变压器差动保护原理及实例分析
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第２ ８卷第 ２期
２００９年 ４ 月
四
川
水
力
发
电
Ｖｏ ． ８．Ｎｏ ２ １２ ．
Ａｐ ．， ０ ｒ ２ ０ ９
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变压 器 差 动 保 护原 理 及 实例 分 析
杨 水 泉
（ 国电四川南桠河流域水电开发有限公司， 四川 石棉 摘 ６ ５０ ２ ４０） 要： 变压器差动保护作为变压器的主保 护 ， 其保护范 围是变压器各侧电流互感器之 问的一次电气设备 ， 它能迅速而 有选
择地切除保护范围内的故 障， 但往往却因接线错误 而导致差动保护误动 ， 故应特别予以重视 。 关键词 ： 变压器 ； 差动保护 原理 ； 实例 ； 分析
中 图分 类 号 ：Ｖ ３ Ｔ ７ ７ Ｔ ７４；ｖ ３ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ １２８ （ ０９）２０ ３ －２ １０ －１４ ２０ ０ －１４０
１ 变 压器 差动保 护原 理
侧 的负 荷增 加 较 多 。一段 时 间 以来 ， 变 差 动保 主 护时有 误 动 ， 在其 动作 后对 保护装 置进 行 了检验 ， 均满 足 比例 制 动特 性 要 求 ， 置正 常 ， 后 ， 装 之 在变 压器 中压 侧 差 动 Ｔ 间 有 一 段 母 线 距 离 山 体 较 Ａ
变压器 差动 保 护作 为变 压 器 的 主保 护 ， 保 其 护范 围是 变压器 各侧 电流互 感器 之 间的一 次 电气 设备 ， 主要 反映 以下故 障 ： 变压器 引线 及 内部线 圈 的匝间短 路 ； 重 的层 间短 路故 障 ； 电流 接地 系 严 大 统 中线 圈及引线 的接 地故 障 。变压器 的差 动保 护 能迅 速 而有选 择 地切 除 保 护 范 围 内 的故 障 ， 要 只
近， 怀疑变压器差动保护误动是 由于山体树枝接 地所 致 ， 引起 高 度 重视 ， 来 利 用 １０ｋ 未 后 １ Ｖ设 备
增容 改造 的机会 ， 中压 侧 Ｔ 对 Ａ进 行 了详 细 检查 ，
保证接线及调试方法正确外部故障不会误动。但 差 动保 护对变 压器 内部不 严重 的 匝间短路 反 映不
够 灵敏 ， 往往 因接线 错误 而导致 差 动保护 误动 。 在 电力 系 统 中 ， 压 器 常 采 用 Ｙ Ｄ１ 变 ／ 一１接 线 方式 ， 因此 ， 压器 两 侧 电流 的相 位差 为 ３ 。 变 Ｏ 。如 果不采 取措施 ， 动 回路 中将 会 由于 变 压 器两 侧 差 电流 相位 不 同而 产 生不 平 衡 电流 。为保 证 安 全 ，
必需 消除 这种不 平衡 电流 。 ２ 用 电流 互感器 二次 接线 进行 相位 补偿
发 现其 中 Ｂ相 Ｔ 的极 性 接 反 ， 接 后 恢 复 了正 Ａ 改 常运 行 ， 经作六 角 图 ， 接线 正确 ， 此后 ， 动保护误 差
动得 以根本 消除 。
３ ２ 原 因分 析 ．
（） １ 正常 接 线情 况 ： 压侧 、 压 侧 Ｔ 的二 高 中 Ａ 次接线 一致 ， 接成 三角形 接线 ， 压￣ －次接 成星 低 ｌ ｔ－ 形接线 ， 过二次 接线 的改 变 ， 压器 一次相 角得 通 变 到 了补 偿 ， 幅值 的补偿 是通 过分 别对 高 、 、 中 低压
