供電系統(tǒng)主變微機(jī)保護(hù)差流補(bǔ)償控制在實(shí)際工作中的新應(yīng)用

馬少華

（山西省晉城煤業(yè)集團(tuán)供電分公司，山西 晉城048000）

0 引言

我公司緊緊依托集團(tuán)公司的快速發(fā)展，逐步形成了具有煤礦供電特色的企業(yè)文化，煤礦供電專(zhuān)業(yè)化管理模式正在日趨完善。公司變電站分布范圍依托集團(tuán)公司煤炭生產(chǎn)，主要分布在寺河、成莊、趙莊、老區(qū)礦四個(gè)區(qū)域。因此，當(dāng)變電站主變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)造成大面積或全站供電中斷，對(duì)于集團(tuán)公司煤炭生產(chǎn)中的高負(fù)荷、瓦斯突出礦井來(lái)說(shuō)，勢(shì)必會(huì)造成風(fēng)機(jī)主扇停風(fēng)、部分生產(chǎn)工作面瓦斯超限事故，從而嚴(yán)重影響煤炭生產(chǎn)和礦工生命安全。

主變壓器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)主變）是變電站供電系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，為確保主變的安全可靠運(yùn)行，必須裝設(shè)性能良好、滿(mǎn)足安全可靠運(yùn)行要求的主保護(hù)裝置。通常主變差動(dòng)保護(hù)采用的是差流速斷保護(hù)，而由于主變差動(dòng)保護(hù)CT會(huì)導(dǎo)致主變產(chǎn)生差動(dòng)電流，從而影響主變的安全運(yùn)行，因此通常情況下要將主變的差動(dòng)保護(hù)設(shè)為主變的主保護(hù)之一，故差動(dòng)繼電器的可靠性對(duì)主變安全運(yùn)行和系統(tǒng)可靠供電起著極為重要的作用。在運(yùn)行中觀察主變差流變化是發(fā)現(xiàn)差動(dòng)回路是否存在異常的有效手段，在詳細(xì)分析變電站主變差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行中產(chǎn)生差流的影響因素后，對(duì)正常運(yùn)行中因主變差動(dòng)回路CT而引起的差流進(jìn)行分析，對(duì)整定中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算和探討，并根據(jù)主變差動(dòng)電流回路差流值分析在主變運(yùn)行中是否存在不平衡電流，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)主變差動(dòng)電流回路異常情況，可消除因整定不當(dāng)、電流回路異常引起的保護(hù)裝置誤動(dòng)跳閘現(xiàn)象。主變故障輕則引起變壓器絕緣套管炸裂，重則燒毀線圈，甚至變壓器。因此，主變故障將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

變壓器的差動(dòng)保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障（變壓器繞組和引出線相間短路、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路等故障）的主保護(hù)，其可對(duì)變壓器的內(nèi)部故障（包括三側(cè)或者兩側(cè)CT之間的電纜）作出反應(yīng)，其原理是對(duì)變壓器兩側(cè)（或三側(cè)）電流的幅值和相位（角度）進(jìn)行比較。正常情況下，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流法，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流，即差流為0；如果變壓器發(fā)生內(nèi)部故障，肯定有一側(cè)電流比較大，從而導(dǎo)致差流大于0，差動(dòng)回路有不平衡電流流過(guò)，從而使差動(dòng)保護(hù)裝置可靠動(dòng)作。如果是外部故障，流入變壓器的電流必然等于流出變壓器的電流，差動(dòng)保護(hù)裝置不動(dòng)作。

2 變電站差動(dòng)保護(hù)差流補(bǔ)償方法

2.1 差流的影響因素

對(duì)于35kV供電系統(tǒng)通常使用的SFZ型變壓器而言，在正常運(yùn)行中產(chǎn)生差流的外在因素有很多，比如差流回路CT接線方式、CT本身特性、勵(lì)磁電流以及變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭位置等。然而，對(duì)于現(xiàn)在變電站所通用的微機(jī)保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)主變的差動(dòng)保護(hù)，即習(xí)慣上要滿(mǎn)足繼電保護(hù)裝置的可靠性，就要使主變高、低壓側(cè)差流接近于0或?yàn)?。

