变压器分侧差动保护的构成方式及应用特点
变压器差动保护原理
变压器差动保护原理
变压器差动保护是一种常用于高压变压器保护的电气保护装置。
其原理是通过比较变压器两侧电流的差值，来识别是否存在故障或异常情况。
具体工作流程如下：
1. 变压器差动保护系统由一台差动继电器和多个电流互感器组成。
电流互感器分别连接到变压器两侧的主绕组，将电流信号传递给差动继电器。
2. 差动继电器内部设有比较电路，用于比较两侧电流的差值。
如果变压器正常运行，两侧电流应该保持平衡。
3. 如果存在故障，比如主绕组中出现短路或地故障，将导致两侧电流不平衡。
差动继电器将通过比较电路检测到这种差异，从而触发保护动作。
4. 差动继电器的动作可以通过断开变压器的断路器或刀闸来切断故障电流，保护变压器和其他设备免受损坏。
5. 为了提高差动保护的可靠性，通常还会配置差动保护的备用继电器和互感器，并采用冗余的电源供电系统。
综上所述，变压器差动保护通过比较变压器两侧电流的差值来识别故障，并触发保护动作，从而保护变压器和其他设备的安全运行。
变压器保护分析之差动保护
瓦斯保护和差动保护作为变压器的主保护，在变压器保护中具有十分重要的地位。
瓦斯保护用来反映变压器的内部故障，即箱体内发生故障伴随油分解产生气体或变压器油面不论任何原因下降时，瓦斯保护动作。
轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳闸。
差动保护采用带制动特性的比率差动保护，具有区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特性。
1 前言变压器作为输配电系统中的重要设备，在输配电系统及电网中，占有十分重要的地位，如发生故障，将危及供用电系统的安全运行和电网的稳定性、供电的可靠性。
因此怎样避免由于变压器故障，而危及电网的安全稳定运行，则需要快速、及时的切除掉故障的变压器，所以需要设置变压器的继电保护。
2 电力变压器的故障和继电保护的配置2.1 变压器的故障状态变压器的故障状态有外部短路或过负荷所引起的绕组中过电流、油面降低，电压升高等。
长时间的不正常运行状态会使变压器的温度升高、绝缘老化、寿命缩短，甚至会引起故障，因此，应装设动作于信号或跳闸的继电保护装置以保护变压器。
2.2 变压器继电保护的配置根据变压器的各种故障状态，变压器继电保护装置一般应配置下列保护功能：（1）非电量保护。
非电量保护首先是瓦斯保护，瓦斯保护能迅速的反应变压器内部故障时产生的油气变化或油位下降。
其次应装设有反应变压器内部温度变化的油温和绕组温度保护；变压器的压力释放保护；变压器过负荷后自启风冷的保护；过载闭锁有载调压的保护。
（2）电量保护，电量保护分为以下几种：1.纵联差动保护和差动速断保护（下面会详细分析）；2.反映相间短路故障的后备保护，用作变压器外部相间短路故障和作为变压器内部绕组、引出线相间短路故障的后备保护；3.反映接地故障的后备保护。
变压器中性点直接接地时，用零序电流（方向）保护作为变压器外部接地故障和中性点直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护。
变压器中性不接地时，用零序电压保护、中性点的间隙零序电流保护作为变压器接地故障的后备保护。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理1、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别:由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时,两侧二次电流相等.变压器纵差动保护的特点1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法1）励磁涌流在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6~8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
2）产生励磁涌流的原因因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为—Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr,其幅值为如图8-6所示.此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流.-3）励磁涌流的特点：①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主.③励磁涌流的波形出现间断角.4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；③利用间断角原理构成的变压器差动保护;④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护.2、不平衡电流产生的原因（1）稳态情况下的不平衡电流①变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此,变压器两侧电流的相位差为30°,如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
