nT
（该式为变压器纵差动保护中 电流互感器变比选择的依据）
Ir

nT I1 I2 nTA2
或正常运行及
外部故障时，令 Ir

I2 nTA2
I1 nTA1
nT I1 nTA2
I1 nTA1
0
则，正常运行或外部故障时，差动继电器中电流 为不平衡电流，理想情况下为0
2
实际电力系统都是三相变压器，并且通常采用Y,d11接线方 式，如下图所示。这样的接线方式造成了变压器高、低压侧 电流的不对应，以A相为例，正常运行时：
6.2 变压器纵差动保护
6.2.1 变压器纵差动保护的基本原理和接线方式
I1 I 2 ——分别为变压器高压侧和低压侧
的一次电流，参考方向为母线指向
变压器
Ir
I1
I

2
——为相应的电流互感器二次电流
Ir
——差动继电器中的电流
流入差动继电器的差动电流为： Ir I1 I2
纵差动保护的动作判据为：
电流互感器的二次电流为： I1' I1 I1
励磁电流为：
I1
Z1
jL1
Z1
I1

j
1
L1
1
I1
Z1
I2


1
j L1(TA2)
I1 1
Z1(TA2)
区外故障时变压器两侧的一次电流为 I2 I1 （折算到变压
器二次侧），故由电流互感器传变误差引起的不平衡电流为：
电流互感器铁芯磁滞回线
由于线圈电压u与铁芯磁通 之间关系为
u W d
dt
（W是线圈匝
数，定性分析时可假设W=1），故磁化曲线的斜率（严格讲是各点切
线的斜率）就是励磁回路的电感
L 铁芯未饱和时—— 1很大且接近常数
励磁电流很小
L 铁芯饱和后——
大为减小
1
励磁电流很大 9
I 如图（b）所示，由于非周期分量引起 1偏离时间轴的
Ir Iset
其中
Ir

I1

I

2
Iset 为纵差动保护的动作电流1
Ir

I1

I

2
设变压器高、低压侧的变比为 nT U1 / U2 ，则上式可进
一步表示为：
Ir

I2 nTA2

I1 nTA1

nT I1 nTA2
I2
(1
nTA1nT nTA2
) I1 nTA1
令
nTA2 nTA1
路没有电流，两侧电流互感器的变比应满足：
3I1 I2 nTA1 nTA2
I2 / I1 nT

3I1 nTA1
nT I1 nTA2
nTA2 nT
nTA1
3
4
电力系统中常常采用三绕组变压器。左图 所示的是Y，d11接线方式三绕组变压器 纵差动保护单相示意图，接入纵差动继电 器的差流为：
Iunb.max UIk.max
U ——变压器分接头改变引起的相对误差，
考虑到电压可以正负两个方向调整，一般 可取调整范围的一半。
7
3 电流互感器传变误差产生的不平衡电流
L1 ——励磁回路等效电感；
Z L ——二次负载的等效阻抗；
I 1 ——励磁电流，也就是电流互感器
的传变误差；
Z1
——包括了电流互感器的漏抗和二次负载阻抗，一般电阻分量 占优，在定性分析时可以当作纯电阻处理。
IdA Ida Idb
双绕组三相变压器纵差动保护原理接线图 （a）接线图（b）对称工况下的相量关系
所以 IdA 超前 I da30°，若直接
将高、低压侧 电流引入差动 保护，将会在 继电器中产生 很大的差动电 流。
克服措施：将 引入差动继电 器的Y侧的电流 也采用两相电 流差。 3
d侧——采用Y，Y12接线方式， 将各相电流直接接入差动继电器 内；
Iunb I1' I2' I2 I1 讨论，两者相抵消 8
采用同型系数 Kst 表示互感器型号对不平衡电流的影响：Iunb Kst I1
当两个电流互感器型号同相时，取 Kst 0.5 ；否则取1。
励磁电流大小讨论取决于TA铁芯是否饱和以 及饱和的程度
曲线1——铁芯的基本磁化曲线； 曲线2——励磁电流随时间的变化曲线； 曲线3——励磁电流按照曲线2变化时的磁滞回线； S点——饱和点。
f za

1
nTA1nT nTA2
根据式（6-3）可得：
Iunb

nT I1 I2 nTA2
fza I1 nTA1
（6-11）
穿越电流——如果将变压器两侧的电流都折算到电流互感器的二
次侧，并忽略 大小相等，即
f za不为零I 的影I2 响，nT则I1区，外但故方障向时相变反压，器Ⅰ两为侧区电外流
故障时变压器的穿越电流。
由式（6-11）知，电流互感器和变压器变比不一致产生的最大不平
衡电流为：
Iunb.max fza Ik.max
6
2 由变压器带负荷调节分接头而产生的不平衡电流 改变分接头的位置，实际上就是改变变压器的变比。
电流互感器的变比选定后不可能根据运行方式进行调整， 只能根据变压器分接头未调整时的变比进行选择。因此， 由于改变分接头的位置产生的最大不平衡电流为：
Y侧——采用Y，d11接线方式， 将两相电流差接入差动继电器内。
I A.r

(IY' A

IY' B
)

I
' dA
I B.r

(IY' B

IY' C
)

I
' dB
IC.r
(IY' C

IY' A
)

I
' dC
由于Y侧采用了两相电流差，该侧流入差动继电器的电流
增加了 3 倍。为了保证正常运行及外部故障情况下差动回
一侧，磁通也偏离磁化曲线并按照曲线3’的局部磁滞回
L 环变化。非周期分量的存在将会显著地减小 。 1
励磁电流很大
剩磁——电流互感器一次侧电流消失后，励磁电流也相 应地变为零。由于磁滞回线的“磁滞”现象，铁芯中长 期存在残留磁通，称为剩磁。
Ir

IБайду номын сангаас'

I
' 2

I
' 3
三相变压器各侧电流互感器的接线方式 和变比的选择：d侧互感器用Y接线方式； 两个Y侧互感器则采用d接线方式。
设变压器的1—3侧和2—3侧的变比为 nT13 和 nT 23 ，考虑到正常
运行和区外故障时变压器各侧电流，
nT13I1 nT 23I2 I3 0
电流互感器变比的选择应该满足：
nTA3 nT13
nTA3 nT 23
nTA1
3
nTA2
3
5
6.6.2 变压器差动保护的不平衡电流及克服方法
1 计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流
变压器两侧的电流互感器都是根据产品目录选取的标准变比，其规
格种类是有限的。变压器的变比也是有标准的，三者的关系很难完
全满足式（6-4），令变比差系数为：