YNd5接線220 kV變壓器縱聯(lián)差動保護相位補償

湯大海 ，徐金玲，邱 娟 ，張亞斌 ，馬海薇

(1.鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212001；2.南京供電公司，江蘇南京210019)

某220 kV客戶變電所220 kV變壓器保護采用了南瑞繼保電氣有限公司RCS978變壓器保護，220 kV變壓器接線組別為YNd5接線方式。220 kV變壓器保護一般為主保護后備保護一體化設計、雙重化配置[1-5]，主后一體化設計即為主保護和后備保護均在一個機箱內(nèi)使用同一個硬件，變壓器每側(cè)的電流、電壓均是采用電流互感器（TA）、電壓互感器（TV）同一組二次繞組（簡稱主后一體化）。主保護、后備保護采用同一個電流回路，因此不能采用傳統(tǒng)硬件移相[2，3]進行電流相位補償，而變壓器各側(cè)的TA必須采用星型接法[2-9]，220 kV變壓器縱聯(lián)差動保護（以下簡稱變壓器差動保護）采用軟件移相進行電流相位補償[2，3]（簡稱相位補償）。但保護制造廠商變壓器差動保護只設計了YNd11，YNd1和YNyn12這3種變壓器接線組別及其接線組合軟件相位補償方法[4]，沒有設計其他接線組別方式變壓器軟件相位補償方法，因此不能適應YNd5接線組別變壓器，也沒其他文獻給出解決方案。

本文提出了一種簡單的相位補償方案，先將變壓器各側(cè)的TA二次繞組接線組別由YNd5接線組別轉(zhuǎn)換為YNd11接線組別，然后利用微機變壓器差動保護YNd11接線的軟件補償最終實現(xiàn)變壓器YNd5接線組別相位補償方案。該方案在該變電所進行了實施，通過帶負荷試驗驗證了實施該相位補償方法的YNd5變壓器差動保護各側(cè)電流相位關(guān)系符合預想的要求。該方案簡單易行。

1 RCS978變壓器差動保護相位補償

以YNd11變壓器為例。YNd11變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖如圖1所示。RCS978變壓器差動保護設計的YNd11變壓器電流軟件補償采用d側(cè)軟件相位補償[2，3]，要求變壓器各側(cè)TA二次繞組采用星形接線，變壓器各側(cè)TA的極性都以母線側(cè)為正極性端，二次電流不經(jīng)過硬件移相直接接入保護裝置。

圖1 YNd11變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖

對于Y側(cè)，因為要消除零序電流I˙0對差動保護的影響，所以參與差動保護差流計算的電流為：

對于d側(cè)，按下列公式進行相位轉(zhuǎn)換：

圖2 YNd11接線的變壓器兩側(cè)電流軟件補償后的向量圖

2 YNd5變壓器差動保護相位補償

2.1 YNd5變壓器差動保護相位補償要求

主后一體化的變壓器保護主保護和后備保護是同一電流回路。為了方便變壓器后備保護的電流采集，YNd5變壓器差動保護相位補償要求為：不能采用傳統(tǒng)的硬件移相進行相位補償，變壓器各側(cè)的TA必須采用星型接法。根據(jù)這一要求，提出了下列2個YNd5變壓器差動保護相位補償方案。

2.2 方案1

（1）YNd5變壓器電流相位關(guān)系。YNd5變壓器接線圖和和兩側(cè)電流向量圖如圖3所示。由圖3（b）可見Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位超前150°。

圖3 YNd5變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖

（2）軟件相位補償方案。既然目前各變壓器保護制造廠商只設計了YNd11，YNd1和YNyn12這幾種變壓器接線組別差動保護軟件相位補償方法，不能適應YNd5接線組別及其他接線組別方式變壓器?？梢杂勺儔浩鞅Ｗo制造廠針對YNd5接線組別變壓器差動保護設計相應的軟件相位補償，即參照YNd11接線變壓器保護的軟件相位補償，對于Y側(cè)，因為要消除零序電流I˙0對差動保護的影響，所以參與差動保護差流計算的電流為：

對于d側(cè)，按下列公式進行相位轉(zhuǎn)換：

圖4 YNd5接線變壓器兩側(cè)電流軟件補償后的向量圖

2.3 方案2

（1）YNd5與YNd11變壓器d側(cè)電流相位關(guān)系。因為YNd11變壓器Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位滯后30°，YNd5變壓器Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位超前150°。若將YNd5變壓器與YNd11變壓器Y側(cè)各相電流相位認為是相同，比較圖 1（b）與圖 3（b），則不難發(fā)現(xiàn)YNd5變壓器與YNd11變壓器d側(cè)各相電流相位關(guān)系為YNd11變壓器d側(cè)各相電流超前YNd5變壓器d側(cè)各相電流180°，即：

