??Ldi1?Mdim ……………………………………………（11-23） U11dtdt由于L1是漏磁通产生的，其值很小，故可将式（11-23）简化为 U1?Mdim ……………………………………………（11-24） dt激磁电感M的大小与变压器铁芯激磁特性有关，当变压器工作磁密变化时（沿磁化曲线变化），M值也随之变化。因此，M值能反映铁芯中的磁密在磁化曲线上的部位。当工作磁密在磁化曲线上的饱和位置时，M值大大降低，从而出现励磁涌流。
在微机型变压器差动保护装置中，可用检测激磁电感M的变化来区分励磁涌流和故障电流。
由式（11-24）可得 M＝U1di。再进一步简化得
dtm Mn?Un ……………………………………………（11-25）
im(n?1)?im(n?1)在式（11-25）中：Un－n时刻的外加电压值； im(n?1)－（n+1)时刻的激磁电流； im(n?1)－（n-1)时刻的激磁电流； Mn－n时刻的激磁电感。
在保护装置中，结合对差流波形的计算，计算电流上升沿开始几个点的M值。当 Mn?Mn?m?K …………………………………………（11-26） 时，判断为励磁涌流，否则判为故障电流。
式（11-26）中：Mn－上升沿第n个采样点激磁电感；
Mn?m－上升沿第n+m个采样点的激磁电感；
K－常数。 4 过激磁闭锁元件
运行中的变压器，当由于某种原因造成过激磁时，可能导致纵差保护误动。
对于超高压大型变压器，为防止过激磁运行时纵差保护误动，设置过激磁闭锁元件。当变压器过激磁时，将纵差保护闭锁。
变压器过激磁，激磁电流中的5次谐波分量大大增加。变压器纵差保护的过激磁闭锁元件，实际上是采用5次谐波电流制动元件。即当差流中的5次谐波分量大于某一值时，将差动保护闭锁。
在变压器纵差保护中，采用5次谐波制动比这个物理量K5?z，来衡量5次谐波电流的制动能力。
所谓5次谐波制动比，是指：差流中有基波电流及5次谐波电流，其中基波电流大于差动元件的动作电流，而差动元件处于临界制动状态。此时，5次谐波电流与基波电流的百分比
K5?z?I5??100% …………………………………………（11-27） I1?叫5次谐波制动比。
式（11-27）中：I5?－5次谐波电流； I1?－基波电流。
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与二次谐波制动比类似，5次谐波制动比越大，单位5次谐波电流产生的制动作用越小，差动保护躲过激磁的能力越差；反之，5次谐波制动比越小，单位5次谐波电流产生的制动作用越大，差动保护躲变压器过激磁的能力越强。 5 差动速断元件
差动速断元件，实际上是纵差保护的高定值差动元件。 前已述及，对变压器纵差保护设置的涌流闭锁元件，主要是根据励磁涌流的特征量之一：“波形畸变”或“谐波分量大”实现的。
当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量，从而使涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动或延缓动作，严重损坏变压器。
为克服纵差保护的上述缺点，设置差动速断元件。
差动速断元件反映的也是差流。与差动元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。
五 整定原则及对定值的建议
对变压器纵差保护的整定，就是要确定与差动元件、涌充判别元件、差动速断元件及过激磁闭锁元件动作特性有关的几个物理量的值。 1 差动元件
决定差动元件动作灵敏度及工作可靠性的三要素是：启动电流Iop.o、拐点电流Ires.o及比率制动系数S。因此，对差动元件的整定，就是确定三要素的大小。 （1）启动电流Iop.o
对启动电流Iop.o的整定原则是：可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。
变压器正常运行时，在差动元件中产生不平衡差流的原因有：两侧差动TA变比有误差、带负荷调压、变压器的激磁电流及通道传输及调整误差等。
启动电流Iop.o可按下式计算
Iop.o?Krel?Ker?K3??u?K4?IN……………………………………………（11－28）
式中：
IN—变压器的额定电流（二次值）； Krel—可靠系数，取1.5～2；
Ker—电流互感器TA的比误差。对于10P型TA，取0.03×2；对于5P型TA，取0.01
×2；
?u—变压器改变分接头或带负荷调压造成的误差，取0.05；
K3—其它误差（变压器的激磁电流等引起的误差），取0.05； K4—通道变换及调试误差，取0.05×2＝0.1。
