變電站主變差動(dòng)保護(hù)裝置邏輯校驗(yàn)方法研究

趙文婷

摘要：主變壓器是變電站里重要保護(hù)裝置，差動(dòng)保護(hù)是其主保護(hù)之一，動(dòng)作邏輯的校驗(yàn)顯得尤為重要。本文簡要介紹了主變差動(dòng)保護(hù)的基本原理和影響因素，根據(jù)高低壓側(cè)歸算方法的不同將主變差動(dòng)保護(hù)分為兩類，分別介紹了平衡的加量方法和K值校驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞： 主變保護(hù);差動(dòng)保護(hù);平衡;K值校驗(yàn)。

0??引言

主變是變電站里的重要電氣元件，其主保護(hù)包括差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)。變壓器的差動(dòng)保護(hù)是反映變壓器繞組和引出線的相間短路，以及變壓器的大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的接地故障的保護(hù)。

本文的主要工作是介紹主變差動(dòng)保護(hù)原理、影響差動(dòng)保護(hù)的因素、主變差動(dòng)保護(hù)加平衡的方法以及K值校驗(yàn)方法，從而更好地指導(dǎo)主變差動(dòng)保護(hù)裝置的驗(yàn)收和維護(hù)。

1 ?主變差動(dòng)保護(hù)原理

主變差動(dòng)保護(hù)是比較變壓器各側(cè)電流的差值構(gòu)成的一種保護(hù)，其接線及工作原理如圖1所示。

圖1中KD為差動(dòng)繼電器，TA1和TA2分別是高低壓側(cè)差動(dòng)電流繞組，主變差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是高低壓側(cè)差動(dòng)電流繞組之間。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或故障發(fā)生在保護(hù)范圍外，一次電流從電源側(cè)（I母側(cè)）流向負(fù)荷側(cè)（II母側(cè)），根據(jù)電流互感器減極性接線可知，流進(jìn)差動(dòng)繼電器KD線圈的電流和是以相反方向流進(jìn)去的，KD中的電流等于和之差;當(dāng)故障發(fā)生在TA1和TA2之間的任一部分，則和是以相同方向流進(jìn)去的，KD中的電流等于和之和。

下面以南瑞繼保PCS-978保護(hù)裝置為例，具體闡述差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作條件。

常規(guī)比例差動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)為：

其中，為第個(gè)連接元件的電流，K為比例制動(dòng)系數(shù);為啟動(dòng)電流，其動(dòng)作特性曲線如圖2所示。

2 ?影響差動(dòng)保護(hù)的因素

影響主變壓器差動(dòng)保護(hù)的因素主要有三方面：

（1）變壓器變比的影響。因變壓器存在變比，故變高和變低側(cè)的一次電流不同。假如變壓器變比是110kV/10kV，流進(jìn)高壓側(cè)的電流為1A，那么流出低壓側(cè)電流就是11A。

（2）電流互感器變比的影響。如果變壓器低壓側(cè)保護(hù)的電流互感器變比是高壓側(cè)保護(hù)電流互感器變比的11倍，此時(shí)可正好抵消（1）中變壓器變比帶來的影響。但實(shí)際情況通常是，變壓器變比是標(biāo)準(zhǔn)化的，無法隨意選擇，電流互感器變比同樣是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此造成變壓器高低壓側(cè)電流互感器的二次電流的不同。

（3）變壓器接線組別的影響。變壓器不同的接線組別都會(huì)導(dǎo)致高低壓側(cè)電流相位不同。例如最常用的Y/Δ-11接線，低壓側(cè)電流會(huì)超前高壓側(cè)電流30度，另外，接地故障時(shí)，高壓側(cè)會(huì)有零序電流流過電流互感器，而低壓側(cè)沒有。

3 主變差動(dòng)保護(hù)加平衡的方法

目前主變差動(dòng)保護(hù)歸算方法只有兩類：高壓側(cè)向低壓側(cè)歸算、低壓側(cè)向高壓側(cè)歸算，目的是將高低壓側(cè)電流相量轉(zhuǎn)化到同一個(gè)方向上后再做比較，如果此時(shí)大小相等方向相反，則為平衡狀態(tài)。以下以Y/Δ-11接線為例加以解釋說明，高低壓側(cè)電流相量如圖3所示。

