兩種補(bǔ)償方式下CT單相極性反接的影響分析

秦超，張麗，張樹(shù)培，李明澤，張曦源，廖彬

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217； 3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南 保山 678000；4.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司麗江供電局，云南 麗江 674100； 5.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；6.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明晉寧供電局，晉寧 650600）

0 前言

變壓器是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況決定著電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行水平。差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一，能快速、可靠的切除變壓器內(nèi)部故障。而差動(dòng)保護(hù)需要電流互感器采集變壓器各側(cè)電流。在目前微機(jī)差動(dòng)保護(hù)中，由于變壓器各側(cè)電流互感器采用星形接線，各側(cè) CT 二次電流相位、幅值由軟件調(diào)整補(bǔ)償，目前有兩種補(bǔ)償方式，一種是以Y →Δ 補(bǔ)償，例如國(guó)電南自SG T756，另一種是以Δ →Y 補(bǔ)償，例如南瑞繼保PCS 978[1-4]。

在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試過(guò)程中，如出現(xiàn)互感器極性反接，將會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)差流異常。本文以Y/Δ-11 接線組別變壓器為例，從變壓器一次電流到保護(hù)裝置二次電流，就互感器極性反接對(duì)兩種電流補(bǔ)償?shù)挠绊戇M(jìn)行分析。

1 互感器極性反接對(duì)Y→Δ補(bǔ)償影響

流經(jīng)變壓器兩側(cè)的一次電流通過(guò)不同的一次繞組接線方式、互感器變比變換、保護(hù)裝置計(jì)算補(bǔ)償，其相位跟幅值出現(xiàn)很大變化。為理清互感器極性反接時(shí)，對(duì)保護(hù)裝置側(cè)感受到的二次電流具體變化，對(duì)保護(hù)裝置電流補(bǔ)償進(jìn)行逐步分析。

1.1 正常Y→Δ補(bǔ)償?shù)碾娏飨蛄筷P(guān)系

電流流入變壓器高壓側(cè)繞組，通過(guò)電磁感應(yīng)在低壓側(cè)繞組上產(chǎn)生電流，而變壓器繞組按需求連接成不同的接線組別，例如：Y/Δ-11。電流互感器在變壓器兩側(cè)將一次電流轉(zhuǎn)換為二次電流并流入保護(hù)裝置，保護(hù)裝置根據(jù)功能對(duì)電流進(jìn)行變換計(jì)算，國(guó)電南自SG T756 中差動(dòng)保護(hù)電流通過(guò)是由Y →Δ 進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。

圖1 為正常情況下Y/Δ-11 接線組別變壓器電流向量圖，其中：

圖1 正常情況下Y/Δ-11變壓器Y→Δ補(bǔ)償電流向量圖

由圖1 的電流向量圖可知：圖1(a) 中變壓器接線組別按Y/Δ-11 連接，兩側(cè)電流互感器均為星型連接。圖1(b) 中變壓器Y、Δ 兩側(cè)繞組電流同向。圖1(c)中由于變壓器按Y/Δ-11 連接，Δ 側(cè)繞組首尾相連，Δ 側(cè)電流為三角形，即為減合成。圖1(d) 中Δ 側(cè)電流超前Y 側(cè)電流30°，指向11 點(diǎn)方向，Δ 側(cè)電流幅值為Y側(cè)電流幅值的倍，即：

圖1(e) 中為電流互感器變換后進(jìn)入差動(dòng)保護(hù)裝置的電流，由于CT 極性原因Δ 側(cè)進(jìn)入保護(hù)裝置的二次電流與變壓器Δ 側(cè)末端流出三相一次電流反向，即與反向。圖1(f) 中為經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置計(jì)算后的二次電流，對(duì)Y 側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)角，以A 相為例有：

圖1(g) 中為經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的Y、Δ 側(cè)電流，可以看出在正常情況下，各相電流相互抵消，沒(méi)有差流存在[6]。

1.2 極性反接Y→Δ補(bǔ)償?shù)南蛄筷P(guān)系

在出現(xiàn)互感器極性反接情況下，分別以Y、Δ 兩側(cè)A 相互感器極性反接為例，對(duì)其進(jìn)行分析。當(dāng)Y側(cè)A相互感器極性反相時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)如下情況。

圖2 Y側(cè)互感器極性反接情況下 Y/Δ-11變壓器Y→Δ補(bǔ)償電流向量圖

由于只是互感器極性出現(xiàn)變化，因此在變壓器一次側(cè)電流并未發(fā)生變化，如圖2（d）所示，仍然超前。圖2（e）中由于互感器極性相反，使其角度滯后。圖2(f)中，保護(hù)裝置對(duì)Y →Δ 進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，對(duì)Y 側(cè)轉(zhuǎn)角，即：。圖2(g)中，Y 側(cè)A 相極性相反后，在轉(zhuǎn)角計(jì)算后影響到A、C 兩相，并在A、C 兩相形成差流，其幅值為，即倍正常相計(jì)算后的幅值。當(dāng)Δ側(cè)A 相互感器極性反接時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)如下情況。

