变压器差流的计算及不同接线方式的转换应用-2009-0413.doc

变压器差流的计算及不同接线方式转换应用刘钊 1 ，陈捷 2 （1. 重庆江津供电局，重庆 江津 402260；2. 重庆沙坪坝供电局，重庆 沙坪坝400030）摘要：差动保护是变压器保护的主保护，在变压器故障时能快速动作切除故障。本文分析了在Y/-11和Y/-1接线方式下变压器差动保护中差流的相量计算方法，对Y/-1接线方式下应用Y/-11计算公式对变压器呈现的差流进行了讨论，提出了改变二次电流相序解决Y/-1接线方式下变压器差流的方案，并从实际意义上证实了方案的可行性。关键词：变压器 差动保护 相量0 引言变压器差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动保护不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动电流流过差动回路，差动保护动作，快速切除变压器内部故障。差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护，其运行情况直接关系到变压器的安危。在变压器新安装投运时，必须要进行带负荷测试差动电流，验证二次接线正确性，从而保证变压器在正常运行时无差流，在故障时由差动保护动作快速切除故障。1 问题的提出两绕组变压器接线一般采用Y/-ll接线方式，微机保护一般也按Y/-ll方式计算差流，有的变压器保护常规只采用Y/-ll接线方式进行计算，对其它接线方式，都需在定货合同或技术协议中特别说明。但在特殊情况或用户不采用Y/-11而采用Y/-1的接线方式时，若再请微机保护厂家进行更改，又很费时间且延误送电时间。下面就是我们在变压器新投运现场遇到的一个案例。一企业进行变电站升级，由10KV进线扩建成35KV变电站，设计接线方式为Y/-ll。由于时间的关系，分为两个阶段建设，第一阶段建成35KV变电站，将变电后的10KV直接接入原先的10KV母线系统，只投入变压器后备保护；第二阶段是利用设备检修时间，将10KV总路开关二次电流接入变压器差动保护，并带负荷测试电流极性正确后投入差动保护完成变电站的扩建。在进行第二阶段工作中，由于只涉及到10KV总路开关，变压器是正常运转的，高低压侧电流极性均由母线指向变电器。但在带负荷测试极性时，变压器保护装置中有差流存在，为什么会引起差流呢？经过多次带负荷测试电流，我们发现二次电流不是Y/-ll方式下的角度，而是Y/-l接线方式下的角度，而定值中的变压器接线方式是Y/-ll，二者不统一，这是产生差流的根本原因。2 变压器差动保护工作原理对微机实现的变压器差动保护，由于软件计算的灵活性，允许变压器的各侧互感器二次侧都按Y型接线，在进行差动计算时由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准及电流补偿。即Y/转换可由程序软件实现。整定人员可以通过接线方式定值的整定来选择进行Y/转换。2.1 Y/-ll接线方式下差流的计算123当变压器采用Y/-11接线方式时，接线侧的电流，在相位上与Y侧相差150，即侧电流比Y侧的同一相电流，在相位上滞后150，因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等，在差动保护回路中也会出现不平衡电流。为消除由变压器Y/-11接线而引起的不平衡电流，变压器保护中，通常采用相位补偿法，也就是Y/转换。即将变压器Y侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器侧的电流互感器二次侧接成Y形，从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。图1为Y/-11接线图，Y接线侧和接线侧的二次电流均以Y形方式接入微机保护装置，高压侧绕组为 Y 型，平衡系数为1/；低压侧绕组为型，平衡系数为：，LCT、HCT分别为低压侧和高压侧CT变比，LDY、HDY分别为低压侧和高压侧额定电压之比。变电器保护中，电流互感器二次侧一般均由母线指向变电器，在图1接线方式下，低压侧二次电流实际滞后对应高压侧电流150。图2为Y/-11接线的变压器差动保护相量图，、为高压侧二次电流，、为低压侧二次电流，差流计算公式为：变压器内部无故障时，差流应为0。2.2 Y/-l接线方式下差流的计算与Y/-11接线方式类似，图3为Y/-1接线的变压器差动保护相量图，、为高压侧二次电流，、为低压侧二次电流，差流计算公式为：变压器内部无故障时，差流应为0。3 Y/-11计算公式下Y/-1接线方式变压器差流的计算及解决方案3.1 Y/-11计算公式下Y/-1接线方式变压器差流的计算图4为Y/-1接线在Y/-11计算公式即2.1下的差流相量图，由此计算，得到变压器差流、的值与高压侧大小相同，相位相差90，这也就是在前面我们提到的该企业变压器保护装置存在差流的计算结果。3.2 解决方案对实际接线与设计方式中不统一的问题，对本文中提到的案例，有三种解决方案：一是与微机保护生产厂家联系更改软件（若是微机保护装置中有Y/-1接线的定值选择，则可以更改接线方式的定值），这种方案需要较长时间，还需要对保护装置进行全面调试才能投入运行；二是更改变压器接线方式为Y/-11，涉及到变压器制造厂家更改接线，工作量和时间上需求也较大；三是根据Y/-11和Y/-1接线差动保护计算原理，对微机保护二次接线方式进行调整，消除差流。第一、第二种方法除了能对微机保护装置中有Y/-1接线定值选择的情况下更改定值外，在短时间范围内都是比较复杂的，工作量也比较大，涉及费用可能也很大。由于工作现场时间的关系，能否采用第三种方法进行解决呢？我们知道，在差动计算时是由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准及电流补偿的，在计算公式一定的情况下，接入微机保护装置的各侧电流顺序不同，计算出的差流结果也就会有所不同，因此，若对接入微机保护装置的电流相序进行一定的调整，是有可能实现的。在Y/-11接线方式下，高压侧电流超前低电压侧150，高压侧和低压侧电流均为正序，差流为零；在Y/-1接线方式下，高压侧电流滞后低电压侧150，高压侧和低压侧电流也为正序，采用Y/-11差流的计算方式有差流。由此可以设想，若对Y/-1接线方式下，高压侧和低压侧电流调整为负序接入，即和、和在保护屏端子排上对换， 和为不变，结果会如何呢？图5就是更改二次接线后运用Y/-11接线方式下计算差流的相量图，平衡系数不变，由图中可知，差流为零，达到了目的。从图5中，我们应用数学计算使差流为零，物理意义上是否能够得到解释呢？在保护屏上计算得到的差流和各相电流与变压器二次电流的对应关系如表1所示。表1 端子排接线调整后各电流对应关系变压器二次电流端子排及保护装置对应电流保护装置差流、由表1可知，保护装置上计算得到的高、低压侧A相电流和差流是变压器实际对应的C相电流，B相含义不变，C相电流和差流是变压器实际对应的A相电流，若变压器A相有故障，则在保护装置上表现为C相有故障，差动保护动作跳开变压器两侧开关，切除故障，完全达到了保护的目的。4 结语本文在分析Y/-11和Y/-1接线方式下变压器差流计算的基础上，对Y/-1接线方式下应用Y/-11公式计算差流进行讨论，提出了改变二次电流相序解决差流的方案，此方法对其他接线方式和三圈变压器也可借鉴应用。参考文献：1 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理（第三版），中国电力出版社.1994年10月.2 许正亚. 变压器及中低压网络数字式保护.中国水利水电出版社.2004年1月.3 PST-1200系列110KV电压等级数字式变压器保护装置