大型发电机一变压器组均需装设单独的主变压器差动保护。主变压器差动保护通常为三侧电流差动，即主变压器高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器，主变压器低压侧电流分为两路，一路引自高压厂用变压器高压侧电流互感器，另一路引自发电机机端处的电流互感器（励磁变压器的高压或低压侧）。故主变压器差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域（即主变压器本体，发电机至主变压器和厂用高压变压器的引线以及主变压器高压侧至高压断路器的引线），可以反应在这个区域内的相间短路，主变压器高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。因此主变压器差动保护是最重要的保护之一。
变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同，但由于变压器内部结构、运行方式、电量特征均有其特点，产生了一系列特有的技术问题。因此，其差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大不同。
1．可能造成差动保护误动作的因素
变压器差动保护两侧电流互感器的电压等级、变比、容量以及铁芯的特性不一致，使差动回路的稳态和暂态不平衡电流都可能比较大。
正常运行时的励磁电流将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平。
空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路切除而变压器端电压突然恢复时，暂态励磁电流的大小可达额定电流的6--8倍，可与短路电流相比拟。
在中性点直接接地系统中，其中一台中性点接地变压器空载合闸时出现励磁涌流，与此同时，并联运行的其他中性点接地变压器中也将出现浪涌电流，这个电流称为和应涌流。和应涌流通过变压器的接地中性点构成回路，这个电流只在变压器的一侧流通。大容量变压器空载合闸的暂态过程持续期长，和应涌流缓慢增长，其他运行变压器的差动保护有可能在其合闸较长时间之后，由于和应涌流造成误动作。正常运行中的变压器，根据运行要求，需要调节分接头，这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。
2．可能造成差动保护拒动作的因素
变压器差动保护应能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路环中电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。变压器差动保护还应能反应高压侧（中性点直接接地系统）经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。
综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大或很大的不平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微内部短路，可见变压器差动保护要比发电机差动保护复杂得多。
3．励磁涌流及其制动措施
变压器差动保护需要解决的突出问题就是既能可靠地躲过励磁涌流，又能正确反应内部故障。在励磁涌流中，除基波和非周期电流外，高次谐波电流以二次谐波为最大，波形出现间断角，这个二次谐波电流是变压器励磁涌流的最明显的特性，因为在其他工况下很少有偶次谐波发生，在变压器内、外部故障的短路电流中也会出现二次谐波分量，但二次谐波分量所占比例较小，一般不会出现波形间断。其他分量，如三次谐波、直流分量等均非励磁涌流所独有，在其他工况下均可能出现，所以都不适于用来作为制动。
利用励磁涌流的波形间断角可以构成以鉴别波形间断角原理的变压器差动保护，利用励磁涌流的二次谐波分可以构成二次谐波制动的变压器差动保护，使之有效地躲过励磁涌流的影响，通常对各相差流分别求取二次谐波对基波的比值，即二次谐波比来实现制动。
4．防止差动保护拒动的措施
和发电机差动保护一样，为避开区外短路不平衡电流的影响，较理想的办法就是采用比率制动。
差动保护区内故障时，防止谐波制动的差动保护拒动的措施分析如下：
(1)当差动保护区内短路，在电流互感器不饱和或饱和不太严重时，比率制动的差动继电器将灵敏快速动作。如果区内短路电流非常大，电流互感器严重饱和，短路电流的二次波形将发生畸变，可能出现间断角和包括二次谐波的各种高次谐波。
(2)对于长线或附近装有静止补偿电容器的场合，在变压器发生内部严重故障时由于谐振也会短时出现较大的衰减二次谐波电流。
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