郑重夷
浙江赛铬能源有限公司，浙江平湖 314201
摘要：作为变压器保护的有效手段，比率制动式差动保护能在消除变压器的励磁涌流的基础上，减少最大不平衡电流对纵联差动保护动作的影响。本文在阐述变压器故障类型的基础上，就其比率制动式差动保护的原理展开分析，并就比率制动式差动保护模式下变压器保护常见问题处理对策展开分析，期望能进一步提升比率制动式差动保护效果，确保变压器运行的可靠性和灵活性
关键词：变压器；保护；比率制动；差动保护
变压器是电力系统中重要的电气设备，其不仅具有电压、电流变换的功能，而且阻抗变换、隔离、稳压效果较为突出，有效地满足了电力供配电工作开展需要。现阶段，除发电厂、变电站外，变压器在换流站及、城乡配电柱等场所具有广发应用。为确保变压器功能发挥，提升变压器使用的稳定性、安全性，需重视变压器应用过程的差动保护。比率制动式差动保护是变压器保护的有效手段，其就对于变压器的安全稳定运行具有积极作用。
一、变压器故障类型
变压器故障大致可分为两种类型，一是本体故障，二是油箱外部故障[1]。其中变压器本体故障表现形式多样，其不仅包含变压器各绕组间短路，而且涉及中性点直接接地，此外受铁心或外壳影响，变压器绕组出现单相接地短路等都是变压器本体故障的常见类型。从本体故障危害来看，当变压器本体故障较为严重时，故障短路会产生一定的电弧，这些电弧会对变压器绕组的绝缘性能造成影响；同时故障问题还会导致变压器油受热分解，并由此产生大量的气体，当这些受热气体迅速膨胀时，变压器有发生爆炸的风险。对于变压器油箱外故障言，其包含了箱体外的绝缘套管故障、引出线故障等类型，这些故障对于变压器使用的安全性、稳定性具有较大危害，有必要在变压器设计、安装及使用阶段，做好变压器的保护处理，预防变压器故障发生。
二、比率制动式差动保护的基本原理
1、纵联差动保护原理
变压器使用过程中，纵联差动保护不仅需要考虑被保护元件两侧电流的大小，而且需对被保护元件电流相位进行有效分析。在考虑上述因素的基础上，纵联差动保护不仅能实现变压器绕组和引出线短路故障的保护，而且能减少绕组匝间短路故障的发生，此外其还能有效地规避引出线的单相接地短路问题。从整体保护效果来看，利用纵联差动保护能瞬时切除区内各种短路故障，这实现了变压器保护范围内故障的有效控制，目前，电流纵联差动保护在变压器保护中已经得到了广泛应用。
在变压器差动保护中，纵联差动保护多采用环流法接线方式，这种接线方式不论是在变压器正常运行，还是在变压器外部发生短路故障，其发挥保护作用的二次回路内均会有电流流过，此时电流互感器处于开工在状态。在这种模式下，变压器的铁芯不会过热，同时变压器二次回路内部也不会产生具有较高危险性的高电压，这实现也变压器的有效保护[2]。
2、相位补偿
传统模拟量保护模式下，Y，d-11接线的变压器高低压侧接线如图1所示。该接线模式下，变压器高压侧、低压侧的连接模式具有较大差异，其中高压侧采用Y连接方式，而CT二次侧采用Δ连接；低压侧连接方式与高压侧相反。
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图1Y，d-11高低压侧接线
现阶段，变压器采用微机保护模式，这使得在变压器使用中，不论是高低压侧采用哪种连接方式，在两侧的CT连接中，其都采用Y连接方式。该连接方式下，高低压侧CT二次电流在相位上具有一定差异，此时利用微机保护特定的补偿程序，可有效协调二次电流相位不同问问题。在相位补偿中，为确保测试仪使用及保护加量的准确性，还需要对区内故障时未经补偿的相位进行有效模拟。
三、基于比率制动式差动保护的变压器故障问题处理对策
1、励磁涌流
