摘要：在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是重要組成部分，尤其是主變壓器，其價(jià)格昂貴，一旦出現(xiàn)故障將有可能造成電網(wǎng)的崩潰，保護(hù)變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行是相關(guān)工作人員的工作重點(diǎn)。文章結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)主變壓器的差動(dòng)保護(hù)整定值計(jì)算進(jìn)行了研究，旨在給相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；整定值；電力系統(tǒng)；差動(dòng)速斷；平衡系數(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM772 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.036

差動(dòng)保護(hù)是指對(duì)被保護(hù)設(shè)備兩端的電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出兩者的差值，將得到的電流差值信號(hào)輸入到保護(hù)裝置中。如果運(yùn)行的設(shè)備是正常的，該電流差值約等于零；一旦運(yùn)行的設(shè)備出現(xiàn)故障，差值大于零。當(dāng)差值在整定范圍外時(shí)，相應(yīng)的部位會(huì)發(fā)生動(dòng)作，與被保護(hù)設(shè)備兩端相連接的斷路器會(huì)斷開，故障即可從電網(wǎng)中分離出去，保護(hù)了其他設(shè)備的安全運(yùn)行。對(duì)差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析：簡(jiǎn)單可靠、能夠明確保護(hù)范圍、動(dòng)作迅速。其整定計(jì)算通常包括三個(gè)步驟：首先對(duì)變壓器各側(cè)的二次額定電流進(jìn)行計(jì)算，并分析平衡系統(tǒng)；然后依據(jù)計(jì)算得到了電流值對(duì)差動(dòng)啟動(dòng)電流進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)制定電流及系數(shù)、電流速斷定值進(jìn)行分析；最后對(duì)靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)。

1 主變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的功能進(jìn)行說明。

1.1 比率差動(dòng)保護(hù)

當(dāng)變壓器出現(xiàn)小故障時(shí)，如變壓器繞組的匝數(shù)短路，制動(dòng)量可以忽略不計(jì)，采用比率差動(dòng)保護(hù)后，當(dāng)變壓器出現(xiàn)較小的故障時(shí)，能夠靈敏地發(fā)生動(dòng)作。比率制動(dòng)部分是用于防止外部短路時(shí)，由于不平衡電流影響而造成誤動(dòng)作。如果變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重故障的時(shí)候，制動(dòng)量較大，保護(hù)的可靠性得到了提高。從圖1中可以看出，帶比率制動(dòng)特性是一條折線。

1.2 二次諧波制動(dòng)

在電力系統(tǒng)中，二次諧波制動(dòng)的使用也十分廣泛，新投運(yùn)的變壓器在投運(yùn)前按照需要有時(shí)會(huì)空載投運(yùn)，此時(shí)的勵(lì)磁涌流數(shù)值較大，其二次諧波分量也較大；為了保證主變壓器不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，需要采取諧波制動(dòng)措施；依據(jù)二次諧波分量的大小，查看其是否達(dá)到了設(shè)定值，從而判斷是主變壓器故障還是空載投入運(yùn)行；二次諧波制動(dòng)部分的作用是防止變壓器空載投入時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流而造成保護(hù)誤動(dòng)作。

1.3 差動(dòng)速斷作用

為防止差動(dòng)繼電器拒動(dòng)和為加快切除故障，繼電器中設(shè)有差動(dòng)電流速斷，因此，差動(dòng)速斷保護(hù)的主要作用在于設(shè)備嚴(yán)重故障時(shí)將其兩側(cè)的斷路器斷開，從而順利切除故障。對(duì)于主變壓器而言，當(dāng)其出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的故障電流，這樣一來，電流互感器中的電流過大會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，從而增大了二次諧波的含量；當(dāng)二次諧波電流的含量超過規(guī)定范圍時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象。此時(shí)，需要迅速切除故障，否則會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不可估量的損失。

1.4 差動(dòng)保護(hù)的平衡系數(shù)

差動(dòng)保護(hù)利用的是變壓器兩側(cè)的電流值之差，依據(jù)該差值的大小實(shí)現(xiàn)保護(hù)。一般情況下，主變壓器的連接方式為Y/△/-11的接線，兩側(cè)電流之間會(huì)存在30°相位差，所以，在電流差值的獲取上，不能簡(jiǎn)單地直接將二次電流向量加起來。為了將不平衡電流造成的影響降到最低，在過去的傳統(tǒng)保護(hù)中，采用的方法是改變二次回路的連接方式，并且在一次電流回路中添加一個(gè)合適的變流器，消除上述影響。就微機(jī)保護(hù)來說，由于可以在軟件中直接實(shí)現(xiàn)Y/△變換，并且引入了平衡系數(shù)這一參數(shù)，對(duì)各側(cè)電流幅值進(jìn)行平衡，最終計(jì)算出電流差值。所謂平衡系數(shù)，是指將兩個(gè)電流折算成為作用相同的折算系數(shù)，保證電流產(chǎn)生作用大小相同。

1.5 動(dòng)作特性和動(dòng)作方程

在微機(jī)保護(hù)中，變壓器的變比對(duì)微機(jī)保護(hù)的平衡系數(shù)具有較大影響，后者在選擇上要充分考慮到前者。在工程實(shí)際中，一般選擇為（0.2-0.5）。

2.4 最小制動(dòng)電流計(jì)算

當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)載電流會(huì)控制在一定范圍之內(nèi)，其數(shù)值一般都在額定電流以下，不平衡電流幾乎為零，此時(shí)無需比率制動(dòng)，差動(dòng)電流的動(dòng)作值是不變的。

2.5 二次諧波制動(dòng)系數(shù)

按照相應(yīng)的導(dǎo)則，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，二次諧波制動(dòng)比可以整定為15%～20%。

3 結(jié)語

對(duì)于運(yùn)行人員和繼電保護(hù)人員而言，需要了解變壓器的相關(guān)理論知識(shí)、微機(jī)保護(hù)裝置的動(dòng)作原理及定值設(shè)置的合理性，只有這樣，才能掌握差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用功能，更好地維護(hù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在功率差動(dòng)中，變壓器差動(dòng)保護(hù)是本質(zhì)，只有理解了其基本原理，才能為以后的微機(jī)保護(hù)提供參考和指導(dǎo)。

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作者簡(jiǎn)介：梁俊剛（1971-），男（壯族），供職于廣西潤(rùn)恒水電建筑工程有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）