變壓器縱差保護(hù)調(diào)試方法解析

郝偉，馬振國(guó)，王婷

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

變壓器縱差保護(hù)調(diào)試方法解析

郝偉，馬振國(guó)，王婷

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

闡述了國(guó)內(nèi)不同變壓器保護(hù)裝置廠家主流變壓器縱差保護(hù)的折算原理，根據(jù)不同廠家采用的折算過(guò)程，對(duì)各種變壓器縱差保護(hù)的三相平衡、單相平衡、定值校核試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)解析，建議工程調(diào)試人員應(yīng)根據(jù)各生產(chǎn)廠家的縱差保護(hù)折算原理采取不同的方法進(jìn)行校驗(yàn)，避免得出錯(cuò)誤的試驗(yàn)結(jié)論。

變壓器縱差保護(hù)；折算方法；定值校核；平衡試驗(yàn)

0 引言

變壓器縱差保護(hù)內(nèi)部計(jì)算邏輯要求將各側(cè)的電流采樣折算到基準(zhǔn)側(cè)，其折算過(guò)程可分為Y側(cè)折算至△側(cè)、△側(cè)折算至Y側(cè)、綜合折算3種類型。對(duì)于縱差保護(hù)的平衡測(cè)試與定值校核，須根據(jù)不同的折算原理采用不同的試驗(yàn)方法，否則可能會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論[1]。以下所述折算過(guò)程推導(dǎo)與調(diào)試方法解析均建立在變壓器為Y/D11接線方式，電流互感器為YY接線方式的前提下。

1 Y側(cè)折算至△側(cè)的縱差保護(hù)

1.1 Y側(cè)折算至△側(cè)折算原理

△側(cè)作為基準(zhǔn)側(cè)，Y側(cè)采集電流量須通過(guò)相位與幅值的綜合矯正折算到△側(cè)進(jìn)行差流計(jì)算。許繼WBH-800A、國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司PST-1200等變壓器保護(hù)裝置采用此折算原理。

對(duì)于△側(cè)（基準(zhǔn)側(cè)），各相計(jì)算電流采用△側(cè)出線的二次采集電流，即

對(duì)于Y側(cè)，計(jì)算電流須經(jīng)過(guò)相角與幅值折算后方可使用。折算公式推導(dǎo)過(guò)程為

式中：UYe——Y側(cè)額定線電壓幅值；

UΔe——△側(cè)的額定線電壓幅值；

UYpe——Y側(cè)額定相電壓幅值；

UΔpe——△側(cè)的額定相電壓幅值；

ωY——Y側(cè)匝數(shù)；

ωΔ——△側(cè)匝數(shù)；

IA1、IB1、IC1——Y側(cè)一次電流；

Ia1、Ib1、Ic1——△側(cè)出線一次電流；

I′a1、I′b1、I′c1——△側(cè)套管一次電流；

IA1、IB1、IC1——Y側(cè)二次電流；

Ia2、Ib2、Ic2——△側(cè)出線二次電流；

nY——Y側(cè)TA變比；

nΔ——△側(cè)TA變比；

Se——變壓器額定容量。

聯(lián)立式（2）—式（6），得

式（7）描述了Y側(cè)折算至△側(cè)二次電流的等效傳變過(guò)程。差動(dòng)邏輯計(jì)算時(shí)，首先將Y側(cè)采集的二次電流按照式（7）等效折算到△側(cè)，形成Y側(cè)計(jì)算電流，再與△側(cè)計(jì)算電流（即直接采集電流）進(jìn)行分相差動(dòng)邏輯計(jì)算。

1.2 調(diào)試方法解析

1.2.1 三相平衡測(cè)試

當(dāng)保護(hù)校驗(yàn)儀可輸出6路電流時(shí)，能夠進(jìn)行三相平衡試驗(yàn)。這時(shí)，如果在Y側(cè)加入三相正序額定電流，即

