浅论变压器差动保护控制措施及案例分析
摘要： 电力变压器是电力系统的重要设备，它承担着电压变换、电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全可靠、优质经济运行的重要保证。
关键词： 实际案例 电力变压器 差动保护 措施
1、前言
差动保护是变压器的主保护，应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。但因其 结构复杂，接线繁琐，安装及检修改造过程中很有可能留下隐患。因此，在设计、施工及以 后的检修改造过程中，必须严格按照规程要求，认真分析，把好每-个技术关，确保TA型号 、变比、二次接线及二次电流接地方式等方面正确，杜绝差动保护误动事故的发生。
工程技术人员一定要了解保护装置和被保护的电气设备的性能和特点，把握好安装调试过程中每一环节，按照检验条例和有关规程规定，积极采取相应措施，可以提高变压器差动保护的可靠性，或者完全可以避免变压器在运行中差动保护的误动作。
2、变压器的差动保护动作原理
差动保护能正确区分被保护元件保护区内、外故障，并能瞬时切除保护区内的故障。变压器差动保护用来反映变压器绕组、引出线及套管上各种短路故障，是变压器的主保护。变压器差动保护互感器二次侧采用环流法接线，并广泛用在三绕组和多绕组变压器上 。
差动保护装置为了活动动作的选择性，差动继电器KD的动作电流 必须大于在差动回路中出现的不平衡电流 。由于变压器各侧电压等级不同，绕组接线方式不同，电流互感器型式及变比也不同，以及变压器的励磁涌流等原因，使变压器差动保护的不平衡电流较大 。
3、加强主保护，应使差动保护更完善和简化整定计算 <http://www.studa.net/pc/>
加强主保护的目的，是为了简化后备保护，使变压器发生故障能够瞬时切除故障。目前220kV及以上电压等级的变压器纵联差动保护双重化，这是加强主保护的必要措施。差动保护应在安全可靠的基础上使之完善。
在简化整定计算方面，差动保护应多设置自动的辅助定值和固定的输入定值，使用户需要整定的保护定值减到最少，以发挥微机型继电保护装置的优越性。不需要系统参数，不需要校核灵敏度，可以根据变压器的参数独立完成保护的整定，整定方法简单清晰。
4、简化后备保护
后备保护作用主要是为了变压器区外故障，特别是考虑在其联接的母线发生故障未被切除的保护，当然也可以兼作变压器主保护的后备（尤其110kV及以下电压等级的变压器）和其联接的线路保护的后备（尤其110kV及以下电压等级的线路）。当加强主保护以后，差动保护双重化配置，气体保护独立直流电源，因此主保护是非常可靠、灵敏、快速的，理应简化后备保护。后备保护只要具备在220kV及以上电压系统是近后备，在110kV及以下电压系统是远后备的基础，不需要仿照线路保护设几段后备保护，线路保护有距离保护，基本不受短路电流的影响，保护范围较固定，配合比较简单。变压器后备保护主要是母线的近后备，110kV及以下电压等级线路的远后备，只要系统内故障能由保护动作切除不致于拒动就满足要求。如果后备保护要从电流保护来解决多段式配合，这是既复杂又困难的问题。变压器后备保护不需作多段配合、定值校核的工作，我们要摆脱整定计算 <http://www.studa.net/pc/>中难以配合的困扰。目前，微机型保护各侧设置相间和接地保护各设3段8时限的复杂保护是作茧自缚，没有好处。
简化后备保护的原则，作者认为变压器高压侧只设置复合电压过电流保护，中、低压侧设复合电压过电流保护作为远后备，电流限时速断作为母线近后备。
5、工程案例
5.1故障现象
某公司对220kV永福变电站的35kV一次系统进行改造，＃1主变35kV侧45开关进行了异地安装，对应的端子箱也进行更换。工程后期，一次、二次安装接线完毕后，进入试运行阶段。根据安排，在＃1主变送电后，在＃1主变保护屏上进行向量六角图测试。
＃1主变一次接线组别是YYD-11，配置保护为常规差动保护，采用DCD-4型差动继电器，35kV 45开关为DW16-35型多油断路器，本侧差动电流互感器为星形接线，变比为2500/5，中性线在主变保护屏接地。测试时＃1主变带负荷约为6000kW，所测出的35kV差动电流互感器电流和相角(参考220kV电流电流A相)如下表1。
表135kV差动电流互感器电流和相角
35kV差动电流回路编号幅值相角
A5410.4A178°
N541a0.6A\
B5410.6A298°
N541b0.6A\
C5410.6A62°
N541c0.6A\
N5410.01A\
从上表可见，＃1主变35kV侧差动电流A相电流A541与中性线N541a上电流不同，DCD-4型差动继电器35kV侧存在0.2A差流，如果主变负荷增加或外部故障时，差动继电器上差流也会相应增加，一旦差流达到差动保护定值，就会导致主变差动保护误动。
5.2故障分析
经过分析，可能是A相差动电流互感器发生了接地，因为接地分流而造成了流经电缆和差动继电器电流减少。为了进一步查清故障范围，在＃1主变35kV侧胡45开关端子箱和开关机构箱对35kV差动电流互感器幅值进行测量，电流大小和上表一致。再对比A相保护电流互感器电流进行测试，测试结果如下表2：
表2对比A相保护电流互感器电流进行测试参数
电流回路编号用途幅值变比
A541纵差保护0.4A2500/5
A571过流保护0.6A2500/5
A581测量和计量0.6A2500/5
从表2 可以看出，在胡45开关端子箱和机构箱内测试A541电流也为0.4A，小于中性线上电流0.6A，应该是在A相差动互感器在机构箱内发生了接地短路，分析接地分流图如图1所示。
5.3故障处理
为进一步检查并处理故障，经调度同意后，断开胡45开关，打开油桶，断开A相差动互感器至机构箱连接电缆，用摇表对电缆进行绝缘测试，绝缘合格，未发现接地点。再检查A相差动电流互感器，发现包扎互感器的绝缘层与固定电流互感器的螺杆相连处已经磨损，判断为电流互感器与固定螺杆相连接而造成接地短路。根据分析和现场检查情况，及时更换了绝缘合格，变比相同的电流互感器。向地调申请胡45开关送电，送电后再次测量胡45开关电流幅值和相位均合格。
5.4结论
通过本起故障分析处理过程，可以看出，二次回路变更后的差动保护装置，在送电时应严格按规程对装置进行向量六角图测试，防止差动保护装置误动。通过分析有无差流，差压来检验断路器电流互感器电流回路有无接地。如被保护设备处于检修状态时，可以在保护屏上断开A、B、C、N相电流联片，分别测试电流互感器和二次电缆直阻，相互之间进行比较，来检查发现电流互感器及二次电缆连接有无开路或者短路，绝缘有无降低等现象，另外还可以对电流互感器和接地网进行绝缘测试，来发现电流互感器线圈有无接地故障。
参考 <http://www.studa.net/>文献 <http://www.studa.net/>
[1]王维俭，电气主设备继电保护原理和应用，北京：中国 <http://www.studa.net/china/>电力出版社，1996.
[2]朱声石，差动保护的暂态可靠性，继电器，Vol.30，NO.8，2002.