如何校驗(yàn)主變比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性

賈義

【摘 ? ?要】變壓器的比率差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)。它可以防御變壓器繞組的相間短路、匝間短路、引出線的相間短路等，因此繼電保護(hù)工正確校驗(yàn)變壓器的比率差動(dòng)保護(hù)是非常必要的。但在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的校驗(yàn)調(diào)試中，因?qū)ξC(jī)保護(hù)裝置的補(bǔ)償原理存在偏差，而造成比率曲線成為校驗(yàn)調(diào)試的難點(diǎn)[1]。針對(duì)此問(wèn)題，本文從差動(dòng)保護(hù)的原理和微機(jī)保護(hù)裝置通行的的兩種差動(dòng)電流補(bǔ)償方法入手，以Y0/Y0/Δ-11變壓器南瑞繼保RCS-978型裝置為例，詳細(xì)介紹了校驗(yàn)步驟，提出了一套驗(yàn)證比率差動(dòng)曲線及拐點(diǎn)的驗(yàn)證方法。

【關(guān)鍵詞】校驗(yàn) ?變壓器 ?比率差動(dòng) ?微機(jī)保護(hù)

對(duì)Y0/Y0/Δ-11型三繞組變壓器（簡(jiǎn)稱(chēng)主變）分相差動(dòng)微機(jī)保護(hù)裝置，出于對(duì)主變接線組別、各側(cè)電壓等級(jí)、電流互感器（TA）變比及勵(lì)磁涌流等種種因素的考慮，不同的廠家采取了不同的補(bǔ)償方式和比率制動(dòng)方法，如何正確地校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)成為困擾現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)人員的難題之一[1]。本文從保護(hù)原理上以Y0/Y0/Δ-11型三繞組變壓器及國(guó)電南自PST-1200、南瑞繼保RCS-978型裝置為例，分析了各廠家主變差動(dòng)保護(hù)的校驗(yàn)方法。

一、主變縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的接線及原理

對(duì)Y0/Y0/Δ-11型三繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差保護(hù)是按各側(cè)電流大小和相位而構(gòu)成的一種保護(hù)[2]。雖然變壓器各側(cè)電流大小不等，但微機(jī)保護(hù)對(duì)變壓器各側(cè)電流采樣后，通過(guò)軟件算法進(jìn)行補(bǔ)償，使得當(dāng)變壓器正常和外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為變壓器各側(cè)電流之差，其值接近為零，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器繼電器的電流為變壓器各側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。

1. 不平衡電流產(chǎn)生的原因

變壓器的運(yùn)行情況可分為穩(wěn)態(tài)情況和暫態(tài)情況。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行就是變壓器帶正常負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)，由于變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同、實(shí)際的電流互感器變比和計(jì)算變比不同、帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭等在差動(dòng)回路中不可避免存在不平衡電流。暫態(tài)情況就是變壓器空載投入或外部故障切除后恢復(fù)供電等，此時(shí)，勵(lì)磁涌流僅在變壓器一側(cè)存在以及短路電流的非周期分量使電流互感器鐵芯飽和、誤差增大從而引起不平衡電流。由于不平衡電流流經(jīng)差動(dòng)回路，會(huì)造成繼電器誤動(dòng)作。

2.防止不平衡電流產(chǎn)生的對(duì)策

為防止變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同產(chǎn)生不平衡電流而引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，可采用增大啟動(dòng)電流值以躲開(kāi)主變保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流;

為防止變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，主變差動(dòng)保護(hù)可采用間斷角制動(dòng)原理、二次諧波制動(dòng)原理、波形對(duì)稱(chēng)原理躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流的影響[3];

為防止因變壓器接線組別、電流互感器變比不同引起的不平衡電流，可采用軟件進(jìn)行相位補(bǔ)償及電流數(shù)值補(bǔ)償使其趨于平衡。

二、變壓器各側(cè)電流相位/幅值平衡的調(diào)整

由于Y0/Y0/Δ-11型三繞組變壓器高低壓側(cè)一次繞組接線方式的不同，造成此兩側(cè)同相電流相差30°，在主變差動(dòng)回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流，傳統(tǒng)電磁型差動(dòng)保護(hù)通過(guò)改變差動(dòng)用CT二次接線方式補(bǔ)償接線組別產(chǎn)生的相位誤差。而微機(jī)差動(dòng)保護(hù)則在軟件內(nèi)部以電流矢量差來(lái)消除相位角誤差，主變差動(dòng)用CT均以Y型法接入主變差動(dòng)回路。同時(shí)，微機(jī)保護(hù)根據(jù)主變變比及CT變比計(jì)算主變各側(cè)CT二次電流平衡系數(shù)并將各側(cè)CT二次電流歸算到同側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，簡(jiǎn)化了差動(dòng)二次回路接線。保護(hù)裝置制造廠家采用以變壓器Y側(cè)向Δ側(cè)歸算或Δ側(cè)向Y側(cè)歸算兩種補(bǔ)償方法。

