兩種變壓器差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算方法的比較探討

韓衛(wèi)恒，王俊奇，慕國(guó)行

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

兩種變壓器差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算方法的比較探討

韓衛(wèi)恒，王俊奇，慕國(guó)行

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

目前變壓器差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算方法主要有d－＞Y變換和Y－＞d變換兩種，通過對(duì)兩種不同差流計(jì)算方法的分析比較，發(fā)現(xiàn)在一般性故障時(shí)兩種差流計(jì)算方法都只計(jì)算正序電流、負(fù)序電流的差值，但在特殊故障下，Y－＞d變換會(huì)將零序電流計(jì)入差流計(jì)算，引起兩種保護(hù)動(dòng)作情況不同。

變壓器差動(dòng)保護(hù)；差流計(jì)算；故障

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力生產(chǎn)的安全性要求越來越高，保證設(shè)備安全顯得尤為重要。變壓器作為變電站較大型的元件，如何能迅速地切除各種故障保護(hù)變壓器是重中之重，而變壓器保護(hù)的合理配置是重要措施之一。變壓器保護(hù)差動(dòng)動(dòng)作原理及差流計(jì)算方法不同、動(dòng)作量與制動(dòng)量選取的不同，在變壓器內(nèi)部故障時(shí)其動(dòng)作行為會(huì)不一樣。本文就國(guó)內(nèi)主要的兩種變壓器差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算方法，一種是傳統(tǒng)的星三角變換方式（Y－＞d變換），一種是采用三角側(cè)向星側(cè)折算的方案（d－＞Y變換）。本文通過理論分析和動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算對(duì)兩種方法進(jìn)行分析比較，對(duì)變壓器保護(hù)配置方案進(jìn)行了探討。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算

一般變壓器接線分為YN，d11,為了在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流為零，對(duì)于微機(jī)保護(hù)來講需要進(jìn)行軟件校正。校正方法有兩種，一種是以Y側(cè)為基準(zhǔn)，將d側(cè)電流進(jìn)行移相，使d側(cè)電流相位與Y側(cè)電流相位一致，即d－＞Y變換。另一種是以d側(cè)位基準(zhǔn)，使Y側(cè)電流相位與d側(cè)一致，即Y－＞d變換[1]。

1.1 d－＞Y變換

對(duì)d側(cè)電流進(jìn)行校正。

其中IAL、IBL、ICL為d側(cè)電流矯正后的值，Ial、Ibl、Icl為d側(cè)實(shí)際電流值，Kpha、Kphb、Kphc為平衡系數(shù)，進(jìn)行幅值修正。

d側(cè)發(fā)生簡(jiǎn)單接地故障時(shí)，由于零序網(wǎng)絡(luò)不構(gòu)成回路，在d側(cè)不會(huì)產(chǎn)生零序電流，Y側(cè)也不會(huì)感應(yīng)出零序電流，因此經(jīng)過上述相位和幅值矯正后，在正常和區(qū)外故障情況下主變保護(hù)各側(cè)電流差值為零。但當(dāng)Y側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，由于一般110 kV及以上變電站為大電流接地系統(tǒng)，在Y側(cè)會(huì)產(chǎn)生零序電流，而d側(cè)引出電流沒有零序電流，因此還需對(duì)Y側(cè)進(jìn)行處理，將零序電流濾去，Y側(cè)參與差流計(jì)算的電流分別為

1.2 Y－＞d變換

以d側(cè)為基準(zhǔn)，將Y側(cè)電流進(jìn)行校正。

其中IAH、IBH、ICH為Y側(cè)電流矯正后的值，Iah、Ibh、Ich為d側(cè)實(shí)際電流值，Kpha、Kphb、Kphc為平衡系數(shù)，進(jìn)行幅值修正。

通過對(duì)Y側(cè)電流進(jìn)行相位、幅值矯正后實(shí)現(xiàn)在正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)主變保護(hù)各側(cè)電流差值為零。

2 差流計(jì)算方法差異分析

d－＞Y變換將d側(cè)電流進(jìn)行相位和幅值校正，通過公式（1）—（3）可看出，在校正同時(shí)相等于對(duì)d側(cè)濾去了零序電流，Y側(cè)通過公式（4）—（6）也濾去了零序電流，因此在任何情況下采用d－＞Y變換后保護(hù)差流計(jì)算就只有正序電流和負(fù)序電流的差值。

