不同接線組別下的變壓器差動保護(hù)二次接線方法

石 崢，張 弘，雷 敏，白志軒，吳壽山，孫昭昌

（國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266061）

0 引 言

目前，變壓器的常用接法有Y（星形）與D（三角形）兩種，Z（曲折形）不常用[1]。三角形接線（D）中每相繞組與另兩相繞組頭尾相接，其優(yōu)點是3次諧波會在三角形繞組中自相抵消。但三角形接線沒有中性點，無法利用中性點接地來控制對地電位。而星型接線（Y）的優(yōu)點在于它有中性點，可以利用中性點選擇一種接地方式，控制系統(tǒng)對地電壓和保護(hù)措施，其缺點在于感應(yīng)的3次諧波無法抵消，會影響下一級或用電設(shè)備[2]。

在變電站中，變壓器高壓側(cè)通常為110 kV及以上系統(tǒng)，多為中性點直接接地系統(tǒng)，為了中性點接地方便，故常接成Y型；而低壓側(cè)10 kV系統(tǒng)是中性點不接地系統(tǒng)，同時三角形接法又可以消除3次諧波，故常接成D型接線。

1 變壓器接線組別簡介

變壓器接線組別是指變壓器一次繞組和二次繞組組合接線形式的一種表示方法，大寫字母表示一次側(cè)（或原邊）的接線方式，小寫字母表示二次側(cè)（或副邊）的接線方式[3]。

變壓器的接線組別可以用時鐘表盤度數(shù)來表示，鐘點法表示的變壓器接線組別的實質(zhì)是變壓器一次側(cè)（或原邊）與二次側(cè)（或副邊）間的線電壓相位差，一個圓周的角度為360°，所以時鐘上每一個格就代表30°[4]。組別之間的角度都按順時針的方向，以12點作為基數(shù)來計算，以一次線圈線電勢相量作為時鐘的分針，并令其固定指向12:00位置，以對應(yīng)的二次線圈線電勢相量作為時針，它所指的時數(shù)就是接線組別標(biāo)號中的數(shù)字[5]。

三相變壓器的接線組別共分12組，其中6個單數(shù)組，6個雙數(shù)組。凡是一次線圈和二次線圈的接線方式不一致的都屬于單數(shù)組，如Yd連接的三相變壓器，共有Yd（1、3、5、7、9、11）6種不同組合的接線組別；凡是一次線圈和二次線圈接線方式相同的都屬于雙數(shù)組，如Yy連接的三相變壓器，共有Yy（0或 12、2、4、6、8、10）6種不同組合的接線組別；為了標(biāo)準(zhǔn)化接線繞組，國家標(biāo)準(zhǔn)制定了5種標(biāo)準(zhǔn)接線組別的三相雙繞組變壓器，分別為Y-yn0、Y-d11、YN-d11、YN-y0和 Y-y0。其 中 Y-yn0接線組別常用于三相四線制低壓配電系統(tǒng)中，給動力和照明的混合負(fù)載供電，Y-d11接線組別常用于低壓配電網(wǎng)中高于0.4 kV的線路中，YN-d11接線組別用于高壓側(cè)位于110 kV及以上中性點需接地的高壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中，YN-y0接線組別用于原邊需要接地的系統(tǒng)中，Y-y0接線組別用于供電給三相動力負(fù)載的線路中[6]。

2 差動保護(hù)二次接線調(diào)整原理介紹

差動保護(hù)作為變壓器保護(hù)的主保護(hù)，《10 kV～110（66） kV元件保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》中對變壓器保護(hù)應(yīng)支持的接線方式規(guī)定：“至少應(yīng)包括 1、11和12點鐘接線”，對于其他接線方式未做強(qiáng)制要求。但在實際使用過程中，因各地情況不同，存在其他接線繞組的變壓器。例如，對于青島地區(qū)而言，因市區(qū)老城區(qū)范圍無110 kV電壓等級，主變?yōu)?20 kV/35 kV的YNd11接線、35 kV/10 kV的YNd11接線，因此10 kV系統(tǒng)與220 kV系統(tǒng)間存在60°角差。而對于其他區(qū)域，因為220 kV/110 kV主變?yōu)閅-y0接線方式，所以110 kV轉(zhuǎn)為10 kV系統(tǒng)的110 kV/10 kV主變需要采用10點接線，使得10 kV系統(tǒng)與220 kV系統(tǒng)間存在60°角差以便與市區(qū)10 kV線路合環(huán)運行。

