縱向差動保護是所有電氣主設備的主要保護。它靈敏度高，選擇性好，已成功應用于干式變壓器保護。然而，干式變壓器縱差保護一直存在勵磁涌流難以識別的問題。雖然有幾種有效的閉鎖方案，但由于超高壓輸電線路長度的增加、靜態無功補償容量的增加、硅鋼片工藝的改進以及干式變壓器的磁化特性，干式變壓器縱差保護固有的原理矛盾更加突出。1.干式變壓器縱差保護的基本原理縱差保護在發電機中的應用相對簡單，但作為干式變壓器內部故障的主要保護，縱差保護會有許多特點和難點。干式變壓器有兩個或兩個以上的電壓等級，用于縱差保護的電流互感器的額定參數不同，因此縱差保護產生的不平衡電流會比發電機大得多。縱向差動保護是通過比較被保護元件兩端電流的幅值和相位來構成的。根據KCL基本定理，當被保護設備發生故障時，所有流入電流之和必須始終等于所有流出電流之和。當被保護設備內部發生故障時，短路點成為新的端子，電流大于0，但實際上發生外部短路時存在不平衡電流。事實上，當外部短路故障發生時，由于外部短路電流較大，尤其是暫態過程中的非周期分量電流，電流互感器的勵磁電流急劇增大，飽和狀態使得干式變壓器兩側變壓器的輸變電特性難以保持一致，導致不平衡電流較大。因此，利用制動特性原理，外部短路電流越大，制動電流越大，繼電器能夠可靠制動。此外，由于縱聯差動保護的原理是基于比較干式變壓器各側電流的大小和相位，并受干式變壓器各側電流互感器和多種因素的影響，所以干式變壓器的動態差動保護電路在正常運行和外部故障時存在不平衡電流，使縱聯差動保護處于不利的工作閾值下。為了保證干式變壓器縱差保護動作正確、靈敏，有必要對其電路中的不平衡電流進行分析，找出原因并采取措施消除。2.縱差保護不平衡電流分析2.1穩態不平衡電流干式變壓器正常運行時，縱差保護回路不平衡電流主要由電流互感器、干式變壓器接線方式和干式變壓器有載調壓引起。電流互感器的計算比率與實際比率不同。正常運行時，干式變壓器每側的電流不相等。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動電路的電流為零的要求，高低壓兩側流入繼電器的電流應相等，即高低壓側電流互感器的比例應等于干式變壓器的比例。但實際上，由于電流互感器的比率都是根據產品目錄選擇的標準比率，干式變壓器的比率是一定的，所以不能滿足上述閾值，會出現電流不平衡。是干式變壓器兩側電流相位不同造成的。干式變壓器通常采用兩側電流相位差為30的接線方式。此時，如果兩側電流互感器仍采用通常的接線方式，二次電流也會因其相位不同而在縱差保護回路中產生不平衡電流。由干式變壓器有載調節抽頭產生。在電力系統中，經常使用有載調壓干式變壓器。當干型 #p#分頁標題#e#