3.1高壓側(cè)向低壓側(cè)歸算原理

高壓側(cè)向低壓側(cè)歸算的主變保護(hù)裝置，加平衡分為兩步：（1）將高壓側(cè)電流相量轉(zhuǎn)化為與低壓側(cè)電流相量在同一方向;（2）使高壓側(cè)轉(zhuǎn)化電流與低壓側(cè)電流相量等大反向。

當(dāng)高壓側(cè)只加入A相電流，B相和C相電流為零時(shí)，則

電流平衡即為三相電流均平衡，即高低壓側(cè)電流都滿足等大反向。為了使每一相的高壓側(cè)轉(zhuǎn)化電流相量與低壓側(cè)電流相量等大反向，低壓側(cè)需加電流：

繼保試驗(yàn)儀電流進(jìn)入裝置為0^。，則低壓側(cè)

接線為c進(jìn)a出，電流角度設(shè)置為0^。，或者a進(jìn)c出，電流角度設(shè)置為180^。。當(dāng)高壓側(cè)只加入B相或者C相，加量方法類似。

3.2 低壓側(cè)向高壓側(cè)歸算原理

低壓側(cè)向高壓側(cè)歸算的主變保護(hù)裝置（如南瑞繼保的PCS-978），加平衡分為兩步：（1）將低壓側(cè)電流相量轉(zhuǎn)化為與高壓側(cè)電流相量在同一方向;（2）使低壓側(cè)轉(zhuǎn)化電流與高壓側(cè)電流相量等大反向。

當(dāng)?shù)蛪簜?cè)只加入a相電流，b相和c相電流為零時(shí)，則

為了使每一相的低壓側(cè)轉(zhuǎn)化電流相量與高壓側(cè)電流相量等大反向，高壓側(cè)需加電流：

繼保試驗(yàn)儀電流進(jìn)入裝置為0^。，則高壓側(cè)接線為B進(jìn)A出，電流角度設(shè)置為0^。，或者A進(jìn)B出，電流角度設(shè)置為180^。。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)只加入b相或者c相，加量方法類似。

3.3 差動(dòng)平衡加量方法

差動(dòng)平衡加量方法分為以下幾步：

（1）計(jì)算額定電流

式中分別是額定容量、高壓側(cè)額定電流、低壓側(cè)額定電流、高壓側(cè)額定電壓、低壓側(cè)額定電壓、高壓側(cè)CT變比、低壓側(cè)CT變比。

（2）高壓側(cè)向低壓側(cè)歸算時(shí)加量（A相為例）

（3）低壓側(cè)向高壓側(cè)歸算時(shí)加量（A相為例）

4 ?K值校驗(yàn)方法

根據(jù)裝置說明書可知主變保護(hù)比率制動(dòng)曲線如圖6所示，求制動(dòng)電流為2Ie和3Ie時(shí)的差動(dòng)電流計(jì)算與實(shí)測值，并驗(yàn)證K2值。

（1）推導(dǎo)差動(dòng)電流與制動(dòng)電流公式

分別代入I_d=2Ie、Id=2Ie和定值單中I_cdqd，求出I₁和I₂

（2）計(jì)算繼保試驗(yàn)儀加量值

上述（1）中計(jì)算的I₁和I₂是標(biāo)幺值，需要乘以額定值轉(zhuǎn)化成高低壓側(cè)實(shí)際電流I₁^，和I₂^，，此時(shí)要分兩種情況：

當(dāng)接線方式為3.2節(jié)中的（2），則

當(dāng)接線方式為3.2節(jié)中的（3），則

7 結(jié)語

本文簡要介紹了變電站里主變差動(dòng)保護(hù)的基本原理和影響因素，根據(jù)高低壓側(cè)歸算方法的不同將主變差動(dòng)保護(hù)分為兩類，分別介紹了平衡的加量方法和K值校驗(yàn)方法。為新站主變差動(dòng)保護(hù)裝置驗(yàn)收和舊站維護(hù)提供了參考依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

黃國平. 電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)測試技術(shù)[D]. 北京：中國電力出版社，2011.8.

尹項(xiàng)根，曾克娥. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[D]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.5.