5．变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流
带负荷调整变压器的分接头是保证电力系统运行电压稳定的重要手段。改变分接头就是改变变压器的变比nB，如果差动保护已按照某一变比调整好，则当分接头改变时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。此时不可能用改变整定值的方法来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的分接头经常在改变，而差动保护的电流回路在带电的情况下是不能进行操作的。在整定计算时，对这一不平衡电流也要予以考虑。
上述第2项不平衡电流可用适当地选择电流互感器二次线圈的接法和变比使其降到最小。但l、3、4、5各项不平衡电流，实际上是不可能消除的。因此，在稳态情况下，变压器纵联差动保护的最大不严衡电流Ibp.max可由下式确定
Ibp.max??Ktx?10%??U??fza?Id.max/nl （6－3） 式中 10%——电流互感器容许的最大相对误差；
Ktx——电流互感器的同型系数，取为1；
?U——由带负荷调压所引起的相对误差，如果电流互感器二次电流在变压器额定抽
头的情况下处于平衡时，则?U等于电压调整范围的一半；
?fza——由于所采用的互感器变比与计算值不同时，所引起的相对误差。
Id.max/nl——保护范围外部最大短路电流归算到二次侧的数值。
微机变压器保护
1． 对微机变压器保护的要求
变压器是电力系统的重要设备之一，它的可靠运行对输电系统的安全、经济运行具有重大意义。为保证系统和变压器安全运行，减少事故损失，大型变压器继电保护应满足如下要求：
1）高灵敏度
要求能灵敏动作于匝间短路故障，同时亦能灵敏动作于内部高电阻接地故障。 2）高速度
对于联接超高压远距离输电线路的变压器，当发生内部故障时，由于谐振会产生谐波电流，可能引起谐波制动的差动保护延缓动作，需要采取有效的加速措施或寻求鉴别励磁涌流的新原理和新方法。
3）有效地对付过激磁
大型变压器的工作磁密通常取得较高，电压或频率降低，励磁电流会激增。此时一方面要求差动保护不能误动，另一方面为防止励磁电流过大使变压器发热烧损，需要装设满足过励磁倍数要求和具有反时限特性并能计及过热积累效应的过激磁保护。
目前，计算机变压器保护的研究成果主要集中在差动保护方面。因此，在此将以计算机变压器差动保护为重点进行介绍。
国外早期计算机变压器差动保护的研究基本上未脱离传统保护的原理，主要从不同角度提出各种算法及其实现技术。差动保护算法以比率制动原理为重点。励磁涌流的鉴别则以二
次谐波原理为主导地位。从八十年代开始，研究朝两个方向发展：一个是开发计算机变压器保护的实用装置，迅速应用于实践；另一个则是利用计算机技术在记忆能力和计算能力方面的长处，探索新的原理。如利用涌流与故障电流波形特点的波形对称原理、采用故障分量来实现差动判据的所谓Δ差动继电器，以及用磁通原理来鉴别励磁涌流的所谓磁制动差动继电器等。
2．微机变压器保护的特点
与传统变压器保护相比，微机变压器保护由于采用了计算机技术，充分利用记忆功能和优越的信息处理功能，所以能够更好地解决传统保护中的以下问题：
（1）变压器各侧绕组中因连接组关系而引起的电流相位移动可由CT副边Y，Δ变换改变为数字计算补偿．众所周知，传统差动保护对于Y，Δ变压器需将星形侧三相CT副边接成三角形，以保证变压器两侧同相电流相位一致。对于微机差动保护， Y，Δ变压器星形侧CT仍然可以 Y形接线，而用数值计算来完成Y，Δ变换，这样便可以消除不平衡电流的影响。 （2）可应用更多更复杂的原理来改善励磁涌流鉴别能力。目前，在电力系统中已通过鉴定的变压器差动保护装置的原理有：二次谐波制动原理的差动保护、间断角原理的差动保护、波形对称原理的差动保护。一些新的变压器保护原理如：磁特性原理，神经网络原理正在研究试验中，不久的将来也会在电力系统中投入使用。
（3）可通过采用灵活的算法来获得高速度和高灵敏度，例如，计算机差动保护除可继续沿用传统的差动速断和低电压加速措施外，还可通过长短数据窗算法的配合提高严重故障时的动作速度，利用计算机记忆功能还可方便的获取故障分量，进一步提高内部故障时的动作灵敏度，
（4）采用运算和逻辑处理实现CT和PT断线的报警和闭锁．
（5）由CT变比标准化带来的误差可用数字运算进行补偿．这种补偿方法较之常规补偿方法更为准确，从而进一步减小了不平衡电流．
3． 微机变压器差动保护的原理及其实现方法
具有折线比率制动特性的差动保护原理和算法
用计算机实现变压器差动保护时，通常也是分相差动原理。对于双绕组变压器，若规定其两侧分别记为I侧和II侧，那么按照大型变压器通常采用的三段折线式比率制动特性要求，其基波向量可表示成下列动作判据或算法：
Id?Id.min, Ir?Ir1
Id?K1(Ir?Ir1)?Id.min, Ir1?Ir?Ir2
Id?K2(Ir?Ir2)?K1(Ir2?Ir1)?Id.min, Ir?Ir2
Id---差动电流， Id?II?III；
????Ir---制动电流， Ir??II?III?/2；
??