常用 的做法 是 ： 变 压 器 星形 侧 的电 流 互感 将 器接 成三 角形 ， 将 变压 器 三 角 形侧 的 电流 互感 并 器 接成 星形 。采 用 相位 补 偿 后 ， 压 器 星形 侧 电 变 流互感器 二 次 回路 差 动 臂 中 的 电流 ： ， ， 、 艘、 晓 刚好与 三角形 侧 的 电流 互感 器二次 回路 中的电流 ｊ ｒ 同相 位 ， 图 １ 示 。 如 所
３ 差 动保 护误动 实例 分析 及处理 ３ １ 基本 情 况 ． 某厂 变压器 为 三 卷 变压 器 ， 限组 别 Ｙ ／ ／ 极 ０Ｙ
ｄ１ ， 大 电流 接 地 系 统 。其 中 中压侧 由 于 长 期 －１为 负荷 低 ， 投运 时未 做带 负荷六 角 图 ， 在 变压 器运 行
正 常 。随着 电力市 场 的发 展 和农 网改 造 ， １ Ｖ １ ０ｋ
收 稿 日期 ：０ ８１—１ ２０ －０２
图 １ 向量 图
侧 取不 同的平 衡 系数 进 行 的 ， 结 果 是差 动 电流 其
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杨水泉 ： 变压器差动保护原理及 实例分析
２０ ０ ９年第 ２期
很小 ， 制动 电流很 大 ， 以差 动 保护 不 动作 。当 而 所 出现 区内故 障时 ， 差动 电流几 乎为 ２倍 负荷 电流 ，
退出。
（ 新 装 、 检 或 二 次 差 动 回路 经 过 工 作 后 ４） 定
而制动电流取各侧 电流最大值 ， 差动保护动作 。 （ ） 中压 侧 Ｔ ２在 Ａ二 次 Ｂ相 极性 错 误 时 ， 由向 量图可知 ， Ｂ两相将会 出现不平衡 电流 。一 方 面 Ａ、 由于 中压侧 负荷低 ， 另一方 面 中压侧 平衡 系数 选得 较小 ， 时的不 平衡 电流小 于 启 动 电流 ， ｐ 此 Ｉ ｈ＜ ｂ
保 护动作 ， 当负荷 较大时 ，ｐ ，ｄ保 护动作 。 但 Ｉ ｈ＞ ｑ ， ｂ
４ 变压器 差 动保 护运 行管 理要 求
的差动保护 ， 在变压器充 电或试运行时应将差动 保护暂时投入 使用 ， 在正式带 负荷前应停运。 但
差动 保 护应 通过 作 带负 荷六 角 图证 明二 次 电流 回 路极 性正 确 及差 电流满 足规 定要 求后 方 可将 其正 式投 入运 行 ， 以防止 二次 回路 接 线错 误 ， 进而 造成 变压 器带 负 荷后 差 动保 护误 动 。
（ ） 了保 证 变 压 器 在 运 行 中有 主 保 护 ， １为 差 动保 护和 瓦斯保 护 不允 许 同时停 用 。差 动保 护 的 停 用应 取得 调 度和 所在 单位 的 总工 程师 的 同意 。
（） ５ 当差动保护交 流 电流 回路发生 断线时 ， 应 立 即停 止差 动保 护 ， 断线 故 障处理 完 毕 、 量 待 测 跳 闸压 板 无脉 冲后 ， 方可 投入 其跳 闸压 板 。
作者简 介： 杨水泉 （９ ６ ） 男 ， １６ 一 ， 四川 巴中人 ， 工程师 ， 事水 电厂生产检修及 从 工程管理工作 ． （ 责任 编辑 ： 李燕辉）
（） ２差动保护在第一次投运时， 为检查其躲过激 磁涌流ｆＪ ， ｆ生能 应对变压器作 ５ 勺 Ｉ 次空载冲击合闸试验。 （ ） 差 动 回路 上 工 作 时 ， 先 将 差 动 保 护 ３在 应
