牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)調(diào)試方法

王成斌

【摘? 要】采用低壓通電的方法，通過(guò)形成牽引變壓器高、低壓側(cè)電流的大小、相位以及差動(dòng)保護(hù)裝置計(jì)算的差動(dòng)電流值、制動(dòng)電流值來(lái)檢驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)裝置參數(shù)配置、差動(dòng)電流回路及極性是否正確，從而確保牽引變壓器的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】低壓通電;差動(dòng)保護(hù)

前言

牽引變壓器是鐵路牽引供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性關(guān)系到整個(gè)牽引供電系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行。電鐵五相差動(dòng)保護(hù)作為牽引變壓器的主保護(hù)，具有自身的特殊性，故差動(dòng)保護(hù)調(diào)試尤其重要。在新建和改造牽引變電所電氣交接試驗(yàn)中，可以采用低壓通電的方法，通過(guò)形成牽引變壓器高、低壓側(cè)電流的大小、相位關(guān)系以及差動(dòng)保護(hù)裝置計(jì)算的差動(dòng)電流值、制動(dòng)電流值來(lái)檢驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)裝置參數(shù)配置、差動(dòng)電流回路及極性是否正確，從而確保牽引變壓器的正常運(yùn)行。

利用兩臺(tái)單相變壓器組成V/V0或V/V6的聯(lián)結(jié)組別，此聯(lián)結(jié)組別具有容量利用率高、能耗低、并且在超大容量時(shí)不會(huì)給變電所設(shè)計(jì)帶來(lái)困難等優(yōu)點(diǎn)，在高速鐵路牽引變電所中廣泛運(yùn)用;YN/A平衡變壓器具有較好的抑制負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響，容量利用率較高的特點(diǎn)，在普通電氣化鐵路變電所中廣泛運(yùn)用。本文以國(guó)內(nèi)某新建牽引變電所V/V0接線(xiàn)方式變壓器的雙套保護(hù)裝置——國(guó)電南自和天津凱發(fā)，以及某改造牽引變電所南自平衡變壓器保護(hù)裝置為例，結(jié)合作者多年的現(xiàn)場(chǎng)電氣試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，解析牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)的方法和應(yīng)注意的事項(xiàng)。

一、牽引變壓器差動(dòng)電流相位關(guān)系

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展（2014）510號(hào)文件，牽引變和電力變保護(hù)均應(yīng)雙重化配置，其他配置要求應(yīng)滿(mǎn)足《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T 14285-2006）的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)此原則，目前高鐵新建牽引變電所都采用雙重化配置，即在同一個(gè)變電所分別采用兩個(gè)廠(chǎng)家的牽引變壓器保護(hù)裝置。在現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)時(shí)，不僅僅要檢查主變高、低壓側(cè)CT回路的完整性，更要的是要根據(jù)不同廠(chǎng)家保護(hù)裝置的特性，把整體系統(tǒng)的CT回路做適應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)差動(dòng)保護(hù)電流計(jì)算邏輯的需要。國(guó)內(nèi)主流的牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置計(jì)算邏輯主要有兩種差動(dòng)電流計(jì)算方式，即矢量差與矢量和，其邏輯計(jì)算方法如下：

1、差動(dòng)電流矢量差微機(jī)變壓器保護(hù)測(cè)控裝置的計(jì)算方法如下：

A相差動(dòng)電流

A相制動(dòng)電流

2、差動(dòng)電流矢量和微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的計(jì)算方法如下：

A相差動(dòng)電流

A相制動(dòng)電流

其中為高壓側(cè)A相電流互感器二次側(cè)電流，為低壓側(cè)α相電流互感器二次側(cè)電流，KPH為高低壓側(cè)電流平衡系數(shù)，計(jì)算方法如下：

和分別為牽引變壓器高、低壓側(cè)額定電壓，和分別為牽引變壓器高、低壓側(cè)電流互感器變比

B相、C相差動(dòng)電流、制動(dòng)電流計(jì)算方法類(lèi)同。

三相V/V接線(xiàn)變壓器

三相V/V0接線(xiàn)變壓器差動(dòng)電流做矢量和時(shí)各相電流如下圖所示

三相V/V6接線(xiàn)變壓器差動(dòng)電流做矢量和時(shí)各相電流如下圖所示

由此可見(jiàn)，三相V/V6變壓器與V/V0變壓器的電流相位關(guān)系完全相同，只有低壓側(cè)流互的接線(xiàn)極性有所區(qū)別（流互正接和反接的差異）。