变压器差动保护原理及调试方法
制动电流I r
+-
i i
1
2
=2i1
++
差动电流I cd
i 1
i 2
≈2i1
制动电流I
++
i i
≈0
r
1
2
Icd
Icd
I set
(Ir<Ie区) 外故障特点区Icd内故I障set 特点
差动电流小 差动电流大
I cd
K
I r
(Ir≥I制e) 动电流大
I制动 电K流 I小
cd
r
变量
恒量
动作区
Iset
➢ 涌流波形偏于时间轴一侧，波形含有非周期 分量。
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
如何识别涌流（1）
当变压器合闸于电源时，灵敏的差动保护可能误动。 为使差动保护躲过涌流，必须采取措施使保护能区分 涌流状况与故障状况。这就必须要提供某种形式来识 别涌流从而限制此时的差动保护动作。
可以从涌流的特点出发来找到识别的方法！
部流入差动回路
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(1)
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(2)
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
空投变压器励磁涌流产生的原因(3)
➢涌流的波形、大小和持续时间主要取决于下列因素：
Ir
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二、 差动保护的几个特殊问题(1)
励磁涌流对差动保护的影响
空充变压器时，将产生励磁涌流，励磁涌流的 幅值可以达到8-10倍主变额定电流，而励磁涌流 是以单边的差流出现的，如此大的电流全部流 入差动回路，若不采取措施势必造成差动保护 误动。
变压器的差动保护
2、由变压器两侧电流互感器变流比选择引起的不平衡电流及其消除措施 由于变压器的电压比和电流互感器的变流比各有标准，因此不太可能使之完全 配合恰当，从而不太可能使差动保护两边的电流完全相等，这就必然在差动回路 中产生不平衡电流，为了消除这一不平衡电流，可在电流互感器的二次回路接入 一个自耦电流互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感器中的平衡线圈或专门 的差动继电器中的平衡线圈来实现平衡，消除不平衡电流。 3、 由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施 由于变压器空载投入时产生的励磁涌流只通过变压器的一次绕组，而二次绕组 因开路而无电流，从而在差动回路中产生相当大的不平衡电流。这可通过在差动 回路中接入速饱和电流互感器，继电器则接在速饱和电流互感器的二次侧，以减 小励磁涌流对差动保护的影响。 此外，在变压器正常运行和外部短路时，由于变压器两侧电流互感器的型式和 特性不同，从而也在差动回路中产生不平衡电流。变压器分接头电压的改变，改 变了变压器的电压比，而电流互感器的变流比不可能相应改变，从而破坏了差动 回路中原有的电流平衡状态，也会产生新的不平衡电流。……总之，产生不平衡 电流的因素很多，不可能完全消除，而只能设法使之减小到最小值。
路时，变压器一次侧电流互感器TA1的二次电流 I1' 与变压器
二次侧电流互感器TA2的二次电流
I
' 2
相等或接近相等，因此
流入电流继电器KA（或差动继电器KD）的电
流
I KA
I1'
I
' 2
0
，继电器KA（或KD）不动作。而在差动保
护的保护区内k-2点发生短路时，对于单端供电的变压器来
说，I2' 0 ，因此 IKA I1' ，超过继电器KA（或KD）所整定的动 作电流 Iop(d) ，使KA（或KD）瞬时动作，然后通过出口继电器
变压器差动保护
变压器差动保护一、引言：电力变压器对电力系统的安全稳定运行至关重要。
一旦发生故障遭到损坏，将会造成很大的经济损失，因此，对继电保护的要求很高，差动保护是变压器主保护之一，动作迅速、灵敏而且可靠。
该保护也是我们继电保护调试人员在工作中经常接触到的设备。
下面将介绍一些有关于差动保护方面的一些知识。
二、差动保护的作用：差动保护是防止变压器内部故障的主保护，在35KV及以上变电站中普遍采用，主要用于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。
