２０１６年 东北电力技术 ＮｏＲＴＨＥＡＳＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ ４１ 第３７卷第１ １期 衡系数对变压器差动保护的影响 王 枫 ，张 镇 ，齐志铭 ，王 舒 ，马宁宁 （１．国网鞍Ｌｂ供电公司，辽宁 鞍山 １１４００１；２．国网辽宁省电力有限公司技能培训中心，辽宁 锦州 １２１００１； ３．国网辽宁省电力有限公司检修全司鞍山分部，辽宁 鞍山 １１４００１） 摘要：平衡系数是变压器差动保护的重要数据，在保护差流计算、装置校验过程中起着关键作用，因此准确选取计算 平衡系数涉及到的变量，关系到差流计算和保护校验的准确性。通过一次变压器差流过大的实例，分析了采用变压器 各侧额定电压计算差动保护平衡系数方法存在的问题，提出了采用母线正常运行时通过实际电压进行计算的解决 方法。 关键词：变压器；差动保护；平衡系数；变比 ［中图分类号］ＴＭ７７４ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１００４－７９１３（２０１６）１１—００４１—０４ Ｉｎｆｌ ｌｌｅｎｅｅ ｏｆ Ｂａｌ ａｎｅｅ ｔｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔ ｏｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ。，ＱＩ Ｚｈｉｍｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｓｈｕ ，ＭＡ Ｎｉｎｇｎｉｎｇ （１．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ａｎｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ａｎｓｈａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ４００１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｋｉｌｌｓ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉｎｚｈｏｕ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １２ １００ １，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｅｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｈｅ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ａｎｓｈａｎ，Ａｎｓｈａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ４００ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄａｔａ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｐｌａｙｓ ａ ｋｅｙ ｍｌｅ ｉｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｉｆｅｒ— ｅｎｔｉａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅａｈ：ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅ ｃｈｅｃｋｉｎｇ．Ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｏｎｃｅｒｎｓ ｔｈｅ ａｃｅｕｒａｅｙ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｌｏｗ ｅａｌｅｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｈｅｅｋｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍ ａ ｅｘａｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｉｔｈ ｒａｔｅｄ ｖｏｈａｇｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂａｌａｎｃｅ（＇（）ｅｆｉｃｉｅｎｔｆ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ．Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｒａｔｉｏ 变乐器差动保护是变压器内部故障的主保护， 在６６ ｋＶ及以上变电站中广泛应用，对电网的可靠 运行至关重要。由于变压器各侧电压等级不一样， 各侧选择的电流互感器（ＴＡ）等级也不一样，不 可能选择完全 配的电流互感器．只能选择相近等 析，提 提高差动保护动作率的方法，为变压器的 稳定运行奠定基础。 １变压器差动保护原理 变压器差动保护主要用来保护双绕组或 绕组 变压器绕组内部及其引 线上发生的各种相问短路 故障以及大电流系统接地故障，同时也可以用来保 护单相匝间短路故障．即保护变压器各侧ＴＡ之间 的任何故障，因此，差动保护对变乐器的安全运行 起着极其重要的作用，为了能让差动保护正确可靠 级，冈此变压器的各侧电流会有一定差别，需要引 入平衡系数 平衡系数是把变压器各侧电流调整到同一等 级、同一基准上来进行差动保护计算的系数，实质 上是将二次额定电流高压侧归算为１，其它侧的调 整系数为高压侧电流与相应侧电流相除所得的倍 数，各个厂家的计算方法可能不一样，因此实际计 算时要参考说明书进行。系统运行中由于存在不平 衡电流，严重影响了差动保护装置的可靠运行【ｌ， 甚至对变电站的安全稳定造成不同程度的影响。本 文介绍了差动保护原理及平衡系数计算方法，分析 了平衡系数对差动保护的影响，并通过实际案例分 动作，除了保护本身，还要注意接线、定值整定等 方面的问题。 变压器差动保护是通过比较变压器各侧电流的 大小和相位构成的保护，相当于对基尔霍夫定律的 近似应用［２－３ Ｊ 在理想状况下，正常运行或外部故 障时变压器差动回路中的不平衡电流为零，但如果 考虑实际运行中的不同状况，变压器差动回路中的 ２０１６年 ４２ 东北电力技术 第３７卷第１ １剐 不平衡电流不可能为零，产生不平衡电流的原因 如下。 ａ． 稳态情况下不平衡电流产生原因：南于变 乐器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器 的饱和特性和励磁电流不同引起的不平衡电流；ｆ｝１ 于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不 平衡电流；由于改变变压器调压分接头引起的不平 衡电流。 ｈ． 暂态情况下不平衡电流产生原因：由于短 路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电 流，使其铁芯饱和，误差增大引起不平衡电流；变 器空载合闸的励磁涌流，仅在变乐器一侧有 电流。 由以上分析可知．不平衡电流的产牛是诸多原 ｌ大１造成的，而这些原因又是不可避免的，这就造成 ｒ不平衡电流的客观存在． ．变压器差动保护作为变压 内部故障时的主保 护，其保护范同包括变压器本身、电流互感器与变 压器的引 线，能够有效反映…接地故障，绕组与 端部的短路故障，同一绕组的 问故障等，且具有 较高的灵敏度 为了存正常运行或外部故障时 流人差动继电器的电流为零，目前运行的微机型变 器保护均采取对电流幅值和相位进行校『Ｆ的方 法，使正常运行时流入变 器保护的电流相量和近 似为零，即∑，＝０，基本满足基尔霍夫电流定律。 ２ 平衡系数 南于变压器的变比、各侧实际使用的ＴＡ变比 之间不能完全满足一定关系，在正常运行和外部故 障时变压器两侧差动ＴＡ的额定二次电流幅值不完 全相同，即使经过相位校正．从两侧流入各相差动 元件的电流幅值也不相同，在正常运行或外部故障 时无法满足∑，＝０。因此，为了差动保护需要，在 微机型变压器保护装置中，采用存软件上进行幅值 校正方法，引入折算系数，能将２个大小不等的电 流折算成作用完全相同的电流，将该系数称作为平 衡系数。其将变压器正常１＿作时一侧电流作为基 『俸，将另一侧电流乘以该侧的平衡系数，使 常运 行或外部故障时经过相位校正和幅值校正后两侧的 电流幅值相等，即满足∑，＝０。根据变压器的容 量、接线组别、各侧电压及各侧差动ＴＡ的变比， 可以计算出差动两侧之问的平衡系数。 假设变压器高压侧额定二次电流为４．８ Ａ，低 压侧额定二次电流为３．５ Ａ，以高乐侧为基准，则 高压侧的平衡系数为Ｋ ＝４．８／４．８＝１，低爪侧的 平衡系数为Ｋ ，＝４．８／３．５：１．３７，经过甲衡折算 后，差动保护内部计算高压侧额定二次电流为， ，， ＝４．８ｘＫ ＝４．８ Ａ，低压倾４为，２， ＝３．５ ｘＫ ， ＝４．８ Ａ．可见折算后，保护内部计算用变压器两侧的额 定一次电流相等，都等丁基准额定二次电流 ３平衡系数计算方法 目前国内微机变压器保护的生产 家很多，但 差动保护平衡系数的计箅方法大致分为以高压侧额 定电流为基准电流折算法和以５ Ａ为基准电流折算 法２种 。奉义以北京四方变压器保护装置为例， 说明以高压侧额定电流为基准的平衡系数计算 方法 汁算变压播各侧一次额定电流： Ｓ ．＝ （１） Ｌ ｌｆ Ｉ计算变压器各侧二次额定电流： ＝ （２） 式中 、，：，，——变压器各侧一次、二次额定电 流．Ａ： ——， 变压器最大额定容量，ｋＶＡ； ｆ／ ——变压器额定电压，ｋＶ； 凡 。——变压器ＴＡ变比。 以高 侧为基准，计算变 器巾、低 侧半衡 系数： ＫＩ删，＝１ （３） ｌ ２ｎｌｌ［１，，ｔｔ／ｒｔＴ ｌ｜Ｓ—Ｅ／ ３ｌｊ “ｌ ＴｔＴ～Ⅵ Ｋ 一‘ Ｉ２，￣Ｍ ［２／—ｎｎＭ￣１＇４ＩＩ Ｓ／￣—－ＵｎＤ ｒ／ｌ． ｆ ４１ Ｕｌｎｑ ｎ Ｈ Ｉ ２ＭＩＫｐｈＬ＝＝ ・ 式中Ｋｔ 、Ｋｒ 、凡ｆＭ——变 器高、ｒＩｌ、低＿ＩＦ，Ｎ 平衡系数： ，： ，、，！ 、Ｉ２￣ｔ，——变 器高、巾、低 侧 二次额定电流．Ａ： Ｓ，，——变压器最大额定容量，ｋＶＡ； 、ｆ／ 、 ． ——变压器高、一ｔ１、低Ｊ１ｉ 侧一次额定电压．ｋＶ： ｎ川、ｎ ．＂、ｎＴＡＬ——变乐器高、巾、低压侧 ＴＡ变比 ２０１６证 第３７卷第１１期 王枫，等：平衡系数对变压器差动保护的影响 ４３ 可以得 ，将中、低压侧各相电流与相应的平 衡系数相乘，即得到幅值补偿后的各相电流，且平 衡系数只与变压器两侧电压变比及差动ＴＡ的变比 有关，与变压器容量无关。 在最大额定容量确定的情况下，各侧额定电压 在计算中起决定性作用。由运行经验可知，变压器 在正常运行时各侧母线的实际电压往往和额定电压 不一致，有时偏差还会很大，尤其在有载调压变压 器的分接头调节较大时更是如此，因此不可避免地 会造成各侧平衡系数存在误差，进而 现差电流。 ４平衡系数影响因素 某变电站更换主变保护，定值经过重新计算整 定．带负荷试验时，发现装置显示的差流达０．２１ Ａ，差流偏大。经过检查，排除装置本身问题、二 次回路问题、接线错误、ＴＡ变比整定错误等，通 过核对定值通知单，发现变压器变比整定错误．变 压器额定变比为６６ ｋＶ／１ １ ｋＶ。上报变压器参数时 变压器额定变比为６６ ｋＶ／ｌＯ ｋＶ，导致各侧不平衡 系数整定错误，进而产生差流。可见二次系统是电 力系统不可缺少的重要组成部分．可以对一次系统 中各设备进行监视和控制，使一次系统安全稳定 运行。 ４．