500kV變壓器縱差保護(hù)試驗(yàn)方法

楚皓翔 宋 宇 李 涵

500kV變壓器縱差保護(hù)試驗(yàn)方法

楚皓翔 宋 宇 李 涵

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211100）

差動(dòng)保護(hù)；相位補(bǔ)償；幅值補(bǔ)償；動(dòng)作特性

0 引言

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)惡劣的影響[1-2]。因而，對(duì)變壓器保護(hù)正確動(dòng)作的研究顯得尤為重要[3]。

變壓器相間短路后備保護(hù)拒動(dòng)事故時(shí)有發(fā)生，如果后備保護(hù)靈敏度不足，將導(dǎo)致無(wú)法可靠切除故障，擴(kuò)大事故范圍[4-6]。文獻(xiàn)[7]基于變壓器模型的新型變壓器保護(hù)方案的基本原理，提出不受勵(lì)磁涌流影響的變壓器保護(hù)方案。文獻(xiàn)[8]根據(jù)故障識(shí)別時(shí)間與保護(hù)動(dòng)作期望時(shí)間的相關(guān)性，提出變壓器保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)模型。

差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)之一，受到專家學(xué)者的廣泛關(guān)注[9-10]。文獻(xiàn)[11]利用已有的變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了變壓器不同接線方式差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償。文獻(xiàn)[12]研究變壓器零序涌流驟增對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響。文獻(xiàn)[13]分析了一起勵(lì)磁變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)案例。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

差動(dòng)保護(hù)基本原理是電磁功率平衡，即輸入和輸出變壓器的電磁功率平衡[14]。若將變壓器兩側(cè)電壓折算到同一電壓等級(jí)，則變壓器可看成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫電流定律，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，流入該節(jié)點(diǎn)的電流矢量和等于零，即流入該節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。

如果發(fā)生變壓器保護(hù)區(qū)外故障，和正常運(yùn)行工況相比，流過(guò)變壓器兩側(cè)的電流增大，但流入該變壓器節(jié)點(diǎn)的電流矢量和仍為零，即流入流出變壓器電流的增大幅度是一致的。

如果發(fā)生變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，和正常運(yùn)行工況相比，變壓器某側(cè)電流流向發(fā)生變化，導(dǎo)致兩側(cè)電流都流向故障點(diǎn)，流入變壓器節(jié)點(diǎn)的矢量和不等于零，且要遠(yuǎn)大于零。

變壓器差動(dòng)保護(hù)正是基于上述流入變壓器節(jié)點(diǎn)的矢量和這一物理量，若電流的矢量和等于零，則認(rèn)為變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，或者發(fā)生區(qū)外故障，變壓器保護(hù)不動(dòng)作；若電流的矢量和遠(yuǎn)大于零，則認(rèn)為變壓器處于區(qū)內(nèi)故障狀態(tài)，差動(dòng)保護(hù)快速動(dòng)作。

2 縱差保護(hù)特性研究

變壓器高壓側(cè)多采用星形聯(lián)結(jié)，低壓側(cè)多采用三角形聯(lián)結(jié)，如圖1（a）所示。由于變壓器三角形聯(lián)結(jié)的一側(cè)是A相繞組的首端接B相繞組的尾端，則該側(cè)A相流出電流為A相繞組電流與B相繞組電流之差，B、C相同理，則有

圖1 -△變壓器高低壓側(cè)電流相位關(guān)系

2.2 保護(hù)裝置縱差保護(hù)原理

通過(guò)式（3）處理，低壓側(cè)各相電流與對(duì)應(yīng)高壓側(cè)各相輸入電流相位一致，變壓器低壓側(cè)轉(zhuǎn)角前后電流相位關(guān)系如圖2所示。

圖2 變壓器低壓側(cè)轉(zhuǎn)角前后電流相位關(guān)系

由式（4）和式（5）可見(jiàn)，高低壓兩側(cè)電流平衡。

圖3 測(cè)試儀與保護(hù)裝置接線

2.3 保護(hù)裝置縱差保護(hù)調(diào)試

保持測(cè)試儀A相輸出電流不變，逐步降低B相輸出電流值，直至保護(hù)動(dòng)作。根據(jù)式（4）和式（5），經(jīng)保護(hù)裝置處理后，高壓側(cè)各相電流保持不變，低壓側(cè)A、B相電流幅值同時(shí)降低，且變化幅度相同。因此，當(dāng)測(cè)試儀B相輸出電流降低到某一數(shù)值，保護(hù)裝置A、B兩相同時(shí)動(dòng)作。

