两种差动保护的异同分析

摘要： 变压器纵联差动保护是大、中型变压器常用的电气类主保护，本文通过常用的DCD-2型差动继电器和微机型比率差动保护的差异，分析了各自工作原理和用途。

关键词：差动保护、同极性、差电流

变压器纵联差动保护（以下简称差动保护）是变压器保护的主保护之一，目前应用到的变压器差动保护主要有以DCD-2型（或BCH-2型）差动继电器组成的差动保护和比率差动保护。前者曾在微机综合自动化装置出现之前广泛使用，之后随着微机综自装置的普及逐渐被比率差动保护代替，但在一些35KV终端变电站和一些厂矿企业的变电站还可以经常见到。比率差动保护是变压器微机保护装置出现后被广泛采用的一种保护，它以其模块化、易整定、精度高、详尽的事件记录和自由方便的人机对话等优点代替了继电器式的差动保护。下面以在工作中遇到的实际问题简单比较分析以下这两种保护的异同之处。

1、躲过励磁涌流

变压器在正常运行时，其励磁电流很小，一般是变压器额定电流的1%左右，对差动保护工作没有多大影响。但是在一次系统电压扰动时，特别是空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，励磁电流会变得很大，甚至可达近十倍的额定电流，此时的励磁电流被称为励磁涌流，因励磁涌流不能传变至变压器二次侧，如不解决励磁涌流问题，变压器差动保护将无法工作。

DCD-2型（或BCH-2型）差动继电器采用速饱和变流器提高其躲过励磁涌流的能力。其原理是利用励磁涌流包含有很大的非周期分量这一特点与区内短路电流区分开。励磁涌流中大量的非周期分量使变流器铁芯迅速饱和。这样二次侧电流就大为减小，从而使差动保护对励磁涌流不敏感。

比率差动保护是利用励磁涌流中含有偶次谐波，这一区别于一般短路电流的特点直接闭锁差动保护。因此在微机型变压器差动保护中常用二次谐波制动的方法解除励磁涌流对此种差动保护的影响。其优点是：因为采用了二次谐波闭锁了差动保护，因此在计算比率差动保护最小动作值时，便可不考虑励磁涌流对保护装置的影响，而只需躲过最大负荷时的不平衡电流即可。这样就降低了差动保护的电流动作值，使得比率差动保护装置比DCD-2型（或BCH-2型）差动继电器构成的差动保护动作更加灵敏。其不足之处是：如果由于区内故障的短路电流特别大时，仍然会有一些谐波电流存在，这样就容易发生误闭锁的事件。因此必须有差动速断保护作为比率差动保护的辅助保护，这样即便由于短路电流过大出现误闭锁事件，也能够快速切除故障点。这样就要求差动速断保护范围不应超过比率差动保护的范围。因此对于单电源降压变压器来说差动速断保护应能可靠躲过低压侧母线处的短路电流。

2、差动平衡的调节

无论是哪一种变压器差动保护均有对消除励磁涌流，接线组别和区外故障不利影响的专门措施，对于其它影响差动回路不平衡电流的因素，都是通过“差动平衡调节”来消除其影响的。

DCD-2型（或BCH-2型）差动继电器都是通过合适选取两个平衡绕组的匝数使不平衡电流得到补偿。对于三卷变来说只要确定了基本侧和其匝数，将基本侧电流接入差动继电器的差动绕组，另外两侧分别接入两个平衡绕组通过计算整定两个平衡绕组的匝数使差动回路中的不平衡电流得到补偿，对于两卷变来说在确定了基本侧及其匝数后，基本侧可以接入差动绕组也可以接入平衡绕组，最终通过计算确定另一个平衡绕组的匝数来实现最终的平衡。

比率差动保护的平衡调节是给变压器各侧分别设置一个差动平衡调节系数，各侧的电流乘上各自的差动平衡调节系数后，代入差动保护的动作特性方程，即比率差动保护实际比较的是经过差动平衡调节后的各侧电流。

通过比较可以看出前者是通过计算平衡匝数进行差动平衡调节的。在实际工作中，平衡匝数必须取整数，这就意味着对于计算中出现的半匝情况，是不能使不平衡电流得到完全补偿的，而平衡系数就不需要非取整数，这就可以使不平衡电流得到完全补偿，从而提高了整个装置动作的可靠性。

3、工作原理上的不同

DCD-2型（BCH-2型）差动保护是通过差动绕组、平衡绕组、短路绕组在速饱和变流器中的合成磁通与继电器二次绕组的耦合来使差动保护正常工作的。

比率差动保护是以两侧（或三侧）电流相量之和作为动作电流，以两侧电流相量之差（或三侧中最大的电流）作为制动电流，代入动作特性方程。这样以来在区内故障时，相量之和（动作电流）最大，而相量之差（制动电流）最小；在区外故障时，相量之和（动作电流）最小，而相量之差（制动电流）最大。这就有效地区分了区内故障和区外故障，并且即使是在变压器有轻微故障时，也具有了较高的灵敏度。

4、二次接线与TA的极性

差动保护的TA极性必须接正确。无论是DCD-2型（BCH-2型）差动保护还是比率差动保护都要求变压器各侧TA同极性接入，即各侧TA的同名端都朝向母线或都朝向变压器。

5、结尾

本文通过分析常用的DCD-2型差动继电器和微机型比率差动保护工作原理的不同，提出了在使用中应注意事项，在现实工作中具有实际意义。■

参考文献

[1] 水利电力部电力生产司编.保护继电器检验第十九章.北京：水利电力出版社， 1977.

[2] 陈学庸. 电力工程电气设备手册电气二次部分. 北京：中国电力出版社，1996

作者简介：

裴启刚（1975-），男，工程师，长期从事变电工程电气二次技改工作（E-Mail：）；

裴倩倩（1984-），女，助理工程师，主要从事变电运行等工作。