淺談500kV變壓器差動保護原理與調(diào)試方法

1、淺析 500kV 變壓器差動保護原理與調(diào)試方法 毛紹全 （湖南省送變電工程公司，湖南 長沙） 摘要：本文詳細介紹了 500 kV 變壓器差動保護的構(gòu)成及特點，并結(jié)合目前國內(nèi)各大保護廠家 的變壓器保護講解了變壓器差動保護的調(diào)試方法。 關(guān)鍵詞：500kV 變壓器；差動保護 1 引言 電力變壓器是連續(xù)運行的電力設(shè)備特別是 500 kV 變壓器，其工作電壓高、容量大、造價 高、檢修難度大，且大多是由單相變壓器構(gòu)成，安裝在戶外， 對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行影 響甚大，因此對 500 kV 變壓器保護提出了更高的要求。下面介紹其主保護一差動保護的構(gòu)成 特點及調(diào)試方法。 2 構(gòu)成及特點 500k V 變壓器差

2、動保護主要由以下三種類型的差動保護組成： 2.1 縱差保護： 由于變壓器高、低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正 確工作，就必須選擇兩側(cè)電流互感器的變比， 使得正常運行和外部故障時， 兩側(cè)的二次電 流相等。又由于變壓器兩側(cè)電流相位不同產(chǎn)生的不平衡電流也會使縱差保護的誤動作， 所 以還要考慮兩側(cè)電流的相位補償。 2.2 分側(cè)差動保護：500kV 變壓器一般為分相自耦變壓器，分側(cè)差動保護應(yīng)用與分相自耦 變壓器保護，采用高壓側(cè)、中壓側(cè)及公共繞組電流作為計算電流。 分側(cè)差動保護計算差流 只需考慮高、中壓側(cè)和公共繞組電流互感器的變比不同進行電流不平衡補償。 2.3 零序差動保護：500kV

3、變壓器由于容量大，一般多為分相自耦變壓器。零序差動保護 應(yīng)用與分相自耦變壓器保護， 采用高壓側(cè)、中壓側(cè)及公共繞組自產(chǎn)零序電流作為計算電流。 零序差動保護計算差流只需考慮高、 中壓側(cè)和公共繞組電流互感器的變比不同進行電流不 平衡補償。 3 變壓器縱差動保護的調(diào)試方法 變壓器差動保護的基本接線原理如下圖所示 Id = I I + 12 I Ir = ,. |L _ 上圖包含了兩個方面的內(nèi)容：由于 Y/接線方式，導(dǎo)致兩側(cè) TA 一次電流之間出現(xiàn) 30 度的 相位偏移，所以應(yīng)對 Y 側(cè) TA 一次電流進行相位補償；由于變壓器兩側(cè)電壓等級不同，所 以Ii、I2的有名值不能直接進行計算，二者必須歸算到同一

4、電壓等級，一般的處理方法 為將低壓側(cè)電流歸算到高壓側(cè)。 針對第點，傳統(tǒng)的做法是將 Y 側(cè)的 TA 二次接成接線，側(cè)的 TA 二次接成 Y 接線來實 現(xiàn)相位補償；目前廣泛采用的微機保護可以由軟件在裝置內(nèi)部實現(xiàn) Y-轉(zhuǎn)換，所以 Y 側(cè) TA 外部還是接成 Y 接線，側(cè)的 TA 二次接成 Y 接線，由此導(dǎo)致的 Y 側(cè)電流放大3 倍， 在微機保護中由軟件進行補償。以 Y/ -11 為例，Y 側(cè)相位補償，根據(jù)變壓器的鐘點數(shù)可 知， 第點中的不平衡補償由軟件根據(jù)變壓器的容量、各側(cè)的電壓等級及 TA 變比進行補償。 上式中 1 作、Se 分別為高、低壓側(cè)的二次額定電流 綜上所述：經(jīng)過兩步預(yù)處理后各相的差動電

5、流表達如下 K1 , K2 (注意：以正常運行為準(zhǔn)，三相對稱) K =1 K Ue S1n Um CT2 . .3.6 K 2 I2e S2n U1n CT1 (注：三相對稱，Y 側(cè)補償后電流幅值大小沒有發(fā)生變化，所以 K1=1 ) 由上面的推導(dǎo)可知，當(dāng)進行分相(如 A 相)差動試驗時，通常假定另外兩相電流為 0(1 1b=l1c=0), 由于1a (I 1a - hb) .3 (I1b - he) 1 1b 二 1e (11e - 1 1a ) .3.1 般的處理方法是歸算到高壓側(cè)，即將 12歸算到側(cè)，以12表示，根據(jù) I1e I2e I2 I 鬥2 I 2e S1n U2n CT2 I2

6、S2n U 1n CT1 .3.2 I d,a I d,b I d,e I1a I2a I1b I2b I1e I2e I I . Sn U2n CT2 mb Sm Um CT1 I 2a 3.3 1 43 3n U2n CT2 11 b I 1 c 1 Sm Um CT1 3n U2n CT2 仏 TG S2n Um CT1 34 .3.5 定義補償系數(shù) YW相位補償，在丫側(cè) C 相引入(-I 1a),為了防止 C 相搶動，試驗時，在側(cè) C 相同樣引入 (-I2a),同時使側(cè) B 相電流為 0(l2b=0)，相當(dāng)于接線為 AC 相間故障形式，從而保證 A、C 兩相同時動作（B、C 相差動試驗

