差動保護的原理是基于進入網(wǎng)絡電流與離開該網(wǎng)絡的電流相等.如果該網(wǎng)絡泄漏電流,則進入網(wǎng)絡的電流與離開該網(wǎng)絡的電流產(chǎn)生差值。因此該保護原理用于發(fā)電機保護是十分成功.但是將差動原理用到電力變壓器的內部故障保護則存在一此原理性的問題。

一般認為,TA 飽和,兩個TA 的變比與變壓器的變比不匹配,由于變壓器調壓改變了分接區(qū)接線由于變壓器采用Y,d 接線產(chǎn)生原邊和副邊的相位移,勵磁涌流,過勵磁等非內啊短路故障都可能引起差電流的誤差,從而使差動保護原理應用于電力變壓器的合理性遇到挑戰(zhàn)。

首先,電力變壓器原副邊有較大的變比。因此,從原理上,要求變壓器原、副邊連接的電流互感器(TA)的變化與變壓器原、副邊的變比完全一致,但是實現(xiàn)起來是有困難的。因為有很多因素可造成TA 的變比與變壓器原、副邊的變比不一樣。比如,TA 的計算變比與標稱的變比可能不一致;TA 的飽和也會造成變比的改變;變壓器分接頭的調整也會改變變壓器的變比。所以,即使變壓器沒有發(fā)生內部故障,也不能保證變壓器原副邊繞組測量的差電流很小。這些原因造成的在無內部故障下出現(xiàn)的變壓器輸入電流與輸出電流的不平衡遠遠大于輸電線和發(fā)電機出現(xiàn)的不平衡電流.變壓器差動保護中出現(xiàn)的這種不平衡電流僅靠采用速飽和變流器是不能得到解決的。

其次,電力變壓器是非線型變壓裝置,鐵磁非線性可能引起變壓器的空載合閘,重合閘,過勵磁的情況下產(chǎn)生大于額定工作電流數(shù)倍甚至10 倍的勵磁涌流,使差電流急劇增加。產(chǎn)生勵磁涌流的本質是因為變壓器鐵心的非線性特性。當變壓器上電合閘時鐵心有剩磁,且剩磁的極性和幅值與合閘瞬間所對應的穩(wěn)態(tài)磁通的極性和幅值不一樣時,就會產(chǎn)生勵磁涌流。勵磁涌流有明顯的直流分量和奇次,偶次諧波;包含單極脈沖或雙極脈沖,且單極脈沖的峰值哀減的很慢;二次諧波的起始值不是很大,但是勵磁涌流的衰減反而增加。為了克服勵磁涌流產(chǎn)生的差動保護誤動作的問題,學者和工程師們曾經(jīng)提出過很多的解決的方案,其中包括前面提到過的延遲保護,短暫時降低保護靈敏度，引入電壓信號等?，F(xiàn)在實際應用的基于電流差動保護在區(qū)分故障電流和勵磁涌流方面可以分為兩類:一種是基于諧波的方法;另一種是波形識別方法?；谥C波的方法依據(jù)的是變壓器勵磁涌流相對于故障電流有明顯的直流分量和諧波含量,尤其是一般情況下2 次諧波法?；诓ㄐ蔚姆椒ㄓ卸喾N不同的方案,比較典型的方案有全諧波法和2 次,5 次諧波法?；诓ㄐ巫R方法依據(jù)的是變壓器勵磁涌流上下半周期具有明顯的非對稱性,而內部故障電流一般具有對稱性。另一種比較典型的方案是識別間斷角的方案,勵磁涌流有明顯的間斷角特征,而內部故障電流沒有間斷角特征。