将以上各值代入式（11-28）可得：Iop.o??0.39~0.52?IN 。 通常取Iop.o??0.4~0.5?IN 多年的运行实践证明：当变压器两侧流入差动保护装置的电流值相差不大（即为同一个数量级）时，Iop.o可取0.4IN。而当差动两侧电流值相差很大（相差10倍以上）时，Iop.o取
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0.5IN是合理的。 ⑵ 拐点电流Ires.o
运行实践表明：在系统故障被切除后的暂态过程中，虽然变压器的负荷电流不超过其额定电流，但是由于差动元件两侧TA的暂态特性不一致，使其二次电流之间相位发生偏移，可能在差动回路中产生较大的差流，致使差动保护误动作。
为躲过区外故障被切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响，应使保护的制动作用提早产生。因此，Ires.o取0.6～0.8IN是合理的。
⑶ 比率制动系数S
比率制动系数S的整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。
变压器出口区外故障时的最大不平衡电流为：
Iunbmax??Ker??u?K3?K4?K5?Ikmax………………………………………（11－29）
式中：
Ker、?u、K3、K4的物理意义同式（11-28）但Ker取0.1； K5—标征两侧TA暂态特性不一致造成不平衡电流的系数，取0.1； Iunbmax－最大不平衡电流（即差流）；
Ikmax－出口三相短路时最大短路电流（TA二次值）。 代入上式得：
故Iunbmax?0.4Ikmax
忽略拐点电流不计，计算得特性曲线的斜率S≈0.4。 实取比率制动系数要S＝（1.1～1.3）K＝0.48～0.52
长期运行的实践表明：比率制动系数取0.4～0.5是合理的。 1 励磁涌流判别元件的整定 ⑴ 二次谐波制动比的整定
具有二次谐波制动的差动保护的二次谐波制动比，是表征单位二次谐波电流制动作用大小的一个物理量。二次谐波制动比越大，则保护的谐波制动作用越弱，反之亦反。
具有二次谐波制动的差动保护二次谐波制动比，通常整定为15％～20％。但是，在具体整定时应根据变压器的容量、主接线及系统负荷情况而定。
（Ⅰ）对于大容量的发电机变压器组，且在发电机与变压器之间没有断路器时，由于变压器
的容量大且空投的可能性较小，二次谐波制动比可取较大值。例如18％～20％。 （II）对于容量较大的变压器，由于空充电时的励磁涌流倍数较小，二次谐波制动比可取
16％～18％。
（III）对于容量较小且空投次数可能较多的变压器，二次谐波制动比应取较小值。即取
15％～16％。
（IV）对处于冶炼及电气机车负荷所占比重大的系统而自身容量小的电源变压器，在其他
容量较大的负荷变压器空充电时，穿越性励磁涌流可能致使其差动保护误动。因此，除应将变压器的二次谐波制动方式改成“或门”（即一相制动三相）之外，二次谐波制动比还应取较小值。例如14％～15％（或12％～13％）。 ⑵ 闭锁角的整定
与二次谐波制动比相似，按间断角原理构成的变压器差动保护，其闭锁角是衡量该差动保护躲励磁涌流能力的一个物理量。闭锁角整定值越大，该差动保护躲励磁涌流的能力越差。反之亦反。
同样，闭锁角整定值的确定应考虑变压器的容量、主接线及系统负荷情况。
（Ⅰ）对于大容量发电机变压器组，当在发电机与变压器之间没有断路器时，闭锁角应整定
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为较大值，可取70°。
（Ⅱ）对于降压变电站中的大型变压器，闭锁角可整定为65°。 （Ⅲ）对于容量较小的变压器，或系统容量小且处于冶炼或电气机车负荷所占比重大系统中的变压器，闭锁角可整定为60°。 3 差动速断元件的整定
变压器差动速断元件是纵差保护的辅助保护。由于变压器差动保护中设置有涌流判别元件，因此，其受电流波形畸变及电流中谐波的影响很大。当区内故障电流很大时，差动TA可能饱和，从而使差流中含有大量的谐波分量，并使差流波形发生畸变，可能导致差动保护拒动或延缓动作。差动速断元件只反应差流的有效值，不受差流中的谐波及波形畸变的影响。
差动速断元件的整定值应按躲过变压器励磁涌流来确定。通常，
Iop?KIN……………………………………………………………………………（11－30）
式中：
Iop— 差动速断元件的动作电流；
K— 一个正值系数；一般取4～8；
IN— 变压器的额定电流（差动TA二次值）。
由式（11-30）可以看出：差动速断元件的动作值决定于系数K，而K的整定应根据具体情况而定。K的大小与变压器容量、主接线及变压器与无穷大系统（母线）之间联系电抗的大小有关：
