呷国吨府毅奄 ＤＯＩ编码：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００７—００７９．２０１４．０３．１２４ ２０１４年第３期 变压器差动保护二次电流调整问题研究 李加伟郑勇卫 摘要：针对工程人员在主变差动保护调试或检验中普遍感到困难的二次电流相位及幅值调整问题进行了深入探讨。详细介绍了影 响主变差动保护实现的因素，并进一步分析了几种常见保护装置的调整方法以及・些需要注意的问题。 关键词：主变压器；差动保护；二次电流；相位调整；幅值调整；保护装置 作者简介：李加伟（１９８０一），男，安徽淮北人，广东电网公司中山供电局人力资源部副主任，助理工程师。（广东中山５２８４００） 中图分类号：ＴＭ４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—００７９（２０１４）０３—０２５２—０２ 变压器常见的保护为主变差动保护，因为它不仅基本原理 比较简单，而且选择性比较好，灵敏度较高，所以常常为变压器 的主保护。其中，为了使得变压器在正常情况和区外故障时所测 为Ｙ／Ｙ或△／△接线的以外，其他接线组别的变压器都会改变变 压器高低压侧的电流相位。以较为常见的Ｙ／Ａ一１１而言，低压侧 电流会超前高压侧电流３Ｏ度。另外，当高压侧发生线路单相接 地故障时，如果Ｙ侧为中性点接地运行方式，在主变Ｙ侧绕组中 将会流过零序故障电流。该电流将通过主变高压￣Ｉ］ＣＴ，并传变 到ｃＴ二次侧，但是在主变的△侧绕组中，由Ｙ侧感应出的零序电 流只能在△侧绕组的内部流通，无法流出△侧绕组，因此也无法 流经低压侧开关ＣＴ。 二、各种类型保护装置的处理方法 １＿南瑞继保ＬＦＰ９００系列微机差动保护 的变压器高低压电流值在幅值上是大小相等的，在相位上是相 同或相反的，从而保证理论电流差值为零，这是主变差动保护 需要考虑的一个基本原则。但是，由于各变压器的连接组别不 同，各侧的电压等级也不一样，ＣＴ变比往往也不相等，所以主变 各侧的电流二次值往往是不满足上述条件的。因此，要对主变 各侧二次电流的幅值和相位进行一定程度上的调整，采取一定 方法之后再进行主变差动保护的电流计算。关于采取的方法， 不同的厂家在不同型号的保护装置上是不同的，这就成为了工 程人员在进行保护的调试和检验中遇到的难题。 一微机保护的原理与传统基本一致，只是提高了差动保护中 计算的精度，而且实现的方法也进行了较大改进。 、影响主变差动保护实现的因素 这里需要指出的是：南瑞继保系列的主变差动保护不是采 用电流的有名值进行差流计算的，而且采用主变各侧的Ｉｅ标幺值 （即各侧采集到的电流值除以该侧的二次额定电流），相应的定 值及报告都是显示的是多少倍的Ｉｅ。 ＬＦＰ９００系列主变差动保护的相位调整思路是：即采用矢量 １．变压器的变比 变压器各侧的一次电流是与变压器变比相关的，变压器变 比不同，一次电流也就不同。以变比为１１０ＫＶ／１０ＫＶ的变压器为 例，在不考虑变压器本身的励磁损耗的情况下，流进高压侧的电 流为１Ａ，则流出低压侧的电流为１１Ａ。这是因为不考虑变压器的 励磁损耗时，流入高压侧的功率和流出低压侧的功率相同，高 低压侧的变比不同，所以一次电流也会不同，这是很好理解的。 ２．变压器高低压侧ＣＴ的变比 相减的方法把二次电流从Ｙ侧向△侧进行归算，从而达到调整相 位的目的。例如，当主变差动保护为分相差动，对于Ｙ／Ａ一１１接线 方式，ｃＴ采取Ｙ／Ｙ接线，这里用 ＝ — 计算得出的线电流 Ｉａｈ＊与低压｛￣ＩＡ１相比较进行运算，而不是高压￣ｌＪＩａｈ，是因为线 电流Ｉａｈ＊角度左移了３０度，恰好与低压￣｛Ｉａｌ相位相同。