变压器纵差不平衡电流

浅析变压器纵差不平衡电流

摘要：作为变压器内部故障的主保护，纵差保护有许多特点和困难。变压器具有两个或两个以上电压等级，由于构成纵差保护的电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流很大。本文主要研究了由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施、由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流、由各侧电流互感器的型号不同而引起的不平衡电流以及由变压器外部故障暂态穿

越性短路电流产生不平衡电流及解决措施。

关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流

中图分类号：tm67 文献标识码：a 文章编号：1009-0118（2011）-11-0-01

理论上，变压器外部短路接地时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流，但是实际上在外部发生短路时由于存在不平衡电流，使得流入变压器的电流不等于流出变压器的电流。当外部发生短路故障时，因为外部短路电流大，特别是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其纵差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，

采取措施予以消除。

一、由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施

变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的那一侧，对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流，因此，它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。变压器励磁电流的大小取决于磁路电感的数值，而电感的大小取决于变压器铁芯的饱和程度，所以励磁电流的大小由变压器铁芯的饱和程度决定。变压器正常运行时，励磁电流一般不会超过额定电流的2%~5%；当外部短路时，变压器电压降低，励磁电流更小，因此，在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。但是，在电压突然增加的特殊情况下，比如变压器在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下，则可能会出现很大的励磁电流，即励磁涌流。它将对差动保护产生十分不利的影响。励磁涌流对变压器并无危害，因为这个冲击电流存在的时间很短，但很有可能造成变压器差动保护误动作。处理由励磁电流所产生的不平衡电流的主要方法有：（一）在外加电压瞬时值为最大时合闸，就可避免励磁涌流的出现；（二）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。利用外部短路时的短路电流实现制动作用，继电器的启动电流随制动电流的增加而增加，来可靠地躲过外部故障时的不平衡电流；（三）利用二次谐波制动。由于励磁涌流包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，所以利用这一特点构成二次谐波制动的变压器差动保护。为了在发生涌流时可靠制动，通常对各相差电流分别求取二次谐波对基波的

比值，只要其中有一相超过预先整定的二次谐波制动比，即可闭锁差动保护总出口或闭锁三相差动元件；（四）利用间断角鉴别内部短路电流和励磁涌流波形的差别来构成差动保护。由于励磁涌流波形之间出现大的间隙，而内部短路电流是连续不断的，所以当变压器内部电流大于差动回路的启动电流时，设置专门装置判断该电流波形是否连续，若出现间断，则判为励磁涌流，差动不动作，否则，立刻动作。

二、由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流及解决措施由于电力变压器大都采用yd11的接线方式，使得三角形侧超前星形侧30度，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则无论二次电流数值是否相同，由于相位差的存在，都会出现不平衡电流，影响差动保护的正确动作。我们可以进行相位补偿。将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形，而将三角形接线侧的电流互感器接成星形，这样就使得差动继电器两个差动臂的电流同相位，从而消除了由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流。

三、由各侧电流互感器的型号不同而引起的不平衡电流及解决措施

由于变压器各侧额定电流不同，因此所选用的电流互感器型号也不同，它们的饱和特性、归算至同一侧的励磁电流也不同，此时的不平衡电流实际上是两侧电流互感器励磁电流之差。我们可以尽量减小电流互感器励磁电流所占的比例（即采用铁芯气隙小的电流互感器），合理选择电流互感器二次连接导线的截面积以减小二次负

载阻抗，尽量使差动保护各侧差动臂的阻抗相等，以减小不平衡电流。

四、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流及解决措施

纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，一次系统的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使互感器的铁心更加饱和。主要解决措施有：（一）采用带速饱和变流器的差动继电器。周期分量很容易通过速饱和变流器变换到二次侧，而非周期分量不容易通过速饱和变流器变换到二次侧；（二）采用具有磁力制动特性的差动继电器。这种差动继电器是在速饱和变流器的基础上，增加一组制动线圈，利用外部故障时的短路电流来实现制动，使继电器的启动电流随制动电流的增加而增加，它能可靠地躲开变压器外部短路时的不平衡电流，并提高变压器内部故障时的灵敏度。

参考文献：

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