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（ 接第 １３页 ） 上 ３ 触 点输 出 。虽然 继 电器 本 身 已有 隔 离 作 用 ， 最 但 好在 继 电器 驱动 电源 与微 机保 护 电源之 间不要 有
电的联 系 ， 以防止 线 圈 电感 回路 切换 产 生 干扰 。
外部 接 线 的强 弱 电 配 线要 分 开 ， 尽 量 缩 短 平 行 要
（ ） 字 量 输 出 ： 打 印机 接 口应 采 用 光 电 ４数 如 隔离 。
３４ 滤 波 、 ． 退耦 与 旁路
长度 ， 如要相交应成直角相交 ； 信号线应采用多股 屏蔽 导 线 ， 特别 要 注 意 的是 连 接 室 外 的 电流互 感 器、 电压 互感 器 的 电流 电压 线要 采用 屏 蔽线 ， 接 连 室外 断路 器 的控 制 线 最 好 也 使 用 屏 蔽 线 ， 防 止 以 雷 电引起 的干扰 。
３ ７ 供 电 电源采 用逆 变 电源 ．
抑 制横 模 干扰 的主 要措施 是 采用 滤 波 和退耦
在 采 取 了上 述 措施 后 ， 扰 的主 要 来 源 就 是 干 电源 电路 。 由于 电源 贯 穿 所 有 部 件 ， 扰 影 响 严 干 重， 因此 ， 供 电 电源需 慎 重处 理 。一 般采 用通 过 对 逆变 后 的 开关 电源 由蓄 电池 直 流 １０Ｖ 或 ２ ０Ｖ １ ２
电路。交流信号输入通道采用的前置低通滤波器 具有较强的抗干扰作用。交 、 流信号输入端子 直 问应装设退耦电容 ， 为高频横模干扰提供旁路 。 抑 制共模 干 扰 的 措 施 是从 端 子 排 开 始 ， 端 在 子 与大地 （ 壳 ） 机 间并 人 旁 路 电容 ， 引入 线 先 经 各 抗 干扰 电容再 引入 微 机保 护装 置 。
３ ５ 构造 等 电位 面 ．
逆变成高频 电压后经高频变压器隔离。这种电源 体积小 、 效率高 ， 实践表明其稳压能力和抗干扰效 果 较 强 。在 每块 插 件板 上 ， 尽 量 采 用 独立 功 能 应 块 电源 ， 一 步 抑制 相互 干扰 。 进
４ 结 语
如果 微机 保护 装 置 集 中在 主 控 制 室 ， 实现 为 可靠通 信 ， 必须 将 联 网 的 中央计 算 机 和各 套 微 机 保 护 以及其 它基 于微 机 的控 制装 置都 置 于 同一等 电位平 台上 ， 这样 ， 电位 面 的 电位可 随接 地 网 的 等 电位变化 而 浮动 ， 时也 避 免 了控 制 室 接 地 网的 同 地 电位差 窜人 等 电位 面 ， 而 保 持 联 网微 机 设 备 从
干扰问题是困扰微机保护装置不正确动作的 主要 因素之一 。只要充分 了解干扰 的机理 ， 从干 扰源出发 ， 采用可靠 的抗干扰措施将各项干扰 的 影 响降低到合理的范围内， 就能够充分发挥微机 保护装置 的作用 ， 达到有效提高微机保护装置可 靠 性 的 目的。
作者简 介 ：
地电位之间的电位差 ， 保证微机保护和联网通 信 的可靠 运 行 。
３ ６ 配 线部 分抗 干扰 ．
信号线要成绞对线的形式 ， 使信号来去成对 ， 并行传送 ， 以消除外部信号相互干扰的影响 ； 保护 用 的电缆与电力 电缆不 同层敷设 ； 微机保护单元
褚晓锐 （ ９ ７） 男 ， １ 南部人 ， １７ 一 ， ｌ ３ ￣ｑ 讲师 ， 硕士 ， 从事 电气 工程及 其
自动化 的教学和研究工作 ；
李