將其代人式（7），得

可知，Y側(cè)加入三相正序額定二次電流，等效于在△側(cè)加入超前Y側(cè)30°的正序額定二次電流。這時(shí)，如果想使得差流為0，須在△側(cè)每相加入相位與Y側(cè)相反、幅值為IΔe二次電流作為平衡條件（前提是Y側(cè)與△側(cè)的TA極性均指向變壓器）。即

1.2.2 單相平衡測(cè)試

當(dāng)保護(hù)校驗(yàn)儀僅能夠輸出3路電流時(shí)，平衡檢查只能單相進(jìn)行。假如在Y側(cè)加入A相額定二次電流IYe2ej0°，代人式（7），有

可見(jiàn)，在Y側(cè)加入A相額定二次電流，等效于在△側(cè)的a相與c相加入相位相反、幅值同為的單相二次電流。如果想使得差流為0，須在△側(cè)實(shí)際加入與折算電流相位相反、幅值為的二次電流，即

對(duì)于B相與C相，可以得出類似結(jié)論。

1.2.3 單相差動(dòng)定值測(cè)試

單相差動(dòng)定值測(cè)試須在Y側(cè)與△側(cè)分別進(jìn)行。Y側(cè)測(cè)試根據(jù)式（11），若加入A相額定二次電流IAe2，等效于在△側(cè)的a相與c相加入相位相反、幅值為的單相二次電流，因基準(zhǔn)側(cè)在△側(cè)，此時(shí)裝置面板會(huì)顯示a相與c相均有（IΔe2/的差流。變壓器縱差保護(hù)定值一般采用額定電流倍數(shù)表示，所以在進(jìn)行Y側(cè)單相差動(dòng)定值測(cè)試時(shí)，須將Y側(cè)加入電流增大倍定值，才能保證折算到△側(cè)差流達(dá)到1倍定值。對(duì)于B相與C相，可以得出類似結(jié)論?！鱾?cè)測(cè)試，由于△側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)，加入啟動(dòng)電流時(shí)無(wú)須乘以倍。

2 △側(cè)折算至Y側(cè)的縱差保護(hù)

2.1 △側(cè)折算至Y側(cè)折算原理

Y側(cè)作為基準(zhǔn)側(cè)，△側(cè)采集電流量須通過(guò)相位矯正與幅值矯正折算到Y(jié)側(cè)進(jìn)行差流計(jì)算。南瑞繼保RCS（PCS）-978系列采用此折算原理。

對(duì)于Y側(cè)（基準(zhǔn)側(cè)），考慮到△側(cè)采集的二次出線電流無(wú)零序分量，折算至Y側(cè)后必然也無(wú)零序分量，Y側(cè)自身采集的二次電流也須將零序分量剔除方可參與邏輯計(jì)算。計(jì)算公式為

對(duì)于△側(cè)，其采集電流須向Y側(cè)折算，本質(zhì)上分兩步進(jìn)行。第一步進(jìn)行相位矯正，多數(shù)廠家利用式（14）進(jìn)行——相位矯正后△側(cè)二次電流。

第二步，以相位矯正公式為前提進(jìn)行幅值矯正。矯正原則為，須找到幅值平衡系數(shù)k，當(dāng)△側(cè)加入二次額定電流時(shí)，通過(guò)相位矯正（式10—式12）與幅值矯正（乘以k）后，電流幅值等效為Y側(cè)二次額定電流，即滿足式（15）約束

式中：

根據(jù)式（15），可知，k值計(jì)算公式均為

將相位矯正公式與幅值矯正公式綜合，可得

式（17）描述了△側(cè)至Y側(cè)二次電流的等效傳變過(guò)程。差動(dòng)邏輯計(jì)算時(shí)，首先將△側(cè)采集的二次電流按照式（17）等效折算到Y(jié)側(cè)，形成△側(cè)計(jì)算電流，再與式（13）所示Y側(cè)計(jì)算電流進(jìn)行分相差動(dòng)邏輯計(jì)算。

