变压器保护装置中差动保护的原理及定值设定

郭志

摘要：变压器的差动保护，主要用来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。随着科技的不断进步，电力系统的装置取得了较大幅度的提升。为满足社会发展需要，大容量的变压器已成为当今发展的主要趋势，电力系统对变压器装置的保护行为提出了更高的要求。本论文简述了变压器差动保护装置的发展与现状，对变压器差动保护装置的基本原理和定值设定进行了简单的介绍，并提出了几个在实际应用中应该注意的问题。

关键词：差动保护、变压器差动保护装置、基本原理、定值設定

随着我国科技的不断进步，越来越多的电器进入了人们的生活。为了满足大量用电设备的用电量，我国进行了规模巨大的西电东送项目。然而，面对广袤的国土环境，长距离的电力输送需要大量的变压器进行电力的转换以降低线路损耗；如果变压器出现损耗，会造成区域性面积的停电或者重要发电站无法正常工作，造成巨大的经济损失；所以变压器的正常运行，对地区稳定发展起着重要的作用。由于变压器的重要性，人们研究出了变压器保护装置以确定变压器能够正常运行。

1 变压器保护装置的发展与现状

上世纪三十年代左右，R.E.Cordray提出了一种新型变压器保护形式---比率差动，该形式即是当今作为变压器主保护的纵差保护形式。纵差保护的出现，极大地提升了变压器保护的可靠性与安全性，但是在区分变压器内部故障和励磁涌流之间还存在技术上的缺陷。

直到上世纪中叶，C.D Hayward，R.L.Sharp，W.E.G.lassBurn先后提出了利用谐波制动以及二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方案，使以差动速动，比率差动，二次谐波制动形式构成谐波制动式差动保护作为保护中的主形式，并且沿用到现在。

变压器保护的微机化始于1970年左右，利用数字式变压器保护形式，通过对数字的处理、滤波对装置进行保护控制。由于技术原因，微机式变压器保护在八十年代，在计算机技术的基础上才得以广泛使用。

当前阶段，随着数字技术的不断发展，微机性能逐步提高，现代数学渐渐融入了变压器保护当中。利用现代数学的使微机实现智能化，增加了保护形式的可靠程度。另一方面，随着测量元件、传感元件的出现，为保护装置运行的监测以及故障排查提出了新的可能性。通过对变压器各种状态数据的测量与研究，一定程度上可以预测故障的产生，为变压器保护形式提供了新的研究方向。

2 变压器差动保护装置的基本原理

变压器差动保护装置一般采用变压器纵差保护形式，即通过保护元件各端电流的相位和幅值决定。根据基尔霍夫电流定律，当保护装置正常运行或者外部无故障时，忽略励磁电流损耗及其他损耗，各端流入电流值总和恒等于各端流出电流值总和。

当保护装置内部故障时，内部短路点会形成新的端点。此时的判断依据是纵差保护的最大不平衡电流是否小于差动回路的差动电流。由于短路时，流入继电器的电流值的数值和大于正常运行时的电流数值和，继电器则会跳开两端的断路器。

综上所述，纵差保护主要保护元件电流互感的区域，对于外部电流故障不产生保护动作。

3 变压器差动保护装置的定值设定

通常在变压器微机保护装置中，存在无校正以及运用软件校正两种保护形式。当变压器保护装置发生故障时，变压器会根据一些设定的定值来进行保护动作。

例如ISD--差动速断保护整定值。ISD是由高压侧额定电流值与相对于额定电流的励磁涌流倍数的乘积决定（一般来说，根据变压器的性质以及CT特性来确定倍数，大概在6到12之间）。当差动速断保护整定值小于任一相差动电流时，会产生差动速断保护。

另外，ICD--差动保护门槛定值。一般数值选取为高压侧额定电流的0.25到0.5倍。当差动保护门槛定值小于差动电流时，变压器保护装置会产生保护动作。

4 应用差动保护中注意的问题

在进行设备安装之前，应提前对安装线路进行检测。与安装线路来接后，不应该直接通电，而是对各个连接点进行检测，查看是否漏电。另派专业人员对装置的各种操作进行测试，保证装置能够正常运行。

此外在开始运行前，应清楚该装置的各种参数，并且根据变压器的容量值，高低压侧额定电流，CT等判断条件设置正确的保护装置的定值整定。对于运作结束的项目程序，应及时关闭退出，完善保护装置的管理体系，防止事故的发生。

在停电的情况下，要定期维护变压器保护装置的安装线路，以及保住装置中的安装元件，使工作元件能够长时间稳定运行。

5 结束语

变压器保护装置的差动保护，极大地提高了我国电网安全运行的可靠性。在以后的发展当中，我国的相关人员应加强对变压器保护装置的先进技术进行研究，并致力于创造出符合我国发展的新型技术以及管理手段，完善现有的管理体系，增强装置的可靠性以及灵敏性，使我国的电力系统能够长久稳定的运行。

参考文献

[1]张玉. 基于DSP的变压器保护装置设计[D].南京理工大学，2005.

[2]柳润. 变压器差动保护原理及装置的研究[D].华中科技大学，2004.

[3]任婷会. 基于DSP的微机变压器保护装置的研究[D].兰州理工大学，2007.

[4]邓祥力. 大型变压器保护新原理研究和装置研制[D].华中科技大学，2011.

[5]代莹. 发电机变压器保护原理分析及整定计算软件开发研究[D].华中科技大学，2006.