浅谈变压器差动保护

张燕

摘 要：本文对变压器差动保护的原理，特点，运行中的要求作了较为详细的介绍，对在变压器差动保护动作跳闸后的处理流程和原因分析进行了梳理。

关键词：差动保护；原理；分析；处理

中图分类号：TM407；TM772 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0129-02

电力变压器是发电厂和变电站的主要电气设备，变压器本体及相关保护装置的正常可靠运行对一个变电站甚至整个电力系统的安全稳定至关重要。一旦发生故障造成设备损坏，因其检修难度大、周期长，势必要造成很大的經济损失。

变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，是变压器的主保护之一。一般采用的是带制动特性的比率差动保护，因其所具有的区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特点使其在系统内得到了广泛运用。区内故障时，差动保护瞬时有选择性的断开故障设备，极大的保证了电网、设备、人身的安全。

1 变压器差动保护基本原理及作用

差动保护是根据“电路中流入节点电流总和等于零”的原理制成的。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差。

变压器差动保护为变压器的主保护，主要用来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。

差动保护的优点是能迅速有选择的切除保护范围内的故障，接线正确，调试得当，不会发生误动。

缺点是不能反应内部变压器内部如铁芯过热烧伤、油面降低等故障，如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大，会造成局部绕组严重过热并产生强烈的油流向油枕方向冲击，但是表现在相电流上并不大，差动保护将没有反应。因此差动保护不能代替气体保护。

2 变压器差动保护动作故障点判断及处理程序

2.1 变压器及其套管引出线，各侧差动电流互感器以内的一次设备故障引起主变跳闸

2.1.1 主变差动保护动作及事故现象

110kV西城变电站正常运行情况：110kV和10kV均采用单母线分段的接线方式，110kVI、II母并列运行，10kV采用分裂运行方式。2009年9月11日，凌晨2：08分，110kV西城变电站后台机事故报警：1号主变差动速断保护动作，101开关、901开关动作跳闸，1号主变电流、有功、无功表计指示为0，10kV分段930开关备自投动作成功。如图1所示。

2.1.2 处理过程

事故发生后，当值值班员迅速调看了该站的主接线图和事件历史记录，发现1号主变两侧的总路开关101、901开关跳闸了，潮流显示为0，10kV备用电源自投装置动作成功后，2号主变未出现过载，该站各级母线电压及线路潮流指示正常，对外供电未受影响。值班员在值班长的安排下向相关领导和调度汇报，并对变压器差动保护动作范围内的一、二次设备进行检查。保护室检查，发现1号主变高低压侧101、901开关跳闸灯亮，运行灯熄灭，保护装置显示1号主变差动保护动作跳开1号主变101、901开关。现场检查，地点包括：1号主变场地、101开关间隔、901开关间隔及其间的联络线等。同时应关注变压器本体的油温、油色、防爆玻璃、瓷套管等，确定是否有明显异常。最终值班员发现1号主变低压侧B、C相穿墙套管有放电痕迹。如图2所示。

将检查情况向当值调度汇报后，在调度的命令下将1号主变隔离，转检修。

若检查变压器及差动保护范围内一次设备，未发现任何明显的异常和故障痕迹，在未查明原因及消除故障前，不得送电。

2.2 变压器内部故障引起主变跳闸

110kV叙永变电站2号主变是1995年生产的三相绕组变压器，2011年05月从成都拉至泸州110kV叙永变电站使用，该变压器在成都时曾经遭受近区短路冲击。2012年3月该变压器再次遭受短路冲击，但未发现明显变形，根据状态检修判定其为异常状态。

其铭牌参数为：

型号：SFSZ8-31500/110

额定容量：31500/31500/31500VA

额定电压：110±8*1.25%/35±2*2.5/11kV

空载损耗：42kW 空载电流：0.53%

短路阻抗：10.04%/17.79%/6.44%

连接组别：YNyn0d11

生产日期：1995/02/01

2013年08月15日，叙永地区出现强雷暴雨天气，在打雷天气2号主变压器发生主变差动保护、重瓦斯保护动作。跳闸后运行值班员检查2号主变压器气体继电器观察窗可见明显气体，压力释放阀没有动作，外绝缘没有闪络放电痕迹，各处密封点未见受压喷油现象，变压器外观整体未见异常。初步判断为2号主变内部故障造成主变差动保护动作。经现场确认和保护专业人员对保护装置试验，保护装置及二次回路正常。

高压试验人员现场对2号主变进行了诊断试验。包括：绕组变形试验、低电压短路试验、低电压空载试验、直流电阻试验、变比试验、绕组绝缘试验、绕组连同套管介损试验、套管介损试验、交流耐压试验，并在主变本体放油阀处及瓦斯继电器处分别提取油样、气样进行色谱分析试验。判定为2号主变35kV侧B相绕组故障。

绕组变形试验：

从图3可见，B相与A、C相绕组曲线在低频段曲线呈反相状态。与以往相比整体在低频段有变化。可判断B相可能变形，整体也可能变化。如图4所示。

工厂在对变压器吊罩、拆除铁芯上铁轭、拔线圈后发现35kVBm相绕组整体向内凹变形。

3 变压器差动保护运行中的要求

（1）变压器差动保护应能躲过励磁涌流和外部短路电流产生的不平衡电流。

（2）应在变压器过励磁时不会误动作。

（3）差动保护的的范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引线时，应采取快速切除故障的辅助保护措施。

（4）对新安装的差动保护在投入运行前应进行试验。

（5）变压器带负荷后，应每日定时对变压器各相差流进行检查。正常状态下各相差流应小于0.02Ie。

4 结语

变压器差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不延时，一直用于变压器的主保护。而变压器结构复杂，独具特点，所以必须严格按规程要求认真分析各个细节，了解变压器差动保护的特点，采用相应措施，杜绝事故发生，保证保护可靠动作。变压器各相差流异常时，运行人员必须对变压器及相关设备进行检查，查明动作的原因，并立即向上级调度和主管领导汇报，及时收集相关数据，根据有关导则及现场分析结论采取相应的对策，避免事故的发生，以保证变压器的安全经济运行。

参考文献

[1]王唯俭.电气主设备继电保护原理与应用，北京：电力出版社，2002.

[2]贺家李.电力系统继电保护原理（增订版），北京：中国电力出版社，2004.

[3]电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011.中国南方电网有限责任公司.