１ 不同计算电压变比对平衡系数影响 以１台电压等级为２２０ ｋＶ／１２１ ｋＶ／１１ ｋＶ，容 量为６０ ＭＶＡ， 侧电流互感器变比为６００／５、 １ ０００／５、３ ０００／５的变压器为例，分析采用不同计 算电压时的平衡系数。 ａ．采用变压器各侧额定电压计算 该变压器各侧一次额定电流为 ，』ｎ一１ Ｈ ６０ ０００： ：． ：ｌ５，一１Ｊ／．４６ Ａ ・ Ｕ ｎ 一—一 一 ４３Ｕｌ ，，４３ ｘ２２０ ６０ ０００，』ｎ一Ｉ Ｍ ： ：一—一一 ：２８６．３０ Ａ一 ０Ｕ・ＪＵ』 一 （６） √３ ｌ ４３×Ｉ２１ ６０ ０００』ｌ， 一： ：——一，：３ １４９．２８ Ａ 一Ｊ ０ ｎ 一 一 怕Ｕ ｜ 怕×１１ 该变压器各侧二次额定电．流为 Ｉｉ１ ｒ２ｎ ｌｉ：一 ，￣ｕ： 一６００／５一 ‘：１．３１ ＡＨ１ｒ２ｉｒＭ一 ： ： 一１ ０００／５一 ‘斗。Ａ ： ：１．４３ Ａ （７） Ｍ，： 一一： 一１２ＴＡＬ了 ：５．２５ Ａ ‘∞Ａ 以高压侧额定电流为基准，变压器各侧平衡系 数为 Ｋ州｝ １ １２１ １ ０００／５Ｋ ｐｈ，ＩＩ￣一． ：一‘ ：０．９２ ・ Ｕｌｎｌｌ （８） ＵＩｎＬｎＴＡＬ１ １・ ＝ ・ ．（）．２５ ｂ． 采用母线正常运行时各侧额定电压计算 实际运行中２２０ ｋＶ母线额定电压为２２０ ｋＶ， １ １０ ｋＶ母线额定电压为ｌｌ５．５ ｋｖ．１０ ｋｖ母线额定 电压为１０ ｋＶ．可见，变乐器各侧额定电压与母线 额定电压均存在较大差别。以母线额定电压计算变 压器各侧平衡系数为 Ｋ １ ＵＩｎＭＴｉＥ４Ｍ１ １３＝ ・ ＝ ・ ＿０＿８４ （９） Ｋ Ｌ，： ’． ：１２２５‘６００／５０．５．—３ ００—０／５：０ ・． ２３ 由此可见，用变压器各侧额定电压和母线各 侧额定电压计算出的平衡系数是不同的，根据平 衡系数计算原则，整定计算用的电压变比取变压 器各侧额定电压。对１台上述铭牌变压器，巾压 侧平衡系数误差达８．７％，低压侧误差达８％。可 见，实际运行中各侧额定电压与整定计算中变压 器额定电压均存在较大差别．影响平衡系数，进 而造成差电流的出现。继电保护人员在今后工作 中一定要认真核对设备铭牌，仔细校对输入定 值，在计算变压器平衡系数时，应以变乐器铭牌 标注的额定电压为准 ４．２不同分接头档位对平衡系数影响 带负荷调整变压器的分接头．是电力系统中采 用有载调压变压器来调整电压的方法，改变分接头 相当于改变变压器的变比，保证变压器输出端为额 定电压。系统运行中，差动保护已按照某一变比调 整好，若改变分接头档位．由于额定电压的偏差会 造成各侧平衡系数的误差，进而在差动保护回路中 产生不平衡电流，影响差动保护。因此，在差动保 护定值整定过程中要充分考虑改变变压器分接头档 位产生的不平衡电流。 下面以铭牌为６６ ｋＶ±８×１．２５％／１１ ｋＶ，容量 为３１．５ ＭＶＡ的变压器为例。高、低压侧电流互感 器变比分别为６００／５和３ ０００／５。以高压侧额定电 流为基准，变压器不同档位时平衡系数如表１所示。 ２０１６年 东北电力技术 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｍ¨ 第３７卷第１ １删 表１ 变压器不同档位时平衡系数 分接头档化埘差动保护都有影响，并通过对变 器 差流过大的实例分析，发现汁算变压器平衡系数采 Ｊ｝｝ｊ系统额定电压的做法应、『，进行改进，且继电保护 人员 ｒ作中一定要认真核对变乐器设备铭牌参数 ７２．６００ ７１ ７７５ ７０．９５０ ２５０．５１ ２５３ ３９ ２５６．３４ ６．６００ ０．７５６ ６．５２５ ０．７６６ ６ ４５０ ０．７７５ 差动平衡系数取值合适时，正常运行的变压器 动电流很小， 此平衡系数对差动 护装置的稳定 ７０．１２５ ６９．３００ ６８．４７５ ２５９．３５ ２６２．４４ ２６５．６０ ６．３７５ ０．７８４ ６ ３００ ０．７９３ ６．２２５（）．８０３ ６．１５Ｏ ０．