种情况下差动保护表现出如下特征：

①差动保护动作量较大。

②恢复性涌流二次谐波由于电流互感器差点流的存在降低，此时根据二次谐波制动的判据就会失去效果。

③随着外部故障的切除，差动保护制动量也随之减小。对于此种情况，可采取以下措施：在安装差动保护装置时，尽量选择性能较好的电流互感器，并调整其负载确保变压器两侧电流互感器的饱和特性一致。

2.5 和应涌流

变压器空载合闸时，不仅设备自身会出现励磁涌流，也会造成和其串联或者并联的变压器出现浪涌电流。变压器合应涌流产生系统如图5（a）所示，变压器T1、T2分别处于正常和空载合闸状态，两台变压器由于侧电阻耦合进而互相影响，此时T1、T2分别产生的和应涌流、励磁涌流分别如图5（b）、（c）所示。合应涌流会造成变压器暂态饱和，极大减少了二次谐波的分量，造成二次谐波制动式差动保护的误动。

为了尽量避免上述情况的出现，可采取以下措施：

①在符合灵敏度的条件下，保护动作定值进行适当调整，这是相对简单有效的一种方法。

②若主变开关要进行空载合闸，尽可能的将相连的其他变压器连接到其他母线上进行启动，减少出现和应涌流的机会。

③如果条件许可，可将电流互感器换为剩磁系数较小的设备，减小在工频电流、常非周期分量下出现的误差。

3 结 语

综上所述，笔者分析了引起变压器差动保护的原因，并提出了相应的解决措施。只有结合实践，了解差动保护误动的根本原因及保护原理，才能从本质上减少差动保护误动的出现，从而确保配电网的稳定、可靠运行。

参考文献：

[1] 潘毅，郑永涛，李志猛. 变压器差动动作原因分析[J].电工技术，2010，（7）.

[2] 韦恒.变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案[J].广西电力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陆于平，等.变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响[J].电力系统自动化，2013，（6）.

[4] 上官帖，谌争鸣，郭军燕.和应涌流对变压器差动保护的影响及对策[J]..华中电力，2011，（5）.

[5] 刘元秋.变压器空载合闸和应涌流的防范措施[J].农村电气化，2011，（12）.

摘 要：文章针对变压器差动保护误动率较高的现状，阐述了变压器差动保护的工作原理和作用，探究了引起变压器差动保护误动的原因，主要包括以下几方面：二次回路接线错误或设备性能欠佳、区外故障、电流互感器局部暂态饱和及和应涌流等，并提出了相应的解决措施。

关键词：差动保护；误动；和应涌流

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0116-02

变压器是配电网的重要组成设备，其运行状态直接影响着配电网供电的稳定性和可靠性，为了确保变压器安全、可靠的运行，通常给变压器安装差动保护装置，目前多数变压器都采用纵联差动保护为主保护。然而运行时，差动保护引起的保护误动时常出现，据相关部门的统计数据显示，某区域在2010～2013年，变压器差动保护共动作1 035次，其中误动作有237次，误动率高达22.9%，部分误动原因没有查清楚，就允许变压器继续运行，给整个配电网的可靠运行造成安全隐患。基于此，本文对变压器差动保护误动问题进行了探讨。

1 差动保护的基本工作原理及作用

1.1 基本工作原理

变压器正常运行时，高低两侧的不平衡电流近似于零，若保护区域内发生异常或者故障，同时不平衡电流数值达到差动继电器动作电流时，保护装置开始动作，跳开断路器，切断故障点。

1.2 保护作用

差动保护是相对合理、完善的快速保护之一，能准确反映出变压器绕组的各种短路，例如：相间、匝间及引出线上的相间短路等，避免变压器内部及引出线之间的各种短路导致变压器损坏的重要作用。

2 差动保护误动的原因分析及解决措施

2.1 二次回路接线错误或设备性能欠佳

经过多年运行统计可知，引起差动保护误动的一个原因是二次回路接线错误或者二次设备性能欠佳。变压器差动保护二次接线线路复杂，通常要进行三角形和星形接法的变换，现场调试时工作人员一疏忽就极易将接线弄错，主要表现在以下几方面：电流互感器极性接反、组别和相别错误。为了避免上述问题，可加强对调试安装人员进行专业技能培训，提高业务水平，在调试运行时，关键环节要重点进行检查。