2.2 調(diào)試方法解析

2.2.1 三相平衡測(cè)試

當(dāng)保護(hù)校驗(yàn)儀可輸出6路電流時(shí)，可直接進(jìn)行三相平衡試驗(yàn)。這時(shí)，如果在△側(cè)加入三相正序額定電流，即

將其代人式（17），得

可知，△側(cè)加入三相正序額定二次電流，實(shí)際等效于在Y側(cè)加入了滯后△側(cè)所加30°的正序額定二次電流。這時(shí)，若想使差流為零，須滿足式（19）

可知使差流為零的條件是：Y側(cè)加入超前于△側(cè)的三相正序額定電流。

2.2.2 單相平衡測(cè)試

當(dāng)保護(hù)校驗(yàn)儀僅能夠輸出3路電流時(shí)，平衡檢查只能單相進(jìn)行。假如在△側(cè)加入a相額定二次電流Iae2，代人式（17）得

可見(jiàn)，在△側(cè)加入a相額定二次電流Iae2，等效于在Y側(cè)的A相與B相加入相位相反、幅值同為的單相二次電流。如果想使得差流為0，Y側(cè)實(shí)際加入電流須滿足式（19），即

對(duì)于b相與c相，可以得出類似結(jié)論。

2.2.3 單相差動(dòng)定值測(cè)試

對(duì)于△側(cè)定值測(cè)試，根據(jù)式（17），若加入a相額定二次電流Iae2，等效于在Y側(cè)的A相與B相加入相位相反、幅值為的單相二次電流，因基準(zhǔn)側(cè)在Y側(cè)，此時(shí)裝置面板顯示A相與B相均有的差流。變壓器縱差保護(hù)定值一般采用額定電流倍數(shù)表示，所以在進(jìn)行△側(cè)單相差動(dòng)定值測(cè)試時(shí)，須將△側(cè)加入電流增大倍定值，才能保證折算到Y(jié)側(cè)差流達(dá)到1倍定值。對(duì)于b相與c相，可以得出類似結(jié)論。

對(duì)于Y側(cè)單相定值測(cè)試，根據(jù)式（22），加入電流量須剔除零序分量。例如，若加入A相額定二次電流IAe2，由于計(jì)算過(guò)程剔除零序分量，使得參與差動(dòng)邏輯計(jì)算的二次電流縮小為額定的2/3倍。這時(shí)，裝置顯示的差流僅為。所以，在進(jìn)行Y側(cè)單相差動(dòng)定值測(cè)試時(shí)，須將Y側(cè)加入的單相電流增大到1.5倍定值，才能保證折算到Y(jié)側(cè)差流達(dá)到1倍定值。對(duì)于B相與C相，可以得出類似結(jié)論。

3 綜合折算的縱差保護(hù)

3.1 綜合折算原理

北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司的CSC-326系列變壓器保護(hù)裝置采用△側(cè)進(jìn)行幅值折算，Y側(cè)進(jìn)行相位折算的綜合折算原理。

對(duì)于Y側(cè)，僅通過(guò)式（23）進(jìn)行相位矯正，矯正后的電流即為Y側(cè)的計(jì)算電流。值得說(shuō)明的是，相位矯正過(guò)程中完成了剔除零序功能。

對(duì)于△側(cè)，僅須進(jìn)行幅值矯正，矯正原則仍然是確定幅值平衡系數(shù)k。當(dāng)△側(cè)加入三相額定電流時(shí)，乘以平衡系數(shù)k后，能夠等效于Y側(cè)加入三相額定電流傳變至△側(cè)的效果。即須滿足

