淺析換流變壓器比率差動保護

劉光譽+++潘俊銳

摘 要：換流變保護在二次系統中的作用十分重要。文章結合特高壓金華換流站，介紹了換流變壓器差動保護的配置，分析了換流變差動保護的試驗方法。

關鍵詞：特高壓；換流變差動保護；試驗方法

1 換流變保護介紹

1.1 保護配置

±800kV金華換流站換流變保護為三重化配置，三套保護均采用許繼公司的SBH-101A成套保護裝置。保護以三取二原理運行，即完成一個保護動作至少需要三套保護系統中的兩套系統同時檢測到同一故障。換流變保護主要包括換流變差動保護、換流變引線和換流變差動保護、換流變零序差動保護和后備保護及飽和保護、非電量保護。

1.2 差動保護特點及保護范圍

換流變差動保護是換流變的主保護，主要用來保護換流變繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也保護換流變單相匝間層間短路故障，換流變壓器主保護由比率差動、增量差動、差流速斷和差流越限告警組成。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上配合。所以在區內故障時可以瞬時動作。

下面以許繼公司的SBH-101A換流變成套保護裝置為例簡述換流變差動保護的構成和保護范圍。如圖1所示。

TA1、TA2為網側引線1、2支路TA，TA3.1為網側套管角接換流變差動TA，TA3.2為網側套管角接引線差動TA，TA6.1為網側套管星接換流變差動TA， TA6.2為網側套管星接引線差動TA，TA4為閥星側首端套管TA，TA7為閥角側首端套管TA，TA5為套管角接外接零序TA，TA8為套管星接外接零序TA。

通過差動原理分析并考慮TA極性的影響，得到差流平衡方程式如表1所示。

2 換流變差動保護現場校驗

2.1 比率差動保護動作特性

差動保護是按比較各側電流大小和相位而構成的一種保護[1]。比例差動保護用來區分感受到的差流是由于內部故障還是外部故障時引起。裝置采用初始帶制動的變斜率比率制動， 特性曲線如圖2所示。

比率差動作方程如下：

式中，Iop為差動電流，Iop.0為差動最小動作電流整定值，Ires 為制動電流，Ires.0為最小制動電流整定值，S為比率制動系數整定值，各側電流的方向都以指向變壓器為正方向。角變、星變差動采用兩側差動，動作方程如下：

式中：3≤K≤4，i1，i2，…ik分別為換流變壓器各側電流互感器二次側的電流。大差保護采用四側差動[2]。

換流變在運行時，差動回路不可避免地存在不平衡電流，SHB-100A型保護根據換流變變比及CT變比計算換流變各側CT二次電流平衡系數并將各側CT二次電流歸算到同側進行幅值補償。但換流變的TA一般裝在各側繞組上，因此原、副邊繞組電流相位相同，不需進行相位補償。

2.2 比率差動特性曲線現場校驗

設差動電流起動定值Iop.0 為0.5Ie，最小制動電流整定值Ires.0為1Ie，比例系數S為0.5，角變差動以網側為基準電流。

試驗時，角變網側電流I1和角變閥側電流I2的同名相分別正極性接入測試儀兩相，相位相差180°。在I網側首端加1Ie，2Ie，相應地在I閥側首端側加入1Ie，2Ie，使其保護無差流，然后逐漸降低I網側首端的輸入電流值至差動動作。以上述方法取3點，數據如表2所示。

3 結束語

換流變差動保護是換流變最主要的保護之一，與常規的主變差動保護其原理一樣，主要區別在于換流變差動分類更細，且每類所取的CT電流是唯一的。

由于比率差動保護需要識別換流變壓器的勵磁涌流和過勵磁運行狀態，當換流變內部發生嚴重故障時，不能夠快速切除故障，所以還需配置差流速斷保護，用來快速切除變壓器嚴重的內部故障[3]。當任一相差流電流大于差動速斷整定值時差流速斷保護瞬時動作，跳開斷路器。

參考文獻

[1]王維儉.電力設備繼電保護原理及應[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]SBH-100A系列流變壓器保護裝置技術說明書[Z].許昌：許繼直流公司.

[3]國家電力調度通訊中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2000.

作者簡介：劉光譽（1964-），男，安徽合肥，大專，工程師，一直從事變電站的安裝技術及管理工作。

潘俊銳（1982-），男，安徽合肥，本科，工程師，一直從事變電站的電氣調試技術工作。endprint