圖3 Δ側(cè)互感器極性反接情況下Y/Δ-11變壓器Y→Δ補(bǔ)償電流向量圖

為平衡系數(shù)）。圖3(g)中，Δ 側(cè)A 相極性相反后，在轉(zhuǎn)角計(jì)算后只影響到A 相，并在A 相形成差流，其幅值為，即2 倍正常相計(jì)算后的幅值。

2 極性反接對(duì)Δ→Y補(bǔ)償?shù)挠绊?/h2>

Δ →Y 電流補(bǔ)償是基于相電流減零序的方式，這樣可明確區(qū)分涌流和故障的特征，大大加快保護(hù)的動(dòng)作速度。為理清在互感器極性反接時(shí)，對(duì)Δ →Y 電流補(bǔ)償保護(hù)裝置側(cè)感受到的二次電流具體變化，對(duì)保護(hù)裝置補(bǔ)償進(jìn)行逐步分析。

2.1 正常情況下Δ→Y補(bǔ)償?shù)碾娏飨蛄筷P(guān)系

正常情況下，電流互感器在變壓器兩側(cè)將一次電流轉(zhuǎn)換為二次電流并流入保護(hù)裝置，保護(hù)裝置根據(jù)功能對(duì)電流進(jìn)行變換計(jì)算，Δ →Y補(bǔ)償?shù)姆绞绞菍ⅲ害?側(cè)電流做兩相逆向序電流之差，Y 側(cè)電流減去零序電流。例如南瑞繼保PCS 978 中差動(dòng)保護(hù)便使用Δ →Y 進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。

圖4 互感器極性正常情況下Y/Δ-11變壓器 Δ→Y補(bǔ)償電流向量圖

由圖4 的電流向量圖可知：圖4(a) 中變壓器接線組別按Y/Δ-11 連接，兩側(cè)電流互感器均為星型連接。圖4(d)中Δ 側(cè)電流超前Y 側(cè)電流30°，指向11 點(diǎn)方向。圖4(e) 中為電流互感器變換后進(jìn)入差動(dòng)保護(hù)裝置的電流，由于CT 極性原因Δ 側(cè)進(jìn)入保護(hù)裝置的二次電流與變壓器Δ側(cè)末端流出三相一次電流反向，即與反向。圖4(f) 中為經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置計(jì)算后的二次電流，對(duì)于Y 側(cè)進(jìn)行減零序計(jì)算，以A 相為例有：

2.2 極性反接情況下Δ→Y補(bǔ)償?shù)南蛄筷P(guān)系

在出現(xiàn)互感器極性反接情況下，分別以Y、Δ 兩側(cè)A 相互感器極性反接為例，對(duì)其進(jìn)行分析。

當(dāng)Y 側(cè)A 相互感器極性反相時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)如下情況。

圖5 Y側(cè)互感器極性反接情況下Y/Δ-11變壓器 Δ→Y補(bǔ)償電流向量圖

由于只是互感器極性出現(xiàn)變化，因此在變壓器一次側(cè)電流并未發(fā)生變化，如圖5（d）所示，仍然超前30°。圖5(e)中為電流互感器變換后進(jìn)入差動(dòng)保護(hù)裝置的電流，由于互感器極性相反，使其角度滯后60°。圖5(f)中為經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置計(jì)算后的二次電流，對(duì)于Y 側(cè)進(jìn)行減零序計(jì)算，對(duì)于Δ 側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)角計(jì)算。圖5(g)中，Y 側(cè)A 相極性反接，計(jì)算后只影響到A 相，并在A 相形成差流，其幅值為，即2 倍 正常相計(jì)算后的幅值。

當(dāng)Δ 側(cè)A 相互感器極性反接時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)如下情況。

圖6 Δ側(cè)互感器極性反接情況下Y/Δ-11變壓器Δ→Y補(bǔ)償電流向量圖

3 極性反接對(duì)裝置補(bǔ)償?shù)挠绊?/h2>

當(dāng)主變一次接線正確，且無(wú)故障發(fā)生時(shí)，互感器極性反接主要對(duì)二次電流流向產(chǎn)生影響，進(jìn)而使保護(hù)裝置內(nèi)部計(jì)算電流產(chǎn)生變化，導(dǎo)致差流產(chǎn)生。保護(hù)裝置差流計(jì)算中的兩種補(bǔ)償方式，對(duì)相同側(cè)的互感器極性反接有不同的反應(yīng)。通過(guò)上述的分析，以A 相互感器極性反接為例，可以得出。