翔 （９ ７ ） 男 ， １８ 一 ， 四川成都人 ， 在读 本科 生 ， 专业 ： 电力 系统 及
其 自动化 ． （ 责任编辑 ： 李燕辉 ）
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变压 器 差 动 保 护原 理 及 实例 分 析
杨 水 泉
（ 国电四川南桠河流域水电开发有限公司， 四川 石棉 摘 ６ ５０ ２ ４０） 要： 变压器差动保护作为变压器的主保 护 ， 其保护范 围是变压器各侧电流互感器之 问的一次电气设备 ， 它能迅速而 有选
择地切除保护范围内的故 障， 但往往却因接线错误 而导致差动保护误动 ， 故应特别予以重视 。 关键词 ： 变压器 ； 差动保护 原理 ； 实例 ； 分析
中 图分 类 号 ：Ｖ ３ Ｔ ７ ７ Ｔ ７４；ｖ ３ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ １２８ （ ０９）２０ ３ －２ １０ －１４ ２０ ０ －１４０
１ 变 压器 差动保 护原 理
侧 的负 荷增 加 较 多 。一段 时 间 以来 ， 变 差 动保 主 护时有 误 动 ， 在其 动作 后对 保护装 置进 行 了检验 ， 均满 足 比例 制 动特 性 要 求 ， 置正 常 ， 后 ， 装 之 在变 压器 中压 侧 差 动 Ｔ 间 有 一 段 母 线 距 离 山 体 较 Ａ
变压器 差动 保 护作 为变 压 器 的 主保 护 ， 保 其 护范 围是 变压器 各侧 电流互 感器 之 间的一 次 电气 设备 ， 主要 反映 以下故 障 ： 变压器 引线 及 内部线 圈 的匝间短 路 ； 重 的层 间短 路故 障 ； 电流 接地 系 严 大 统 中线 圈及引线 的接 地故 障 。变压器 的差 动保 护 能迅 速 而有选 择 地切 除 保 护 范 围 内 的故 障 ， 要 只
近， 怀疑变压器差动保护误动是 由于山体树枝接 地所 致 ， 引起 高 度 重视 ， 来 利 用 １０ｋ 未 后 １ Ｖ设 备
增容 改造 的机会 ， 中压 侧 Ｔ 对 Ａ进 行 了详 细 检查 ，
保证接线及调试方法正确外部故障不会误动。但 差 动保 护对变 压器 内部不 严重 的 匝间短路 反 映不
够 灵敏 ， 往往 因接线 错误 而导致 差 动保护 误动 。 在 电力 系 统 中 ， 压 器 常 采 用 Ｙ Ｄ１ 变 ／ 一１接 线 方式 ， 因此 ， 压器 两 侧 电流 的相 位差 为 ３ 。 变 Ｏ 。如 果不采 取措施 ， 动 回路 中将 会 由于 变 压 器两 侧 差 电流 相位 不 同而 产 生不 平 衡 电流 。为保 证 安 全 ，
必需 消除 这种不 平衡 电流 。 ２ 用 电流 互感器 二次 接线 进行 相位 补偿
发 现其 中 Ｂ相 Ｔ 的极 性 接 反 ， 接 后 恢 复 了正 Ａ 改 常运 行 ， 经作六 角 图 ， 接线 正确 ， 此后 ， 动保护误 差
动得 以根本 消除 。
３ ２ 原 因分 析 ．
（） １ 正常 接 线情 况 ： 压侧 、 压 侧 Ｔ 的二 高 中 Ａ 次接线 一致 ， 接成 三角形 接线 ， 压￣ －次接 成星 低 ｌ ｔ－ 形接线 ， 过二次 接线 的改 变 ， 压器 一次相 角得 通 变 到 了补 偿 ， 幅值 的补偿 是通 过分 别对 高 、 、 中 低压
