分析了變壓器比率差動保護動作速度慢的原因和差流速斷保護在應用中遇到的問題，根據故障時差動保護中動作電流與制動電流的比值關系，提出了增加快速動作區的解決差動保護快速動作的方案，并通過數模驗證了該方案能夠有效提高差動保護在區內嚴重故障的動作速度。
1、引言
縱向比率制動式差動保護(以下簡稱縱差或差動保護)是變壓器的主保護，它的正確動作與否關系到變壓器的安全和經濟效益，它的動作速度關系到變壓器的安全和電網的穩定。為了防止勵磁涌流導致差動保護誤動，差動保護常常增加二次諧波閉鎖。采用二次諧波閉鎖后，對于區內嚴重故障，受諧波的影響，差動保護往往會延遲動作。對于大容量的變壓器，為了保證空投變壓器差動保護不誤動，往往要降低二次諧波的制動系數(一般為15%)，二次諧波制動系數的降低更加延緩了區內嚴重故障差動保護的動作速度;另外，目前采用雙主雙后的雙重化保護配置，以前用作后備保護的非TYP級互感器也要應用于差動保護，為了提高差動保護的可靠性，差動保護又增加了抗區外故障CT飽和的閉鎖邏輯，這進一步延緩了變壓器差動保護區內嚴重故障的動作時間。為了保證區內嚴重故障時變壓器的安全和系統的穩定，必須提高變壓器區內嚴重故障時差動保護的動作速度。
2、差流速斷保護在應用中遇到的問題
為了提高變壓器內部嚴重故障時差動保護的動作速度，變壓器保護一般要配置差流速斷保護。但是，差流速斷保護的動作電流按躲過變壓器空載合閘時最大的勵磁涌流整定，使它在應用中遇到下列問題：
(1)變壓器空載合閘的最大勵磁涌流很難獲得，一般按經驗值整定，不能保證空投變壓器可靠不誤動。
(2) 如果定值整定太大，雖然保證了空投變壓器可靠不誤動，但是又可能在變壓器內部嚴重故障時因差流達不到定值而無法動作，起不到保護作用。
(3)如果定值整定太小，空投正常變壓器可能誤動，即使空投變壓器可靠不誤動，但是區外故障CT飽和時又可能誤動作，影響系統的運行。
3、提高差動保護動作速度的方案
（1）差動保護的動作電流與制動電流的比值為了分析問題簡單，把雙端以上的變壓器都等效為雙端系統，并以雙端系統為例，分析故障時差動保護中動作電流和制動電流的比值關系。假設EM為送電端，EN為受電端，發生內部故障時，兩端的系統阻抗角基本一致。圖1為等效的雙端系統，圖2為發生區內嚴重故障時兩側電流的矢量圖，其中δ為兩側電源之間的夾角，β為等效的系統阻抗角。
按圖中的參考方向，差動保護中動作電流與制動電流的比值：
由式 (I)可知：
1) 區內嚴重故障時I1、I2的角度差小于90°，此時A>1。
2) 變壓器發生匝間故障和區內高阻接地故障時，I1、I2的角度可能大于90°，A<1。
3) 空投正常變壓器、空投故障變壓器以及單側電源故障時A =1。
4) 區外故障及區外故障CT飽和時A （2）差動保護的快速動作的方案
根據差動保護中動作電流與制動電流的比值A的大小，可以將差動保護的動作區分為三部分，如圖3所示。
一區為 A > 1.1 的快速動作區，在該區內差動保護可以不考慮任何閉鎖邏輯;二區為A >1的動作區域，在該區內要考慮勵磁涌流、TA斷線和區外故障 TA飽和的影響;三區為A<1的動作區域，在該區內要考慮勵磁涌流、TA斷線和區外故障TA飽和的影響。
在原來的差動保護的動作特性的基礎上，設置差動 保護的快速動作段，由于A>1.1不需要任何閉鎖邏輯，變壓器區內嚴重故障時的差動保護的動作時間由故障電流和采用的算法決定，如果采用快速算法，其典型的動作時間為10 ms左右，達到了快速切除變壓器區內嚴重故障，保證變壓器安全和電網穩定。該動作段的動作邏輯如下：
差動保護的快速動作段，不需要用戶整定。增加了差動保護的快速動作段后，對于雙側電源的大容量變壓器可以考慮不配置差流速斷保護，減少了整定計算帶來的麻煩。
（3）數模試驗結果
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數模試驗的系統接線示意如圖5所示，高壓側為3/2接線，中壓側為雙母線，低壓側帶電抗器和電容器。
圖6縱坐標的電流單位為安培，橫坐標為采樣點數(一個電流周期內采24點)。圖6中黑色為差動保護快速動作段的動作曲線，動作時間為12ms “一一”為差動保護動作線，動作時間為28.5ms。圖 7縱坐標的電流單位為安培，橫坐標為采樣點數(一個電流周期內采24點)。圖7中“一一”為差動保護快速動作段的動作線，黑色為差流速斷動作線，動作時間為12ms。
區外故障時，由于一側CT飽和，A相差動電流達到16倍的額定電流，A相差流速斷保護動作，而差動保護的快速動作段可靠不動作。
4、結束語
分析了差動保護動作速度慢的主要原因和差流速斷保護在應用中遇到的問題，根據分析不同故障時差動保護動作電流與制動電流的關系，提出了一種快速切除變壓器內部故障的差動保護動作邏輯，達到了快速切除變壓器內部嚴重故障的目的，保證了變壓器的安全運行和電力系統的穩定。在增加了差動保護的快速動作段后，對于多側電源的大容量變壓器可以考慮不配置差流速斷保護。