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浅析变压器差动保护在运行过程中出现的不平衡电流

摘要：变压器是电力系统的重要组成部分。随着电力工业的迅速发展，对供电

系统的稳定性有了更高的要求，因此，变压器的稳定运行也越来越重要，也对变

压器的保护提出了更高的要求。本文从变压器的保护入手，主要分析了变压器继

电保护中的差动保护，并对运行中存在的不平衡电流进行了简要的分析。

关键词：变压器；继电保护；差动保护；不平衡电流

引言：

近几年，为适应国家在城乡电网改造的需求，发展了一批新型、优质的配电

变压器，使配电网络的变压器装备更趋先进，供电更可靠，农村用电更趋低价。

近年发展的配电变压器的损耗值在不断下降，尤其空载损耗值下降更多，这主要

归功于磁性材料导磁性能的改进，其次是导磁结构铁心型式的多样化。如较薄高

导磁硅钢片或非晶合金的应用，阶梯接缝全斜结构铁心、卷铁心(平面型、立体

型)、退火工艺的应用等。在降低损耗的同时也注意噪声水平的降低。在干式配电

变压器方面又将局部放电试验列为例行试验，用户又对局部放电量有要求，作为

干式配电变压器运行可靠性的一项考核指标，这比国际电工委员会规定的现行要

求要严格。因此，在现有基础上预测我国各类配电变压器的发展趋势，推动配电

变压器进一步发展应是一件比较重要工作。

变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时，由于电流、电压、油温

等随之发生变化，通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围，继而

作出相应的反应和处理。若发现是差动保护动作，需对动作原因进行判断。要准

确判断出是变压器套管等原因造成的，还是变压器内部故障的原因。继电保护动

作断路器跳闸后，不要随即将掉牌信号复归，而应检查保护动作情况，并查明原

因，在消除故障恢复送电前，方可将所有的掉牌信号全部复归。

差动保护1.1

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，

将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，

差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电

流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。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，一直用于变压

器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。

变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。其接线方式，按回路电流

法原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故

障，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器，

如果内部故障，流入继电器的电流等于短路点的总电流。当流入继电器的电

流大于动作电流，保护动作断路器跳闸。

纵联1.2差动保护

所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位

进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线

上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间

短路等内部故障，通常只作后备保护。

纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互

感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，流经继电器的电流等于两

侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电

流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如

果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，

使断路器跳闸，从而起到保护作用。变压器纵差保护是按照循环电流原理构

成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为

电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，

保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为

了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运

行和外部故障时，两个电流相等。

变压器本身所存在的不平衡电流及减小其影响的措施1.3

在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电

流叫稳态不平衡电流Ibp。

1.3.1由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流

由于变压器通常采用Y，d11的接线方式，因此，其两侧电流的相位相差30

度，即使变压器两侧的电流大小相等，反映到差动继电器中也回出现不平衡电流。

为了消除这种不平衡电流的影响，可用相位补偿