3.1 當(dāng)Y側(cè)電流互感器極性反接時(shí)

1）在Y →Δ 補(bǔ)償中，A 相極性相反，計(jì)算后只影響到A 相，并在A 相形成差流，其幅值為，即2 倍正常相計(jì)算后的幅值。

2）在Δ →Y 補(bǔ)償中，A 相極性相反，轉(zhuǎn)角計(jì)算后影響到A、B 兩相，并在A、B 兩相形成差流，其幅值為，即倍正常相計(jì)算后的幅值。

3.2 當(dāng)Δ側(cè)電流互感器極性反接時(shí)

1）在Y →Δ 補(bǔ)償中，A 相極性相反后，在轉(zhuǎn)角計(jì)算后影響到A、C 兩相，并在A、C 兩相形成差流，其幅值為，即倍正常相計(jì)算后的幅值。

2）在Δ →Y 補(bǔ)償中，A 相極性相反后，轉(zhuǎn)角計(jì)算后只影響到A 相，并在A 相形成差流，其幅值為，即2 倍正常相計(jì)算后的幅值。

可以看出，當(dāng)電流補(bǔ)償計(jì)算涉及轉(zhuǎn)角時(shí)，將會(huì)影響兩相電流。Y →Δ 補(bǔ)償計(jì)算中高壓側(cè)需要當(dāng)前相減滯后相（例如：）相，計(jì)算后影響到當(dāng)前相與超前相（例如A、C 兩相）。Δ →Y 補(bǔ)償計(jì)算中低壓側(cè)需要當(dāng)前相減超前相（例如：），計(jì)算后影響到當(dāng)前相與滯后相（例如A、B 兩相）。當(dāng)電流補(bǔ)償只涉及幅值補(bǔ)償或者消除零序時(shí)，只會(huì)影響到單相電流。Y →Δ 補(bǔ)償計(jì)算中低壓側(cè)需要當(dāng)前相乘與平衡系數(shù)。Δ →Y 補(bǔ)償計(jì)算中高壓側(cè)需要當(dāng)前相減零序電流[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上分析，單相互感器錯(cuò)誤造成的影響可以得出以下結(jié)論：

將表3和5進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),各要素標(biāo)注出的缺省指代數(shù)與各要素的缺省量不一致,那是因?yàn)槿笔∫氐臉?biāo)注只能根據(jù)篇章中已經(jīng)存在的要素進(jìn)行缺省要素補(bǔ)全,而一些事件的缺省要素在文中是沒(méi)有描述的,這時(shí)是不能進(jìn)行補(bǔ)全的,也就是說(shuō)缺省指代只能根據(jù)已存在要素在一定程度上補(bǔ)全缺省要素.

1）若保護(hù)裝置出現(xiàn)單相差流，保護(hù)裝置為Y →Δ 補(bǔ)償?shù)模瑒t為Δ 側(cè)互感器極性接反，保護(hù)裝置為Δ →Y 補(bǔ)償?shù)模瑒t為Y 側(cè)互感器極性接反。

2）若保護(hù)裝置出現(xiàn)兩相差流，保護(hù)裝置為Y →Δ 補(bǔ)償?shù)?，則為兩相中超前相側(cè)互感器極性接反，保護(hù)裝置為Δ →Y 補(bǔ)償?shù)?，則為兩相中滯后相側(cè)互感器極性接反。

需要說(shuō)明的是，本文所分析的是單相互感器極性反接在兩種差動(dòng)補(bǔ)償方法下造成的影響，實(shí)際工作中可能會(huì)出現(xiàn)兩相及以上互感器極性問(wèn)題，或者一次部分錯(cuò)誤，其分析方法也可按本文分析方法進(jìn)行，從一次電流到裝置計(jì)算電流逐步進(jìn)行，只是過(guò)程稍顯復(fù)雜[8]。

一、二次電流的變化對(duì)變壓器保護(hù)會(huì)帶來(lái)很多影響，例如一次接線錯(cuò)誤、互感器極性接反[9]、二次接線錯(cuò)誤都會(huì)引起保護(hù)裝置計(jì)算出差流[10]。本文針對(duì)單相互感器極性反接，對(duì)兩種電流補(bǔ)償方法進(jìn)行逐步分析，展現(xiàn)出電流變化對(duì)保護(hù)裝置計(jì)算電流的影響，提出分析思路步驟。實(shí)際工作中，可能會(huì)遇到更多問(wèn)題的組合，只有更深的理解電流的變換過(guò)程，才能準(zhǔn)確判斷、分析出問(wèn)題所在，以保障變壓器的正常運(yùn)行。