2.2 通常所采用的差流補(bǔ)償方式及其存在的局限性

在三相正弦交流電流表達(dá)式i＝Asin（ωt＋φ）中，ω為角頻率，是反映交流電隨時(shí)間變化快慢的物理量，通常角頻率ω＝2πf＝2π/T（其中f為50 Hz）。變壓器差流i主要與相位角φ和幅值A(chǔ)有關(guān)。所以，通常使用的差流補(bǔ)償方法就是利用角度補(bǔ)償或幅值補(bǔ)償。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，它們的局限性愈來(lái)愈明顯地暴露出來(lái)。

2.2.1 差動(dòng)保護(hù)CT角度補(bǔ)償

以Y/D11接線的變壓器為例，副邊電壓（電流）相位超前原邊相應(yīng)相電壓（電流）30°。根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原理的要求，要糾正這30°的相位差，用于差動(dòng)保護(hù)一次側(cè)的電流互感器二次繞組就要接成三角形。三角形接線要特別注意其準(zhǔn)確性，這是因?yàn)镃T二次角接線（角度補(bǔ)償）不好接、易接錯(cuò)。

2.2.2 差動(dòng)保護(hù)CT幅值補(bǔ)償

差動(dòng)保護(hù)CT制作工藝復(fù)雜且造價(jià)昂貴，CT變比定制（幅值補(bǔ)償）麻煩，如果CT壞了，則更換周期長(zhǎng)。

2.3 微機(jī)保護(hù)采用整定平衡系數(shù)實(shí)現(xiàn)差流補(bǔ)償

平衡系數(shù)是相對(duì)于不平衡系數(shù)而言的，用來(lái)補(bǔ)償主變差動(dòng)保護(hù)CT產(chǎn)生的差流的系數(shù)，稱(chēng)為差動(dòng)平衡系數(shù)。現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)中，一般通過(guò)CPU處理，采用整定平衡系數(shù)實(shí)現(xiàn)差流補(bǔ)償（即設(shè)定主變高壓側(cè)平衡系數(shù)為1，用主變低壓側(cè)補(bǔ)償高壓側(cè)）。差動(dòng)平衡系數(shù)取值若合適，可使變壓器正常運(yùn)行時(shí)差流最小，系統(tǒng)最平衡，且滿(mǎn)足繼電保護(hù)裝置的可靠性要求。現(xiàn)以我公司35kV變電站（主變采用Y/D11接線方式）為例，主變高、低壓側(cè)CT相應(yīng)參數(shù)更換前后變化如表1所示，據(jù)此分析差動(dòng)平衡系數(shù)的取值。

現(xiàn)利用站內(nèi)SD主保護(hù)平衡系數(shù)整定計(jì)算方法對(duì)新舊平衡系數(shù)計(jì)算分析如下：

原平衡系數(shù)整定計(jì)算公式：

表1 主變高、低壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)CT參數(shù)更換前后比較

式中，Uhe、Ule分別為高、低壓側(cè)額定電壓；Kh、Kl分別為高、低壓側(cè)電流比。

將表中數(shù)據(jù)代入公式中可得原平衡系數(shù)：

∴滿(mǎn)足要求。

將更換后參數(shù)代入可得現(xiàn)平衡系數(shù)：

∴不滿(mǎn)足要求。經(jīng)試驗(yàn)中心試驗(yàn)驗(yàn)證，取1.98為現(xiàn)在的平衡系數(shù)，可使差流最小，系統(tǒng)最平衡，且繼電保護(hù)滿(mǎn)足要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的安全生產(chǎn)中，變電站差動(dòng)保護(hù)裝置可靠、靈敏動(dòng)作與否是決定該站能否安全運(yùn)行的重要因素。要保證供電系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，首要任務(wù)就是要保證變電站內(nèi)主變的安全平穩(wěn)運(yùn)行，了解主變差動(dòng)保護(hù)CT產(chǎn)生差流的原因及補(bǔ)償差流的方式，通過(guò)現(xiàn)階段先進(jìn)的微機(jī)保護(hù)技術(shù)，合理調(diào)整主變差動(dòng)保護(hù)回路差流平衡系數(shù)，使主變正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)回路差流為0，是保證變電站長(zhǎng)期安全運(yùn)行的有效手段。

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