常用 的做法 是 ： 变 压 器 星形 侧 的电 流 互感 将 器接 成三 角形 ， 将 变压 器 三 角 形侧 的 电流 互感 并 器 接成 星形 。采 用 相位 补 偿 后 ， 压 器 星形 侧 电 变 流互感器 二 次 回路 差 动 臂 中 的 电流 ： ， ， 、 艘、 晓 刚好与 三角形 侧 的 电流 互感 器二次 回路 中的电流 ｊ ｒ 同相 位 ， 图 １ 示 。 如 所
３ 差 动保 护误动 实例 分析 及处理 ３ １ 基本 情 况 ． 某厂 变压器 为 三 卷 变压 器 ， 限组 别 Ｙ ／ ／ 极 ０Ｙ
ｄ１ ， 大 电流 接 地 系 统 。其 中 中压侧 由 于 长 期 －１为 负荷 低 ， 投运 时未 做带 负荷六 角 图 ， 在 变压 器运 行
正 常 。随着 电力市 场 的发 展 和农 网改 造 ， １ Ｖ １ ０ｋ
收 稿 日期 ：０ ８１—１ ２０ －０２
图 １ 向量 图
侧 取不 同的平 衡 系数 进 行 的 ， 结 果 是差 动 电流 其
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杨水泉 ： 变压器差动保护原理及 实例分析
２０ ０ ９年第 ２期
很小 ， 制动 电流很 大 ， 以差 动 保护 不 动作 。当 而 所 出现 区内故 障时 ， 差动 电流几 乎为 ２倍 负荷 电流 ，
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（ 新 装 、 检 或 二 次 差 动 回路 经 过 工 作 后 ４） 定
而制动电流取各侧 电流最大值 ， 差动保护动作 。 （ ） 中压 侧 Ｔ ２在 Ａ二 次 Ｂ相 极性 错 误 时 ， 由向 量图可知 ， Ｂ两相将会 出现不平衡 电流 。一 方 面 Ａ、 由于 中压侧 负荷低 ， 另一方 面 中压侧 平衡 系数 选得 较小 ， 时的不 平衡 电流小 于 启 动 电流 ， ｐ 此 Ｉ ｈ＜ ｂ
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４ 变压器 差 动保 护运 行管 理要 求
的差动保护 ， 在变压器充 电或试运行时应将差动 保护暂时投入 使用 ， 在正式带 负荷前应停运。 但
差动 保 护应 通过 作 带负 荷六 角 图证 明二 次 电流 回 路极 性正 确 及差 电流满 足规 定要 求后 方 可将 其正 式投 入运 行 ， 以防止 二次 回路 接 线错 误 ， 进而 造成 变压 器带 负 荷后 差 动保 护误 动 。
（ ） 了保 证 变 压 器 在 运 行 中有 主 保 护 ， １为 差 动保 护和 瓦斯保 护 不允 许 同时停 用 。差 动保 护 的 停 用应 取得 调 度和 所在 单位 的 总工 程师 的 同意 。
（） ５ 当差动保护交 流 电流 回路发生 断线时 ， 应 立 即停 止差 动保 护 ， 断线 故 障处理 完 毕 、 量 待 测 跳 闸压 板 无脉 冲后 ， 方可 投入 其跳 闸压 板 。
作者简 介： 杨水泉 （９ ６ ） 男 ， １６ 一 ， 四川 巴中人 ， 工程师 ， 事水 电厂生产检修及 从 工程管理工作 ． （ 责任 编辑 ： 李燕辉）
（） ２差动保护在第一次投运时， 为检查其躲过激 磁涌流ｆＪ ， ｆ生能 应对变压器作 ５ 勺 Ｉ 次空载冲击合闸试验。 （ ） 差 动 回路 上 工 作 时 ， 先 将 差 动 保 护 ３在 应
