牽引變壓器差動保護調試方法

王成斌

【摘? 要】采用低壓通電的方法，通過形成牽引變壓器高、低壓側電流的大小、相位以及差動保護裝置計算的差動電流值、制動電流值來檢驗差動保護裝置參數配置、差動電流回路及極性是否正確，從而確保牽引變壓器的正常運行。

【關鍵詞】低壓通電;差動保護

前言

牽引變壓器是鐵路牽引供電系統的核心設備，其運行的穩定性關系到整個牽引供電系統能否可靠運行。電鐵五相差動保護作為牽引變壓器的主保護，具有自身的特殊性，故差動保護調試尤其重要。在新建和改造牽引變電所電氣交接試驗中，可以采用低壓通電的方法，通過形成牽引變壓器高、低壓側電流的大小、相位關系以及差動保護裝置計算的差動電流值、制動電流值來檢驗差動保護裝置參數配置、差動電流回路及極性是否正確，從而確保牽引變壓器的正常運行。

利用兩臺單相變壓器組成V/V0或V/V6的聯結組別，此聯結組別具有容量利用率高、能耗低、并且在超大容量時不會給變電所設計帶來困難等優點，在高速鐵路牽引變電所中廣泛運用;YN/A平衡變壓器具有較好的抑制負序電流對電力系統的影響，容量利用率較高的特點，在普通電氣化鐵路變電所中廣泛運用。本文以國內某新建牽引變電所V/V0接線方式變壓器的雙套保護裝置——國電南自和天津凱發，以及某改造牽引變電所南自平衡變壓器保護裝置為例，結合作者多年的現場電氣試驗經驗，解析牽引變壓器差動保護試驗的方法和應注意的事項。

一、牽引變壓器差動電流相位關系

根據國家電網發展（2014）510號文件，牽引變和電力變保護均應雙重化配置，其他配置要求應滿足《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB/T 14285-2006）的相關規定。根據此原則，目前高鐵新建牽引變電所都采用雙重化配置，即在同一個變電所分別采用兩個廠家的牽引變壓器保護裝置。在現場交接試驗時，不僅僅要檢查主變高、低壓側CT回路的完整性，更要的是要根據不同廠家保護裝置的特性，把整體系統的CT回路做適應的調整，以適應差動保護電流計算邏輯的需要。國內主流的牽引變壓器差動保護裝置計算邏輯主要有兩種差動電流計算方式，即矢量差與矢量和，其邏輯計算方法如下：

