變壓器差動保護及其二次回路分析與應用核心探索

覃玉松

摘 要 變壓器使我國電力行業發展必不可少的重要設備，可以針對電路電壓情況給予一定保護作用。在其運行過程中，主要的保護手段就是差動保護，無論是變壓器設備發生故障，還是電流互感器之間出現故障，都可以利用變壓器差動保護原理解決問題。本文將重點論述變壓器差動保護和二次回路分析應用問題，從變壓器差動保護原理和保護范圍探討，旨在拋磚引玉，為探索其應用核心提供一點參考價值。

關鍵詞 變壓器;差動保護;二次回路;應用核心

在電路正常運行中，變壓器出現外部內部的故障，為了使系統之間和變壓器脫離，同時為了避免雙繞組或三繞組變壓器內部出現短路問題，經常要應用到差動保護保障電路系統安全性。因此工作人員一定要明確變壓器差動保護原理，對可能發生的故障進行及時排查，保證電路系統運行效率。

1變壓器差動保護原理和保護范圍

1.1 變壓器差動保護原理

變壓器差動保護的理論基礎是基爾霍夫電流定理與磁勢平衡原理，根據基爾霍夫電流理論，研究時可以視電流互感器和周邊包圍區域為一個節點，如果這個區域之外出現電路短路現象，則流入節點之前的電流和流入節點之后的電流，沒有數值上的變化。這個電流本質上為穿越性電流，電流之和為零，依據這個原理，如果在節點上出現流出電流，則說明節點電流出現了故障，這時電流沒有接入差動接線，變壓器的差動保護作用就可以正常起到保護作用。而且依據磁勢平衡原理，如果在變壓器繞組之內出現了短路現象，就會使磁勢平衡遭到破壞，這種情況下變壓器差動保護也可以正常發揮作用[1]。

1.2 差動保護的保護范圍

論述差動保護范圍需要先明確大差小差概念，來自主變壓器雙側開關CT的主變差動保護的電流即為大差，大差通常具有較大的保護范圍，保護范圍涉及套管引出線至各側開關部分;來自變高、變中套管CT的主變差動保護電流即為小差，變低部分則直接來自開關CT，保護范圍通常更小。

差強保護的范圍的實質是不同變壓器在每一側保護CT包括的范圍，理論上CT在裝設時應當靠近線路一側，這樣保護范圍就被擴大，連帶保護了開關與CT之間的部位。但是理論是實踐具有一定差異，差強保護的實際工況中，變電站主變差強保護CT，通常會選擇安裝在開關靠近主變壓器一側，若實際情況中CT開關并未在主變壓器靠近母線一側安裝，則在電路系統實際運行中就會縮小保護范圍，變壓器的高開關的保護作用此時失靈。上述方法和情景都是在理論的角度對變壓器裝設情況進行預設，這樣差強保護電流主要來自高電壓開關靠近主變壓器一側的CT，即差動保護小差。

小差保護的情況，通常是在主變壓器開關不運行，旨在旁路開關運行的情況下進行，這時通常需要避免大差保護的情況出現。主變壓器旁路在電路正常運行過程中，主要是切換主變壓器開關CT，切換至套管CT位置，這種做法就會讓大差轉換為小差。在實際主變壓器的保護中，通常都會兩種差動保護雙管齊下，大差和小差并行。一般情況下小差差強保護足夠滿足要求，大差的在其中發揮作用不夠明顯，所以小差就能勝任差動保護的任務，維持變壓器正常運行[2]。

2變壓器差動保護二次回路

2.1 CT電流互感器

同名端標注過程中，電流互感器通常會應用減極性標注法，該方法的實質是如果有電流的流入起點為一次繞組極性，二次感應電流感應側極性端會流出電流，一、二同名端流入電流后，會產生一致磁通方向。依據不同電流互感器精度，可以分成三個不同等級，0.2級、0.5級和P級等等。0.2與0.5主要應用于計量，實質為在額定電流附近，一次電流產生的二次繞組電流誤差允許最大范圍。相比于0.2與0.5，P級含義更為特殊，例如5P20指的是一次電流數值為額定電流20倍，二次繞組產生的電流誤差最大值為百分之5。這種互感器在220kV以下差動保護應用較多[3]。

主變壓器CT的實際配置存在差異，以高壓側舉例討論，通常情況下電流感應器在高壓側開關CT配置時，需要P級4個，0.2級1個和0.5級1個，各自具備各自功能，其中4個P級功能為適應2套主保護，1個0.2級主要應用于計量，1個0.5級主要適應2套母差保護[5]。

2.2 主變壓器的差強保護需要注意的問題

交流電路回路編號是主變壓器差強保護中應當注意的問題。例如A411，A代表A相電流，4的含義是交流電路回路，1的含義為CT二次繞組編號為1.如果回路中增加了元件數目，則會使位數改變，如果增加元件數量為1，則尾數相應增加1。另外，CT極性正確安裝也需要注意，在裝設差強保護的過程中，如果出現了極性錯誤安裝的問題，則會出現差動保護的錯誤操作。最后需要對CT繞組二次側的接地保護額外注意。在連接設備過程中，設備種類繁多，會導致二次接線過程中復雜性增強，可能會出現各種錯誤，電位差會使差強保護出現誤操作的問題，降低差強保護靈敏性[4]。

3結束語

主變壓器差動保護裝置的重要性不言而喻，在電力系統正常運行中發揮正常作用，在未來的電力行業發展中會有更大的應用價值。在應用過程中需要明確保護裝置極性的正確性，從而避免出現誤操作帶來故障問題。

參考文獻

[1] 鄭曦.變壓器差動保護及其二次回路分析與應用[J].科技風，2013 （21）：125-126.

[2] 黃少鋒，谷君，鄭濤，等.內橋接線方式下變壓器差動保護誤動原因及防范措施[J].高電壓技術，2011，37（12）：3099-3106.

[3] 袁宇波，陸于平，許揚，等.切除外部故障時電流互感器局部暫態飽和對變壓器差動保護的影響及對策[J].中國電機工程學報，2005，25（10）： 12-17.

[4] 鄭濤，劉萬順，劉建飛，等.采用數學形態學防止變壓器差動保護誤動的新方法[J].中國電機工程學報，2005，25（20）：6-11.

[5] 袁宇波，陸于平，李澄，等.基于附加相位判別的自適應二次諧波勵磁涌流制動方案研究[J].中國電機工程學報，2006，26（18）：19-24.