關于220kV三圈變壓器零序參數的特殊算法

王翠霞

（石嘴山供電局，寧夏 石嘴山 753000）

1 引言

為適應大電網發展的需要，相繼出現的超高壓電網和大容量機組，使電網結構日益復雜，確保電網安全穩定運行對電力系統繼電保護技術和管理水平提出了更高的要求。保護定值整定計算工作，各個步驟相應也要精確細化，以確保計算結果貼近實際需求。在變電站母線系統阻抗參數的歸算及計算變壓器零序電流保護的過程中，準確地計算出變壓器零序阻抗參數，是保證其它與之關聯的計算結果正確的重要環節。寧夏電網的220kV降壓變壓器一般作為樞紐設備運行，擔負著承上啟下的重任，變壓器零序阻抗參數的重要性不言而喻。目前，人工計算環節不能因循守舊，應學習并掌握更合理的計算方法，定量算出結果，以提高繼電保護整定計算的技術水平。筆者在此以實例展示了220kV三圈變壓器零序阻抗參數計算的整個步驟，該結果經軟件核實了其正確性。該種手算220kV變壓器零序阻抗參數的特殊算法有效、實用，為地區電網整定計算工作提供了新的途徑和方法，填補了地區220kV主變零序阻抗參數計算的空白。

2 實例計算

2.1 變壓器參數

名稱：電力變壓器；

型號：SFSZ-180000/220；

產品序號：810301；

額定容量：180000/180000/54000kVA；

額定電壓：220±8×1.25%/121/35kV；

額定電流：472.4/858.9/890.8A；

聯接組標號：YNyn0d11；

阻抗電壓:Uk1-2%=14.55%，Uk1-3%=25.52%Uk2-3%=7.89%（額定9檔下）；

基準容量100MVA下變壓器各側正序阻抗標幺值：

X1T*=0.073875，X2T*=-0.00856，X3T*=0.043297。

2.2 三繞組變壓器的零序參數和等值電路

某變電站#1主變為三相五柱式三繞組變壓器，零序勵磁阻抗Xμ0為無窮大。為使磁通有正弦波形，電動勢有正弦波形，要求勵磁電流有三次諧波電流分量。為此，通常設有三角形繞組，提供三次諧波勵磁電流分量的通路。因零序勵磁阻抗為無窮大，所以三繞組變壓器的零序等值電路基本與正序等值電路相同，所不同的是，電路的連接方式需視繞組的連接方式和中性點接地方式而定。如圖1所示為YNynd聯結組別三繞組變壓器零序等值電路。圖1中的XT0.1、XT0.2、XT0.3是高、中、低壓側繞組的自感抗和互感抗的組合電抗，即等值電抗，而不是漏抗。

圖1 YNynd聯結組別三繞組變壓器的零序等值電路（Xμ0趨于無窮大）

2.3 零序阻抗試驗測量數據

如圖2所示為變壓器廠家零序阻抗測量試驗接線圖。

圖2 變壓器零序阻抗試驗接線圖

零序阻抗參數試驗的測量數據如表1所示。

表1 零序阻抗參數試驗的測量數據

表1中所測零序阻抗為每一項的阻抗值，通過試驗接線圖可推出，該值是測量電壓與測量電流比值的3倍，測試的數據同此吻合。

2.4 采用實測參數運用特殊算法計算變壓器零序等值阻抗

經過對試驗電路進行推導，得出以下幾組相應數據：

高壓加電，中壓開路對應測量值為：

中壓加電，高壓開路對應測量值為：

高壓加電，中壓短路對應測量值為：

中壓加電，高壓短路對應測量值為：

2.4.1 采用有名值計算

（1）計算零序電抗有名值

在用實驗所得的有名值進行計算中，測量值須統一折算方能引用，按從高壓側看入，將中壓側加電試驗所得的測量值折算至高壓側，則代入理論公式的是：

將 A、B′、C、D′代入以下公式，計算各側的零序等值阻抗。

（2）將零序電抗有名值折算至變壓器各側相應的電壓等級

上面一個環節所計算為統一從高壓側看入，利用所測量參數通過電路公式推導推算出的變壓器各側零序電抗有名值，將該值轉換到各自電壓等級下的有名值。這個環節如未作考慮，則中低壓側零序電抗的標幺值計算會有些偏差。轉換過程如下：