所以对于 仍然以上面变压器的为例，如果变压器低压侧ｃＴ的变比是 高压￣ｔＪＣＴ变比的１１倍，此时变压器变比对主变差动电流的影响 就恰好可以被抵消，从而保证流人变压器保护装置的高低压侧 二次电流的幅值是相同的。但在实际情况下，ＣＴ变比是由变压 器的容量来决定并选择的，而且在一般情况下ＣＴ变比和变压器 变比都是已经经过标准化的，所以上述假设的情况在实际中是 很难实现的。以容量为４０ＭＶＡ变压器为例，若高压侧ｃＴ变比为 ４００／５，则要求低压￣ｌＪＣＴ变比为４４００／５，这样才能使得二次电流 Ｙ／△一１１接线，参与差流计算的Ｙ侧３相电流量分别是： ｊ ＝ｊ８ 一ｊｂｈ Ｉ ｂ；＝Ｉｂｈ—Ｉｃｈ Ｉ ｃ ＝Ｉｃｈ＿－ 为了调整二次电流大小，由于ＬＦＰ９００系列差动保护计算能 力的问题，它采用硬件来实现的，即需要现场计算并通过ＶＦＣ板 的大小一致。但实际上，根据标准化要求所知，低压￣ｆ］ＣＴ变比只 有２０００／５或２５００／５两种选择，这样导致了主变高低压￣ＣＴ－－次 电流是不可能相同的。 ３．变压器的接线组别 跳线来设置各侧平衡系数。各侧平衡系数等于ｃＴ二次额定值 ５Ａ／１Ａ同各侧二次额定电流Ｉｅ的比值（即将各侧的额定二次电流 折算为以５Ａ／１Ａ为基准的标么值）。应该注意的是，在Ｙ侧向△侧 归算过程中，相位归算所造成的幅值增大√ 倍也要由硬件ＶＦＣ 完成，所以对Ｙ侧的Ｉｅ电流值必须要乘以√ ，实际上就是把平 除了变压器高低压侧的连接组别相同以外，即高低压侧同 ２５２ 总第２９８期 衡系数分母增大√ 倍，平衡系数缩小√ｊ倍。 ２．南瑞继保ＲＣＳ９６００系列主变差动保护的处理方法 关于相位影响的处理：假设在系统参数设置菜单中把接线 组别设置为Ｙ／Ａ一１１，此时差动保护首先将Ｙ侧电流向△侧调整， 调整Ｙ侧电流的相角采样数据，这同ＬＦＰ９００系列的方法是一样 的。不同的是，对于幅值因此增大了的√ 倍，它采用的方法是 用程序实现的，即程序对矢量相减得到的值固定除以√ｊ，这样 就保证了只调整相位，不改变大小。 前面已经提到在采用标么值进行差动计算后，已经消除了 主变变比和ＣＴ变比对二次电流幅值的影响。 需要注意的是：现场调试或检验时，在Ｙ侧加同样大小的 单相电流和三相电流得到的结果不同。这是因为不管输人的是 单相电流还是三相电流，差动保护的处理流程都是一样的，即 程序对矢量相减得到的值固定除以√ｊ，相位的归算也是按正 常情况下（三相对称电流）来考虑的，即都是将Ｙ侧电流向△侧 调整。 ３．国电南自ｗＢｚ一５ｏｏＨ系列微机变压器保护的处理方法 国电南自ＷＢＺ一５００Ｈ系列微机变压器保护调整相角的方法 与ＬＦＰ９００和ＲＣＳ９６００系列是一样的，也是将Ｙ侧电流向△侧调 整，从而调整Ｙ侧电流的采样数据。以接线组别为Ｙ／Ｙ／Ａ一１１的变 压器为例，得到的差流计算公式为： Ｉｄａ＝［（Ｉ１ａ—Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２ａ—Ｉ２ｂ）】／１．７３２×ＫＨ＋（Ｉ３ａ一１３ｂ）／ １．７３２ＸＫＭ＋Ｉ４ａ×ＫＬ 同样，对于幅值因此增大了的√ｊ倍，由程序对矢量相减得 到的值固定除以√；。并且与南瑞继保采用各侧的Ｉｅ标幺值进行 计算不同，而是以高侧为基准￣１．，ｋ３ｚ衡系数Ｋ ＫＭ、Ｋ ，即为： ＫＨ＝Ｉ训／Ｉ ２Ｈ ＫＭ＝Ｉ ２Ｈ／Ｉ ２Ｍ ＫＩ ＝Ｉ ２Ｈ／Ｉ ２Ｌ ４．南瑞继保ＲＣＳ９７８系列主变差动保护的处理方法 关于ＲＣＳ９７８主变保护，它在５００／２２０ＫＶ高压系统中是很常 见的。