变压器差动保护原理及调试的探讨

变压器差动保护原理及调试的探讨

李建

（中电建湖北电力建设有限公司湖北省武汉市430070）

摘要：本文通过对变压器的工作原理和差动保护原理进行相关的分析，并且着重讨论计算方法和相位补偿等问题，在了解过这些问题之后，才能够对变压器差动保护装置的原理和如何调试该装置进行相应的讨论。只有通过一步一步的推导，才能够计算出一个完整的、科学的算法，才能够在VisualBasic6.0的编程中进行更为精确的计算，然后再进一步开发出相应的变压器差动保护装置。该系统具有操作简单和互动性良好的优点，使用者能够很好的对其进行操作，并且能够保证数据的准确性。该系统提升了工作人员现场调试的效率，并且有效的指导了工作人员们应该如何进行有效的变压器调试工作，这对于变压器的调试工作是十分有利的。

关键词：差动保护装置；变压器；原理；调试

引言：变压器差动保护作为变压器的主保护，具有十分重要的意义，变压器的差动保护装置成为安装作业阶段的重中之重，由于变压器的安装工作会直接影响到变压器后期的使用效果，所以要格外注重变压器的差动保护装置，该装置是维护变压器正常运行的关键。所以，一定要掌握差动保护装置的工作原理，除此之外，其调试工作也是十分重要的。

一、微机变压器差动保护原理

1.差动保护的动作曲线和动作判据

变压器差动保护是按比较各侧电流大小和相位而构成的一种保护。当变压器内部故障时，有差动电流流过差动回路，当电流达到整定值时差动继电器动作，跳开变压器各侧的断路器。变压器在正常运行或外部故障时，在理想情况下，流过差动回路的电流为零，差动继电器不动作。微机型变压器差动保护动作特性多采用具有二段折线形的动作特性曲线。

2.制动电流的取得

对于双绕组变压器，制动电流常用以下两种取得方法。制动电流取高、低压侧TA二次电流相量差的一半，即Is=12I•h-I•l制动电流取高、低压侧TA二次电流幅值的最大值，即Is=maxI•h，I•lll对于三绕组变压器，制动电流取法与双绕组变压器的基本相同。

3.微机变压器保护相位的校正

双绕组变压器常采用Y，d11接线方式，则变压器两侧电流相位差为30°，为保证在正常运行或外部短路故障时高压侧电流与低压侧电流呈反向关系，必须进行相位校正。对于Y，y，d11接线方式的三绕组变压器也应通过相位校正的方法保证星形侧与三角形侧电流呈反向关系。对于微机保护，变压器两侧电流相位差由软件进行相位校正，两侧电流互感器二次接线同为星形接线法，称为“内转角”方式。

二、大型变压器差动保护系统常规调试方法与内容

1.变压器差动保护系统的形式

大型变压器差动保护的基本原理，是利用安装在变压器高低压两侧的电流互感器，监测比较输入输出的电流的相位和大小，当发现电流不平衡时，启动差动继电器给出跳闸信号，保护变压器，形成所谓的纵向差动保护，变压器差动保护系统有由继电器为主要控制元件组成的继电保护系统，以及由微机运算控制的综合微机保护系统。

由于励磁涌流、保护区外故障、高低两侧电流互感器特性不一致和其计算变比与实际变比不同、高低压侧相位差异等因素，都会产生差动系统内的不平衡电流，从而引起系统误动作。为克服这些不利因素的影响，就形成了采用特殊的差动继电器、自耦变流器、或进行相位补偿的接线，或软件校正等不同形式的差动保护系统。

2.变压器差动保护系统常规调试方法

在变压器安装结束投入运行前，通常利用电流源，从保护系统中电流互感器的二次侧，用不同的接入方法施加电流，对差动保护系统进行模拟各种保护动作调试。在变压器投入运行后，带上一些负荷，对保护系统的调试结果再进行复核性试验。然而由于变压器主回路自身原因，诸如励磁涌流、高低压侧相位差异等因素，造成的不平衡电流大小是多少，影响有多大，在这样的调试中无法真实反映出来。因此不能验证保护系统设计是否合理，而且复核性试验仅能做到定性分析。

