差动保护在不平衡电流下的作用

从差动保护的基本工作原理可见，要使差动保护在正常运行或外部短路时不动作，就应使此时流入继电器中的电流。但有许多因素使得（下面将详细讨论），从而使流入继电器的电流，该电流叫不平衡电流，用表示。为了保证动作的选择性，继电器的动作电流必须躲过外部短路时的最大不平衡电流。不平衡电流越大，继电器的动作电流就越大，这将会降低内部故障时保护的灵敏度，有时甚至使保护无法工作。因此，如何减小不平衡电流是差动保护中需要解决的主要问题。为此，下面先分析不平衡电流产生的原因，并讨论减少它对保护影响的措施。

图6-46　双绕组变压器差动保护原理接线图

1.由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流

电力系统中的大、中型双绕组变压器通常采用YNd11和Yd11联结，因此，变压器两侧线电流之间就有30°的相位差，此时，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧二次电流由于相位不同，将会在差动回路上产生很大的不平衡电流。为了消除这种不平衡电流的影响，通常是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，如图6-47a所示。由图6-47b相量图可知，这样连接后即可把二次电流的相位校正过来。

但当采用上述接线方式以后，变压器星形侧电流互感器流入继电器的电流将是电流互感器二次电流的倍，为了使正常运行及外部故障时流入继电器中的电流为零，就必须将该侧电流互感器的变比扩大倍。因此，变压器星形侧电流互感器的变比应为

式中，为变压器星形侧的额定电流。

变压器三角形侧电流互感器的变比应为

式中，为变压器三角形侧的额定电流。

2.由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流(www.xing528.com)

按式（6-51）、式（6-52）确定的变比称为计算变比，但是，由于电流互感器的变比已标准化，变压器各侧采用电流互感器的实际变比将比计算变比大。这样，在正常运行时，差动回路中将会有不平衡电流流过。当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，通常都是利用它的平衡线圈来进行补偿。

图6-47　YNd11和Yd11联结变压器差动保护原理接线图和相量图

a）原　理接线图　b）相量图

3.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流

由于变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因而装在变压器两侧的电流互感器的型号就不同，则它们的磁化特性也就不同，因此，在差动回路中将产生不平衡电流。为此，在整定计算时引入一个同型系数，通常变压器两侧电流互感器型号不同，取

4.由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流

在电力系统中，为了维持系统的电压水平，经常需要带负荷调整变压器的分接头。改变分接头的位置，实际上就是改变变压器的电压比，如果差动保护已按照某一运行方式下的电压比调整好，则当分接头改变时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。由于在运行中不可能随变压器分接头改变而重新调整差动继电器的参数，因此，在计算差动保护动作值时应予以考虑。

5.由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流

变压器在正常运行时，励磁电流很小，一般不超过额定电流的2%～10%。当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就可能产生很大的励磁电流，其数值最大可达到变压器额定电流的6～8倍，这种励磁电流称为励磁涌流。由于励磁涌流仅在变压器的电源侧出现，而且其数值与变压器内部故障时的短路电流大小相当，如不采取措施消除其影响，差动保护将难以正常工作。

励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、变压器铁心的剩磁大小和方向、变压器容量的大小、铁心材料的优劣等因素有关。通过对励磁涌流进行试验和波形分析证明，励磁涌流具有以下特点：①励磁涌流波形中含有很大的非周期分量，它偏于时间轴的一侧，并迅速衰减；②涌流波形中含有大量的高次谐波，其中以二次谐波为主；③波形之间出现间断。

根据以上特点，在变压器纵联差动保护中消除励磁涌流影响的方法主要有：①采用速饱和变流器，以阻止励磁涌流流入差动继电器；②鉴别短路电流和励磁涌流的波形间断角，以分辨出励磁涌流；③用二次谐波构成制动量，在出现励磁涌流时制动保护。