变压器差动保护调试重点的探讨

变压器差动保护调试重点的探讨

丁珊

(东莞深燃天然气热电有限公司, 广东省东莞市523000)

摘要:本文提出了变压器差动保护调试重点：CT接线极性、变压器联接组别、保护装置相位补偿算法和电流值归算算法。然后，通过阐述各重点的理论与应用思路，表明其对变压器差动保护调试工作十分必要，掌握该重点有利于提高工作效率。最后，文章点明在使用辅助软件背景下，学习此类重点仍然必要，同时提倡广大专业人员对此议题共同探讨，更深入研究。

关键词: 变压器差动; CT接线极性; 变压器联接组别;相位补偿;电流值归算

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0引言

差动保护原理简单,保护范围明确,动作快速,一直用作变压器的主保护,其运行情况直接关系到变压器的运行安全。变压器差动保护是我们平时调试频率最高，难度最大，过程最复杂的一种保护类型，它需要考虑CT接线极性、变压器联接组别、保护装置算法等因素。然而，经过大量的工程实践，也得以总结出一些较有用的调试重点，使变压器差动保护调试的效率大大提高。

1 CT接线极性

差动保护是基于基尔霍夫电流定律工作的，把变压器作为一个电流回路大节点。在不计能量的损耗的理想情况下：当变压器正常工作或区外故障时，流入变压器的电流和流出电流（折算后的）相等，这个大节点的电流和为零，差动保护不动作；当变压器内部故障时，各侧向故障点提供短路电流，这个大节点的电流和不为零，差动保护动作。差动保护正确动作与否不仅与电流大小有关系，更与CT接线极性有重要关系。

在CT接线极性选择中，我们不得不提减极性原则。减极性原则：当同时从一、二次绕组的同极性端（同名端）通入相同方向的电流时，它们在铁芯中产生磁通的方向相同。当从一次绕组“*”标端通入交流电时，则在二次侧感应电流从“*”标端流出。从两侧同极性端观察时，一次电流I1与二次电流I2反方向，称为减极性。按规定 CT二次绕组与保护装置的连接方式都采用正引线接法（即CT的二次绕组S1端与保护装置的A或B或C端连接，S2与保护装置的同相的N端相连），CT的一、二次绕组的同极性端（同名端）保持朝向一致，因而二次电流方向主要靠CT接线极性确定。变压器差动保护的CT接线极性选择与所选保护装置的差动保护计算公式密切相关。当所选保护装置的差动保护=|-|时，变压器两侧的CT极性是指向一方向的，即0°接线；而=|+|时，变压器两侧的CT极性是指向相反方向，但都指向或背离所保护变压器设备，即180°接线。其他设备的差动保护CT接线也是同样的规律。

以上只是理论上的判断方法，它建立在现场CT标注正确、安装朝向正确、功能正常的基础上，而工程实际上往往还需要以一定的手段判断设备厂家标注的同极性端子（同名端）是否正确。比较实用的方法有：干电池直流仪表法、变比极性测试仪法（升流法）和短路试验法等。但无论现场是否校验过差动保护CT二次接线极性，都需在设备充电正常带负荷前退出差动保护，带负荷检查差流正常后再投入差动保护。当发现差动保护的CT接线极性错误时，因为CT安装朝向不易变动，我们只能把CT二次绕组与保护装置的连接方式更换为反引线接法。

2变压器联接组别

因为变压器原、次边三相绕组联接方式不同，使得原、次边之间各个对应线电压的相位关系有所不同，如此来划分联接组别。为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、Ynd11、Yny0 和Yy0五种。其中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线，Y表示星形，n表示带中性线；“d”表示二次侧为三角形接线。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。

以我们常用联接组别为Ynd11的主变为例，其中11就是表示：当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时，二次侧的线电压相量在时钟的11点位置。也就是，二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330°（或超前30°）。

图1Ynd11变压器差动保护原理接线图

依据该一、二次侧线电压的相位关系，我们还可以画出其电流相位关系图，变压器两侧电流的相位差为30°。如果不采取措施，差回路中将会由于变压器两侧电流相位不同而产生不平衡电流，很难直接通过简单回路得到实际差流。当保护装置不能进行校验时，对此我们只能用CT二次接线进行相位补偿，采取在Y侧CT接△型，d侧CT接Y型。此种接线形式差动保护原理接线（见图1），补偿后CT二次侧电流相位关系（见图2）。从中可见，Y侧电流被转角至与d侧电流相同的相位，与的相角为0°，B、C相也同样如此，消除了因变压器本身产生的相位差。