對于這類特殊情況的主變保護(hù)，需要由保護(hù)廠家提供特殊版本程序。但有的廠家沒有對于特殊情況開發(fā)特殊版本，為保證按時供電，提高供電可靠性和建設(shè)檢修工程效率，有時來不及等待廠家專門開發(fā)特殊版本程序，可以通過調(diào)整二次接線的方式使得普通版本差動保護(hù)能夠滿足使用需求。

不同接線組別下一、二次線圈電壓相量圖如圖1所示，其中uA為一次線圈A相電壓，ua、ub、uc為二次線圈A、B、C相電壓。可以發(fā)現(xiàn)，不同接線組別間存在一定的相位關(guān)系，可以通過公式相互轉(zhuǎn)化。對于奇數(shù)形式的接線方式，都可將其轉(zhuǎn)化為11點接線或者1點接線，對于偶數(shù)形式的接線方式，都可將其轉(zhuǎn)化為12點接線。以11點和12點接線為標(biāo)準(zhǔn)，各接線組別下一次二次電壓對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

圖1 不同接線組別電壓向量圖

表1 不同接線組別電壓轉(zhuǎn)化表

3 10點接線主變二次接線調(diào)整實例

對于某110 kV/35 kV/10 kV主變接線形式為YN-d11/yn-10的變電站，110 kV/10 kV為10點接線，因為現(xiàn)場使用較少，部分保護(hù)裝置廠家并未專門針對這種接線組別設(shè)計相應(yīng)版本的主變保護(hù)裝置，其差動保護(hù)功能不能實現(xiàn)，需要繼電保護(hù)人員在現(xiàn)場找到對應(yīng)解決辦法。以某廠家差動保護(hù)裝置為例，如表2所示，該廠家差動保護(hù)裝置僅支持以下接線方式。

表2 某廠家主變保護(hù)裝置支持的接線組別

在廠家設(shè)備不滿足需求的情況下，為滿足10點接線形式，參考表1的公式推導(dǎo)，可將其轉(zhuǎn)化為12點接線方式。10點接線和12點接線的電流間關(guān)系如圖2所示，其中，UA、UB、UC、IA、IB、IC為一次線圈的各相電壓和電流，Ua12、Ub12、Uc12、Ia12、Ib12、Ic12為12點接線方式下二次線圈各相電壓和電流，Ua10、Ub10、Uc10、Ia10、Ib10、Ic10為 10點接線方式下二次線圈各相電壓和電流。由于分析時可認(rèn)為變壓器所帶負(fù)荷的阻抗角固定，即功率因數(shù)固定，圖2中假定功率因數(shù)為1；由于規(guī)定的電流正方向為母線流向線路，所以低壓側(cè)的電流與電壓反向。

圖2 10點接線與12點接線轉(zhuǎn)化關(guān)系

由圖2可以看出，10點接線12點接線組別下電流存在如下關(guān)系：

所以可以通過更改二次接線實現(xiàn)差動保護(hù)的通用算法，通過改變端頭標(biāo)號及極性端將10點接線轉(zhuǎn)變?yōu)?2點接線。具體方式如下：將裝置設(shè)置成12點接線模式，并將裝置的a相流入電流接現(xiàn)場c相流出電流，裝置b相流入電流接現(xiàn)場a相流出電流，裝置c相流入電流接現(xiàn)場b相流出電流。現(xiàn)場具體接線方式如圖3所示。

圖3 10點轉(zhuǎn)化為12點接線組別現(xiàn)場二次接線圖

通過調(diào)整二次接線可將10點接線轉(zhuǎn)換為12點接線接入差動保護(hù)，差動保護(hù)功能不受影響，同理可以進(jìn)行其他接線組別間的轉(zhuǎn)化。但要注意的是，若裝置還集成了其他保護(hù)，如方向過流保護(hù)，則可能受到影響。同時，裝置中顯示的采樣讀數(shù)為接線調(diào)整后的采樣而非裝置中顯示的ABC三相讀數(shù)，日常運行時查看裝置應(yīng)注意。

4 結(jié) 論

針對部分差動保護(hù)裝置不能滿足所有接線組別情況的問題，本文根據(jù)主變接線組別原理，提出了一種通過改變端頭標(biāo)號及極性端的方法，將任意接線組別的主變保護(hù)轉(zhuǎn)化為12、11和1點接線，用于差動保護(hù)計算。并以實際應(yīng)用介紹了一種將10點接線主變保護(hù)轉(zhuǎn)化為12點接線接入差動保護(hù)的方法。