牽引變壓器保護雙重化配置及測試

(國網德州供電公司，山東 德州 253000)

1 牽引變壓器涌流制動原理

目前，廣泛應用于牽引變壓器主保護中的制動原理有二次諧波制動原理、波形對稱原理、間斷角原理、小波變換等原理[1]。在此，本文主要介紹二次諧波制動原理和波形對稱原理。

二次諧波制動原理是國內主變保護裝置中應用最廣、最成熟。變壓器合閘時的勵磁涌流中含較大二次諧波，相反，變壓器發生故障時，電流中二次諧波含量很低，二次諧波制動原理就是根據兩者的不同來判別勵磁涌流，進而閉鎖或開放保護。然而，在實際應用中，特別是牽引變壓器的低壓側通常裝有電容器組，變壓器發生區內故障時，由于電容器反饋電流的存在，易造成差動保護延時動作或拒動。

波形對稱原理作為間斷角原理的擴展補充，相比于間斷角原理其最大的好處就是更容易在工程中實現。其判別依據就是：對牽引變壓器的差流進行求導，再對 牽引變電器仿真模型導數的前半波與后半波進行數值比較，根據比較閾值來的大小區分故障電流和勵磁涌流。其公式定義如下[2]：

對于故障電流，連續的半個周期內，上式成立；對于勵磁涌流，至少有四分之一周期的點上式不成立。

2 仿真模型搭建和閉環測試系統連接

牽引變壓器可看成兩個單相變壓器構成[3]，其具體模型如圖1所示。

圖1 牽引變壓器仿直模型

RTDS由軟、硬件系統構成[4-5]。硬件部分主要包括PB5、GTWIF、GTNET、GTAO、GTAI、GTDO、GTDI、GTFPI等模塊。軟件系統包括GUI、操作系統和電力系統元件。

在工作站搭建牽引變壓器的數學模型，經RTDS計算并通過GTAO/GTDO卡輸出電壓電流至保護裝置，保護裝置根據電氣量來判斷動作條件是否滿足。保護裝置的閉環測試的硬件連接示意圖如圖2所示，實際接線如圖3所示。

圖2 硬件連接示意圖

圖3 硬件連接

3 閉環測試

牽引變壓器配置兩套不同保護原理的主保護，裝置一采用二次諧波制動原理、裝置二采用波形對稱原理。牽引變壓器空載合閘時，兩套保護裝置均能可靠動作。

牽引變壓器低壓側帶有補償電容器的運行條件下，α相發生TR型故障時， 兩套保護裝置的事件報告如圖4所示。

圖4 α相TR型故障后臺報告

由測試結果可知，根據二次諧波制動原理的主保護動作延遲，基于波形對稱原理的主保護動作可靠。

在此種情況下，牽引變壓器發生故障時，由于低壓側的電容器反饋電流的存在，差流中的二次諧波占比攀升，進而導致了保護的延時動作。主保護的拒動或延時動作可能引發保護的越級動作，擴大事故影響范圍。因此，配置基于不同原理的雙重化保護能有效地減少保護延時或拒動的發生。