图2  Ynd11变压器CT经△/Y补偿后各电流向量图

3保护装置相位补偿算法

通过CT接线类型进行相位补偿比较麻烦。同时，随着保护装置的微机化，可以对所采交流量进行向量计算。因此，哪怕让各侧CT均采用Y型接线

，对各侧电流进行计算处理后，也可以消除此相位差。此时，就涉及到各种不同类型的保护装置的差动算法。

总的来说，目前电力系统内使用的保护装置用算法进行相位补偿的方式有两种：

①Y→△变化调整差流相位平衡。目前大部分保护装置变压器差动保护采用此方式，如四方的CSC-300、南瑞继保的PCS-985等，其校正方法如下：

Y0侧：=（－）/

=（－）/

=（－）/

△侧：=

=

=

式中： 、 、为Y0侧TA二次电流， 、 、为Y0侧经软件校正后参与差动计算的各相电流； 、 、 为△侧TA二次电流， 、、为△侧校正后参与差动计算的各相电流。

经过软件校正后，差动回路两侧电流之间的相位一致，且幅值并未改变。我们在此种状况下做Y侧的单相差动校验时，所加电流量需在定值的基础上乘以，△侧需两相加量，如：做A相差动，Y侧A相加I*（I*：标幺值，I*倍额定电流，其基值为变压器对应侧的二次额定电流。），△侧需加I*，Y侧电流超前△侧电流150°。

对于DGT-801，它也是在Y侧做这样的相位补偿，但它补偿时各相并未做除的处理。至于处理后带来的电流幅值问题，它另做处理。

②△→Y变化调整差流平衡。有少量装置采用此方式，最有代表性的是南瑞的PCS－978，其校正方法如下：

Y0侧：=（－）

=（－）

=（－）

3=++

△侧：=（－）/

=（－）/

=（－）/

式中： 、 、为Y0侧TA二次电流， 、 、为Y0侧经软件校正后参与差动计算的各相电流； 、 、为△侧TA二次电流， 、、为△侧校正后参与差动计算的各相电流。

经过软件校正后，差动回路两侧电流之间的相位也一致。虽然，此种状况也可以做出三相差动动作，但不易实现单相差动，因为找平衡时，最少也会两相一起，如：Y侧A相加I*/0°,B相加I*/180°，△侧A相加I*/180°，此时A、B相平衡，差流为0。任意改变其中一个所加量，都会引起至少两相差流变化，很难做定点分相差动检验。这也是它的一个缺点。

4保护装置电流值归算算法

解决了相位补偿问题之外，我们还得考虑各侧电流的归算问题，因为各侧电压不一致，电流不经归算无法直接计算。这一点，在继电保护定值整定工作的短路电流计算环节，体现得尤为明显。对此，装置的处理方法也分为了两种：

①标幺值+放大系数法。此类装置把变压器各侧二次额定电流作为各侧电流基准值，把各侧实际二次电流依据基准值换算为标幺值。但为了数学计算，内部会设好各侧放大系数（各侧电流基准值与单一侧电流基准值的比）。如此，既便于差流与制动电流的直接计算，也有利于保护校验时的定点加量测试。它沿袭了短路电流计算时的标幺值做法，摒除有名值的换算繁琐，使差动校验的速度大大提高。南瑞继保的PCS-985、PCS-978等，用的就是此法。

②平衡（或补偿）系数法。因变压器各侧二次电流有名值无法直接参与差动运算，于是提出了平衡（或补偿）这一概念，把电流归算到变压器同一侧(即基准侧)，然后计算差流与制动电流的基准侧有名值。例如，某变压器差动保护以高压侧为基准，那么高压侧平衡系数KPh=（Uhnh/(Uhnh)=1，低压侧平衡系数KPL=（ULnL/(Uhnh)=IeL/Ieh 。A相差动电流计算公式为：=×KPh+×KPL ,其它相算法相同。大多采用此法的装置，都使用同样的计算公式，无论基准是高压侧还是低压侧。四方的CSC-300等，就属于此类。

DGT-801，因其在相位补偿时忽略了幅值变化，故其平衡系数计算公式与规范稍有不同。对于Y侧的平衡系数，需在上文计算基础上除以，从而消除处理后的幅值变化。

5   结语

变压器差动保护作为主保护，调试频率很高。以上各点几乎概括的差动调试过程中的重难点，工作中应该引起高度重视。虽然有些辅助软件可以帮助自动测试差动试验项，但其中的诸多参数选项限制、工程现场的多样性，使得其应用有限。更为重要的是，掌握上述必备的技能知识，可以判断参数设置的正确性或软件的可用性，有利于辅助软件的使用。当然，每个人的能力侧重点不同导致对此问题有不同结论，这还需诸多专业人员共同探讨，更深入研究。

参 考 文 献

[1]DGT801U系列技术说明书v1.4. 国电南京自动化股份有限公司.2022.

[2]CSC-300数字式发电机变压器组保护装置说明书V2.00FS.北京四方继保自动化股份有限公司.2021

[3]PCS-985系列发电机变压器成套保护装置说明书.南京南瑞继保电气有限公司.

[4]PCS-978变压器成套保护装置说明书.南京南瑞继保电气有限公司.

[5]国家电力调度通信中心 国网公司继电保护培训教材.中国电力出版社.2009

丁珊(1987—)，女，学士，电气工程师，从事工作：电力电气、继电保护、自动化、通信等

丁珊(1987—)，女，学士，电气工程师，从事工作：电力电气、继电保护、自动化、通信等。

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