供電系統主變微機保護差流補償控制在實際工作中的新應用

馬少華

（山西省晉城煤業集團供電分公司，山西 晉城048000）

0 引言

我公司緊緊依托集團公司的快速發展，逐步形成了具有煤礦供電特色的企業文化，煤礦供電專業化管理模式正在日趨完善。公司變電站分布范圍依托集團公司煤炭生產，主要分布在寺河、成莊、趙莊、老區礦四個區域。因此，當變電站主變壓器出現故障時，將會造成大面積或全站供電中斷，對于集團公司煤炭生產中的高負荷、瓦斯突出礦井來說，勢必會造成風機主扇停風、部分生產工作面瓦斯超限事故，從而嚴重影響煤炭生產和礦工生命安全。

主變壓器（以下簡稱主變）是變電站供電系統的中樞神經，為確保主變的安全可靠運行，必須裝設性能良好、滿足安全可靠運行要求的主保護裝置。通常主變差動保護采用的是差流速斷保護，而由于主變差動保護CT會導致主變產生差動電流，從而影響主變的安全運行，因此通常情況下要將主變的差動保護設為主變的主保護之一，故差動繼電器的可靠性對主變安全運行和系統可靠供電起著極為重要的作用。在運行中觀察主變差流變化是發現差動回路是否存在異常的有效手段，在詳細分析變電站主變差動保護正常運行中產生差流的影響因素后，對正常運行中因主變差動回路CT而引起的差流進行分析，對整定中應注意的問題進行計算和探討，并根據主變差動電流回路差流值分析在主變運行中是否存在不平衡電流，從而及時發現主變差動電流回路異常情況，可消除因整定不當、電流回路異常引起的保護裝置誤動跳閘現象。主變故障輕則引起變壓器絕緣套管炸裂，重則燒毀線圈，甚至變壓器。因此，主變故障將嚴重影響電力系統的安全、可靠、穩定運行。

1 變壓器差動保護原理

變壓器的差動保護是變壓器內部故障（變壓器繞組和引出線相間短路、中性點直接接地系統繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路等故障）的主保護，其可對變壓器的內部故障（包括三側或者兩側CT之間的電纜）作出反應，其原理是對變壓器兩側（或三側）電流的幅值和相位（角度）進行比較。正常情況下，根據節點電流法，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流，即差流為0；如果變壓器發生內部故障，肯定有一側電流比較大，從而導致差流大于0，差動回路有不平衡電流流過，從而使差動保護裝置可靠動作。如果是外部故障，流入變壓器的電流必然等于流出變壓器的電流，差動保護裝置不動作。

2 變電站差動保護差流補償方法

2.1 差流的影響因素

對于35kV供電系統通常使用的SFZ型變壓器而言，在正常運行中產生差流的外在因素有很多，比如差流回路CT接線方式、CT本身特性、勵磁電流以及變壓器帶負荷調節分接頭位置等。然而，對于現在變電站所通用的微機保護裝置來說，要實現主變的差動保護，即習慣上要滿足繼電保護裝置的可靠性，就要使主變高、低壓側差流接近于0或為0。

2.2 通常所采用的差流補償方式及其存在的局限性

在三相正弦交流電流表達式i＝Asin（ωt＋φ）中，ω為角頻率，是反映交流電隨時間變化快慢的物理量，通常角頻率ω＝2πf＝2π/T（其中f為50 Hz）。變壓器差流i主要與相位角φ和幅值A有關。所以，通常使用的差流補償方法就是利用角度補償或幅值補償。但是隨著技術的進步，它們的局限性愈來愈明顯地暴露出來。

2.2.1 差動保護CT角度補償

以Y/D11接線的變壓器為例，副邊電壓（電流）相位超前原邊相應相電壓（電流）30°。根據差動保護原理的要求，要糾正這30°的相位差，用于差動保護一次側的電流互感器二次繞組就要接成三角形。三角形接線要特別注意其準確性，這是因為CT二次角接線（角度補償）不好接、易接錯。

2.2.2 差動保護CT幅值補償

差動保護CT制作工藝復雜且造價昂貴，CT變比定制（幅值補償）麻煩，如果CT壞了，則更換周期長。

2.3 微機保護采用整定平衡系數實現差流補償

平衡系數是相對于不平衡系數而言的，用來補償主變差動保護CT產生的差流的系數，稱為差動平衡系數。現在的微機保護中，一般通過CPU處理，采用整定平衡系數實現差流補償（即設定主變高壓側平衡系數為1，用主變低壓側補償高壓側）。差動平衡系數取值若合適，可使變壓器正常運行時差流最小，系統最平衡，且滿足繼電保護裝置的可靠性要求。現以我公司35kV變電站（主變采用Y/D11接線方式）為例，主變高、低壓側CT相應參數更換前后變化如表1所示，據此分析差動平衡系數的取值。

現利用站內SD主保護平衡系數整定計算方法對新舊平衡系數計算分析如下：

原平衡系數整定計算公式：

表1 主變高、低壓側差動保護CT參數更換前后比較

式中，Uhe、Ule分別為高、低壓側額定電壓；Kh、Kl分別為高、低壓側電流比。

將表中數據代入公式中可得原平衡系數：

∴滿足要求。

將更換后參數代入可得現平衡系數：

∴不滿足要求。經試驗中心試驗驗證，取1.98為現在的平衡系數，可使差流最小，系統最平衡，且繼電保護滿足要求。

3 結語

在實際的安全生產中，變電站差動保護裝置可靠、靈敏動作與否是決定該站能否安全運行的重要因素。要保證供電系統安全平穩運行，首要任務就是要保證變電站內主變的安全平穩運行，了解主變差動保護CT產生差流的原因及補償差流的方式，通過現階段先進的微機保護技術，合理調整主變差動保護回路差流平衡系數，使主變正常運行時差動保護回路差流為0，是保證變電站長期安全運行的有效手段。

［1］國家經貿委安全生產局.電工作業［M］.氣象出版社，2004

［2］楊新民，楊雋琳.電力系統微機保護培訓教材［M］.中國電力出版社，2000

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［5］詹偉紅.主變壓器差動保護差流增大原因及改進措施［J］.安徽電力，2010（4）