（2）硬件與軟件相結(jié)合的相位補償。既然YNd11變壓器d側(cè)各相電流超前YNd5變壓器d側(cè)各相電流180°，那么可否將YNd5變壓器d側(cè)各相電流反極性接入變壓器差動保護，即將反極性TA二次電流-Ia接入RCS978變壓器保護裝置d側(cè)a相電流回路，將反極性TA二次電流-Ib接入RCS978變壓器保護裝置d側(cè)b相電流回路，將反極性TA二次電流-Ic接入RCS978變壓器保護裝置d側(cè)c相電流回路，具體接線如圖5所示。按照這種相位轉(zhuǎn)換，就相當于將YNd5接線的變壓器差動保護轉(zhuǎn)變成了YNd11接線的變壓器差動保護，然后再利用RCS978變壓器保護裝置的軟件相位補償完成YNd11接線的變壓器差動保護的相位補償，從而最后達到Y(jié)Nd5變壓器差動保護相位補償。顯然此方案比較容易實現(xiàn)，只要改動現(xiàn)場d側(cè)二次電流回路接線即可，且改動的接線也不多。

圖5 YNd5接線變壓器TA二次電流回路接線圖

比較式（2）與式（4）不難發(fā)現(xiàn)，YNd11 變壓器 d 側(cè)各相電流相位補償后的電流與YNd5變壓器d側(cè)各相電流相位補償后的電流分別也相差180°，從而進一步證實了該相位補償方案的正確性。

（3）對后備保護的影響。雖然接入RCS978變壓器保護裝置d側(cè)各相電流回路是反極性接入變壓器差動保護的，但d側(cè)各相電流回路仍然是星型接法，滿足了后備保護對電流回路星型接法的要求，對變壓器d側(cè)后備保護電流測量沒有影響。由于接入RCS978變壓器保護裝置d側(cè)各相電流回路是反極性，即對YNd5接線變壓器保護裝置d側(cè)來說，相當于各相電流回路正極性方向是 “方向由變壓器指向系統(tǒng)”，與RCS978變壓器保護裝置要求的對變壓器保護裝置d側(cè)各相電流回路“正極性”是“方向由系統(tǒng)指向變壓器”的極性要求正好反了180°，將影響d側(cè)的相間方向元件的正確測量方向 （由于d側(cè)一般是不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，因此不影響保護裝置的零序方向元件）。因此在具體運用時，要求RCS978變壓器保護裝置d側(cè)的相間方向元件測量方向是 “由系統(tǒng)指向變壓器”時，則RCS978變壓器保護裝置d側(cè)的相間方向元件要實際設置為“由變壓器指向系統(tǒng)”；反之要求RCS978變壓器保護裝置d側(cè)的相間方向元件測量方向是“由變壓器指向系統(tǒng)”時，則RCS978變壓器保護裝置d側(cè)的相間方向元件要實際設置為 “由系統(tǒng)指向變壓器”。如果仍按RCS978變壓器保護裝置上原來的意思設置，將出現(xiàn)該裝置d側(cè)的相間方向元件方向測量錯誤而引起變壓器d側(cè)后備保護裝置拒動或誤動。

2.4 2種方案比較

方案1，優(yōu)點是一步到位，對主保護和后備保護均沒有影響；缺點是裝置廠家需要重新針對YNd5變壓器保護設計變壓器差動保護電流相位補償軟件，軟件需要測試等一系列工作，需要時間。

方案2，優(yōu)點是不需要裝置廠家需要重新針對YNd5接線變壓器保護設計變壓器差動保護電流相位補償軟件，方案簡單清晰；缺點是影響d側(cè)的相間方向元件的正確測量方向，方向元件的方向測量設置要與要求的意思相反，否則將出現(xiàn)該裝置d側(cè)的相間方向元件方向測量錯誤而引起保護裝置拒動或誤動。

2.5 現(xiàn)場具體實施與運行情況

由于裝置廠家需要重新針對YNd5接線變壓器保護設計變壓器差動保護相位補償軟件，軟件需要測試等一系列工作，需要時間，所以采用的方案2進行了現(xiàn)場具體實施。

（1）保護裝置二次通電流模擬試驗。用繼電保護試驗儀對該變壓器差動保護進行二次通電流試驗，驗證差動保護裝置高壓側(cè)與低壓側(cè)各相電流相位情況。試驗結(jié)果符合YNd5變壓器差動保護的要求。

（2）帶負荷試驗。2012年元月13日，該客戶變YNd5接線的變壓器經(jīng)過5次沖擊考驗，然后變壓器帶負荷進行試驗，變壓器差動保護沒有差電流，各側(cè)電流相位關(guān)系符合YNd5變壓器差動保護的要求。

（3）裝置運行情況。該變電所從2012年元月投運以來，每年均經(jīng)歷了數(shù)百次低壓側(cè)的斷路器等電器試驗的沖擊電流和220 kV電網(wǎng)數(shù)十次區(qū)外短路的考驗，該變壓器差動保護均未出現(xiàn)誤動等不正常情況。

3 結(jié)束語

理論分析和現(xiàn)場運用情況表明，對主保護后備保護一體化的YNd5接線的220 kV變壓器差動保護的相位補償采用將YNd5變壓器d側(cè)各相電流反極性接入變壓器差動保護裝置，相當于將YNd5接線的變壓器差動保護轉(zhuǎn)變成了YNd11接線的變壓器差動保護，然后再利用RCS978變壓器保護裝置的軟件相位補償完成YNd11接線的變壓器差動保護的相位補償，從而實現(xiàn)了YNd5接線的變壓器差動保護相位補償方案，方案簡單易行，可運用到類似工程中去。需要指出的是，論文是以RCS978保護裝置來分析的，其方法對其他廠家相同接線組別的變壓器保護裝置同樣適用。

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