微機變壓器差動保護及其調試方法

趙廣巖

（江門市電力工程輸變電有限公司，廣東 江門 529030）

1 差動保護

變壓器差動保護反映變壓器繞組和引出線相間短路、繞組匝間短路以及中性點直接接地側繞組和引出線單相接地短路，是按分相比較各側電流大小和相位而構成的一種保護。差動保護是依據基爾霍夫電流定理工作的：當變壓器正常工作或區外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作；當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差動繼電器動作。

2 不平衡電流

由于主變各側CT型號、變比、計算變比、磁飽和特性、勵磁電流及主變空載合閘的勵磁涌流等影響，差流回路不可避免存在不平衡電流；一旦不平衡電流超過差動繼電器動作整定值時，會導致差動保護誤動作。

2.1 微機保護補償方法

防止變壓器接線組別、CT變比不同引起的不平衡電流，采用CT二次接線調整或軟件進行相位補償及電流數值補償使其趨于平衡。微機差動保護利用軟件程序以電流矢量差來消除相位角誤差，主變差動用CT均以Y型法接入主變差動回路，根據主變容量及CT變比計算主變各側CT二次電流平衡系數并將各側CT二次電流歸算到同側進行補償，簡化了差動二次回路接線，保護裝置制造廠家采取以變壓器Y側向△側歸算或△側向Y側歸算兩種補償方式：

圖1 CT回路接線

圖2 向量圖

2.1.1 Y→△補償方法

目前絕大多數主變差動保護都是采用這種計算方法:

圖3 Y→△補償方法向量分析

2.1.2 △→Y補償方法

目前南瑞繼保RCS-978采用這種計算方法

圖4 △→Y補償方法向量分析

3 比率制動特性曲線的驗證

3.1 比率制動動作特性

動作增長速率快于不平衡電流的增長速率。基本思路為引入區外短路電流作為制動電流，以差動電流為動作電流；當區外故障電流增大時，制動電流也隨之增大，從而有效遏制主變區外故障時差動保護誤動作的情況發生。

3.2 平衡系數的計算

以南瑞繼保RCS-9671C變壓器差動保護為例說明Y/△-11型雙繞組變壓器比率制動特性曲線的校驗方法和過程。已知主變參數，計算額定二次電流和平衡系數：

表1 主變參數

3.3 試驗接線方法（單相）

本文僅以RCS-9671C為例介紹Y→△補償方法

A相：試驗儀A相接高壓側的AN,

試驗儀B相接低壓側的AN，

試驗儀C相接低壓側的CN；

B相：試驗儀A相接高壓側的BN,

試驗儀B相接低壓側的BN，

試驗儀C相接低壓側的AN；

C相：試驗儀A相接高壓側的CN,

試驗儀B相接低壓側的CN，

試驗儀C相接低壓側的BN。

圖5 試驗接線圖

3.4 手動試驗

試驗儀各相輸出角度：A相:0°；B相：180°；C相:0°。角度不變，固定低壓側電流輸出改變高壓側電流輸出，直至差動保護動作，記錄下動作值,依據表二斜率計算公式計算各階段斜率，獲得穩態比率差動特性手動測試結果，注意：標幺值=實測值/額定電流，計算值=標幺值/1.732

表2 穩態比率差動特性手動測試結果

3.5 試驗儀自動菜單測試差動保護特性曲線簡介

利用試驗儀的自動菜單，可以完整的測試保護裝置比率制動特性曲線，方法先進，結果全面，在作者工作單位目前已經成為調試和驗收的必要工序。下面用圖示法介紹幾項重點參數設置和試驗結果，試驗儀器使用北京博電PW40A微機繼電保護測試儀。

如圖6所示，平衡系數：高壓側平衡系數設為1，低壓側平衡系數=高壓側二次額定電流/低壓側二次而定電流。轉角：轉角在高壓側指的是Y→△補償方法，轉角在低壓側指的是△→Y補償方法，本例保護是Y→△補償方法，所以要選擇轉角在“高壓側”。

圖6 保護對象參數設置

如圖7所示，制動電流Ir的計算公式應根據保護廠家說明書選用，各廠家會有不同。差動電流速斷值應與保護參數設定值一致，此值在試驗時不宜設置過大，過大時試驗輸出值超過試驗儀最大輸出電流導致試驗失敗。注意保持時間的選取。

圖7 試驗參數設置

如圖8，試驗結果完整的再現了保護裝置比例制動特性。使用試驗儀自動菜單，通過正確設置試驗參數，可以獲取保護裝置比例差動全過程，改變了手動測試結果不直觀的缺點。如果能夠加入電壓設置，將會全面模擬變壓器運行狀態，避免投運時因為電壓定值設置不當引起的差流偏高現象，這對消滅由于正常狀態差流偏高導致穿越性故障時導致保護誤動作時很重要的。

圖8 比例制動邊界搜索試驗結果

4 結束語

變壓器是變電站的核心設備，差動保護是變壓器的主保護，調試人員必須掌握其原理和正確的調試方法才能保證交接試驗的正確性。隨著保護原理、裝置以及試驗手段的進步，研究新的試驗方法，全面、正確的校驗保護裝置，將會有力的提高變電設備運行可靠性，也是廣大繼電保護安裝調試人員努力方向。