变压器在使用及保护过程中存在励磁涌流现象，其会使的电流达到额定电流的6~8倍；并且从励磁涌流表现来看，其只是过变压器电源的其中一侧，这使得变压器高低压侧出现了较大的电流差，不仅影响了纵差保护效果，而且容易引起差动保护误动问题。结合比率制动式差动保护实际可知，除合闸瞬间电压相位外，剩磁大小与方向等都是影响励磁涌流大小的重要因素。系统分析励磁涌流的特点可知，变压器励磁涌流现象所造成的衰减直流分量占据较大比例，同时当发生励磁涌流问题时，系统中存在较为明显的高次谐波问题，此外，其还会造成变压器铁芯饱和，致使波形之间出现断角。
针对这一问题，在变压器差动保护中，应注重以下要点：其一，在差动继电器选择中，应确保其铁芯具有速饱和的特点，这样能在励磁涌流非周期分量特征规律的支撑下，使得电器的铁芯快速饱和，这有效地提升了变压器纵联差动保护的效果。目前，BCH-2继电器是此类差动继电器选择应用的主要类型。其二，应注重微机保护系统的有效应用，要求在微机保护作用下进行二次谐波的准确判断，以此来完后系统制动保护，避免系统出现误操作。其三，在微机保护中，还应注重波形间断角的有效识别，完后变压器的制动保护。其四，应注重变压器波形对称性的有效检测，以此来判断整个系统是否存在励磁涌流现象[3]。
2、变比计算与控制
在变压器使用过程中，CT计算变比与实际选定标准变比之间可能出现差异，这容易引起一定的测量误差。究其原因在于，在变压器系统中，电流互感器的选择和应用往往是按照标准变比生产的，同时变压器的变比本身具有固定性的特点，这容易造成两者变比配合关系的误差。在常规保护模式下，为实现电流互感器、变压器变比的调平处理，除平衡线圈Nb保护外，有的变压器中还会使用自耦变流器TAA进行调平处理，这种调平处理手段并不能做到变比的精确控制。这是因为对于变流器而言，其匝数是固定的，通过链接抽头调整比例的方式，虽然能实现整数匝的改变，但是其在平衡系数小数点后数位把控中存在一定缺陷，难以实现小数点后几位的精确变换。在新时期，可通过微机保护的方式来进行变比的计算可控制。要注意的是，CT二次侧严禁开路，为避免平衡线圈或TAA出现接触不良问题，故而严禁使用滑动抽头，目前分档固定抽头是平衡线圈或TAA抽头选择的重要方式。另外，在内部平衡系数调平衡中，还应注重按照进行内部平衡系数计算，以此来消除不平衡电流问题，促使变压器高低压侧测量电流相等。
3、有载调压
要进一步提升变压器保护效果，确保变压器运行的稳定性，还应注重变压器带负载调压工作的有效控制。具体而言，一旦电力系统无功充足，则可以对有载调压变压器进行调整，通过其分接头控制可实现逆调压。结合工程实践可知，当分接头发生改变时，变压器的变比也会随之发生变化。在纵联差动保护中，可结合额定变比进行调整，同时通过改变变压器分接头形式，对系统不平衡电压进行调整，也有效地提升变压器整体运行的稳定性、安全性。
结语
规范化使用比率制动式差动保护手段，对变压器实施纵联差动保护，能有效提升变压器使用的稳定性和安全性。新时期，电力工作者只有充分掌握比率制动式差动保护原理，结合电压器故障类型，深化纵联差动保护的规范使用，这样才能提升变压器使用的规范性、稳定性，促进电力工程的有序发展。
参考文献
[1]盖国权，贾义，巴音虎，等.RCS-978变压器差动保护比率制动特性检验方法研究[J].电子设计工程，2020,28(10):69-73.
[2]黄胜斌，许家灿，陈原港.基于Matlab/Sumilink的变压器差动保护及其运行教学[J].电脑知识与技术，2020,16(7):243-248.
[3]曹斌，吴祖文，饶成诚，等.基于Matlab的比率制动式变压器纵差保护仿真研究[J].电力学报，2019,34(2):175-181.