2.2 区外故障

通常情况下，变压器两侧电压等级存在差异，所以差动保护在不同侧所使用的电流互感器的型号也是不同的。若变压器发生区外短路故障，故障电流远远大于正常电流，此时若一侧电流互感器严重饱和或者两侧饱和程度不同，就极易产生较大的不平衡电流，从而导致差动保护误动。差动保护二次接线如图1所示，某次出现区外短路故障时各侧电流及差流录波如图2、图3所示，据图可知，电流互感器已经严重饱和，两次电流差值很大，出现严重不平衡。

为了避免出现上述问题，可采取以下措施：①在选择电流互感器时，尽量选取型号一致、TPY级；②对电流互感器的伏安特性、二次负载进行测试，并画出10%的误差曲线，尽量确保最大短路电流在误差10%范围内，若超过此数值，可选择两组电流互感器串联使用；③在满足灵敏度的条件下，尽量提高制动系数。

2.3 变压器空载合闸零序环流的助增问题

若现场空载合闸，也可能造成误动。对于如图4（a）所示的变压器，在空载合闸时，由于三相铁心饱和情况的不平衡，会导致三角形侧出现环流，如下图4（b）所示。

国内目前多数变压器都采用Y0/Δ-11接法，为了方便接线和使用简单，新投运的变压器，对于电流互感器通常采取统一的Y接线，再通过专业软件实现相位校正。软件进行相位幅值设置包括两种方式：其一，相间差动原理；其二，相电流差动消零序原理。若采取第二个原理，必须要消除变压器Y测的零序电流，否则一旦区外发生故障，极易造成差动保护误动。经过推到可得下述公式（1）：

根据式（1）可知，变压器空载合闸时，每相差电流及其谐波都是由三相励磁电流决定的，若采取分相制动就极易导致差动保护误动。因此若变压器差动保护是由相电流决定的，最好不要采用分相制动原理。

2.4 电流互感器局部暂态饱和

电流互感器暂态饱和与暂态不一致两者在本质上是相同的。研究发现，电流互感器暂态特性不同而引发的差电流极易造成区外故障切除后差动保护误动。变压器受到外部故障影响时，电流互感器也由于暂态特性不同将可能形成差电流，外部故障切除后，差点流也会消失，这种情况下差动保护表现出如下特征：

①差动保护动作量较大。

②恢复性涌流二次谐波由于电流互感器差点流的存在降低，此时根据二次谐波制动的判据就会失去效果。

③随着外部故障的切除，差动保护制动量也随之减小。对于此种情况，可采取以下措施：在安装差动保护装置时，尽量选择性能较好的电流互感器，并调整其负载确保变压器两侧电流互感器的饱和特性一致。

2.5 和应涌流

变压器空载合闸时，不仅设备自身会出现励磁涌流，也会造成和其串联或者并联的变压器出现浪涌电流。变压器合应涌流产生系统如图5（a）所示，变压器T1、T2分别处于正常和空载合闸状态，两台变压器由于侧电阻耦合进而互相影响，此时T1、T2分别产生的和应涌流、励磁涌流分别如图5（b）、（c）所示。合应涌流会造成变压器暂态饱和，极大减少了二次谐波的分量，造成二次谐波制动式差动保护的误动。

为了尽量避免上述情况的出现，可采取以下措施：

①在符合灵敏度的条件下，保护动作定值进行适当调整，这是相对简单有效的一种方法。

②若主变开关要进行空载合闸，尽可能的将相连的其他变压器连接到其他母线上进行启动，减少出现和应涌流的机会。

③如果条件许可，可将电流互感器换为剩磁系数较小的设备，减小在工频电流、常非周期分量下出现的误差。

3 结 语

综上所述，笔者分析了引起变压器差动保护的原因，并提出了相应的解决措施。只有结合实践，了解差动保护误动的根本原因及保护原理，才能从本质上减少差动保护误动的出现，从而确保配电网的稳定、可靠运行。

参考文献：

[1] 潘毅，郑永涛，李志猛. 变压器差动动作原因分析[J].电工技术，2010，（7）.

[2] 韦恒.变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案[J].广西电力，2012，（3）.

[3] 袁宇波，李德佳，陆于平，等.变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响[J].电力系统自动化，2013，（6）.

[4] 上官帖，谌争鸣，郭军燕.和应涌流对变压器差动保护的影响及对策[J]..华中电力，2011，（5）.

[5] 刘元秋.变压器空载合闸和应涌流的防范措施[J].农村电气化，2011，（12）.