變壓器差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)的矢量分析

陳玉龍，李巧榮

（新疆電力公司教育培訓(xùn)中心，新疆 烏魯木齊830000）

變壓器縱差保護(hù)作為變壓器繞組故障時(shí)的主保護(hù)，其保護(hù)范圍包括了變壓器本身、電流互感器與變壓器的引出線，能夠有效地反映出接地故障，繞組與端部的短路故障，同一繞組的匝間故障等，具有高靈敏度。變壓器縱差保護(hù)涉及有電磁感應(yīng)關(guān)系的各側(cè)電流，它的構(gòu)成原理是磁勢(shì)平衡原理，亦即變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，變壓器兩側(cè)電流的相量和為零，∑˙I＝0。為了方便電網(wǎng)一線員工對(duì)平衡系數(shù)的理解和計(jì)算，本文采用了更加直觀簡(jiǎn)明的矢量方法進(jìn)行分析。

1 Y－Y變壓器平衡系數(shù)分析

圖1中畫出了變壓器差動(dòng)保護(hù)的單相原理接線圖，在微機(jī)保護(hù)中，各相電流分別進(jìn)入保護(hù)裝置，由軟件算法實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。圖中、分別為變壓器高壓側(cè)一二次側(cè)的電流分別為變壓器低壓側(cè)一二次側(cè)的電流。＋在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)為零，此時(shí)保護(hù)不動(dòng)作。

根據(jù)變壓器的基本原理，得到如圖2所示的Y－Y變壓器一次側(cè)電流矢量圖，可以看到高低壓側(cè)電流相位相同，大小與變壓器變比K成比例關(guān)系。

通過電流互感器Y接法采集到保護(hù)裝置中的電流保留了其相位關(guān)系，只是電流大小發(fā)生了變化，我們只進(jìn)行電流幅值的校正，如圖3所示。

圖1 Y－Y變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖

圖2 Y－Y變壓器一次側(cè)電流矢量圖

圖3 Y－Y變壓器二次側(cè)電流矢量圖

設(shè)定高壓側(cè)CT變比為K1，低壓側(cè)CT變比為K2，可以得到，

以變壓器高壓側(cè)電流為基準(zhǔn)，計(jì)算平衡系數(shù)有

2 Y－△變壓器平衡系數(shù)分析

在傳統(tǒng)保護(hù)中，為了校正由于Y－△變換帶來(lái)的相位變化，一般采用變壓器Y側(cè)的差動(dòng)TA接成三角形來(lái)實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)在普遍應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)中，變壓器兩側(cè)的差動(dòng)TA都直接接成星型，其中的相位和幅值的校正全部由內(nèi)部軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4為Y－△變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖，與圖1并無(wú)變化。

圖4 Y－△變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖

根據(jù)變壓器的基本原理，得到如圖5所示的Y－△變壓器一次側(cè)電流矢量圖，可以看到高低壓側(cè)電流相位發(fā)生了30°的偏轉(zhuǎn)，這不難理解。電流矢量大小仍然與變壓器變比K成比例關(guān)系。

圖5 Y－△變壓器一次側(cè)電流矢量圖

通過電流互感器Y接法采集到保護(hù)裝置中的電流保留了其相位關(guān)系，只是電流大小發(fā)生了變化，如圖6所示。在對(duì)和進(jìn)行平衡系數(shù)的計(jì)算中，需要進(jìn)行電流幅值和相位兩個(gè)方面的校正，如圖7所示。

圖6 Y－△變壓器二次側(cè)電流矢量圖

采用分相測(cè)試時(shí)，以A相差動(dòng)為例，兩側(cè)都在A相加入電流IA2，IB2＝IC2＝0，高壓側(cè)CT變比為K1，低壓側(cè)CT變比為K2，則

圖7 Y→△相位校準(zhǔn)矢量圖

以變壓器高壓側(cè)電流為基準(zhǔn)，計(jì)算平衡系數(shù)有

3 實(shí)例計(jì)算

某一變壓器參數(shù)如表1。

表1 某變壓器參數(shù)

將設(shè)備參數(shù)值代入公式Ie＝Se/U）中，得到高壓側(cè)額定電流IHe＝0.66 A，中壓側(cè)額定電流IMe＝0.753 A，低壓側(cè)額定電流ILe＝0.962 A。

高壓側(cè)平衡系數(shù)KPH＝1，中壓側(cè)平衡系數(shù)KPM＝0.876，低壓側(cè)平衡系數(shù)KPL＝0.219。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文采用了矢量法來(lái)分析變壓器差動(dòng)保護(hù)中的平衡系數(shù)，簡(jiǎn)單易懂地說明了平衡系數(shù)的計(jì)算方法，并且給出了一個(gè)計(jì)算實(shí)例，為電力一線員工理解和掌握平衡系數(shù)的計(jì)算提供了幫助。

［1］ 國(guó)家電力調(diào)度中心.國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［2］ 許繼電氣股份有限公司.WBH－801A微機(jī)變壓器保護(hù)裝置說明書［Z］.2011.

［3］ 蘇玉林，劉志民.怎樣看電氣二次回路圖［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1992.

［4］ 甘景福，董敬遠(yuǎn)，王笑梅.變壓器差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)計(jì)算中電壓值選取問題［J］.變壓器技術(shù)，2005，（7）：21－23.