繼電保護測試儀實現變壓器縱差保護需要解決的難點

實現發電機、電動機及母線的縱差保護比較容易。這是因為這些主設備在正常工況下或外部故障時其流進電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態過程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。

為此，微機繼電保護測試儀要實現變壓器的縱差保護，需要解決幾個技術難點。

1、變壓器兩側電流的大小及相位不同

變壓器正常運行時，若不計傳輸損耗，則流入功率應等于流出功率。但由于兩側的電壓不同，其兩側的電流不會相同。

超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當接線組別為Y0/△-11（或Y0/△-1）時，變壓器兩側電流的相位相差300。（根據負荷情況，變壓器為三圈變壓器時，相角可能不同，但電壓始終滿足上條件）

流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。

2、穩態不平衡電流大

與發電機、電動機及母線的縱差保護相比，即使不考慮正常運行時某種工況下變壓器兩側電流大小與相位的不同，在正常運行時，變壓器縱差保護兩側的不平衡電流也大。其原因是：

（1）變壓器有勵磁電流

變壓器鐵芯中的主磁通是由勵磁電流產生的，而勵磁電流只流過電源側，在實現的縱差保護中將產生不平衡電流。

勵磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3[%]～8[%]。大型變壓器的勵磁電流相對較小。

（2）變壓器帶負荷調壓

為滿足電力系統及用戶對電壓質量的要求，在運行中，根據系統的運行方式及負荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當于變壓器兩側之間的變比發生了變化，將使兩側之間電流的差值發生了變化，從而增大了其縱差保護中的不平衡電流。

根據運行實際情況，變壓器帶負荷調壓范圍一般為±5[%]。因此，由于帶負荷調壓，在縱差保護產生的不平衡電流可達5[%]的變壓器額定電流。

（3）兩側差動TA的變比與計算變比不同

變壓器兩側差動TA的變比，與實際計算值不同，將在縱差保護產生不平衡電流。另外，兩側TA的型號及變比不一，也將使差動保護中的不平衡電流增大。由于兩側TA變比誤差在差動保護中產生的不平衡電流可取6[%]。

3、暫態不平衡電流大

（1）兩側差動TA型號、變比及二次負載不同

與發電機縱差保護不同，變壓器兩側差動TA的變比不同、型號不同；由各側TA端子箱引至保護盤TA二次電纜的長度相差很大，即各側差動TA的二次負載相差較大。

差動TA型號及變比不同，其暫態特性就不同；差動TA二次負載不同，二次回路的暫態過程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態過程中，由于兩側電流中的自由分量相差很大，可能使兩側差動TA二次電流之間的相位發生變化，從而可能在縱差保護中產生很大的不平衡電流。

（2）空投變壓器的勵磁涌流

空投變壓器時產生的勵磁涌流的大小，與變壓器結構有關，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關，與合閘角有關；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的阻抗）有關。

多次測量表明：空投變壓器時的勵磁涌流通常為其額定電流的2～6倍，大可達8倍以上。

由于勵磁涌流只由充電側流入變壓器，對變壓器縱差保護而言是一很大的不平衡電流。

（3）變壓器過激磁

在運行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后，其勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護中的不平衡電流大大增加。

（4）大電流系統側接地故障時變壓器的零序電流

當變壓器高壓側（大電流系統側）發生接地故障時，流入變壓器的零序電流因低壓側為小電流系統而不流出變壓器。因此，對于變壓器縱差保護而言，上述零序電流為一很大的不平衡電流。

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