（3）將計算所得的有名值統一折算至系統基準下各電壓等級下的標幺值

寧夏電網采用基準容量Sj=100MVA；220kV基準電壓：Uj=242kV；110kV 基準電壓：Uj=121kV；35kV基準電壓：Uj=38.5kV。

則變壓器各側零序阻抗參數歸算至系統各電壓等級基準下的阻抗標幺值為：

2.4.2 采用標幺值計算

（1）測量值的標幺值折算

將2.4中試驗所得的測量值A、B、C、D折算至變壓器相應所加電壓側額定容量、額定電壓下的標幺值，以便計算應用。

變壓器高、中壓側額定容量:180MVA；高壓側額定電壓：220kV；中壓側額定電壓：121kV。

高壓加電，中壓開路對應測量值為：

中壓加電，高壓開路對應測量值為：

高壓加電，中壓短路對應測量值為：

中壓加電，高壓短路對應測量值為：

標幺值折算如下：

（2）將 A、B、C、D 代入公式計算各側的零序等值阻抗

（3）折算至系統基準下各側的標幺值

以上（2）環節所計算結論為變壓器各側基準下的零序電抗標幺值，須統一折算至寧夏電網系統基準容量、基準電壓下。

2.5 特殊算法所計算的變壓器零序阻抗參數同正序阻抗參數的比較

變壓器零序阻抗參數的計算，在無零序阻抗實測參數的情況下，通常采用變壓器零序阻抗值按其為正序阻抗參數的倍數考慮，即XT0=（0.850～0.95）XT1。下面，對根據實測參數計算的220kV變壓器的正序電抗標幺值與根據實測參數采用特殊算法計算的變壓器零序阻抗標幺值列表進行比較，如表2所示。（兩種參數均折算至系統基準容量為100MVA下）

表2 正序電抗標幺值與零序電抗標幺值的比較

3 結論

上述對220kV變壓器零序電抗參數特殊算法的手算過程，經軟件驗算，該計算結果是準確的，但該種算法基于具備變壓器出廠試驗報告中的零序阻抗測量數據。在用有名值計算過程中，考慮應用試驗參數的統一性，均采用從高壓側看入，將中壓側加電試驗所得的測量值折算至高壓側；后又將變壓器高壓側看入所計算得出的各側零序阻抗參數有名值折算至變壓器各側相應的電壓等級下的有名值，這兩個細節之處對于變壓器零序參數整個手算過程的縝密合理性至關重要，也是必不可少的考慮環節。在220kV變壓器零序參數的計算過程中，如若采用標幺值計算，則步驟簡單，將各環節標幺值折算基準確定之后，不易出現疏漏環節。經對依據變壓器實測參數計算的正序阻抗參數與零序阻抗參數比較，還可得出，本文算例中變壓器的零序阻抗參數值略小于正序阻抗參數值，十分相近。

4 結束語

正確計算變壓器參數是繼電保護整定計算工作的基礎，是提高繼電保護運行管理水平，是保障電網安全運行的重要條件。本文所提供的實際算例，屬寧夏某地區電網整定人員首次進行220kV變壓器零序電抗手算并得到整定計算軟件驗證的，填補了地區變壓器零序參數計算的空白，希望能為加強繼電保護整定計算水平和提高繼電保護設備運行維護水平做出一些貢獻。

［1］江蘇省電力公司.電力系統繼電保護原理與實用技術（第一版）［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［2］國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，2000.