因此，干式變壓器抽頭位置的變化會在差動繼電器中產生不平衡電流，這與電壓調節范圍有關，并隨著一次電流的增加而增加。2.2暫態不平衡電流是由干式變壓器的勵磁涌流產生的。干式變壓器的勵磁電流在接電源時只流過干式變壓器的一側。對于差動電路，勵磁電流的存在相當于干式變壓器內部故障時的短路電流。因此，必然會給縱聯差動保護的正確工作帶來不利影響。一般情況下，干式變壓器的勵磁電流很小，所以縱差保護電路的不平衡電流也很小。在外部短路的情況下，勵磁電流將隨著系統電壓的降低而降低。因此，在正常運行和外部短路時，勵磁電流對縱聯差動保護的影響往往可以忽略不計。但在突然電壓升高的非常情況下，如干式變壓器空載投入后恢復供電，外部故障切除后，可能會出現較大的勵磁電流，干式變壓器在此暫態過程中出現的勵磁電流通常稱為勵磁涌流。干式變壓器外部故障暫態交叉短路電流產生的縱聯差動保護是瞬時保護，它在一次系統短路暫態過程中發出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態過程中不平衡電流的影響。干式變壓器外部故障暫態過程中，一次系統短路電流含有非周期分量，其隨時間的變化率很小，很難變換到二次側，而主要成為變壓器的勵磁電流，從而使變壓器鐵心更加飽和。3.干式變壓器縱差保護不平衡電流如何克服從以上分析可知，如果不采取適當的措施，流入差動繼電器的不平衡電流會很大，根據干式變壓器避免外部故障時較大不平衡電流設定的縱差保護整定值會很大，保護的靈敏度會很低。如果再考慮勵磁涌流的影響，保護就不起作用了。因此，如何克服不平衡電流，消除其對保護的影響，提高保護的靈敏度，已成為縱聯差動保護的中心問題。如何克服電流互感器變比引起的電流不平衡電流計算變比與電流互感器實際變比不同引起的電流不平衡有兩種克服方法：一是用自耦變壓器進行補償。通常在干式變壓器側的電流互感器中安裝一個自耦變壓器，LH輸出端接變頻器的輸入端。當自耦變壓器的變比改變時，變換器的輸出電流可以等于無變換器時LH的二次電流，使流入差動繼電器的電流為零或接近于零。其次，中間變換器的平衡線圈用于磁補償。通常，中間轉換器的磁芯纏繞有主線圈，即與差動電流連接的差動線圈，以及平衡線圈和次級線圈。

接入二次電流較小的一側。適當選擇平衡線圈的匝數，使平衡線圈產生的磁勢能完全抵消差動線圈產生的磁勢，則在二次線圈里就不會感應電勢，因而差動繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時，按公式計算出的平衡線圈的匝數一般不是整數，但實際上平衡線圈只能按整數進行選擇，因此還會有一殘余的不平衡電流存在，這在進行縱差保護定值整定計算時應該予以考慮。 由干式變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流的克服方法 對于由干式變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法來克服。對于干式變壓器Y形接線側，其LH采用△形接線，而干式變壓器△形接線側，其LH采用Y形接線，則兩側LH二次側輸出電流相位剛好同相。但當LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側的差動一臂中，電流又增大了3倍，此時為保證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側LH的變比擴大3倍，以減小二次電流，使之與另一側的電流相等。 由干式變壓器外部故障暫態穿越性短路電流產生的不平衡電流的克服方法 #p#分頁標題#e#

在干式變壓器外部故障的暫態過程中，使縱差保護產生不平衡電流的主要原因是一次系統的短路電流所包含的非周期分量，為消除它對干式變壓器縱差保護的影響，廣泛采用具有不同特性的差動繼電器。對于采用帶速飽和變流器的差動繼電器是克服暫態過程中非周期分量影響的有效方法之一。根據速飽和變流器的磁化曲線可以看出，周期分量很輕易通過速飽和變流器變換到二次側，而非周期分量不輕易通過速飽和變流器變換到二次側。因此，當一次線圈中通過暫態不平衡電流時，它在二次側感應的電勢很小，此時流入差動繼電器的電流很小，差動繼電器不會動作。 另外，采用具有磁力制動特性的差動繼電器。這種差動繼電器是在速飽和變流器的基礎上，增加一組制動線圈，利用外部故障時的短路電流來實現制動，使繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加，它能可靠地躲開干式變壓器外部短路時的不平衡電流，并提高干式變壓器內部故障時的靈敏度。因此，繼電器的啟動電流隨著制動電流的增大而增大。通過正確的定值整定，可以使繼電器的實際啟動電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應的不平衡電流，干式變壓器縱差保護能可靠躲過干式變壓器外部短路時的不平衡電流。 由于勵磁涌流產生的不平衡電流仍然是縱差保護的重點，不平衡電流的影響導致縱差保護方案的設計也不盡相同。因此，在實踐的干式變壓器差動保護中，應結合不同方案進行具體的設計。 

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