變電站主變差動保護裝置邏輯校驗方法研究

趙文婷

摘要：主變壓器是變電站里重要保護裝置，差動保護是其主保護之一，動作邏輯的校驗顯得尤為重要。本文簡要介紹了主變差動保護的基本原理和影響因素，根據高低壓側歸算方法的不同將主變差動保護分為兩類，分別介紹了平衡的加量方法和K值校驗方法。

關鍵詞： 主變保護;差動保護;平衡;K值校驗。

0??引言

主變是變電站里的重要電氣元件，其主保護包括差動保護和瓦斯保護。變壓器的差動保護是反映變壓器繞組和引出線的相間短路，以及變壓器的大接地電流系統側繞組和引出線的接地故障的保護。

本文的主要工作是介紹主變差動保護原理、影響差動保護的因素、主變差動保護加平衡的方法以及K值校驗方法，從而更好地指導主變差動保護裝置的驗收和維護。

1 ?主變差動保護原理

主變差動保護是比較變壓器各側電流的差值構成的一種保護，其接線及工作原理如圖1所示。

圖1中KD為差動繼電器，TA1和TA2分別是高低壓側差動電流繞組，主變差動保護的保護范圍是高低壓側差動電流繞組之間。當系統正常運行或故障發生在保護范圍外，一次電流從電源側（I母側）流向負荷側（II母側），根據電流互感器減極性接線可知，流進差動繼電器KD線圈的電流和是以相反方向流進去的，KD中的電流等于和之差;當故障發生在TA1和TA2之間的任一部分，則和是以相同方向流進去的，KD中的電流等于和之和。

下面以南瑞繼保PCS-978保護裝置為例，具體闡述差動保護裝置動作條件。

常規比例差動元件動作判據為：

其中，為第個連接元件的電流，K為比例制動系數;為啟動電流，其動作特性曲線如圖2所示。

2 ?影響差動保護的因素

影響主變壓器差動保護的因素主要有三方面：

（1）變壓器變比的影響。因變壓器存在變比，故變高和變低側的一次電流不同。假如變壓器變比是110kV/10kV，流進高壓側的電流為1A，那么流出低壓側電流就是11A。

（2）電流互感器變比的影響。如果變壓器低壓側保護的電流互感器變比是高壓側保護電流互感器變比的11倍，此時可正好抵消（1）中變壓器變比帶來的影響。但實際情況通常是，變壓器變比是標準化的，無法隨意選擇，電流互感器變比同樣是標準化的，因此造成變壓器高低壓側電流互感器的二次電流的不同。

（3）變壓器接線組別的影響。變壓器不同的接線組別都會導致高低壓側電流相位不同。例如最常用的Y/Δ-11接線，低壓側電流會超前高壓側電流30度，另外，接地故障時，高壓側會有零序電流流過電流互感器，而低壓側沒有。

3 主變差動保護加平衡的方法

目前主變差動保護歸算方法只有兩類：高壓側向低壓側歸算、低壓側向高壓側歸算，目的是將高低壓側電流相量轉化到同一個方向上后再做比較，如果此時大小相等方向相反，則為平衡狀態。以下以Y/Δ-11接線為例加以解釋說明，高低壓側電流相量如圖3所示。

3.1高壓側向低壓側歸算原理

高壓側向低壓側歸算的主變保護裝置，加平衡分為兩步：（1）將高壓側電流相量轉化為與低壓側電流相量在同一方向;（2）使高壓側轉化電流與低壓側電流相量等大反向。

當高壓側只加入A相電流，B相和C相電流為零時，則

電流平衡即為三相電流均平衡，即高低壓側電流都滿足等大反向。為了使每一相的高壓側轉化電流相量與低壓側電流相量等大反向，低壓側需加電流：

繼保試驗儀電流進入裝置為0^。，則低壓側

接線為c進a出，電流角度設置為0^。，或者a進c出，電流角度設置為180^。。當高壓側只加入B相或者C相，加量方法類似。

3.2 低壓側向高壓側歸算原理

低壓側向高壓側歸算的主變保護裝置（如南瑞繼保的PCS-978），加平衡分為兩步：（1）將低壓側電流相量轉化為與高壓側電流相量在同一方向;（2）使低壓側轉化電流與高壓側電流相量等大反向。

當低壓側只加入a相電流，b相和c相電流為零時，則

為了使每一相的低壓側轉化電流相量與高壓側電流相量等大反向，高壓側需加電流：

繼保試驗儀電流進入裝置為0^。，則高壓側接線為B進A出，電流角度設置為0^。，或者A進B出，電流角度設置為180^。。當低壓側只加入b相或者c相，加量方法類似。

3.3 差動平衡加量方法

差動平衡加量方法分為以下幾步：

（1）計算額定電流

式中分別是額定容量、高壓側額定電流、低壓側額定電流、高壓側額定電壓、低壓側額定電壓、高壓側CT變比、低壓側CT變比。

（2）高壓側向低壓側歸算時加量（A相為例）

（3）低壓側向高壓側歸算時加量（A相為例）

4 ?K值校驗方法

根據裝置說明書可知主變保護比率制動曲線如圖6所示，求制動電流為2Ie和3Ie時的差動電流計算與實測值，并驗證K2值。

（1）推導差動電流與制動電流公式

分別代入I_d=2Ie、Id=2Ie和定值單中I_cdqd，求出I₁和I₂

（2）計算繼保試驗儀加量值

上述（1）中計算的I₁和I₂是標幺值，需要乘以額定值轉化成高低壓側實際電流I₁^，和I₂^，，此時要分兩種情況：

當接線方式為3.2節中的（2），則

當接線方式為3.2節中的（3），則

7 結語

本文簡要介紹了變電站里主變差動保護的基本原理和影響因素，根據高低壓側歸算方法的不同將主變差動保護分為兩類，分別介紹了平衡的加量方法和K值校驗方法。為新站主變差動保護裝置驗收和舊站維護提供了參考依據。

參 考 文 獻

黃國平. 電網微機保護測試技術[D]. 北京：中國電力出版社，2011.8.

尹項根，曾克娥. 電力系統繼電保護原理與應用[D]. 武漢：華中科技大學出版社，2001.5.