目前，国内电网大多数采用由多微机实现的比率差动保护作为变压器主保护，正确动作率往往不尽人意，这对变压器的安全和电网系统的稳定运行很不利。
1变压器差动保护的工作原理
根据基尔霍夫电流定律，当变压器正常工作或在区外发生故障时，流入变压器的电流和流出电流相等，差动继电器不动作。
在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧则按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子项链，并在两接线质监并联介入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路。从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流Iumb流过。流过继电器的电流Ik=I1-I2=Iumb，要求不平衡电流应尽量小，以确保继电器不会误动。党变压器内部发生相间短路时，在差动回路中由于I2改变了方向或者等于零(无电源侧)，这时流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb，能使继电器可靠动作。
2差动保护误动的原因和防范措施
1)区外故障引起的差动保护误动。当变压器发生严重的区外故障时，两侧会产生更大的差流，如短路电流较大，两侧互感器型号不一致，特别是短路电流打得一侧使用P级互感器(也就是不带暂态特性的电流互感器)，而短路电流小的一侧使用TPY级互感器(带暂态特性的电流互感器);短路电流中含有较大的非周期分量和谐波分量;故障切除瞬间，由于剩磁的存在，电压恢复时产生大小不等的恢复性涌流;特殊性负载，如容性或感性负载的存在，致使各侧短路电流相位发生偏移，产生较大的差流。根据对典型事故的录波分析，发现保护动作点均落在差动比例制动曲线无主动特性的水平线上第一拐点以内，即差流大于门槛值，制动电流小于第一拐点电流(拐点电流为0.9~1.0In)。防范区外故障造成差动保护误动的方法：①继电保护定值不宜低于0.4In;②设置先进的原理进行保护;③提高硬件的采样精度和计算准确度;④两侧电流互感器尽量选用同一型号，可以同为P级或TPY级，使用TPY级互感器效果最好。
2)电流互感器二次回路断线引起变压器差动保护误动。电磁式变压器差动继电器的电流互感器回路接线，首先必须通过接线形式的选择进行外部的“相位补偿”，清除变压器接线组别不同造成的高、低压侧电流相位差和差动保护回路不平衡电流。对于Y/d11接线的变压器，由于三角形侧电流的相位比星形侧同一相电流超前30度，必须将变压器星形侧的电流会干起二次侧接成三角形，而三角形侧的电流互感器接成星形，将流入差动继电器的电流互感器二次电流相位校正过来。
变压器差动保护的动作电流的整定，主要应避开变压器差动保护二次回路断线时在差动回路中引起的差动电流的影响。违纪变压器差动保护的动作电流一般按变压器而定电流的25%~50%考虑，其保护功能用逻辑来实现，比电磁型变压器差动保护快速、灵敏、动作电流整定值较小。
电流互感器断线最明显的特征就是电流下降，在微机保护中，只要有合理的判断，就不难解决电流互感器二次回路断线时变压器差动保护误动问题。例如某侧电流满足下列条件认为是电流互感器断线：只有一相或两相电流为零，其他两相或一相电流与启动电流相等，故障相电流的突变量超过给定值，可判断出电流互感器断线。
3)励磁涌流引起变压器差动保护误动。变压器励磁涌流的特点是正常运行情况下其值很小，一般不超过变压器额定电流的3%~5%，变压器工作在磁通的线性段。铁芯未饱和，其相对导磁率很大，变压器绕组的励磁电感就很大。
当变压器空投或故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯中的磁通急剧增强，使铁芯瞬间饱和，相对导磁率接近1，变压器绕组电感降低，伴随出现数值很大的励磁涌流，包含有很大成分的非周期分量和高次谐波分量，并以二次谐波为主，其数值可以达到额定电流的6~8倍，出现尖顶形状的励磁涌流。在起始瞬间励磁涌流衰减很快，对于一般中小型变压器，经过0.5 s~1 s后，其值不超过额定电流的0.25~0.5倍;大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要2 s~3 s，即变压器的容量越大衰减越慢，同时励磁涌流波形出现间断，有间断角。应该注意的是，浪涌电流和变压器的激磁涌流一样，只流过变压器一侧，在变压器空投合闸或切除外部短路的电压恢复过程中，全部激磁涌流都将流入差动回路，且在一台变压器产生激磁涌流的同时，与其并联运行的变压器还会产生浪涌电流，并也将全部流入差动回路，造成变压器差动保护误动作。
3结束语
在继电保护中，防止产生最大不平衡电流是保护差动保护动作具有选择性的必要条件，只要在工作过程中把握每一环节，运用合理、相应的措施，从而提高变压器差动保护可靠性、稳定性，保证变压器以及整个电网的安全运行。
变压器故障分析
变压器是利用电磁感应作用来升高或降低电压的一种静止电器，它可以把电能由某一种电压变成同频率的另一种电压,在国民经济各部门及日常生活中应用十分广泛。