三、南瑞RCS978主變差動(dòng)保護(hù)補(bǔ)償原理及其校驗(yàn)方法

1. RCS978電流相位補(bǔ)償方式

南瑞RCS978主變差動(dòng)保護(hù)電流相位以Δ側(cè)向Y側(cè)補(bǔ)償為準(zhǔn)，其低壓側(cè)（Δ側(cè)）二次電流相位校準(zhǔn)的算法如下：

Y側(cè)：IAH=Iah-Io ? ?Δ側(cè)：IAL=（Ial-Icl）/

IBH=Ibh-Io ? ? ? ? ? ?IBL=（Ibl-Ial）/

ICH=Ich-Io ? ? ? ? ? ?ICL=（Icl-Ibl）/

其中 （Iah+Ibh+Ich）表示Y側(cè)去掉零序電流，目地在于去除主變區(qū)外接地故障時(shí)流入Y側(cè)的零序電流;因?yàn)棣?cè)不能提供零序電流通路，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流在差流回路會(huì)產(chǎn)生不平衡電流而引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

2.RCS978比率制動(dòng)特性曲線及其動(dòng)作方程

南瑞RCS978比率制動(dòng)特性曲線由三折線構(gòu)成，如圖1所示：

圖1 RCS978比率制動(dòng)曲線

Fig.1 RCS978 ratio braking curve

其中，Id為差動(dòng)電流即動(dòng)作電流，IZ為制動(dòng)電流，Isd為差動(dòng)速斷電流定值，Icd為差動(dòng)保護(hù)電流定值及門(mén)檻值，K1，K2為比率制動(dòng)的制動(dòng)系數(shù)，軟件設(shè)定為K1=0.2，K2=0.75，Kbl為比率制動(dòng)系數(shù)（0.2≤Kbl≤0.75），Ie為變壓器各側(cè)額定電流。

3.RCS978比率制動(dòng)特性曲線的驗(yàn)證

（1）差流平衡的實(shí)驗(yàn)

選擇高壓側(cè)（I側(cè)）和低壓側(cè)（III側(cè)）兩側(cè)進(jìn)行單相、三相（實(shí)驗(yàn)設(shè)備只提供3路電流時(shí)，用單相，實(shí)驗(yàn)設(shè)備可提供6路電流時(shí)，可用三相）差流平衡實(shí)驗(yàn)，根據(jù)Δ側(cè)相位補(bǔ)償原理：在進(jìn)行單相實(shí)驗(yàn)時(shí)，高壓側(cè)IΦ由極性端通入大小為Ieh的電流（Φ為A、B、C，Ieh為高壓側(cè)額定電流），同時(shí)高壓側(cè)IΦ由極性端通入大小為Ieh的反相電流（Φ為B、C、A），使高壓側(cè)的零序電流為零，低壓側(cè)對(duì)應(yīng)相IΦ由極性端通入大小為 Iel的電流（Φ為A、B、C，Iel為低壓側(cè)額定電流），裝置無(wú)差流（實(shí)驗(yàn)中以A相為例）;在進(jìn)行三相實(shí)驗(yàn)時(shí)，高壓側(cè)A、B、C三相由極性端通入大小為Ieh的正序電流，低壓側(cè)由極性端通入大小為Iel的電流，且對(duì)應(yīng)相滯后高壓側(cè)150°角，裝置無(wú)差流（若取高中兩側(cè)，均為Y型接法，則不必進(jìn)行相位補(bǔ)償）。

（2）RCS978比率制動(dòng)特性曲線門(mén)檻值、拐點(diǎn)及比率制動(dòng)系數(shù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

選擇高壓側(cè)（I側(cè)）和低壓側(cè)（III側(cè)）兩側(cè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)差動(dòng)電流啟動(dòng)定值Icd=0.2（標(biāo)幺值），Kbl=0.5，加入高壓側(cè)的電流為I1，加入低壓側(cè)的電流為I3，高、低壓側(cè)額定電流為Ieh、Iel（有名值），代入方程組（1）求得A、B、C、E、F三點(diǎn)對(duì)應(yīng)電流值。從而獲得動(dòng)作與制動(dòng)的臨界點(diǎn)，保護(hù)可能動(dòng)作也可能不動(dòng)作;（點(diǎn)A為門(mén)檻值）可以通過(guò)在A、B、C、E、F各點(diǎn)微調(diào)低壓側(cè)電流I3的值，使其保護(hù)動(dòng)作，記錄下A、B、C、E、F點(diǎn)附近動(dòng)作時(shí)的差電流I'dA、I'dB、I'dC、I'dE、I'dF與制動(dòng)電流I'ZA、I'ZB、I'ZC、I'ZE、I'ZF，然后與理論計(jì)算的差電流和制動(dòng)電流進(jìn)行比較，即可驗(yàn)證拐點(diǎn)，比率制動(dòng)系數(shù)Kbl的驗(yàn)證：Kbl= 。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐崢璞，趙穎博，劉良濤.淺析變壓器比率差動(dòng)保護(hù)的校驗(yàn)方法[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2010，17（8）：5-7.

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