８ｌ３ ６．０７５ ０．８２３ １１ 运行起着晕要作Ｈｊ，实际汁算时 该采川变压器符 侧额定电压计算变压器平衡系数，这样会使平衡系 数更加准确，岵近实际运行情况，有利丁保护装 正常运行， ６７．６５０ ６６．８２５ ６６．０００ ６５ １７５ ６４ ３５０ ６３．５２５ ２６８．８４ ２７２．１６ ２７５．５６ ２７９ ０５ ２８２．６３ ２８６．３Ｏ ６５３ ３７ ６．０００ ０．８３３ ５ ９２５ ０．８４４ ５．８５０ ０．８５５ 参考文献： ｝ 碰，拿志涛变 簋动保护小 衡｛ｌ王流１ｌ＝ＩＩ父Ｍ题研 究ｌ Ｊ Ｊ． 小 业管 ｊ利技，２０１２，２１（９）：７９—８Ｉ ¨‘景桶，董做远，｛：笑梅变』 ｒ Ｌ ● ｌ ５．７７５ ０．８６６ ５．７００ ０．８７７ ｒ 差动保护、｝＿＝－衡系数汁钎：＿ＩＩ ６２．７００ ６１ ８７５ ６１．０５０ ２９０．０６ ２９３ ９３ ２９７．９０ ５ ６２５ ０．８８９ ● ２ ３ 电 值选取 题『Ｉ］．电１ 技术，２００５，３６（７）：２５ ２６ ４ ５ 乍｝Ｉ１ｊ业大通变电所 号主变 器差幼 扣’ｒ洪功 分析 ５．５５０ ０．９０１ ５ ４７５ ０．９ｌ３ ５．４００ ０．９２６ 『Ｊ］东北电力技术，２００４，２５（７）：２９—３０ 陈Ｋ尼，李巧荣．变 差动保护、 衡系数的欠 分ｆＪ ６０ ２２５ ５９．４００ ３０ｌ ９９ ３０６．１８ ｆ Ｊ１通信ＩｔＬ源技术，２０ｌ３，３０（１）：２９—３（Ｉ 张晓尔．扁备变差动 护动作分析『 ２００９，３０（１ｊ：２８—２９． Ｆ｝１表１可见，若以高压侧额定电流为基准．变 尔北ｊＵ，Ｊ技术， 压器分接头在不同档位计算的平衡系数不同 为防 止改变分接头档位时产生不平衡电流，可采用多套 差动保护，方便切换供不同档何使用，防止变压器 差动保护误动作ｒ Ｅ ６］ 波，张波，宋水慢 器簋 护、 衡系数舒法 、 嘶电流的影响Ｃ Ｊ１．陕 ‘ｕ ， ‘ ： ： 作者简介５ 结束语 Ｉ 作 ： 枫（１９７６）， ，学ｆ：， Ｏｉｌ ，从 也 Ｊ系统 建 （收稿Ｉ Ｉ｛』『］２０１６ ０８—２０） 利用系统额定电 计算平衡系数和改变变 器 （上接第４０页） 以下几个方面 ． ａ．参考文献： ｆ １ ７ 少 ，ｊ Ｊ¨ｆ ． 劣 候对浙｝Ｊ：ＪＵ 输电线路的影』 ｆ Ｊ］ …ｑ电 Ｊ，２０Ｉ１，４４（２）：１９—２２ 完善的应急制度。事故发生后，公司领 导、生产和安监等部门负责人、通信等各相关专业 负责人都第一时『廿Ｊ来到现场，成立ｒ领导小组，为 快速准确地处理事故提供了有力支持。省调联合地 针对地区电网制订 ｒ大量事故预案，埘事故处 ｌ ２ Ｊ 刘 城，刘 佼输电线路导线覆冰饥 及ｍ淞役冰模 『Ｊ］高电 技术，２０１ １，３７（Ｉ）：２４卜２４８． ［３］ 陈向 Ｉ’ｉ：，ｆｕ』朴，刘明忠．川川Ｉ『乜【圳输Ｉ乜线路 冰分析及防 御措施 ｊ ｑ ＪＩ１电力技术，２０ｌＩ，３４（２）：４１—４３． 起到了重要的指导作片ｊ ｂ．各 业积极配合。系统专业针对临时方式 进行大量计算，为断面控制提供可靠依据，Ｉ州时继 电保护、一动化、通信等各专业人员密切配合，体 现了系统化的事故处理新思路 、 ｃ．ｆ４］ 邮振 ，刘 良，徐 通辽地 输ＪＵ线路发 缒冰 动 分析及埘策 原 搜埘策『Ｊ］． 』匕电 Ｊ技术，２００６．２７（Ｉ１）：４８ ５１ ｆ ５１ 赵作利，卜贵华 一起５００ ｋＶ线路。川改 『ｌＪ．东北电，Ｊ技术，２００７，２８（１）：２３—２６． 【６］ 张宏志．大而楸导线裰冰碑动 战的渊 电力技术，２００１，２２（１２）：ｌ５一ｌ９． ｝析ｌＪ ．尔 ｉｔ 提倡变电站恢复有人值守。２０１２年人运行 作者简介： 张 时（１９８２），男，硕卜．高级ｌ 帅，Ｋ 从。… 嘲ｊＪ— Ｊ耍 运¨干ＩＩ管卵【 作 （收稿¨｛ｌ｝】２０Ｉ６－１）８—２０） 实施后，变电站为无人值守。当此次事故发牛后， 变电站第一时间恢复有人值守，为事故的判断及处 理提供了有力保障
