110 kV 變壓器差動保護差流數據分析

何君霞

（中國石油化工股份有限公司天津分公司）

天津石化公司于2020年5月開始進行裝置大檢修。 在本次大檢修中，對某110 kV變電站2005年投運的4套變壓器差動保護進行了更新。 在變壓器帶負荷后，筆者采集了變壓器差動保護裝置差流相關數據，通過對繼電保護裝置試驗、相量測試及CT極性測試等進行詳細查詢和分析，驗證了帶負荷測相量時， 繼電保護裝置的顯示數據、相量表實測數據和根據監(jiān)控系統實測數據所計算數據的一致性，確保變壓器差動保護在變壓器運行期間發(fā)生故障情況下能正確動作。

1 背景

1.1 差動保護原理簡介

變壓器差動保護的基本原理是電磁功率平衡，也就是流入變壓器和流出變壓器的電磁功率基本平衡。 若將變壓器繞組兩側的電壓折算到一側同一個電壓等級上，那么可以將被保護的變壓器看成是一個節(jié)點， 根據基爾霍夫電流定律，如果被保護的設備正常運行，以設備兩側母線流入設備的方向為參考正方向，那么流入節(jié)點的總電流的相量和就等于零。

1.2 測相量角度分析

以Ynd11接線的變壓器為例， 其高低壓側電流相量圖如圖1所示。 低壓側三相電流分別滯后于高壓側相應三相電流330°（11×30°）， 也就是說低壓側三相電流分別超前于高壓側相應三相電流30°。

圖1 Ynd11接線的變壓器高低壓側電流相量圖

2 數據采集與分析

2.1 變電站運行主接線及相關設備參數

變電站運行主接線如圖2所示，110 kV林烯一線121與角林線118工作位合閘（主供），分別帶#1主變和#2主變分列運行，6 kV受總開關6011、6012、6021、6022 工 作 位 合 閘， 分 段 開 關6451、6452工作位熱備用；林烯二線（兩個開關）工作位熱備用（輔供）。

圖2 變電站運行主接線

表1 變壓器參數表

變壓器差動保護裝置采用南瑞PCS 9671，每臺變壓器裝設兩套差動保護裝置。 差動保護一、二側（高壓側，即110 kV側）分別為主供和輔供開關，三、四側（低壓側，即6 kV側）分別為兩個低壓分支開關。

2.2 數據采集

帶負荷前，退出變壓器差動保護進行數據采集。

變壓器差動保護裝置采集數據見表2， 兩套差動保護裝置顯示一致，因此只列一套的數據。

表2 差動保護裝置采集數據

表2中的Ie為二次等值額定電流。 各側的二次等值額定電流分別為各側變壓器額定電流除以CT變比。 可從表得出一側、 二側Ie1=Ie2=210/（400/5）=2.625，三側、四側Ie3=Ie4=3499/（4000/5）=4.374。 因高低壓電壓等級不同，計算高低壓側差動電流和制動電流時，需把高低壓實際電流分別按二次等值額定電流的倍數折算。

相量表采集數據見表3， 兩套差動保護裝置顯示一致，保護裝置只列一套的數據。

表3 相量表采集數據

監(jiān)控系統采集數據見表4。

表4 監(jiān)控系統采集數據

2.3 數據對比與分析

2.3.1 數據對比

三側、四側三相電流分別滯后于一側相應三相電流不是150°，三側與四側角度不是0°（360°），需要分析產生這種情況的原因。

2.3.2 數據分析

負荷分析。 #1主變一側實際負荷電流為77.2 A，額定電流為210 A，負荷電流為額定電流的36.8%；#2主變一側實際負荷電流為51.93 A，額定電流為210 A， 負荷電流為額定電流的24.7%。負荷電流均超過額定電流的10%， 說明所測相量數據有效。

三側、四側功率因數差異的影響。 從原理上講，三側與四側角度應為0°。 但是由于這兩側功率因數分別為0.86和0.98，相差較大。 功率因數的差異直接說明三側、四側的電流滯后電壓的角度存在差異，那么在同一電壓基準下，分析高低壓側電流角度時，勢必存在差異。

角度分析。 #1變壓器高低壓側電流相量圖如圖3所示。

以#1 主變?yōu)槔?從表4 中查得一側功率因數為0.92，以為同一基準，如圖3 所示，

圖3 #1變壓器高低壓側電流相量圖

同理，#1主變B、C相及#2主變三相數據均基本一致，數據均真實有效，與實際相符，不再贅述。

3 結論

3.1 因為功率因數的差異，Ynd11接線的變壓器差動高低壓角度存在不是150°的現象。

3.2 三、四側功率因數偏差較大，造成兩側電流與電壓角度差不同，從而引起一側與三側、四側電流角度不同。 當三側與四側功率因數比較平衡時，再次查看差動保護裝置內的角差已接近150°，差動電流無明顯變化。