可得

△側(cè)的計(jì)算電流即△側(cè)采集二次電流與k的乘積。

綜上，各側(cè)計(jì)算電流分別為

Y側(cè)：

△側(cè)：

3.2 調(diào)試方法解析

3.2.1 三相平衡測(cè)試

當(dāng)進(jìn)行三相平衡試驗(yàn)時(shí)，若想讓差流為零，須滿足

若在Y側(cè)加入三相正序額定電流，即

將式（28）代人式（27），可得

可知，當(dāng)Y側(cè)三相加入正序額定電流時(shí)，△側(cè)三相須加入滯后于Y側(cè)150°的額定電流，裝置差流方可顯示為零。

3.2.2 單相平衡測(cè)試

當(dāng)保護(hù)校驗(yàn)儀僅能夠輸出3路電流時(shí)，平衡檢查只能單相進(jìn)行。若在Y側(cè)加入A相額定二次電流IAe2，即

為使差流為零，須滿足式（27），將式（30）代人式（27），解方程得

不難看出，若想讓差流平衡，Y側(cè)加入A相額定二次電流的同時(shí)，△側(cè)a相須加入幅值為，相位與Y側(cè)A相電流相反的電流，c相須加入幅值為，相位與Y側(cè)A相電流相同的電流。

3.2.3 單相差動(dòng)定值測(cè)試

對(duì)于Y側(cè)單相定值測(cè)試，根據(jù)式（25），若加入A相額定二次電流IAe2，可知，經(jīng)過(guò)折算后，計(jì)算電流（無(wú)論是A相還是C相）均為額定值，而定值一般采用額定電流倍數(shù)表示，所以，在進(jìn)行Y側(cè)單相差動(dòng)定值測(cè)試時(shí)，須將Y側(cè)加入的單相電流增大到倍定值，才能保證經(jīng)折算后差流達(dá)到1/倍定值。對(duì)于B相與C相，可以得出類似結(jié)論。

對(duì)于△側(cè)單相定值測(cè)試，根據(jù)式（26），若加入a相額定二次電流Iae2，等效于在Y側(cè)（計(jì)算基準(zhǔn)側(cè)）加入A相額定二次電流IAe2。此時(shí)裝置面板顯示A相有幅值為IYe2的差流。所以在進(jìn)行△側(cè)單相差動(dòng)定值測(cè)試時(shí)，按照1倍定值設(shè)置加入量即可。對(duì)于b相與c相，可以得出類似結(jié)論。

4 結(jié)束語(yǔ)

變壓器縱差保護(hù)三相平衡的測(cè)試方法不受裝置折算方式影響。無(wú)論是△側(cè)向Y側(cè)折算，Y側(cè)向△側(cè)折算，還是綜合折算，只要保證兩側(cè)加入三相正序額定電流，并且Y側(cè)超前△側(cè)150°相角（前提是Y側(cè)與△側(cè)的TA極性均指向變壓器）即可實(shí)現(xiàn)平衡。

單相平衡測(cè)試與差動(dòng)定值測(cè)試的方法須根據(jù)裝置所采用的折算方式進(jìn)行調(diào)整。如果裝置采用Y側(cè)向△側(cè)折算，Y側(cè)單相電流差動(dòng)定值門檻提高到倍定值，△側(cè)門檻仍為1倍定值；如果裝置采用△側(cè)向Y側(cè)折算，Y側(cè)單相電流差動(dòng)定值門檻提高到1.5倍定值，△側(cè)門檻提高到倍定值；如果裝置采用綜合折算，與Y側(cè)向△側(cè)折算得出的結(jié)論一致，本質(zhì)上為特殊的Y側(cè)向△側(cè)折算過(guò)程。調(diào)試人員應(yīng)熟悉各廠家、各種型號(hào)的變壓器保護(hù)裝置折算原理，根據(jù)不同的折算原理采用不同的調(diào)試方法，避免得出錯(cuò)誤結(jié)論，保證試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)謹(jǐn)正確。

［1］孟恒信.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)測(cè)試技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009：24-29.

Analysis of Transformer Vertical Differential Protection Test Method

HAO Wei，MA Zhenguo，WANG Ting
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi030001，China）

Based upon calculating principle of transformer vertical differential protection from individual manufacturer’s product，test method of three-phrase balance，single-phrase balance and settings verification are analyzed in detail in this thesis.Conclusions are presented that different test methods should be adapted todifferent calculatingprinciple.

transformer vertical differential protection；calculate principle；settings verification；balance test

TM407

B

1671-0320（2014）06-0033-05