Y－＞d變換將Y側(cè)電流進(jìn)行相位和幅值校正，通過公式（7）—（9）可看出，在進(jìn)行校正的同時(shí)濾去了Y側(cè)零序電流，但沒有對(duì)d側(cè)零序作任何處理。在d發(fā)生一般性接地故障時(shí)，由于d側(cè)不構(gòu)成零序回路，故也不存在零序電流，應(yīng)用Y－＞d變換進(jìn)行的差流計(jì)算也同樣是正序電流和負(fù)序電流的差值。

但在某些特殊或復(fù)雜故障時(shí)，由于Y－＞d變換對(duì)Y側(cè)濾去了零序，沒有對(duì)d側(cè)同樣濾去零序，故而可能在區(qū)外故障時(shí)因出現(xiàn)差流導(dǎo)致主變保護(hù)動(dòng)作。如變壓器低壓側(cè)區(qū)外接地故障發(fā)展為低壓側(cè)開關(guān)柜內(nèi)接地故障。

3 故障動(dòng)模試驗(yàn)

如圖1，模擬主變低壓側(cè)由區(qū)外接地故障發(fā)展為主變低壓側(cè)開關(guān)柜區(qū)內(nèi)接地故障的發(fā)展性故障，系統(tǒng)對(duì)某220 kV變電站主變35 kV側(cè)等值阻抗為1.02，開關(guān)柜短路接地電阻為0.6Ω，區(qū)外10 km故障，線路阻抗5.6Ω。通過仿真模擬，主變低壓側(cè)故障電流波形如圖2，通過求和得出低壓側(cè)存在零序電流，波形如圖3。

由以上仿真結(jié)果可見，在類似此種故障下，主變低壓側(cè)存在零序電流，而Y－＞d變換將Y側(cè)零序電流濾去，沒有將d側(cè)零序電流濾去，差流計(jì)算值即為低壓側(cè)零序電流值，達(dá)到保護(hù)定值時(shí)即可動(dòng)作跳閘。d－＞Y變換將各側(cè)零序電流均濾去，故不會(huì)產(chǎn)生差流，此類故障不會(huì)動(dòng)作跳閘。

圖1 故障系統(tǒng)圖

圖2 低壓側(cè)三相電流波形

圖3 低壓側(cè)零序電流波形

4 結(jié)論

通過理論分析和仿真計(jì)算，兩種差動(dòng)計(jì)算方法主要區(qū)別在于d－＞Y變換后變壓器各側(cè)參與差流計(jì)算的電流只有正序電流、負(fù)序電流；Y－＞d變換在變壓器低壓側(cè)無零序電流時(shí)參與差流計(jì)算的電流也只有正序電流、負(fù)序電流，但在特殊故障下變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)零序電流，導(dǎo)致差流存在保護(hù)動(dòng)作。

變壓器低壓側(cè)支線保護(hù)主要配置相過流保護(hù)，過流I段定值一般較高，瞬時(shí)動(dòng)作，過流II段定值較低，但帶有0.5 s延時(shí)。針對(duì)本文中仿真的發(fā)展性復(fù)雜故障，如果短路電流沒有達(dá)到過流I段定值時(shí)，且兩套變壓器保護(hù)均采用d－＞Y變換原理，則支路保護(hù)、變壓器保護(hù)均不會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，持續(xù)0.5 s的故障電流必將產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果[2]。因此，考慮盡量避免保護(hù)拒動(dòng)和保設(shè)備安全的原則，建議為變壓器配置兩套不同計(jì)算方法的變壓器保護(hù)。

[1]徐習(xí)東.電力變壓器縱差保護(hù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.

[2]崔家佩，孟慶炎.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京：中國(guó)電力出版社，1993：386-400.

Discussion on Transformer Differential Protection Differential Calculation Principles

HAN Weiheng,WANG Junqi,MU Guoxing

(State Grid Shanxi Electric Power Dispatch&Control Center of SEPC, Taiyuan,Shanxi 030001,China)

There are two ways, namely d－＞Y and Y－＞d, to calculate differential current of transformer when differential protection acts. Through comparing and analyzing the two calculating principles, it is found that at general faults the two differential calculation principles both only count positive sequence current and negative sequence current, but at special faults, if adopting Y- ＞ d principle,differential calculation will include zero- sequence current, so as to cause different protection actions.

transformer differential protection; differential calculation; fault

TM772

B

1671-0320（2016）02-0057-03

2016-01-07，

2016-01-12

韓衛(wèi)恒（1986），男，山西運(yùn)城人，2011年畢業(yè)于四川大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作；

王俊奇(1963)，男，山西太原人，1981年畢業(yè)于山西電力大學(xué)，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作；

慕國(guó)行(1972)，男，山西陽(yáng)曲人，1994年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。