与ＲＣＳ９６００系列差动保护相比，它主要调整了对变压器接 线组别和变比的归算方法，而且在平衡系数基准量的选择和相 位的调整方面都改为了由Ａ￣Ｃ，Ｕ向Ｙ侧调整。 对于相位：最主要的不同在于把二次电流由△侧向Ｙ侧进行 归算（仍然采用Ｙ／Ｙ接线的外部ＣＴ），这也是ＲＣＳ９７８保护与传 统方式在相位的归算调整方法上最主要的区别。由于Ｙ侧绕组 可能流过的零序电流，所以当ＲＣＳ９７８保护将△侧向Ｙ侧进行归 算后，在差流计算中零序电流产生的影响还是必须要考虑的。 对此，ＲＣＳ９７８采取了Ｙ侧各相电流都减去零序电流的方法（该 零序电流自产）。△侧的相位调整采取的是矢量相减的方法（与 ＬＦＰ９００、ＲＣＳ９６００系列一样），并同时除以√ｊ，矢量相减而产 生幅值增大的影响得以消除。即： Ｙ倾０： ＝Ｉ—Ａ—Ｉ—ｏ Ｉ；＝Ｉｓ—Ｉｏ ｊ ＝ｌ？一ｊｎ 电力技术探讨 Ａｌ１］：Ｉ ＝（ＩＡ—Ｉｃ）／√３ Ｉ ＝ｔＩＢ—１ ｝ ３ Ｉｃ ＝（Ｉｃ— ）／√３ 对于电流：虽然ＲＣＳ９７８也是采用平衡系数的方式来转换为 标幺值，但是平衡系数的分子（用来计算平衡系数的基准值）并 不是通常固定的５Ａ或１Ａ，而是根据变压器各侧额定二次电流Ｉｅ 的比率大小进行不同的选择。与ＬＦＰ９００－－样，ＲＣＳ９７８保护平衡 系数的计算也是根据变压器最大容量、各侧运行电压、ＣＴ变比 求出各￣ｉ］Ｉｅ。平衡系数公式为： Ｋｐｈ＝（Ｉ２ｎ—ｍｉｎ／Ｉ２ｎ）ｘＫｂ 其中，Ｋｂ＝ｍｉｎ（Ｉ２ｎ—ｍａｘ／Ｉ２ｎ—ｍｉｎ，４），Ｉ２ｎ—ｍａｘ是最大的 Ｉｅ，Ｉ２ｎ—ｍｉｎ是最小的Ｉｅ 其中，Ｉｅ的最大值（Ｉ２ｎ—ｍａｘ）是否大于Ｉｅ的最小值（Ｉ２ｎ— ｍｉｎ）的４倍是保护程序决定平衡系数两种不同计算公式的主要 依据： 若（１２ｎ—ｍａｘ／Ｉ２ｎ—ｍｉｎ）＜４时：Ｋｐｈ＝Ｉ２ｎ—ｍａｘ／Ｉ２ｎ 若（Ｉ２ｎ—ｍａｘ／Ｉ２ｎ—ｍｉｎ）＞４时：Ｋｐｈ＝４１２ｎ—ｍｉｎ／Ｉ２ｎ 若Ｉ２ｎ—ｍａｘ／Ｉ２ｎ—ｍｉｎ恰好等于４，以上两公式所得出的结果 一致。 当Ｉｅ最小值小于Ｉｅ的最大值的１／４时，即选择４倍的Ｉｅ最小 值（４１２ｎ—ｍｉｎ）为变压器各侧平衡系数的基值（分子）。对于Ｉｅ 最小的那侧，其平衡系数为４；如果Ｉｅ最小值大于Ｉｅ最大值的１／４ 时，各侧平衡系数的基值（分子）为Ｉｅ的最大值，Ｉｅ最大的那侧 的平衡系数为ｌ。其实，从物理意义上来看，无论是用５Ａ还是根 据Ｉｅ的数值大小倍数来选择平衡系数的基值是一样的，即确定 一个转换标幺值的基准。 在现场调试或检验中：在２２０ｋＶ侧（Ｙ侧）输入Ａ相ｌｉｅ时，保 护装置显示Ａ相差流值２／３的Ｉｅ，同时Ｂ相和ｃ相的差流值均显示 为１／３的Ｉｅ。当三相对称电流ｌｉｅ从该侧输入时，ＡＢｃ三相在保护 装置都显示出有差流存在，差流值分别为ｌｉｅ。如果ｌＩｅ从ＩＯＫＶ￣０ （△侧）Ａ相输入时，Ａ相和Ｂ相在保护装置中均显示有差流，其 大小分别为０．５７７Ｉｅ。当三相对称的电流１Ｉｅ从该侧输入时，保护 装置显示ＡＢｃ三相都有差流，差流值分别等于ｌｉｅ。 三、结语 本文所讨论的主变差动保护二次电流相位及幅值调整问题 在主变差动保护的研究中属于比较基本的问题，也是工程人员 在调试和检验主变差动保护中必须清楚明白的问题。本文仅以 几种常用保护装置进行探讨，希望能够对大家有所帮助。 参考文献： ［１】ＲＳＣＳ９０００分散式保护测控装置技术说明书版本４．Ｏ［ｓ］．南京南 瑞继保电气有限公司【ｚ］． ［２］ＬＦＰ９００系列变压器成套保护装置调试大纲、使用说明书版 本：Ｖ１．１［ｓ】．国家电力公司电力自动化研究院继电保护研究所、南京南瑞 继电保护有限公司，１９９８． （责任编辑：王祝萍） ２５３