图36 三段折线比率制动特性
二次谐波、间断角及波形对称原理的变压器差动保护算法
目前国内外生产变压器微机保护的厂家很多，就主保护而言，国外保护装置基本是以二次谐波制动为主的比率差动保护，而国内则以二次谐波制动和间断角两种原理为主导，以波形对称原理为补充的格局正在形成。 * 二次谐波制动的比率差动保护
对于普遍采用的二次谐波制动的比率差动保护而言，由于三相励磁涌流及其中的二次谐波不尽相同，故需采用或门制动，即三相电流中有一相制动即对三相全部制动，在空载投入变压器，或外部故障切除后电压恢复时，如果变压器某相发生匝间短路故障，健全相的励磁涌流产生的二次谐波将制动保护，使保护延时动作或拒动；随着电网电压等级的提高和系统规模的扩大以及变压器单台容量的增大，大型变压器内部严重故障时，由于分布电容与电感产生谐振使短路电流中的二次谐波含量明显增大，有可能使二次谐波制动，引起差动保护延时动作；变压器端部接长线或经静补电容及并联电抗器后接入系统，变压器内部故障时，暂态电流的频率可能接近二次谐波，同样有可能使二次谐波制动，引起保护延时动作。
目前所采用的二次谐波制动比一般取15％～ 17％，这是根据饱和磁通为工作磁通幅值的1．4倍来考虑的。但由于变压器制造技术的提高和制造材料的改进，现代变压器的饱和磁通倍数经常在1．2到1．3甚至低至1．15。在此情况下，涌流的最小二次谐波含量有时可能低至10％以下，此时差动保护会在变压器空投或外部故障切除时误动。
* 间断角原理的比率差动保护
国内比较成熟的间断角原理的比率差动保护，是利用励磁涌流波形具有明显的间断角特性进行判别的。但当CT饱和时，间断角中将产生反向电流，饱和越严重，间断角中的反向电流越大，使得间断角消失；小电流情况下电流中的谐波含量以及频率的变化对间断角的测量影响较大，因此在系统振荡时间断角原理的差动保护可能误动。
间断角原理的变压器差动保护反应电流波形中间断角的大小。若间断角θd＞65°，则认为是励磁涌流，而非变压器内部故障。此时立刻闭锁比率差动继电器，以防止其在变压器空载合闸和外部故障切除电压恢复过程中误动；若间断角θd<65°，则短时开放比率差动继
电器。
用微机实现间断角原理存在两个问题需要解决：
（l）若考虑变压器空载合闸时差动电流中的涌流最小间断角为75°，而间断角原理差动保护中的涌流闭锁判据间断角θd 为65°，由于微机保护是采样离散数据，这就需要较高的数据采样率。具体分析如下：
在上述条件下，若单纯依靠提高采样率来满足涌流闭锁判断，则每周采样点N必须满足： 360°/N<（75°－65°）/2
即N必须大于72，可知它对于硬件的要求很高。
（2）取多大的电流门槛计算涌流间断角？若门槛取得太小，则涌流间断角处的电流幅值很小，这就需要微机保护中的模数变换回路具有很高的转换精度；反之，若门槛太大，则间断角的判据就有可能变的不合适了。因此，用微机来实现间断角原理的变压器差动保护存在一些困难。
* 波形对称原理的比率差动保护
国内刚刚研究成功的波形对称原理的比率差动保护，利用微分后差流的前半波和后半波作对称比较，将变压器在空载合闸时产生的励磁涌流和故障电流区分开。由于投入运行装置不多，尚无成熟的运行经验。
该原理是：首先将差流进行微分，将微分后差流的前半波和后半波作对称比较。设差流导数前半波某一点的数值为 I’，后半波对应点的数值为I180ˊ，如果数值满足式：
称为对称，否则不对称。连续比较半个周波，对于故障电流上式恒成立；对于励磁涌流
?Ii??Ii?180?K?Ii??Ii?180有l/4周波以上的点不满足公式，这样可以区分故障和涌流。
第三节 变压器相间短路的后备保护
为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设相间短路的后备保护。根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现变压器相间短路后备保护的方式有：过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护以及负序过电流保护等。
一．低电压起动的过电流保护
保护装置的原理接线如图6—7所示，只当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经过预定的延时后起动出口中间继电器跳开变压器两侧的断路器。
图8—7 低电压起动的过电流保护
由于低电压元件的存在，电流元件的整定值可以不考虑可能出现的最大负荷电流，而是按大于变压器的额定电流整定，即
Idz?KKIe.B （6－8） Kh式中：KK——可靠系数，取1.2
Kh——返回系数，取0.85
低电压元件的起动值按躲开正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，且考虑外部故障切除后电动机自起动的过程中它必须返回来整定。根据运行经验，通常采用
Udz?0.7Ue.B （6—9） 式中 Ue.B——变压器的额定线电压。
电流元件的灵敏度 Klm?Id.min （6-10） Idz用作近后备时，按变压器末端短路校验，要求Klm≥1.3；用作远后备时，按相邻元件末端短路校验，要求Klm≥1.2。
低电压元件灵敏度 Klm?Udz （6－11） Ud.max