1变压器声音异常
变压器在接通上电源后，由于励磁电流以及磁力线的变化，铁心、绕组会振动而发出连续均匀的嗡嗡声，俗称交流声。但若有异常声响，应按发声情况进行分析与检查。
当大容量的动力设备启动时，负荷变化较大，使变压器声音增大。如变压器带有电弧炉、晶闸管整流器等负荷时，由于有谐波分量，使变压器声音也会变大;过负荷时，使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声;个别零件松动：如铁心的穿芯螺丝夹得不紧，使铁心松动，变压器发出强烈而不均匀的“噪音”;内部接触不良或绝缘有击穿，变压器发出放电的“劈啪”声;系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大的噪音;系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不匀的噪音;有滋滋声时，说明表面有闪络，要检查套管是否太脏或有裂纹。若套管无闪络，则可能是变压器内部的问题;当发现音响特大，而且很不均匀或有爆裂声时，表明有击穿现象，如绕组的绝缘损坏，会导致短路。应立即停电修理。但要与大容量电动机启动时所引起的特大响声相区别。
2油面不正常
油面上升，主要是温度上升而引起的。针对温度上升情况进行处理，油面高出规定油面时，应放油至适当高度，以免溢出。油面下降，是由于容器渗透漏油或天气变冷收缩所致。如原因属前者，则要考虑停电修理。若为后者，应予添油。
3油色显着变化
取油样发现油内含有碳粒和水分，油的酸价增高，闪点降低，随之绝缘强度降低，易引起绕组与外壳的击穿。
4油枕或防爆管喷油
当二次系统突然短路而保护电路拒动或内部有短路故障而出气孔和防爆管堵塞等等，内部的高温会使变压器油突然膨胀喷出，喷油后使油面降低，有可能引起瓦斯保护动作。
5三相电压不平衡
三相负载不平衡，引起中性点位移，使三相电压不平衡;系统发生铁磁谐振，使三相电压不平衡;绕组局部发生匝间和层间短路，造成三相电压不平衡。
6气体继电器动作
当变压器内部发生严重故障或油面急速下降时，气体继电器会使开关动作，变压器应退出运行，进行检查与修理。故障较轻时，气体继电器只有信号接点动作，应立即将继电器中的气体放出检查，如系无色、不可燃的空气，变压器可继续运行;若系有色、可燃气体，则应立即停电检查。气体继电器保护动作，一般说明变压器内部有故障。瓦斯保护是变压器的主要保护，它能监视变压器内部发生的大部分故障，常常是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作去掉闸。
轻瓦斯动作的原因有：因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器;温度下降和漏油致使油位缓慢降低;变压器内部故障，产生少量气体;变压器内部短路;保护装置二次回路故障。
当外部检查未发现变压器有异常现象时，应查明瓦斯继电器中气体的性质。
当继电保护动作时，首先检查其外部是否有异常现象，然后检查气体继电器中气体的性质，如果其中气体不可燃、无色无味，混合气体中主，油的闪点要是惰性气体，氧气含量大于16%。油的闪点没有降低，则说明空气进入了继电器，变压器可继续运行。如果气体可燃，说明变压器内部有故障。气体呈黄色而不易燃，一氧化碳含量大于2%，为木质绝缘损坏。气体呈灰色和黑色且易燃的，氢气含量在30%以下，有焦味且闪点降低，说明发生过闪络故障。气体呈浅灰色，带强烈臭味且可燃，说明是纸或纸板绝缘损坏。
7绝缘瓷套管闪络的爆炸
套管密封不严，因进水使绝缘受潮而损坏;套管的电容芯子制造不良，内部游离放电;或套管积垢严重，以及套管上有大的碎片和裂纹，均会造成套管闪络和爆炸事故。
8分接开关故障
变压器箱上有“吱吱”的放电声，电流表随响声发生摆动，瓦斯保护可能发出信号，油的闪点降低。这些都可能是因分接开关故障而产生的后果。
分接开关故障原因：分接开关触头弹簧压力不足，触头滚轮压力不匀，使有效接触面积减少，以及因镀银层的机械强度不够而严重磨损等会引起分接开关烧毁;分接开关接触不良，经受不起短路电流冲击而发生故障;倒分接开关时，由于分头位置切换错误，引起开关烧坏;相间绝缘距离不够或绝缘材料性能降低，在过电压作下短路。
若发现电流、电压、温度、油位、油色和声音发生变化，试验人员应立即取油样作气相色谱分析。当鉴定为开关故障时，应立即将分接开关切换到完好的档位运行。在运行中，开关接触部分触头可能磨损，未用部分触头长期浸在油中可能因氧化而产生一层氧化膜，会使分接头接触不良。因此，为防止分接开关故障，在切换时必须测量各分头的直流电阻，若发现三相电阻不平衡，其相差值不应超过2%。
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。因此，借鉴国外经验，利用先进在线监测设备，加强状态维护模式，以使电力供应更加安全可靠。
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