YN/A平衡變壓器的各相電流如下圖所示

二、牽引變壓器差動(dòng)電流相位試驗(yàn)方法

牽引變電所完成單體試驗(yàn)和二次回路完整性檢查后，可以進(jìn)行牽引變壓器差動(dòng)回路相位檢查。具體方法和步驟如下：

1、在差動(dòng)電流計(jì)算中，①針對(duì)VV0/VV6聯(lián)結(jié)組別，如果做矢量差邏輯計(jì)算，則高壓側(cè)IA和IC的矢量和與IB的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高壓側(cè)IA的矢量與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT1F1的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為高壓側(cè)IA的電流值大小與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT1F1折算到高壓側(cè)的電流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡;高壓側(cè)IC的矢量與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT2F2的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為高壓側(cè)IC的電流值大小與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT2F2折算到高壓側(cè)的電流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡。②針對(duì)VV0/VV6聯(lián)結(jié)組別，如果做矢量和邏輯計(jì)算，則高壓側(cè)IA和IC的矢量和與IB的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高壓側(cè)IA的矢量與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT1F1的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為高壓側(cè)IA的電流值大小與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT1F1折算到高壓側(cè)的電流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡;高壓側(cè)IC的矢量與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT2F2的矢量差動(dòng)平衡關(guān)系為高壓側(cè)IC的電流值大小與對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IT2F2折算到高壓側(cè)的電流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡。（注：IT1F1即為Iα相、IT2F2即為Iβ）③針對(duì)平衡變壓器，高壓側(cè)IA、IB、IC矢量平衡，低壓側(cè)Iα、Iβ矢量折算到高壓側(cè)與IA、IB、IC矢量平衡。

2、差動(dòng)保護(hù)裝置校驗(yàn)：①針對(duì)VV0/VV6聯(lián)結(jié)組別，如果做矢量差邏輯計(jì)算，取平衡系數(shù)為1，用繼電保護(hù)測(cè)試儀加入的五路電流應(yīng)該為IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，0°;Iβ=1A，60°。②針對(duì)VV0/VV6聯(lián)結(jié)組別，如果做矢量和邏輯計(jì)算，取平衡系數(shù)為1，用繼電保護(hù)測(cè)試儀加入的五路電流應(yīng)該為IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，180°;Iβ=1A，240°。③針對(duì)平衡變壓器，取平衡系數(shù)為1，用繼電保護(hù)測(cè)試儀加入的五路電流應(yīng)該為IA=1A，0°;IB=1A，240°;IC=1A，120°;Iα=1A，345°;Iβ=1A，255°。

3、低壓通電的方法：先將低壓CT外側(cè)做短路接地，并保證與接地箱內(nèi)接地母排相通，再于牽引變壓器高壓CT外側(cè)接工頻380V三相交流電源，依次合上高低壓側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，此時(shí)變壓器高低壓側(cè)通過(guò)的電流與變壓器正常帶負(fù)荷運(yùn)行或者饋線(xiàn)側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)的電流相位關(guān)系一致。先用電流鉗形表在牽引變壓器高壓側(cè)處測(cè)量通過(guò)高壓側(cè)CT的一次電流大小，然后在保護(hù)裝置接線(xiàn)端子排處用三相相位伏安表測(cè)量變壓器高壓側(cè)CT及低壓側(cè)CT二次電流大小、相位，然后結(jié)合牽引變壓器接線(xiàn)組別、高低壓側(cè)電流互感器的變比和極性、電流回路二次接線(xiàn)、差動(dòng)保護(hù)裝置顯示的電流值來(lái)判斷差動(dòng)保護(hù)二次回路是否正確。

4、正確的差動(dòng)保護(hù)二次回路，會(huì)在差動(dòng)保護(hù)裝置里看到差動(dòng)電流值很小，幾乎為零，而制動(dòng)電流值較大。

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)示例

某牽引變所雙套保護(hù)裝置分別為國(guó)電南自和天津凱發(fā)舉例。

以VV0接線(xiàn)方式舉例：

電流從P1流入，P2流出，那么對(duì)南自保護(hù)裝置，高壓側(cè)和低壓側(cè)電流互感器的二次繞組S1接保護(hù)裝置的進(jìn)端，S2接尾端，如下圖1;凱發(fā)保護(hù)裝置，低壓側(cè)的S2接進(jìn)端，S1接尾端，如下圖2。

如果是VV6接線(xiàn)方式，低壓側(cè)電流互感器的二次繞組接線(xiàn)與VV0接線(xiàn)方式相反。

①例1：以下是此牽引變電所的變壓器、電流互感器與電壓互感器的額定變比參數(shù)：

變壓器：330/27.5kV

高壓側(cè)電壓互感器：330//0.1/kV

低壓側(cè)電壓互感器：27.5/0.1 kV

高壓側(cè)電流互感器：400/5A

低壓側(cè)電流互感器：2000/5A

試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果：

②例2：以下是此牽引變電所的平衡變壓器、電流互感器與電壓互感器的額定變比參數(shù)：

變壓器：110/27.5kV

高壓側(cè)電壓互感器：110// 0.1/kV

低壓側(cè)電壓互感器：27.5/0.1 kV

高壓側(cè)電流互感器：400/1A

低壓側(cè)電流互感器：1200/1A

四、結(jié)論

參照以上差動(dòng)保護(hù)調(diào)試方法，可以驗(yàn)證牽引變電所牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置參數(shù)配置、差動(dòng)電流回路及極性是否正確，保證牽引變壓器的正常運(yùn)行，確保牽引供電系統(tǒng)正常供電。

（作者單位：中鐵電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司）