1 差動保護的作用

差動保護是防止變壓器內部故障的主保護，在35kV 及以上變電站中普遍采用，主要用于保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備以及連接這些設備的導線。簡單地講，就是輸入的兩端TA 之間的設備。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，發生區內故障時，可以整定為瞬時動作;差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時，所以用于變壓器做主保護。

2 保護原理

差動保護是利用基爾霍夫電流定律中“在任意時刻，對電路中的任一節點，流經該節點的電流代數和恒為零”的原理工作的。差動保護把被保護的變壓器看成是一個接點，在變壓器的各側均裝設電流互感器，把變壓器各側電流互感器副邊按差接線法接線，即各側電流互感器的同極性端都朝向母線側，將同極性端子相連，并聯接入差動繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是各側電流互感器的副邊電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的;從理論上講，正常情況下或外部故障時，流入變壓器的電流和流出的電流(折算后的電流)相等，差回路中的電流為零。

當變壓器正常運行或區外故障(流過穿越性電流)時，各側電流互感器的副邊電流流入保護裝置，通過程序的運行，各側電流存在的相位差由軟件自動進行校正，自動計算出各側電流IH-(IM- IL)接近為零(IH 為高壓側電流，IM 為中壓側電流，IL 為低壓側電流)，則保護不動作。當變壓器內部發生相間或匝間短路故障時，兩側(或三側)向故障點提供短路電流，在差動回路中由于IM 或IL 改變了方向或等于零，流入差動繼電器的電流I觶H-(IM- IL)不再接近于零;當差動電流大于差動保護裝置的整定值時，保護動作，將被保護變壓器的各側斷路器跳開，使故障變壓器斷開電源。

3 接線特點

在電力系統中，三繞組變壓器通常采用YN，yn，d11 的接線方式;因各側電流相位不一致，d 側電流比y 側電流超前30°，從而在變壓器差動保護的差回路中產生較大的不平衡電流。在原來的電磁式保護中，按照差動保護原理，在正常運行或有穿越性電流流過時，流入繼電器的電流必須為零，即必須保證電源側與負荷側電流相位相差180°，使流入差動繼電器的電流接近于零。因此，必須通過改變接線組別的方法矯正相位差，而改變接線組別，即麻煩且容易出現錯誤。在微機保護逐漸普及的今天，由于軟件計算的靈活性，允許變壓器各側TA 二次側都按Y 形接線，在進行差動計算時由軟件對變壓器副邊電流進行相位較準，各側電流存在的相位差由軟件自動進行校正，簡化了TA 接線，現場施工中簡單易行。

由軟件進行相位校準后，還必須對各側TA 變比進行計算調整，才能消除不平衡電流對變壓器差動保護的影響。在微機保護裝置中變比的計算調整也是靠軟件實現的，將計算出的TA 調整系數當作定值送入微機保護，由保護軟件實現TA 自動平衡功能，消除不平衡電流的影響。應注意的是采用微機型差動保護裝置之后各側差動TA 的極性仍然朝向母線側，只有這樣的接線才能保證軟件計算正確。

4 保證接線正確

變壓器差動保護按照規定在保護投運前要嚴格檢查電流互感器的接線，以確保變壓器各側電流極性的正確性。在帶負荷前解除差動保護壓板，帶負荷后通過查看保護裝置上的差流指示值ID 和各側相量來驗證接線是否正確。例如我單位變電站主變裝設的DF3333E 雙圈變差動保護裝置，從裝置的LCD 屏幕上很方便地看到各相差動電流ID 的大小，而且在高、低壓二次側電流有效值的后面直接顯示出相位角如：高壓側IHA=0.81A ∠0°，IHB=0.84A∠240° ，IHC=0.83A ∠120° ; 低壓側ILA=0.82A∠212°，ILB=0.84A∠91°，ILC=0.84A∠332°;該型保護裝置這樣的顯示，說明接線正確。根據現場測試，ID 一般為0.01～0.03 IN ( IN 為二次額定電流)。

5 不平衡電流產生的原因與對策

實際運行中，由于各種因素的影響會引起差動回路中流過不平衡電流，而且不平衡電流往往對于變壓器差動保護的正常工作影響很大;如果不能夠很好的解決這些問題，就會直接影響變壓器差動保護的性能，甚至造成變壓器差動保護的誤動或拒動。

5.1 原因

5.1.1 各側電流互感器的特性不可能完全一致，例如35kV 側是利用斷路器中的套管式電流互感器，而10kV 側多數是在高壓開關柜內裝設獨立的環氧樹脂澆鑄式電流互感器，這兩者之間不但型號不同，而且特性也不一致，勢必在差回路中引起不平衡電流。

5.1.2 變壓器的勵磁涌流，變壓器空載合閘或外部短路故障切除后電壓恢復時，在變壓器電源側繞組中，將產生很大的勵磁電流，達變壓器額定電流的6～8 倍，由于此電流只流過變壓器電源側繞組，因此，在差回路中必然要出現較大的不平衡電流。

5.1.3 運行中變壓器帶負荷調壓或分接開關位置改變后，電流互感器二次電流的平衡關系被破壞，在差回路中產生不平衡電流。

5.1.4 變壓器區外短路時，由于穿越性短路電流使TA 鐵芯飽和，從而使不平衡差流增大，而且穿越性電流越大，不平衡差流就越大，二者呈線性關系。

5.2 對策

差動保護的理想情況是外部故障時保護可靠制動，內部故障時保護可靠動作。為降低不平衡電流對差動保護的影響，設置復式比率差動保護，就是按復式比率大小而動作的差動保護，它能滿足正常運行、區外故障、內部故障及勵磁涌流等多種情況對保護的要求。在變壓器嚴重內部故障時，短路電流很大的情況下，TA 嚴重飽和產生很大的不平衡電流，影響了復式比率差動保護的快速動作，所以差動保護還應有差動速斷保護，作為輔助保護，以加快保護的動作速度。

我單位變電站主變使用的DF3333E 雙圈變差動保護裝置，系煙臺東方電子公司生產，該裝置利用強大的軟件功能對各種不平衡電流都能夠做到正確識別和判斷，有效地防止誤動作。例如該裝置對TA誤差、暫態現象和干擾不敏感，能夠識別保護區外部引起的TA 飽和;具有良好的不同原理抗變壓器勵磁涌流的能力、比率差動保護循環閉鎖功能、差流異常檢測、采樣數據異常檢測等功能。但是設備越先進、越智能化、越需要相關工作人員熟練掌握繼電保護裝置和自動裝置的基本原理、接線方式和動作過程、整定原則，熟悉保護裝置技術說明書，掌握保護裝置的構成、調試和使用方法：根據主變實際運行狀況，科學合理地調整保護定值，最大限度地降低變壓器差動保護中的誤動或拒動。