电力变压器是发电厂和变电站的主要电气设备，对电力系统的安全稳定运行至关重要。差动保护作为变压器的主保护，在有变压器绕组和引线的多相短路、中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路以及绕组匝间短路故障时必须保证可靠动作，因此，对变压器差动保护的要求很高。

1 变压器差动保护的工作原理

差动保护的工作原理基尔霍夫电流定律，当变压器正常工作或区外故障时，内部不消耗能量，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动保护不动作。当变压器内部故障时，内部消耗能量，由电源侧向变压器内部提供短路电流，差动保护感受到差电流，差动保护动作。差动保护由比率差动和差动速断两个保护功能组成。

比率差动保护： 比率差动采用两段（三段）动作曲线，能够有效避开正常运行时的不平衡电流及励磁涌流，灵敏度高。其有躲励磁涌流的闭锁措施如：二次谐波、波形对称等。

差动电流速断保护：采用三相差动电流中任一相大于差动电流速断定值时瞬时动作出口，类似于普通过流保护，该保护计算更准确，可以瞬动出口。设置差动速断元件的主要原因是：防止在区内故障较高的短路水平时，由于电流互感器的饱和产生谐波量增加，导致谐波制动的比率差动元件拒动。

2 差动保护误动原因分析及预防措施

差动保护误动的原因主要有励磁电流的影响、正常运行时的不平衡电流、定值整定错误、回路错误以及相量检查错误等；下面将逐一进行分析。

2．1 变压器励磁涌流的产生及预防措施

2.1.1变压器励磁涌流的产生及其特点

在变压器空载投入时，由于变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，根据磁化曲线特性，将产生很大的励磁电流即励磁涌流。变压器在正常运行情况下，励磁电流值很小，一般不超过变压器额定电流的3％。在变压器空载投入时，励磁涌流可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流中含有大量的高次谐波分量及非周期分量，其中二次谐波分量所占比例最大，有时占基波分量的50～60％。非周期分量即直流分量则是偏到时间轴的一边并具有衰减慢的特点。为了防止变压器的差动保护误动，必须采取有效措施。

2.1.2变压器微机差动保护中减小励磁涌流影响的措施

（1）利用间断角制动

采用内部短路电流和励磁涌流波形的差别来躲过励磁涌流。即间断角鉴别法，正常运行时波形无间断角，空载合闸时电流波形有间断角，由保护程序来判断是内部故障，还是励磁涌流，从而有效防止差动保护误动。

（2）利用二次谐波制动

因为在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，利用保护定值二次谐波制动系数，可以鉴别出变压器空载合闸时的励磁涌流与故障电流，从而保证保护装置在变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，能有效地制动，防止保护误动。

2．2 变压器差动保护不平衡电流产生的原因及处理方法

理论上讲，变压器在正常运行和区外故障时，应该有I1=-I2ˊ（I1-原边二次电流； I2ˊ-副边二次电流折算值）。然而，实际运行中很多因素使其不完全相等，即当保护范围内无故障时存在不平衡电流，该不平衡电流有可能引起保护误动。对不平衡电流产生的原因及消除方法分析如下：

（1）因CT计算变比与实际变比不同而产生不平衡电流。

由于各侧的CT变比都是标准的，如：600/5、800/1等，变压器的变比也是一定的，很难完全满足与变压器变比匹配的要求，此时差动回路就有不平衡电流流过，可能使保护误动。通常利用微机保护调整平衡系数来消除或减小这个差值，以减小误动的可能。

（2）因各侧CT型号不同而产生不平衡电流

因各侧CT型号不同，电磁特性等也就不同。因此正常运行情况下差动回路中产生在两臂或三臂的不平衡电流较大，会影响保护动作行为。在外部故障因某一侧CT饱和而产生大量的不平衡电流时，该不平衡电流即差流，也有可能使差动保护误动作，通常采用抬高差动起始动作电流来避免误动。

（3）因带负荷调整分接头而产生不平衡电流

带负荷调整分接头是利用有载调压变压器来调整输出电压的常用方法。改变分接头实际就是改变变压器的变比，而差动保护定值不可能跟随每一次分接头的调整进行变动，对于已调整好的差动保护将产生较大的不平衡电流，通常在定值计算中考虑适当的可靠系数以避免误动。

2．3 定值错误引起变压器差动保护误动及预防措施

若变压器各侧电流互感器均按照星形接线，且现场整定了KMD、KPM、KPL的值（KMD、KPM、KPL分别为接线组别及平衡系数），就可以实现差动保护电流回路相位校正和幅值平衡补偿的功能。其中任何一项整定不正确，将使保护计算逻辑发生根本性变化，运行时会发生误动。此类情况防范措施如下：

