变压器差动保护案例的分析

某变压器110 kV/10 kV，31 500 kV*A发生事故，变压器差动保护正确动作跳闸，瓦斯保护未动作。事故后对变压器进行各种外部试验都未能发现故障。内部检查为高压侧A相匝间短路，被短路的匝数约占全部绕组的1%。

通过检测高压侧三相电压和低压侧电流都没有明显的变化。打印报告显示故障前高压侧负荷电流二次值为2.04 A，CT变比为300/5，所以约为0.74In。故障后三相电流的基波值分别为IA=5.27 A,IB=2.27 A和IC=3.83 A，变压器高压侧中性点未接地，故3I0=0。

事故前功率因数较高，假设cos?φ=0.9,从录波图上量出?φ=28°,说明假设合理。由于高压侧中性点未接地，A相匝间短路引起的故障分量电流ΔIA只能由B，C相流回，因此有ΔIB=ΔIC=-1/2ΔIA。假设ΔIA落后UA 80°，可作出三相电流的相量图(如图2)。从图2可得IA=ILA+ΔIA=5.27∠-60°A;IB=ILB+ΔIB=2.27∠-198°A；IC=ILC+ΔIC=3.83∠-263°A。此结果与打印报告中电流的幅值和从录波图上量出的相角十分接近，故假设IA落后UA 80°是正确的。

从图可测量出ΔIA=4∠-80°A，约等于变压器的额定电流1.45In。 电流的故障分量即继电器的差动电流， 但为了校正Y/Δ变压器两侧电流相位， 差动继电器测量的差动电流应是高压侧两相故障分量电流之差， ΔIAB=ΔIA-ΔIB=2.17In∠-80°， ΔIBC=0， ΔICA=-2.17In∠-80°。两相电流差的额定值为√3In,所以此时差动继电器测得的差动电流相当于额定值的2.17/√3*100≈125%。事故时变压器差动继电器的启动电流的整定值为0.5In，因而能灵敏地动作。

差动保护能够保护轻微匝间故障。长期以来广泛应用由速饱和变流器供电的机械型差动继电器。其有两大缺点：最小启动电流必需大于1.5In才能保证避开励磁涌流，因而对轻微匝间短路不灵敏；当短路电流中有直流分量时动作速度变慢，越是加强速饱和变流器的作用带来的延时越长。若故障靠它切除变压器烧损得十分严重。若有很好的涌流闭锁元件，差动继电器就可以灵敏地、快速地动作，把变压器故障烧损的程度限制到最小。

轻微匝间短路时保护能测量到的最小差动电流有多大?轻微匝间短路时测量到的差动电流肯定比在变压器低压侧引线上短路时小得多。错误地用后者作为校验差动保护灵敏度的标准也是造成差动保护不能在匝间故障时起保护作用的原因之一。该案例故障电流水平有无普遍意义。轻微匝间短路时的最小差动电流如何确定，这些问题需研究解决。

变压器由铁心或磁心与线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组称为一次绕组又称为初级绕组，其余的绕组称为二次绕组又称为次级绕组。如何选择制动特性。轻微匝间短路时，一方面故障电流小保护的差动电流就小；另一方面三相电压正常，可继续送出满负荷电流。负荷电流是穿越性的，将产生制动作用。