電力系統的變壓器差動保護簡介

摘 要：在我國的電力運行系統中，變壓器一直是一個非常重要的電力設備。變壓器保障了國家電網系統的正常運作。隨著我國變壓器的技術不斷取得突破，我國變壓器也由小型及中型變壓器逐步發展成了大型變壓器。在我國的電力系統中大型變壓器的使用還是比較廣泛的，為了使大型變壓器在一種被保護的狀態下進行正常運行，我國的變壓器相關技術人員就要在變壓器的主要部件——繼電器上做文章了，我們要在繼電器的保護技術原理上來處理這一個問題。這里的保護問題，首先要保障的就是差動保護。差動保護的適當，可以實現大型變壓器的經濟技術方面性能提高的目的。文章重點講述大型變壓器的差動保護。現在在國家的電力運行體系中，較常用的差動保護的方式為制動比率方式的差動保護。

關鍵詞：電力系統；變壓器差動保護；影響因素

前言

在我國的電力系統中，電流的升壓和電流的降壓是變壓器的兩大主要功能。正是擁有了電流升壓和電流降壓的兩大功能，才使得變壓器成為了我國電力系統中的一個重要的設備，甚至是一個必須存在的設備。這是由于在我國的電力體系中，存在著各個階層的電壓。就像民用電壓和商用電壓也會有所區別一樣，不同用途的電壓是不相同的。如果電力系統中的變壓器在運行中出現了故障，那么就會在最大程度上影響到電力系統的安全性能和穩定性能。我國現在使用的變壓器設備大多花費不菲，所以，在變壓器的使用過程中，我們更需要對變壓器進行保護，來保障變壓器的運行安全。在一般的情況下，差動保護是一種基本的防護方式，這種方式主要是防護變壓器在運行過程中內部出現故障的問題。下面來詳細的講解一下。

1 變壓器差動保護的原理

差動保護在變壓器的內部防護中的最主要的作用是及時的反饋變壓器內部存在的短路現象，這里存在三個主要的短路故障現象：第一變壓器內部繞組出現的故障；第二變壓器內部引出線出現的故障；第三變壓器的套管位置出現的故障。變壓器的運行中的主要保護措施就是差動保護。差動保護可以有效的對變壓器繞組線圈和引出線上的短路現象進行保護，同樣還可以對常見的變壓器內部單相接地短路故障進行有效的保護。這種差動保護主要是依靠在變壓器的兩邊位置安裝電流互感裝置來實現的。由于電力系統中的變壓器的電壓的等級可變化，所以在安裝變壓器兩邊位置的互感裝置時，要根據變壓器的實際情況來進行互感裝置的選擇。在電力系統中，當電壓達到350kV或者更高時，必須使用變壓器的差動保護。

2 變壓器的差動保護內部勵磁的涌流和不平衡的電流的內容

關于變壓器的差動保護內部勵磁的涌流和不平衡的電流的敘述，我們從兩個方面進行分析：第一分析變壓器的內部勵磁涌流的概念和辨別的方式；第二分析變壓器的差動保護經常內部出現不平衡電流的原因。

2.1 變壓器的內部勵磁涌流的概念和辨別的方式

變壓器差動保護的非常重要的元素就是勵磁涌流元素。和勵磁涌流有關的環節很多，例如：變壓器差動保護的繼電器方面的設計工作、繼電器的型號選擇和整合整套差動裝置等。差動保護中的勵磁涌流不是出現在變壓器的兩側位置，而是存在于變壓器的單側繞組中。這種出現形式就相當于變壓器內部的短路電流，會嚴重影響到變壓器的正常運行。如果我們從一個側面來分析勵磁涌流的回路問題，那么，這個勵磁涌流可以被看做是一種非線性的電磁感應。如果變壓器及變壓器所在的體系動正常運行，這是變壓器內部的鐵芯就會是一種非飽和的狀態，相應的變壓器中的繞組電磁感應較大，會使得勵磁涌流在變壓器內部忽略不計。但是一旦出現特殊情況，使得變壓器的電壓成倍上升，那么這時的勵磁涌流就會是變壓器額定電流的6到8倍，通常情況下，是不會超過8倍這個極限值的。這時的勵磁涌流在學術上也可以稱為勵磁電流。

在變壓器內部，勵磁涌流的的辨別和用于勵磁涌流而引起的變壓器內部故障是變壓器差動保護的最關鍵的問題。在我國的變壓器研究中，勵磁涌流的的辨別和用于勵磁涌流而引起的變壓器內部故障的識別方式有八種，他們分別是：（1）變壓器的有功功率的辨別方法；（2）變壓器的等值電路的辨別方法；（3）變壓器的磁通特性的辨別方法；（4）變壓器的電流波形的凹凸曲線的辨別方法；（5）變壓器的電流波形的對稱原理的辨別方法；（6）變壓器的電流的間斷角理論的辨別方法；（7）變壓器電流的諧波的辨別方法；（8）變壓器電流波形的辨別方法等。

2.2 變壓器的差動保護經常內部出現不平衡電流的原因

變壓器差動保護的非常重要的元素也包括不平衡電流元素。關于變壓器的差動保護經常內部出現不平衡電流的原因我們從四個方面進行分析，這四個方面分別是：變壓器在使用時出現區外故障；變壓器的差動保護中的勵磁涌流的存在；變壓器的電流互感裝置的兩側特性的差異性的存在；變壓器在使用時分接方式的開關的使用。我們通過這四方面的分析，來找出恰當的方式來保障變壓器中的差動保護可以正常的起到作用，確保差動保護的保護指令動作的精確性，盡最大努力來避免變壓器的差動保護出現失效的保護動作。

變壓器差動保護不平衡電流出現的原因之一：變壓器在使用時出現區外故障。變壓器出現穿越性質的短路問題，是由于變壓器內部的鐵芯正處在一種飽和狀態下，這種飽和的狀態就會產生過大的電流不平衡差，導致了不平衡電流的出現。變壓器差動保護不平衡電流出現的原因之二：變壓器的差動保護中的勵磁涌流的存在。

當變壓器的外部問題被去除之后，在恢復供電的過程中，會使變壓器的內部繞組的勵磁涌流變大，極端情況下，勵磁涌流會在極短的時間里到達額定電流的8倍，這一極限電流值，由于勵磁涌流只有一個繞組回路，就會使差動保護回路中的不平衡電路的產生。變壓器差動保護不平衡電流出現的原因之三：變壓器的電流互感裝置的兩側特性的差異性的存在。

在變壓器的互感裝置中，不同電壓的斷路器的形式不同就導致了變壓器中的不平衡電路的產生。例如，10kV的電壓所采用的為環氧樹脂形式的斷路器；35kV電壓所采用的為套管形式的斷路器。正是由于這種斷路器的方式差異使得變壓器中的不平衡電路的產生。變壓器差動保護不平衡電流出現的原因之四：變壓器在使用時分接方式的開關的位置。分接開關在不同的位置使用時，變壓器中的二次電流的平衡效果是不同的，這種平衡效果的差異，也是可以使得變壓器中的不平衡電路的產生。

3 變壓器的差動保護的未來發展方向

變壓器的差動保護的發展，還是需要依靠我國變壓器方面的專家來深入的研究，突破口應該還是以辨別勵磁涌流方面的研究為主。運用當代先進的計算機和網絡，擴展創新出一批高性能的電子芯片，是高性能的電子芯片來控制辨別勵磁涌流。未來這方面的走勢一定是實現機器人智能辨別系統。我們要努力的實現這一個遠大的目標。

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