7、方法可依此類推）。現(xiàn)場試驗接線見圖 3.1（變壓器聯(lián)結(jié)組別 為 Y/ -11），將 ONLLY 路電流的 A 相由保護裝置 Y 側(cè)的 A 相流入、N 流出，C 相由保護裝置 側(cè)的 a相流進、c 相流出，所加量滿足兩個電流方向相反， 并且補償后的大小滿足保護裝置 A 相差流為 0 的條件，然后不斷變化其中一個電流的大小，直到差動保護動作，記錄下動作 時的兩個電流大小，代入廠家差動制動方程驗證制動方程的正確性。 4 變壓器分側(cè)差動保護的調(diào)試方法 由于 500kV 分相自耦變壓器的高、中壓側(cè)和公共繞組接線為 Y-Y，所以分側(cè)差動不需要考 慮不同側(cè)接線方式不同引起的相位補償， 只需要進行由變比引起的不

8、平衡補償， 通常的做法 K1 =1 由 4.1 可知，當(dāng)進行 A 相分側(cè)差動試驗時，通常假定 B C 相電流大小為 0,同時在高、低壓側(cè) 加入 A相電流，使補償后的 A 相差流為 0,然后變化其中一個電流值，直到差動保護動作，再 根據(jù)廠家的差動方程分別做出三相的差動曲線， B C 相測試方法可依次類推。是將其它側(cè)的電流折算到高壓側(cè), 即I2 CT2 CT, I2，經(jīng)過處理后各相的分側(cè)差動電流表達如 下: d,a d,b d,c I1a I 2a I1b I2b I1c I2c 定義補償系數(shù) K1，K2 1a 1b 1c CT CT1 CTi I CT1 2a 2b 2c 4.1 .42 .43

9、 （注意： 以正常運行為準(zhǔn)， 三相對稱） K2 CT2 CT1 4.4 高壓側(cè) 低壓側(cè) 5 變壓器零序差動保護的調(diào)試方法 對于 Y/接線的變壓器，由于相位補償?shù)脑颍?導(dǎo)致 Y 側(cè)發(fā)生單相接地短路時， 差動保 護的靈敏度不高（單相故障時，經(jīng)相位補償后用于計算差流的短路電流幅值降低為 1/V3）, 為了提高單相故障的靈敏度，產(chǎn)生了在 Y 側(cè)裝設(shè)零序差動保護，對于 500kV 分相自耦變壓 器而言，零序差動要求采用高、中及公共繞組的自產(chǎn)零序電流作為計算電流。 零序差動實質(zhì) 上也是一個分側(cè)差動，試驗時只需計算出各側(cè)的零差平衡系數(shù)，即 旦，所以調(diào)試方法與 CT, 分側(cè)差動保護一樣，典型的零序差動保護方

10、程見式 663 及 664。 6 幾種國內(nèi)常見變壓器差動保護的動作方程，制動方程，和補償系數(shù)計算 6.1、國電南自 PST-641 （Y/ -11, Y 側(cè)相位補償） 6.3、北京四方 CST-141B , 200B 系列（Y 側(cè)相位補償） 比率制動方心 1K2 I2 K1 IK2 I2 .6.1.1 式中, K1 3 K2= %zd *2e,zd .6.1.2 6.2、國電南自 PST-1200 ( Y/Y/ -12-11, Y 側(cè)相位補償) 比率制動方id = K1 I1 +K2 “2 +K3 I3 =Max(Q I1 , |K2 I2 , K3 I3 ) 6.2.1 式中, _ U2n

11、Um U3n Um CT2 CT1 CT3 CT1 .6.2.2 比率制動方程：雙繞變 Y/ -11, J = K1 IK2 I2 1 _ K1 IK2 I2 . .6.3.1 I r - 2 K1 = 1 .6.3.2 K2 二 :KPL 式中: 6.4、深圳南瑞 ISA 系列（Y/Y/ -12-11, Y 側(cè)相位補償） 6.5、南京南瑞 RCS9000 系列（Y/Y/ -12-11，標(biāo)么計算，Y 側(cè)相位補償） 1 ）、穩(wěn)態(tài)比率制動特性: 比率制動方I d = K1 IbK2 I r = Id - K1 I1 .6.4.1 式中: 642 （注：d35、d36 分別為中、低壓側(cè)的 CT 變比

12、調(diào)整系數(shù)定值） 比率制動方I d = K1 I1 I _ K1 I1 I r .6.5.1 標(biāo)么測試：Ie = 1 6.6、南京南瑞 RCS978, 序補償）： K1 K3 丄 I e1 1 Ie2 1 Ie3 .6.5.2 985 系列 (Y/Y/ -12-11，標(biāo)么計算, 側(cè)相位補償， Y 側(cè)零 比率制動方標(biāo)么測試：Ie = 1 2 ） 、 零差比率制動特性: 比率制動方Ir =K1 K1 K1 K3 1 + K22 + K3 I 3 K2 I2 K3 I3 I1 丄 I e1 1 I e2 1 Ie3 （保護自產(chǎn)零序， 各側(cè)加單相電流 Id =K1 401+K2 402+K3 %cw I r 二 Max K1 I01 ,K 2 02 .6.6. .6.6.2 310=1， 無相位補償） .6.6.3 + K 22 * K33 K2 I2 K3 I3 零差：i 側(cè)平衡系數(shù) 式中：K2 =零差：II 側(cè)平衡系數(shù) .6.6.4 F3 =零差：公共繞組側(cè)平衡系數(shù) 7 小結(jié) 雖然實際運用中，不同廠家的變壓器差動保護的動作方程和計算