縱聯差動保護

差動保護是一種依據被保護電氣設備進出線兩端電流差值的變化構成的對電氣設備的保護裝置，一般分為縱聯差動保護和橫聯差動保護。變壓器的差動保護屬縱聯差動保護，橫聯差動保護則常用於變電所母線等設備的保護。

由於縱聯差動保護只在保護區內短路時才動作，不存在與系統中相鄰元件保護的選擇性配合問題，因而可以快速切除整個保護區內任何一點的短路，這是它的可貴優點。但是，為了構成縱聯差動保護裝置，必須在被保護元件各端裝設電流互感器，並將它們的二次線圈用輔助導線連接起來，接差動繼電器。以前由於受輔助導線條件的限制，縱向連接的差動保護僅限於用在短線路上，由於光纖的廣泛使用，縱聯差動保護已可作為長線路的主保護。對於發電機、變壓器及母線等，均可廣泛採用縱聯差動保護實現主保護。

所謂變壓器的縱聯差動保護，是指由變壓器的一次和二次電流的數值和相位進行比較而構成的保護。縱聯差動保護裝置，一般用來保護變壓器線圈及引出線上發生的相間短路和大電流接地系統中的單相接地短路。對於變壓器線圈的匝間短路等內部故障，通常只作後備保護。

縱聯差動保護裝置由變壓器兩側的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯形成環路，電流繼電器並接在環路上。因此，電流繼電器的電流等於兩側電流互感器二次側電流之差。在正常情況下或保護範圍外發生故障時，兩側電流互感器二次側電流大小相等，相位相同，因此流經繼電器的差電流為零，但如果在保護區內發生短路故障，流經繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護作用。

變壓器縱差保護是按照循環電流原理構成的，變壓器縱差保護的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護區（縱差保護區為電流互感器TA1、TA2之間的範圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護不動作。但由於變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。

變壓器差動保護正確動作

差動保護兩側TA之間的區域稱為縱聯差動保護區，縱聯差動保護區內的故障引起的差動保護動作為正確差動保護動作，可能引起正確差動保護動作的短路故障可以分為兩類:

(1)變壓器外部引出線間短路，接地短路。這類短路可能由絕緣層被擊穿，雷擊，或動物身體接觸引起。這類事故的出事地點一般容易找到，對設備也會造成一定的損害。

(2)變壓器內部繞組的相間短路,匝間短路和接地短路。這類故障對變壓器的損害一般比較嚴重，在引起差動保護的同時，也會引起輕瓦斯或重瓦斯保護。

變壓器保護的誤動作

有時縱聯差動保護區外的事故也會引起差動保護動作，這樣的動作將會影響變壓器的連續工作，降低供電的可靠性,這類動作稱為差動保護誤動作。其原因可能是:

(1)差動保護電流互感器與差動保護設備之間電流回路故障。形式主要有:電流互感器二次接線極性錯誤，特別是電流互感器二次繞組與端子箱之間的部分。差動保護電流回路二次電纜絕緣損壞。電流互感器二次迴路開路

(2)由差動繼電器或保護裝置調試,整定不當引起的事故，主要有:差動速斷保護定值偏小，無法躲過變壓器空投時的勵磁電流。微機差動平衡係數整定錯誤。按晶體管間斷角原理確定的差動保護斷角沒有調整好。二次諧波制動係數太大。

(3)一次性倒閘操作引起的誤動作。如旁路開關替代主變開關時，在一次側已並列或切換保護盤上電流互感器二次切換片時未將差動保護先退出。導致誤動作的因素還有很多，如電磁型差動繼電器平衡繞組整定錯誤，一次設備檢修引起的差動誤動作等。這些誤動作對設備，電網的影響都很大，應想法設法減小誤動作率。

誤動作的防治

繼電器保護事故的原因是多方面的，有設計不合理，原理不成熟，製造上的缺陷，定值問題，調試不良等。為減少因事故引起的損失，防止措施是必不可少的。

(1)保持正確的連線，做好差動向量(6角圖)測試，以確定保護迴路的正確性。

(2)檢查二次迴路的絕緣性，在使用前或大修後，用1000V搖表測量各芯線對地和各芯線之間的絕緣，檢驗是否符合標準。

(3)若保護定值與實際相差太大，則要合理計算保護定值，其內容包括二次諧波制動係數和差動速斷電流定值，對於大容量，遠離電源的變壓器，二次諧波制動係數可以取大一點，而差動速斷電流定值可取小一點。

(4)加強運行，維修人員的技術培訓，規範他們的行為,減小人為事故。但在實際操作中，事故是無法絕對避免的，事故發生時應正確利用故障信息判明故障點。綜合運用逆序檢查法，順序檢查法，整組檢查法，檢查繼電器保護裝置的邏輯功能是否正常，動作時間是否正常。 ^[1] 

直流線路故障時，行波保護和低電壓保護是主保護，直流線路縱聯差動保護是後備保護。當直流線路上發生高阻接地故障時，行波保護和直流低電壓保護不動作，需要通過縱聯差動保護動作切除故障。從天廣、高肇直流的運行情況看，直流線路發生高阻接地故障的概率比較大。而且，在運行中發現高阻接地故障期間，直流保護的動作和控制系統的反應和金屬接地故障相比有一定差別，多次出現高阻接地故障時，直流線路差動沒有動作。

直流線路的縱聯差動保護原理與交流系統的差動保護原理相似，也是通過比較本站和對站的直流線路電流的差值，當差值大於定值後經一定延時保護動作出口。但除了功率調整期間兩側電流可能存在短時的不一致外，直流系統正常運行時，兩側的電流都是很平穩的直流量，沒有同步點可以作為參考。作為後備保護，直流線路縱聯差動保護對同步的要求有所降低，而且由於高壓直流輸電多用於遠距離輸電，直流線路都比較長，即使通道傳輸時間較長，甚至採用載波通道，對直流線路縱聯差動保護的動作特性的影響不大。

直流線路縱聯差動保護採用完全的獨立通道，可以避免因直流保護與極控間的轉換裝置出現問題，或者僅一套直流保護系統的數據採集出現問題導致保護誤動作的可能性。該方案已用於新投產的興安直流工程。

為防止交流系統故障期間直流線路縱聯差動保護誤動，通過動作定值不能解決問題，需要通過延時躲過交流系統故障及換流器故障的暫態過程，進一步縮短保護動作延時的可能性較小。

直流線路發生高阻接地故障時，極控系統的響應會影響到直流線路縱聯差動保護的動作特性，再一次驗證了直流控制和保護是兩個密不可分的系統。但直流控制與保護系統之間的配合能否優化，還需要廠家進一步分析研究。

直流線路發生連續高阻接地故障時，其餘反映直流系統接地故障的保護也有可能動作，需要廠家進一步分析，提出合理的解決方案。 ^[2]