（Ⅰ）对于在发电机与变压器之间无断路器的大型变压器发电机组，K值可取3～4； （Ⅱ）对于大型发电厂的中、小型变压器（例如有空投可能性的厂高变及启备变），K值可取8～10；
（Ⅲ）对于经长线路与系统联接的降压变电站中的中、大型变压器，K值可取4～6。 （4）过激磁闭锁元件
对过激磁闭锁元件的整定，就是确定5次谐波制动比K5?z的值。 应当指出，采用5次谐波电流作制动量防止变压器过激磁时差动保护误动措施的正确性值得探讨，此时不论述。对有过激磁闭锁元件的纵差保护，5次谐波制动比通常为
K5?z＝0.3。 六 提高可靠性措施
运行实践及统计表明，在变压器纵差保护不正确动作的类型中，因整定值不妥及TA二次回路不良所占的比率很大。因此，为提高保护的可靠性，除了必须保证保护装置高质量之外，还必须对其各元件整定值进行合理的整定及确保其二次回路的正确性、良好性。 1 多发生的不正确动作类型
统计表明，经常发生的差动保护不正确动作的类型有：正常运行时（系统无故障及无冲击）的误动，区外故障时误动、系统短路故障被切除时误动。 2 不正确动作原因分析
（1）变压器正常运行时差动保护误动
分析及统计表明，正常运行时差动保护误动的主要原因有：（A）由于TA二次回路中接线端子螺丝松动，而使回路连线接触不良或短时开路；（B）TA二次回路中一相接触不良，在接触不良点产生电弧进而造成单相接地或两相之间短路（指TA二次回路短路）；（C）TA二次电缆芯线（相线）外层绝缘破坏或损伤，在运行中由于振动等原因造成接地短路；（D）差动TA二次回路多点接地，其中一个接地点在保护装置盘上，其他接地点在变电站端子箱内，两个接地点之间的地电位相差太大，或由于试验等原因，在差动元件中产生差流使其误
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动。在雷雨天易发生。
（2）区外故障切除时的误动
区外故障被切除时，流过变压器的电流突然减小到额定负荷电流之下。在此暂态过程中，由于电流中自由分量的存在，使两侧差动TA二次电流之间的相位短时（40~60ms）发生了变化，在差动元件中产生差流。两侧差动TA的暂态特性相差越大，差流值越大，持续的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小，差动元件的制动电流较小；当差动元件拐点电流整定得过大时，差动元件处于无制动状态。此时，若初始动作电流定值偏小，保护容易误动。 （3）区外故障时的误动
区外故障差动保护误动的情况有两种，一种是近区故障（故障点距变压器近）而故障电流很大；另一种是远区故障而故障电流很小（比变压器额定电流大不多）。
前一种故障时保护误动的原因，多因一侧的TA饱和，在差动元件中产生的差流特别大；后一种故障时保护误动的原因，多是两侧差动TA暂态特性相差大及差动元件定值整定有误（拐点电流过大、启动电流过小等）所致。 3 提高可靠性措施
为提高纵差保护的动作可靠性，应作好以下工作： （1）严防TA二次回路接触不良或开路
在保护装置安装调试之后，或变压器大修后投运之前，应仔细检查TA二次回路，拧紧二次回路中各接线端子的螺丝，且螺丝上应有弹簧垫或防震片。 （2）严格执行反措要求
所有差动TA二次回路只能有一个公共接地点；且该接地点应在保护盘上。 （3）确保差动TA二次电缆各芯线之间及各芯线对地的绝缘
应结合主设备检修，定期检查差动TA二次电缆各芯线对地及各芯线之间的绝缘；用1000V摇表测量时，各绝缘电阻应不小于5MΩ。
另外，在配线过程中，不要损坏电缆芯线外层的绝缘，接端子线的裸体外露部分尽量要短，以免因振动等原因而造成接地或相间短路。 （4）纵差保护用TA的选择
在选择变压器纵差保护TA时，一定要保证各组TA的容量及精度等级。优先采用暂态特性好的TP级TA。
另外，选择二次电缆时，差动TA二次回路电缆芯线的截面应够。对于长电缆，其芯线截面应不小于4mm2（铜线）。
保护装置内部辅助TA的特性应好，还可由软件设置抗TA饱和陷井。 （5）合理的整定值
在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时，应根据变压器的容量、结构、在系统中的位置及系统的特点，合理而灵活地选择定值，以确保保护的动作灵敏度及可靠性。
运行实践表明：过份追求差动保护的动作灵敏度及动作的快速性，是误区的一种。
第四节 其他差动保护
根据变压器的类型、容量、电压等级及其他特点，除应装设反应变压器内部故障的纵差保护之外，还可装只反映某一侧故障的分侧差动保护及反应大电流系统侧内部故障的零序差动保护。
一 分侧差动保护 1 构成接线及特点
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