(1) 继电保护设计人员应熟悉保护装置的动作原理和装置对二次接线的要求，正确设计出二次回路接线原理图。

(2) 现场施工人员应当在施工前熟悉差动保护装置的工作原理，并核对施工图纸，无误后再施工。

(3) 在数字式变压器差动保护定值选取和计算时，要特别注意实际电流互感器二次接线方式，正确选取KMD值和计算各侧平衡系数，当其中某个现场条件改变后，这些整定值要做相应的调整。

2．4 差动保护的二次电流回路接地点错误引起保护误动及预防措施

互感器的二次回路必须有可靠的接地，规程中有明确的规定： 电流互感器的二次回路应有且仅有一个接地点，并在配电装置附近经端子排接地，但对于有几组电流互感器联接在一起的保护装置，则应在保护屏上经端子排接地。工程实践中曾经出现过由于多点接地情况发生，造成变压器差动保护装置误动的案例。解决这一问题一方面靠严格验收，即断开接地点进行绝缘检查摇测，确保其唯一；另一方面在变压器投运后带有负荷的情况下，测量变压器差动保护装置的差流和差压进行判断。

2. 5变压器差动保护带负荷测试相量错误及防止的措施

变压器差动保护原理虽然简单，但由于人为因素导致误动、拒动情况较多。为了防范于未然，就必须在变压器差动保护第一次投运时进行带负荷相量测试。

在变压器投运后带有轻负荷的情况下，由保护人员用相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧三相电流的幅值和相位（相位以某一确定的二次电压做参考），并记录，绘出变压器各侧电流量的相量图，分析验证变压器各侧电流互感器接线是否正确。对于测得的数据我们应从以下几方面着手分析：

（1）看电流的一致性

每侧三相电流幅值基本相等，相位互差120°，以逆时针旋转为正相序，并根据当时的负荷情况计算出相应的电流值进行校对。

（2）看同名相电流相位，检查电流回路极性的正确性

这里要将两种接线分别对待，现在微机保护普遍是变压器各侧CT二次绕组都接成Ｙ型。比如一台变压器为Y-△-11接线，运行时，其高压侧二次电流应超前低压侧150°。

（3）根据差流大小，检查整定值的正确性

对于变压器各侧电流，人为计算应有的差流，并与保护装置液晶显示的差流进行校核，如果接线正确，测得的差流接近于零。

（3）N相电流检查

对于变压器各侧电流，大家经常忽视N相电流的检查，根据经验，N线电流经常反应一些接线错误。现场检查应在端子箱处人为封闭一相电流，如果N线不开路，在保护屏测量N线电流值应为所封闭的电流值。N线在正常情况下无电流，即使开路也很难发现，在系统有故障情况下，可能引起差动保护误动。

3 提高微机变压器保护动作可靠性的其它措施

为进一步提高变压器保护动作的可靠性，还要采取其它措施，主要包括：

（1）定期对保护装置电源进行更换，由于电源作为功率支撑，一旦出现问题将使保护逻辑混乱，引起误动。在实际运行中就曾经出现由于差动保护直流电源输出异常，造成差动保护误动切除变压器的情况发生。

（2）变电运行人员要加强差动保护运行中的监视和运行环境的监视。微机保护装置都有很完善的自我检查程序，内部出现异常时能够报警，变电运行人员要及时发现并上报进行处理，必要时申请将有异常的微机差动保护退出。当前微机保护室都加装了空调，运行人员要及时调整空调设置，保持好保护室的运行工况检测，防止保护室环境温度和湿度超出装置要求范围，以防止微机差动保护因为环境影响出现异常。

（3）保护专业人员要做好保护校验工作。保护校验时要认真细致，严格按照作业指导书进行，以便发现缺陷，提高设备健康水平。

（4）按规程规定对保护回路进行绝缘检查。在实际运行中曾经发生由于二次电缆工艺缺陷或受外力作用，导致回路发生多点接地，引起差动误动的情况发生。

4 结语

差动保护一定要认真对待其电流输入以及保护装置的输出回路，严格执行各种规程规定，严密细致的测量差动保护的相量，正确分析测量结果。保护的正确动作涉及到每一个细节，加强每一名保护工作人员和变电运行人员的技术培训，熟悉保护原理，提高业务水平，增强责任心，养成认真细致的工作作风，保护校验实施标准化作业，就能更有效的减少差动保护的误动作。

本文编自《电气技术》，作者为王静、李爱民 等。