1、差動電流矢量差微機變壓器保護測控裝置的計算方法如下：

A相差動電流

A相制動電流

2、差動電流矢量和微機變壓器差動保護裝置的計算方法如下：

A相差動電流

A相制動電流

其中為高壓側A相電流互感器二次側電流，為低壓側α相電流互感器二次側電流，KPH為高低壓側電流平衡系數，計算方法如下：

和分別為牽引變壓器高、低壓側額定電壓，和分別為牽引變壓器高、低壓側電流互感器變比

B相、C相差動電流、制動電流計算方法類同。

三相V/V接線變壓器

三相V/V0接線變壓器差動電流做矢量和時各相電流如下圖所示

三相V/V6接線變壓器差動電流做矢量和時各相電流如下圖所示

由此可見，三相V/V6變壓器與V/V0變壓器的電流相位關系完全相同，只有低壓側流互的接線極性有所區別（流互正接和反接的差異）。

YN/A平衡變壓器的各相電流如下圖所示

二、牽引變壓器差動電流相位試驗方法

牽引變電所完成單體試驗和二次回路完整性檢查后，可以進行牽引變壓器差動回路相位檢查。具體方法和步驟如下：

1、在差動電流計算中，①針對VV0/VV6聯結組別，如果做矢量差邏輯計算，則高壓側IA和IC的矢量和與IB的矢量差動平衡關系為大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高壓側IA的矢量與對應的低壓側IT1F1的矢量差動平衡關系為高壓側IA的電流值大小與對應的低壓側IT1F1折算到高壓側的電流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡;高壓側IC的矢量與對應的低壓側IT2F2的矢量差動平衡關系為高壓側IC的電流值大小與對應的低壓側IT2F2折算到高壓側的電流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡。②針對VV0/VV6聯結組別，如果做矢量和邏輯計算，則高壓側IA和IC的矢量和與IB的矢量差動平衡關系為大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高壓側IA的矢量與對應的低壓側IT1F1的矢量差動平衡關系為高壓側IA的電流值大小與對應的低壓側IT1F1折算到高壓側的電流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡;高壓側IC的矢量與對應的低壓側IT2F2的矢量差動平衡關系為高壓側IC的電流值大小與對應的低壓側IT2F2折算到高壓側的電流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡。（注：IT1F1即為Iα相、IT2F2即為Iβ）③針對平衡變壓器，高壓側IA、IB、IC矢量平衡，低壓側Iα、Iβ矢量折算到高壓側與IA、IB、IC矢量平衡。

2、差動保護裝置校驗：①針對VV0/VV6聯結組別，如果做矢量差邏輯計算，取平衡系數為1，用繼電保護測試儀加入的五路電流應該為IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，0°;Iβ=1A，60°。②針對VV0/VV6聯結組別，如果做矢量和邏輯計算，取平衡系數為1，用繼電保護測試儀加入的五路電流應該為IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，180°;Iβ=1A，240°。③針對平衡變壓器，取平衡系數為1，用繼電保護測試儀加入的五路電流應該為IA=1A，0°;IB=1A，240°;IC=1A，120°;Iα=1A，345°;Iβ=1A，255°。

3、低壓通電的方法：先將低壓CT外側做短路接地，并保證與接地箱內接地母排相通，再于牽引變壓器高壓CT外側接工頻380V三相交流電源，依次合上高低壓側隔離開關和斷路器，此時變壓器高低壓側通過的電流與變壓器正常帶負荷運行或者饋線側發生短路故障時的電流相位關系一致。先用電流鉗形表在牽引變壓器高壓側處測量通過高壓側CT的一次電流大小，然后在保護裝置接線端子排處用三相相位伏安表測量變壓器高壓側CT及低壓側CT二次電流大小、相位，然后結合牽引變壓器接線組別、高低壓側電流互感器的變比和極性、電流回路二次接線、差動保護裝置顯示的電流值來判斷差動保護二次回路是否正確。

4、正確的差動保護二次回路，會在差動保護裝置里看到差動電流值很小，幾乎為零，而制動電流值較大。

三、現場試驗示例

某牽引變所雙套保護裝置分別為國電南自和天津凱發舉例。

以VV0接線方式舉例：

電流從P1流入，P2流出，那么對南自保護裝置，高壓側和低壓側電流互感器的二次繞組S1接保護裝置的進端，S2接尾端，如下圖1;凱發保護裝置，低壓側的S2接進端，S1接尾端，如下圖2。

如果是VV6接線方式，低壓側電流互感器的二次繞組接線與VV0接線方式相反。

①例1：以下是此牽引變電所的變壓器、電流互感器與電壓互感器的額定變比參數：

變壓器：330/27.5kV

高壓側電壓互感器：330//0.1/kV

低壓側電壓互感器：27.5/0.1 kV

高壓側電流互感器：400/5A

低壓側電流互感器：2000/5A

試驗測量結果：

②例2：以下是此牽引變電所的平衡變壓器、電流互感器與電壓互感器的額定變比參數：

變壓器：110/27.5kV

高壓側電壓互感器：110// 0.1/kV

低壓側電壓互感器：27.5/0.1 kV

高壓側電流互感器：400/1A

低壓側電流互感器：1200/1A

四、結論

參照以上差動保護調試方法，可以驗證牽引變電所牽引變壓器差動保護裝置參數配置、差動電流回路及極性是否正確，保證牽引變壓器的正常運行，確保牽引供電系統正常供電。

（作者單位：中鐵電氣化局集團第三工程有限公司）