差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备以及连接这些设备的导线。
简单地讲，就是输入的两端TA之间的设备。
由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，发生区内故障时，可以整定为瞬时动作。
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，所以用于变压器主保护。
三、差动保护的原理：差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。
差动保护把被保护的变压器看成是一个节点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压器各侧电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，将同极性端子相连，并联接入差动继电器。
在继电器线圈中流过的电流是各侧电流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的，从理论上讲，正常情况下或外部故障时，流入变压器的电流和流出的电流（折算后的电流）相等，差回路中的电流为零。
当变压器正常运行或区外故障（流过穿越性电流）时，各侧电流互感器的副边电流流入保护装置，通过微机保护程序运行，各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正，自动计算出各侧电流IH-(IM-IL)接近为零（IH为高压侧电流，IM为中压侧电流，IL为低压侧电流）则保护不动作。
变压器差动保护原理及作用
变压器差动保护原理及作用1.基础差动原理：当正常工作时，变压器的主绕组和副绕组的电流应当是相等的，即主绕组电流与副绕组电流之差为零。
而当存在绕组短路时，短路电流会流入接地电流，使主绕组电流与副绕组电流不再相等。
2.基本结构：变压器差动保护系统通常由电流互感器、电流比率继电器、差动继电器等组成。
电流互感器将主副绕组电流分别采集，然后经过电流比率继电器进行比较，最终由差动继电器实现差动保护功能。
3.过电流定向元件：为了防止外部故障信号对差动保护的干扰，还需要加入过电流定向元件。
过电流定向元件可以通过比较主绕组电流和副绕组电流的幅值和相位，确定差动电流方向，从而确保差动保护的准确性。
1.短路故障保护：变压器差动保护可以快速、可靠地检测变压器主副绕组之间的电流差异，及时发现变压器内部的短路故障，并迅速对故障区域进行保护。
这种保护措施能够避免短路电流继续加大，造成更严重的设备损坏，甚至危及人员生命安全。
2.电气设备保护：变压器差动保护不仅仅用于保护变压器本身，还可以对接在变压器绕组上的其他设备进行保护，如电动机、发电机等。
当这些设备发生短路故障时，差动保护能够迅速判断并隔离这些故障，保护其他设备不受到冲击。
3.滤波器保护：变压器差动保护还可以用于滤波器的保护。
在变压器的输入和输出侧都设置差动保护，可以有效地避免滤波器内部的短路故障对电网和变压器产生不利影响。
4.系统稳定性：通过及时发现和保护变压器内部的故障，变压器差动保护可以避免故障扩大，降低系统不稳定的风险。
同时，差动保护还可以提供故障信息，有助于运维人员及时采取措施进行维修，保证电网的运行安全和稳定。
总之，变压器差动保护是一种重要的保护装置，通过检测变压器主副绕组之间的电流差异，实现对变压器及相关设备的短路故障保护，不仅能够避免设备损坏和人员安全事故的发生，还有助于提高电网的稳定性和可靠性。
变压器分侧差动保护的构成方式及应用特点
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（） ４ 各侧差动保 护的 Ｔ Ａ二次侧可以采用星形接线，
能提高对变压器绕组及 引线单相 接地短路故 障的灵敏 度。当被保护的绕组 中性点直 接接地时，保护的灵敏度
与绕组的接地点位置无关，保护区间为绕组的 １ ０ ０ ％。 图 ２示出 了在变压器绕组 中性点直接接地 电流 的标 幺
变压 器 技 术
变压器调压而引起各侧之间的电流变化时，不会有不平 衡 电流流入差 回路，因而可以不考虑变压器调压的影
响。
数的多少、短路 匝的位置 、短路回路的阻抗等多种因素 有关。所以，纵联差动保护对匝间短路 故障的灵敏度很
难定量计算 ，难 以确定对多少匝、在什么位置的匝间短
路，有多大的灵敏度 。实践证明，保护变压器的匝间短 路，主要还是靠瓦斯保护。 （） ７ 分侧差动保护也 可以用来保护 自耦变压器，其 接线方式如 图 ３ 。此时高、中压侧的分侧差动保护可用
／
０
２ ０
４ ０
６ ０
８ ０
Ｉｏ ｏ
Ⅳ点
ａ ） （ Ａ点 置时故 障电流的变化曲线
（） ａ故障点在绕组 的不 同位
图 ２ 变压器绕组 直接接地 ， 分侧差动保护 区内
故障电流 ｆ 分布图
