變壓器不同接線方式對差動保護影響

劉偉

摘 要：本文通過對變壓器差動電流計算方式進行討論，分析其產生差動電流的原因，提出改變二次電流相序來解決Y變壓器差流的方案，并通過驗證，得出其可行性。

關鍵詞：變壓器；差動保護；接線方式；差動電流

引言

變壓器差動保護是利用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，流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動保護不動作。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動電流流過差動回路，差動保護動作，快速切除變壓器內部故障。

差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確及動作不需延時，一直用于變壓器做主保護，其運行情況直接關系到變壓器的安危。在變壓器新安裝投運時，必須要進行帶負荷測試差動電流，驗證二次接線正確性，從而保證變壓器在正常運行時無差流，在故障時由差動保護動作快速切除故障。

問題的提出

兩繞組變壓器接線一般采用Yd11接線方式，微機保護一般也按Yd11方式計算差流，有的變壓器保護常規只采用Yd11接線方式進行計算，對其它接線方式，都需在定貨合同或技術協議中特別說明。但在特殊情況或用戶不采用Yd11而采用Yd1的接線方式時，若再請微機保護廠家進行更改，又很費時間且延誤送電時間。下面就是變壓器新投運現場遇到的一個案例。

某企業進行變電站升級，由10kV進線擴建成35kV變電站，設計接線方式為Yd11。由于時間的關系，分為兩個階段建設，第一階段建成35kV變電站，將變電后的10kV直接接入原先的10kV母線系統，只投入變壓器后備保護；第二階段是利用設備檢修時間，將10kV總路開關二次電流接入變壓器差動保護，并帶負荷測試電流極性正確后投入差動保護完成變電站的擴建。

在進行第二階段工作中，由于只涉及到10kV總路開關，變壓器是正常運轉的，高低壓側電流極性均由母線指向變電器。但在帶負荷測試極性時，變壓器保護裝置中有差流存在，為什么會引起差流呢？經過多次帶負荷測試電流，我們發現二次電流不是Yd11方式下的角度，而是Yd1接線方式下的角度，而定值中的變壓器接線方式是Yd11，二者不統一，這是產生差流的根本原因。

變壓器差動保護工作原理

對微機實現的變壓器差動保護，由于軟件計算的靈活性，允許變壓器的各側互感器二次側都按Y型接線，在進行差動計算時由軟件對變壓器Y型側電流進行相位校準及電流補償。即Y/d轉換可由程序軟件實現。整定人員可以通過接線方式定值的整定來選擇進行Y/d轉換。

3. Yd11接線方式下差流的計算

當變壓器采用Yd11接線方式時，d接線側的電流，在相位上與Y側相差150°，即d側電流比Y側的同一相電流在相位上滯后150°，因此即使變壓器兩側電流互感器二次電流的數值相等，在差動保護回路中也會出現不平衡電流。

為消除由變壓器Yd11接線而引起的不平衡電流，變壓器保護中，通常采用相位補償法，也就是Y/d轉換。即將變壓器Y側的電流互感器二次側接成三角形，而將變壓器d側的電流互感器二次側接成Y形，從而把電流互感器二次電流的相位校正過來。圖1為Yd11接線圖，Y側和d側的二次電流均以Y方式接入微機保護裝置。高壓側繞組為Y型，平衡系數為：KH=1/3姨；低壓側繞組為d型，平衡系數KL=LCT·LDY/（HCT·HDY），LCT、HCT分別為低壓側和高壓側CT變比，LDY、HDY分別為低壓側和高壓側額定電壓之比。變壓器保護中，電流互感器二次側一般均由母線指向變壓器，在圖1接線方式下，低壓側二次電流實際滯后對應高壓側電流150°。

變壓器內部無故障時，差流應為0。

Yd11計算公式下Yd1接線方式變壓器差流的計算及解決方案

4. Yd11計算公式下Yd1接線方式變壓器差流的計算

用公式（1）計算Yd1接線時的差流相量，得到變壓器差流 、 、 的值與高壓側大小相同，相位相差90°，這也就是在前面提到的該企業變壓器保護裝置存在差流的計算結果。

4.2解決方案

對實際接線與設計方式中不統一的問題，對本文中提到的案例有三種解決方案：一是與微機保護生產廠家聯系更改軟件（若是微機保護裝置中有Yd1接線的定值選擇，則可以更改接線方式的定值），這種方案需要較長時間，還需要對保護裝置進行全面調試才能投入運行；二是更改變壓器接線方式為Yd11，涉及到變壓器制造廠家更改接線，工作量和時間上需求也較大；三是根據Yd11和Yd1接線差動保護計算原理，對微機保護二次接線方式進行調整，消除差流。

第一、第二種方法除了能對微機保護裝置中有Yd1接線定值選擇的情況下更改定值外，在短時間范圍內都是比較復雜的，工作量也比較大，涉及費用可能也很大。由于工作現場時間的關系，能否采用第三種方法進行解決呢？

在差動計算時是由軟件對變壓器Y型側電流進行相位校準及電流補償的，在計算公式一定的情況下，接入微機保護裝置的各側電流順序不同，計算出的差流結果也就會有所不同，因此，若對接入微機保護裝置的電流相序進行一定的調整，是有可能實現的。

在Yd11接線方式下，高壓側電流超前低電壓側150°，高壓側和低壓側電流均為正序，差流為零；在Yd1接線方式下，高壓側電流滯后低電壓側150°，高壓側和低壓側電流也為正序，采用Yd11差流的計算方式有差流。由此可以設想，若對Yd1接線方式時，高壓側和低壓側電流調整為負序接入，即 和 、 和 在保護屏端子排上對換， 和 為不變，結果會如何呢？更改二次接線后運用Yd11接線方式下計算差動保護的相量，平衡系數不變，差流為零，達到了目的。

我們應用數學計算使差流為零，物理意義上是否能夠得到解釋呢？在保護屏上計算得到的差流和各相電流與變壓器二次電流的對應關系如表1所示。

通過表1對應關系可知，保護裝置上計算得到的高、低壓側A相電流和差流是變壓器實際對應的C相電流，B相含義不變，C相電流和差流是變壓器實際對應的A相電流，若變壓器A相有故障，則在保護裝置上表現為C相有故障，差動保護動作跳開變壓器兩側開關，切除故障，完全達到了保護的目的。

（作者單位：武漢瑞科明能電力工程設計有限公司 身份證號碼：42112219880120103x）