研討1000kV變電站調壓補償變壓器差動保護配置

羅淇元 王嘉薇

【摘 要】電流差動保護是變壓器的主保護，保護范圍為變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可用來保護變壓器單相匝間短路故障。由于特高壓主變壓器和調壓補償變壓器的結構相互獨立，差動保護也獨立配置。主變壓器差動保護配常規保護裝置，調壓補償變壓器由于結構特殊，差動保護回路較復雜。

【關鍵詞】1000kV變電站；調壓補償；變壓器；差動保護；配置

1000kV變壓器與低電壓等級的變壓器相比，有其自身的獨特性，關鍵技術問題也更加復雜。目前1000kV變壓器的調壓方式均采用中性點無勵磁變磁通調壓方式，可以滿足對調壓抽頭絕緣強度的要求，但會引起低壓側電壓變化，通過補償變壓器或電壓負反饋回路，補償低壓側電壓，使其滿足調壓要求。

本文分析了錫盟1000kV變電站主變壓器調壓補償變壓器的差動保護配置、各差動保護的TA（電流互感器）及其極性選擇，研究了調壓補償變壓器差動保護的現場校驗方法，為今后類似工程的調試工作提供了理論依據和試驗指導。

一、特高壓變壓器特點

特高壓變壓器采用單相自耦變壓器的結構，主變壓器和調壓補償變壓器結構上相互獨立，不僅便于運輸，而且使主變壓器運行可靠性得以提升，簡化了運維工作，在調后補償變壓器出現問題時，可與主變壓器主體部分分開，不影響主變壓器的運行。由于其結構上的相互獨立，主變壓器差動保護。

在調壓補償變壓器調壓繞組、補償繞組匝間短路時靈敏度不足，因此在保護裝置的配置上除了1套完整的主變壓器的電氣量、非電氣量保護外，還配置了1套完整的調壓補償變壓器的電氣量、非電氣量保護，其中，電氣量保護包括調壓變壓器縱聯差動保護和補償變壓器縱聯差動保護，非電氣量保護與主變壓器非電氣量保護差異較小。

二、特高壓變壓器調壓方式

2.1調壓方式的選擇

變壓器的調壓方式分為無勵磁調壓和有載調壓。有載調壓操作簡便，但會降低設備運行的穩定性，并在一定程度上使變壓器的結構復雜化，增加制造成本，有載調壓變壓器在帶負荷時調整電壓，調壓過程中不可避免的會產生電弧，對于特高壓變壓器，調壓側為中壓側（500kV），增加了對設備絕緣水平的要求，并且目前尚無可用的調壓斷路器。對于特高壓電網，正常運行時系統電壓波動甚微，如需為一些特殊運行方式做出電壓調整，可采用無勵磁調壓方式。

綜合可靠性、經濟性、系統運行方式、當前技術瓶頸等方面的因素，目前特高壓變壓器調壓方式均為中性點無勵磁調壓，調壓勵磁電源可取自低壓繞組，也可取自串聯的低壓繞組和補償繞組。錫盟1000kV變電站變壓器調壓勵磁電源取自串聯的低壓繞組和補償繞組，其結構如圖1所示。

2.2調壓原理

2.2.1調壓過程

調壓過程中高壓端電壓不變，檔位在額定檔位，高壓側電勢為SV、CV和TV電勢之和，3個繞組的電勢方向相同，當升高（或降低）中壓側電壓時，繞組正向（降壓為反向）串聯TV，TV正向（降壓為反向）分壓。此時，高壓端電壓一定，繞組匝數增加（降壓為減少），單位匝數繞組的電勢減小（降壓為增大），而中壓端的輸出電壓等于高壓端電壓減去SV電勢，由于SV電勢減小（降壓為增大），因此中壓端電壓升高（降壓為降低）。

2.2.2補償過程

與此同時，LV的電勢同樣減小（降壓為增大），由于LE電勢的大小、方向與TV相同，在TV正向（降壓為反向）分壓時，LE也隨之增加，從而正向（降壓為反向）補償由于繞組電勢變化而引起的低壓側輸出電壓的變化，使低壓側電壓恒定。

三、調壓補償變壓器差動保護原理

就保護原理來說，調壓補償變壓器差動保護可以看作是2臺Y-Y形變壓器的差動保護，但由于調壓變壓器與補償變壓器差動保護共用TA，而且在調壓變壓器調壓過程中流過調壓變壓器TA的電流方向會發生改變，給保護的配置帶來一定的難度。圖1中調壓變壓器差動保護所使用的TA為TA5、TA6、TA7，補償變壓器差動保護所使用的TA為TA6、TA8，調壓變壓器與補償變壓器差動保護共用TA6，各TA極性見圖1所示。

3.1調壓變壓器差動保護

調壓變壓器的原邊有2個分支，TA5、TA6所在分支電流的和為調壓變壓器原邊電流，其一次極性端指向調壓變壓器。TA7所在分支為調壓變壓器副邊，其一次極性端指向母線側。根據差動保護原理，流過調壓變壓器的差流為：

①

而在保護裝置中：

式中Ii—變壓器各側電流。

當不考慮保護裝置內部修改電流極性的情況，為滿足式①使保護正確動作TA5、TA6一次側電流由P1流向P2時，二次側電流從S2流入、S1流出；TA7一次側電流由P1流向P2時，二次側電流從S1流入、S2流出。

3.2補償變壓器差動保護

錫盟1000kV變電站主變壓器在補償變壓器角側配置了TA8，補償變壓器差動保護是由補償變壓器星側電流TA6和一次側極性指向系統的補償變壓器角側電流TA8構成，根據差動保護原理，補償變壓器差流為：

②

為了滿足式②，TA6、TA8二次側電流應從S1流入、S2流出。

調壓補償變壓器保護裝置以TA5、TA6、TA7、TA8二次電流極性端在母線側為正，針對調壓變壓器和補償變壓器差動保護中TA6極性不同的問題，通過在保護裝置內部修改電流極性定值予以解決，調壓補償變壓器保護A柜PCS-978C裝置中的TA內部極性定值整定情況見表1。

結語

本文以錫盟1000kV變電站為例，對1000kV變壓器結構及調壓補償變壓器調壓原理進行了闡述，詳細分析了調壓補償變壓器的保護原理及其TA極性配置。對不同檔位情況下的調壓補償變壓器保護進行了現場校驗，結果表明，調壓補償變壓器差動保護可以完全滿足變壓器的實際運行要求。

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（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）