3.变压器差动保护系统常规调试内容

通常新安装的变压器，从差动保护系统的电流互感器二次侧输入电流后，进行最小动作电流、最小制动电流、比例制动系数、二次谐波制动系数和平衡系数的测试与调整，以及进行一些模拟故障动作试验，使其达到设计要求。

4.变压器进入运行状态调试

（1）用正式电源接入进行调试

用正式电源对变压器差动保护系统进行调试是最直接和有效的。但是，将新安装的变压器直接投入运行状态进行调试，必然对电网运行构成较大的威胁，而且此时往往不能同时获得正式电源，用电设备也还不能同时投入运行，因此用正式电源接入进行调试的方式，是不可取的。

（2）三相电流源法调试

用三相大电流发生器对变压器供电进行调试，是较准确的测试方法，它能够在变压器高低侧一次回路产生一定相位和幅值的电流，从而通过电流互感器产生二次回路的电流，对差动保护系统进行试验与调试。但由于三相大电流发生器价格昂贵、体积庞大，主要用于变压器制造厂的工厂试验，因此不适合安装现场的调试。

（3）短路法调试

所谓短路法调试，就是利用变压器所具有的短路特性（阻抗电压），将变压器的一侧短接，另一侧施加电源的方法进行试验。这种方法同样能在变压器高低侧一次回路产生一定相位和幅值的电流，而所施加的电源为有一定容量的施工现场临时电即可，同时这样的调试能够做到定量与定性分析。因此短路法是比较适合安装现场的调试。

三、辅助调试软件的开发

1.软件基本功能

在最短的时间内，以最快的速度，对基于已确定PST1200U型变压器差动保护原理功能完成装置验证任务是现场调试人员需要进行的，而非对已确定原理过度地研究[5]。故采用“黑箱方法”获取计算结果和调试参数，软件自动对计算判断过程进行处理，而获取反馈信息和输入控制信息的工作重心主要是由现场调试人员来控制。依据前面提到的解决该问题的核心，要保证开发出来的PST1200U型变压器差动保护装置辅助调试软件拥有以下的特点，仅仅需要输入定值单上的调试参数，系统就能直接输出计算结果，直接将计算结果应用于调试PST1200U型变压器差动保护装置。

2.软件的特点和构成

软件在VisualBasic6.0编程环境下进行开发设计，运行环境为Windows操作系统，具备人机对话界面友好，参数定值输入简洁，差动类型选择方便、数据智能判断等特点。为便于软件的更新和维护，结合PST1200U型变压器差动保护装置的特点和现场调试实际应用，该软件由以下几个区域构成：（1）参数设置区；（2）中间计算数据区；（3）定值整定区；（4）比率差动计算区；（5）测试仪设定值区。

3.控件的使用

编程过程中，为实现软件的相关功能，主要使用到如下控件：文本框控件、标签控件、单选按钮控件、按钮控件。用单选按钮控件作为差动类型选择，文本框控件作为相关原始参数定值的输入，标签控件作为计算中间数据、计算结果的输出，按钮控件实现开始计算控制。

结语：当变压器差动保护装置安装完成之后，一定要通过各种方对其进行相应的调试，但是，在进行这一项工作之前，一定要首先弄清楚该装置的工作原理，在调试过程中可以采取短路法来对其进行调试，该种调试方法有利于节省电能，并且能够让变压器进入到一个模拟运行的状态，以此来更真实的反映变压器运行阶段差动保护装置的工作状态，对于提升变压器的运行效率具有重要的作用。

参考文献：

[1]张晨星，于浩.变压器差动保护装置调试软件的开发[J].信息与电脑（理论版），2012（11）：178-179.

[2]张振华.微机变压器差动保护装置与调试方法探讨[J].中国高新技术企业，2015（29）：76-77.

[3]王猛.比率制动式主变差动保护原理与调试方法浅析[J].中国设备工程，2017（24）：82-83.