在 ５ ０Ｖ电力变压器的高压侧 中性点接有调压变压 ０ｋ 器的情况下，该侧的分侧差动保护对调压绕组的接地故 障有较高的灵敏度，可使调压变压器的保护适当简化。
作。
压器的各侧绕组和引线分别采用纵联差动保护。这样就 可以用接线简单 、可靠性较高的发 电机型纵联差动保护 来保护变压器，这一新的概念 可以解决在设计变压器差 动保护时所遇到的若干 问题。
（） ３在变压器装有调压设备的情况下，变压器的变 比 经常变化，差动保护也必须适应这种情况 。 （） ４差动保护还应采取措施，防止在变压器过励磁情 况下误动作。 ・
动
针对上述 问题 ，在变压器差动保护的接线设计 中和 差动装置的内部构成上，采取了相应的措施来防止差动 保护在各种预想情况下误动作 。这就不可避免地导致变
压器差动保护的复杂化，其结果降低了差动保护 的可靠 性。大量的统计资料表明，变压器差动保护的正确动作
电器
率低于其他设备 （ 如发 电机） 差动保护的正确动作率。根 据近年来继电保护动作情况的统计资料表 明，变压器差 动保护的平均正确动作率只有 ６ ％，而发电机差动保护 ０ 的平均正确动作率高于 ９ ％。 ０ 在近代变压器差动保护 中，广泛采用 了谐波制动原 理来防止在变压器 出线励磁 涌流时，差动继 电器误 动 作。由于大量采用 电力电容器作为无功功率补偿装置 以 及高压 电力 电缆线路的增加 ，使得在 变压 器 内部短路 时，短路电流 中的谐波分量增加。当短路 电流中的谐 波 分量进入差动 回路时，如不采取措施，谐波制动的差动 继 电器有延迟动作或拒动的危险。所以，在现代 电力系 统 中，特别是 ２ ０Ｖ以上系统 中，对变压器差动保护提 ２ｋ 出了更高的要求，迫切需要研制出性能更加完善的变压
差动保护来保护 变压 器，提 出 了变压 器分侧 差动保护的构成方式，对 变压 器分侧差动保护 的原理和应 用 特点进行 了事例分析。 关键词 变压 器分侧差动保 护 构成方式 应 用特点
１ 问题的提 出
按差动原理构成的继电保护装置具有动作速度快 ，
２分侧差动保护的构成方式及应用特点
分侧差动保护，就是从改变变压器差动保护的构成 方式上来解决变压器差动保护存在的若干问题，其接线 如图 １ 所示 。变压器分侧差动保护方案的出发点，就是 把多绕组变压器的各侧绕组及其引线，分别看作是一个
独立 的 单元 ，如 同发 电机 的定 子绕 组 及引 线 一样 。对 变
灵敏度高，不受外部短路影 响，不受 系统 振荡影 响等 优点 。因而差动原理在构成继 电保 护装置上得到 了广
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
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变压 器技 术
变压器分侧差动保护 的构成方式及应用特点
周小卿
（ 宁夏 固原供 电局 ，宁夏 ＇６０） ７ ００ ５
［ 摘要］ 针对 常规 的谐波制动原理构成 变压 器差动保护 回路存在 的若干 问题 ，依据 可靠性较 高的发 电机型纵联
器差动保护 。
收稿 日期 ：２ ０ —３１ ０ ７０ —２
图 １ 变压器分侧差 动保护 原理图
显然，分侧差动保护具有以下特点：
（） １ 因为不论来 自变压器哪一侧的励磁涌流，都 要 流过该侧差动保护的 ２组 Ｔ ，并得到平衡，而不会 流 Ａ
到差 回路。所以，分侧差动保护可不考虑励磁涌流的影
（） ５ 由于采用 了接线简单，正确动作率高的发电机 型纵联差动保护，而提 高了差动保 护的可靠性。另外， 由于差动回路的计算不平衡电流小，保护的动作电流可 以整定得较低 （ 可低于变压器额定电流的 ２ ％） ０ ，因而扩 大了对变压器绕组接地及相同故障的保护范围。 （） ６ 分侧差动保护 中不反 映绕组不接地 的匝间短路 故障。某些型号的变压器型差动保护，在理论上可 以反
泛 的应用 。当差动原理用于保 护变压 器时，需要解决 在构成其他设备差动保护 时，所未遇 到的如下特殊 问
题：
（） １ 必须 采取措施，平衡被保护变压器各侧 丁 Ａ二次
电流在数值和相位上的差异。 （） ２必须采取措施，防止在变压器空载投入或短路切 除后 电压 恢复 时，产生 的励磁涌流引起差 动保护误动
响。
（） ２ 在变压器过励磁时，过励磁 电流只存在于变压 器的某一侧，在该侧 的差动 回路 中也是平衡的 。所 以， 可以不考虑过励磁引起差动保护误动作的问题。 （） ３ 各侧差动保护在该 侧内达到 电流平衡 。当由于
蠢下挫太 Ｉ ０ ７Ｉ 嘏 』 Ｓ ０ ７ ２
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套差动继 电器横坐标为故障点离开 中性点的距离百分数 ａ （ Ｎ点为 ０ ，Ａ点为 １ ０ 。不难 看出，在绕组上任何一点短路 ０ ％） 时，都可以保证足够的灵敏度 。
／
／ ／
Ｉ 、
Ⅲ
●
＼
＼
＼ Ｌ
● ／
／ ／