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外部 接 线 的强 弱 电 配 线要 分 开 ， 尽 量 缩 短 平 行 要
（ ） 字 量 输 出 ： 打 印机 接 口应 采 用 光 电 ４数 如 隔离 。
３４ 滤 波 、 ． 退耦 与 旁路
长度 ， 如要相交应成直角相交 ； 信号线应采用多股 屏蔽 导 线 ， 特别 要 注 意 的是 连 接 室 外 的 电流互 感 器、 电压 互感 器 的 电流 电压 线要 采用 屏 蔽线 ， 接 连 室外 断路 器 的控 制 线 最 好 也 使 用 屏 蔽 线 ， 防 止 以 雷 电引起 的干扰 。
３ ７ 供 电 电源采 用逆 变 电源 ．
抑 制横 模 干扰 的主 要措施 是 采用 滤 波 和退耦
在 采 取 了上 述 措施 后 ， 扰 的主 要 来 源 就 是 干 电源 电路 。 由于 电源 贯 穿 所 有 部 件 ， 扰 影 响 严 干 重， 因此 ， 供 电 电源需 慎 重处 理 。一 般采 用通 过 对 逆变 后 的 开关 电源 由蓄 电池 直 流 １０Ｖ 或 ２ ０Ｖ １ ２
电路。交流信号输入通道采用的前置低通滤波器 具有较强的抗干扰作用。交 、 流信号输入端子 直 问应装设退耦电容 ， 为高频横模干扰提供旁路 。 抑 制共模 干 扰 的 措 施 是从 端 子 排 开 始 ， 端 在 子 与大地 （ 壳 ） 机 间并 人 旁 路 电容 ， 引入 线 先 经 各 抗 干扰 电容再 引入 微 机保 护装 置 。
３ ５ 构造 等 电位 面 ．
逆变成高频 电压后经高频变压器隔离。这种电源 体积小 、 效率高 ， 实践表明其稳压能力和抗干扰效 果 较 强 。在 每块 插 件板 上 ， 尽 量 采 用 独立 功 能 应 块 电源 ， 一 步 抑制 相互 干扰 。 进
４ 结 语
如果 微机 保护 装 置 集 中在 主 控 制 室 ， 实现 为 可靠通 信 ， 必须 将 联 网 的 中央计 算 机 和各 套 微 机 保 护 以及其 它基 于微 机 的控 制装 置都 置 于 同一等 电位平 台上 ， 这样 ， 电位 面 的 电位可 随接 地 网 的 等 电位变化 而 浮动 ， 时也 避 免 了控 制 室 接 地 网的 同 地 电位差 窜人 等 电位 面 ， 而 保 持 联 网微 机 设 备 从
干扰问题是困扰微机保护装置不正确动作的 主要 因素之一 。只要充分 了解干扰 的机理 ， 从干 扰源出发 ， 采用可靠 的抗干扰措施将各项干扰 的 影 响降低到合理的范围内， 就能够充分发挥微机 保护装置 的作用 ， 达到有效提高微机保护装置可 靠 性 的 目的。
作者简 介 ：
地电位之间的电位差 ， 保证微机保护和联网通 信 的可靠 运 行 。
３ ６ 配 线部 分抗 干扰 ．
信号线要成绞对线的形式 ， 使信号来去成对 ， 并行传送 ， 以消除外部信号相互干扰的影响 ； 保护 用 的电缆与电力 电缆不 同层敷设 ； 微机保护单元
褚晓锐 （ ９ ７） 男 ， １ 南部人 ， １７ 一 ， ｌ ３ ￣ｑ 讲师 ， 硕士 ， 从事 电气 工程及 其
自动化 的教学和研究工作 ；
李
翔 （９ ７ ） 男 ， １８ 一 ， 四川成都人 ， 在读 本科 生 ， 专业 ： 电力 系统 及
其 自动化 ． （ 责任编辑 ： 李燕辉 ）
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