浅析500kV变压器差动保护原理与调试方法.doc

浅析500kV变压器差动保护原理与调试方法毛绍全（湖南省送变电工程公司，湖南 长沙）摘要：本文详细介绍了500 kV变压器差动保护的构成及特点，并结合目前国内各大保护厂家的变压器保护讲解了变压器差动保护的调试方法。关键词：500kV变压器；差动保护1 引言电力变压器是连续运行的电力设备特别是500 kV变压器，其工作电压高、容量大、造价高、检修难度大，且大多是由单相变压器构成，安装在户外，对电力系统的安全稳定运行影响甚大，因此对500 kV变压器保护提出了更高的要求。下面介绍其主保护差动保护的构成特点及调试方法。2 构成及特点500kV变压器差动保护主要由以下三种类型的差动保护组成：2.1 纵差保护： 由于变压器高、低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就必须选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两侧的二次电流相等。又由于变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流也会使纵差保护的误动作，所以还要考虑两侧电流的相位补偿。2.2 分侧差动保护：500kV变压器一般为分相自耦变压器，分侧差动保护应用与分相自耦变压器保护，采用高压侧、中压侧及公共绕组电流作为计算电流。分侧差动保护计算差流只需考虑高、中压侧和公共绕组电流互感器的变比不同进行电流不平衡补偿。2.3 零序差动保护：500kV变压器由于容量大，一般多为分相自耦变压器。零序差动保护应用与分相自耦变压器保护，采用高压侧、中压侧及公共绕组自产零序电流作为计算电流。零序差动保护计算差流只需考虑高、中压侧和公共绕组电流互感器的变比不同进行电流不平衡补偿。3 变压器纵差动保护的调试方法变压器差动保护的基本接线原理如下图所示 上图包含了两个方面的内容:由于Y/接线方式，导致两侧TA一次电流之间出现30度的相位偏移，所以应对Y侧TA一次电流进行相位补偿；由于变压器两侧电压等级不同，所以、的有名值不能直接进行计算，二者必须归算到同一电压等级，一般的处理方法为将低压侧电流归算到高压侧。针对第点，传统的做法是将Y侧的TA二次接成接线，侧的TA二次接成Y接线来实现相位补偿；目前广泛采用的微机保护可以由软件在装置内部实现Y-转换，所以Y侧TA外部还是接成Y接线，侧的TA二次接成Y接线，由此导致的Y侧电流放大3倍，在微机保护中由软件进行补偿。以Y/-11为例，Y侧相位补偿，根据变压器的钟点数可知， ， ， . 3.1第点中的不平衡补偿由软件根据变压器的容量、各侧的电压等级及TA变比进行补偿。一般的处理方法是归算到高压侧，即将归算到侧，以表示，根据 ， 有 . 3.2上式中I1e、I2e分别为高、低压侧的二次额定电流 综上所述：经过两步预处理后各相的差动电流表达如下 3.3 .3.4 .3.5定义补偿系数 K1，K2（注意：以正常运行为准，三相对称）： .3.6 （注：三相对称，Y侧补偿后电流幅值大小没有发生变化，所以K1=1）由上面的推导可知，当进行分相（如A相）差动试验时，通常假定另外两相电流为0(I1b=I1c=0)，由于Y侧相位补偿，在Y侧C相引入(-I1a),为了防止C相抢动，试验时，在侧C相同样引入（-I2a），同时使侧B相电流为0(I2b=0) ，相当于接线为AC相间故障形式，从而保证A、C两相同时动作（B、C相差动试验方法可依此类推）。现场试验接线见图3.1(变压器联结组别为Y/-11)，将ONLLY一路电流的A相由保护装置Y侧的A相流入、N流出，C相由保护装置侧的a相流进、c相流出，所加量满足两个电流方向相反，并且补偿后的大小满足保护装置A相差流为0的条件，然后不断变化其中一个电流的大小，直到差动保护动作，记录下动作时的两个电流大小，代入厂家差动制动方程验证制动方程的正确性。图3.14 变压器分侧差动保护的调试方法 由于500kV分相自耦变压器的高、中压侧和公共绕组接线为Y-Y，所以分侧差动不需要考虑不同侧接线方式不同引起的相位补偿，只需要进行由变比引起的不平衡补偿，通常的做法是将其它侧的电流折算到高压侧，即，经过处理后各相的分侧差动电流表达如下： 4.1 .4.2 .4.3定义补偿系数 K1，K2（注意：以正常运行为准，三相对称）： 4.4由4.1可知，当进行A相分侧差动试验时，通常假定B、C相电流大小为0，同时在高、低压侧加入A相电流，使补偿后的A相差流为0，然后变化其中一个电流值，直到差动保护动作，再根据厂家的差动方程分别做出三相的差动曲线，B、C相测试方法可依次类推。5 变压器零序差动保护的调试方法 对于Y/接线的变压器，由于相位补偿的原因，导致Y侧发生单相接地短路时，差动保护的灵敏度不高（单相故障时，经相位补偿后用于计算差流的短路电流幅值降低为 1/3），为了提高单相故障的灵敏度，产生了在Y侧装设零序差动保护，对于500kV分相自耦变压器而言，零序差动要求采用高、中及公共绕组的自产零序电流作为计算电流。零序差动实质上也是一个分侧差动，试验时只需计算出各侧的零差平衡系数，即，所以调试方法与分侧差动保护一样，典型的零序差动保护方程见式6.6.3及6.6.4。6 几种国内常见变压器差动保护的动作方程，制动方程，和补偿系数计算6.1、国电南自PST-641（Y/-11，Y侧相位补偿）： 比率制动方程： .6.1.1式中， .6.1.26.2、国电南自PST-1200（Y/Y/-12-11，Y侧相位补偿）： 比率制动方程： 6.2.1式中， .6.2.26.3、北京四方CST-141B，200B系列（Y侧相位补偿）： 比率制动方程：双绕变Y/-11， .6.3.1 式中： ， .6.3.26.4、深圳南瑞ISA系列（Y/Y/-12-11，Y侧相位补偿）： 比率制动方程： .6.4.1 式中： 6.4.2 （注：d35、d36分别为中、低压侧的CT变比调整系数定值）6.5、南京南瑞RCS9000系列（Y/Y/-12-11，标么计算，Y侧相位补偿）： 比率制动方程： .6.5.1标么测试：Ie = 1 .6.5.26.6、南京南瑞RCS978，985系列（Y/Y/-12-11，标么计算，侧相位补偿，Y侧零序补偿）： 1）、稳态比率制动特性： 比率制动方程： .6.6.1标么测试： Ie = 1 .6.6.2 2）、零差比率制动特性：（保护自产零序，各侧加单相电流3I0=I，无相位补偿） 比率制动方程： .6.6.3式中： . 6.6.47 小结 虽然实际运用中，不同厂家的变压器差动保护的动作方程和计算原理有所区别，但是对于我们调试人员来说，只要掌握了变压器差动保护的构成原理，知道怎样进行相位补偿和不平衡补偿，那么在实际运用