該測(cè)試方法能實(shí)現(xiàn)兩相同時(shí)出現(xiàn)差流時(shí)，變壓器比例制動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性。若要研究單相差流情況下的變壓器縱差保護(hù)動(dòng)作，需要對(duì)接線方式進(jìn)行改進(jìn)。

3 單相差動(dòng)保護(hù)調(diào)試方法

3.1 單相差動(dòng)保護(hù)調(diào)試原理

改變保護(hù)裝置與測(cè)試儀的接線方式，新接線方式下測(cè)試儀與保護(hù)裝置之間接線如圖4所示。

圖4 新接線方式下測(cè)試儀與保護(hù)裝置之間接線

測(cè)試儀A相連接保護(hù)裝置高壓側(cè)A相，測(cè)試儀B相連接保護(hù)裝置高壓側(cè)B相，測(cè)試儀C相連接保護(hù)裝置低壓側(cè)A相，測(cè)試儀N線與保護(hù)裝置高低壓側(cè)N線分別相連。

3.2 單相差動(dòng)保護(hù)調(diào)試

根據(jù)式（4）和式（5），高低側(cè)電流平衡時(shí)，有

比較式（7）和式（8），在高壓側(cè)A相電流變化過(guò)程中，保護(hù)裝置內(nèi)部低壓側(cè)各相電流保持不變，保護(hù)裝置內(nèi)部高壓側(cè)各相電流變化值為

由式（9）可見(jiàn)，保護(hù)裝置內(nèi)部高壓側(cè)A相變化幅度是B相和C相的兩倍，因此，在降低測(cè)試儀A相輸出電流的過(guò)程中，高壓側(cè)A相電流先達(dá)到差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值，即A相先動(dòng)作，從而可以準(zhǔn)確模擬保護(hù)裝置在出現(xiàn)單相差流時(shí)的縱差保護(hù)動(dòng)作特性。

4 試驗(yàn)分析

4.1 常規(guī)方法試驗(yàn)分析

根據(jù)圖3所示接線方式，模擬變壓器B相單相差動(dòng)故障。高壓側(cè)采用B進(jìn)C出的接線方式，低壓側(cè)僅B相加量。測(cè)試儀A相與保護(hù)裝置高壓側(cè)B相相連，高壓側(cè)C相與低壓側(cè)N線共同與測(cè)試儀的N線相連，測(cè)試儀B相與保護(hù)裝置低壓側(cè)B相相連。

圖5 常規(guī)接線方式下的動(dòng)作報(bào)告

由圖5中動(dòng)作報(bào)告可見(jiàn)，模擬變壓器B相差動(dòng)故障失敗。當(dāng)測(cè)試儀B相輸出電流降低到某一定值，保護(hù)裝置B、C兩相同時(shí)動(dòng)作。

4.2 單相差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)分析

根據(jù)圖4所示接線方式，在新接線方式下，模擬變壓器B相單相差動(dòng)故障。測(cè)試儀A相連接保護(hù)裝置高壓側(cè)B相，測(cè)試儀B相連接保護(hù)裝置高壓側(cè)C相，測(cè)試儀C相連接保護(hù)裝置低壓側(cè)B相，測(cè)試儀N線與保護(hù)裝置高低壓側(cè)N線分別相連。

圖6 新接線方式下的動(dòng)作報(bào)告

由圖6中動(dòng)作報(bào)告可見(jiàn)，模擬變壓器B相差動(dòng)故障成功。當(dāng)測(cè)試儀B相輸出電流降低到某一定值，僅B相達(dá)到差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作定值，動(dòng)作報(bào)文為B相單相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

5 結(jié)論

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Test method of 500kV transformer differential protection

CHU Haoxiang SONG Yu LI Han

(Matainance Branch Company of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd, Nanjing 211100)

differential protection; phase correction; amplitude correction; action characteristics

2021-10-12

2021-10-25

楚皓翔（1990—），男，河南省商丘市人，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。