變壓器差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)輔助方法

朱國超，陳 姣

(青海省電力公司檢修公司，青海 西寧 810000)

0 引言

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)〔1〕，一直是現(xiàn)場調(diào)試的重難點(diǎn)。其中，比率制動(dòng)系數(shù)的校驗(yàn)尤為繁瑣，一是調(diào)試人員需要手工進(jìn)行大量的計(jì)算，得出變壓器的二次額定電流、平衡系數(shù)等參數(shù)，過程繁瑣；二是由于差動(dòng)保護(hù)生產(chǎn)廠家、相位及幅值的校正方法以及現(xiàn)場接線方式的不同，導(dǎo)致即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)試人員也不一定能快速校驗(yàn)出差動(dòng)比率保護(hù)的斜率，從而使得變壓器差動(dòng)保護(hù)調(diào)試費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

為解決檢修現(xiàn)場主變保護(hù)校驗(yàn)繁瑣、困難的問題，基于變壓器差動(dòng)保護(hù)原理、相位及幅值的校正方法，采用Excel開發(fā)了一個(gè)專門用于變壓器差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)的程序，作為變壓器差動(dòng)保護(hù)調(diào)試的輔助工具。該程序在實(shí)踐中得到充分驗(yàn)證，為變壓器差動(dòng)保護(hù)的調(diào)試工作節(jié)約了時(shí)間，提高了工作效率。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

較復(fù)雜的變壓器差動(dòng)保護(hù)3段式比率制動(dòng)特性曲線如圖1所示，該曲線的動(dòng)作方程可描述為：

Id≥Kb1Ir+Icdqb(Ir≤Ir1)；

Id≥Kb2(Ir-Ir1)+Kb1Ir1+Icdqd(Ir1

Id≥Kb3(Ir-Ir2)+Kb2(Ir2-Ir1)+Icdqd+Kb1Ir1(Ir>Ir2)

2 變壓器保護(hù)相位及幅值校正

由于變壓器本身各側(cè)繞組的接線方式不同，流入變壓器保護(hù)的變壓器各側(cè)電流也必然達(dá)不到簡單的平衡條件〔2〕。為確保變壓器保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)或外部故障時(shí)流入變壓器保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)矢量和為0，必須進(jìn)行相位及幅值校正〔3〕。下文以目前電力系統(tǒng)常見變壓器連接組別YNynd11為例進(jìn)行說明。

2.1 相位校正

圖2 Y→△相位校正公式圖

圖3 △→Y相位校正公式圖

2.2 幅值校正

1)變壓器各側(cè)一次額定電流IN為：

式中：SN為變壓器高側(cè)額定容量，MVA；UN為變壓器各側(cè)額定電壓，kV。

2)變壓器各側(cè)二次額定電流Ie為：

Ie=IN/nTA

式中：nTA為變壓器各側(cè)電流互感器變比。

3)變壓器各側(cè)平衡系數(shù)Km，以高壓側(cè)為基準(zhǔn)：Km=IeH/Ien；以低壓側(cè)為基準(zhǔn)：Km=IeL/Ien。

其中：IeH為變壓器高壓側(cè)二次額定電流，A；IeL為變壓器低壓側(cè)二次額定電流，A；Ien為變壓器需要計(jì)算側(cè)二次額定電流，A。

變壓器各側(cè)平衡系數(shù)Km計(jì)算在輔助方法中體現(xiàn)見圖4；

圖4 各側(cè)平衡系數(shù)圖

通過相位及幅值校正后，變壓器保護(hù)差動(dòng)電流計(jì)算式可表達(dá)為：

3 變壓器保護(hù)現(xiàn)場調(diào)試接線

為方便計(jì)算，選擇在實(shí)驗(yàn)側(cè)加入單相電流進(jìn)行調(diào)試計(jì)算。針對不同的轉(zhuǎn)化方式，現(xiàn)場也可以進(jìn)行其他方式接線。由于高、中壓側(cè)進(jìn)行校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線相對簡單在此不再贅述其接線方式。以下以高、低壓側(cè)進(jìn)行校驗(yàn)為例說明接線方式，中、低壓側(cè)進(jìn)行校驗(yàn)接線方式與高、低壓側(cè)進(jìn)行校驗(yàn)接線方式相同。

圖5為由星形側(cè)向角形側(cè)(Y→△)轉(zhuǎn)化方式下，高、低壓側(cè)的實(shí)驗(yàn)接線方式。

圖5 星形側(cè)向角形側(cè)(Y→△)轉(zhuǎn)化方式接線示意圖

圖6為由角形側(cè)向星形側(cè)(△→Y)轉(zhuǎn)化方式下，高、低壓側(cè)的實(shí)驗(yàn)接線方式。

圖6 角形側(cè)向星形側(cè)(△→Y)轉(zhuǎn)化方式接線示意圖

4 輔助計(jì)算程序開發(fā)

4.1 輔助計(jì)算程序流程

變壓器差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)程序運(yùn)作流程如圖7所示。

圖7 輔助計(jì)算程序流程圖

4.2 輔助計(jì)算程序功能

依據(jù)變壓器銘牌參數(shù)(組別、各側(cè)電壓等級、鐘點(diǎn)數(shù))、各側(cè)電流互感器變比，將其輸入到程序相應(yīng)的表格內(nèi)，即可得到變壓器各側(cè)的二次額定電流、平衡系數(shù)；再依據(jù)保護(hù)廠家裝置說明書選擇相應(yīng)的相位校正方式。

依據(jù)廠家保護(hù)裝置說明書、保護(hù)定值單，在程序相應(yīng)的表格內(nèi)輸入差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)特性曲線數(shù)據(jù)(輔助方法中體現(xiàn)見圖8)，并選擇相應(yīng)的相位校正方式。

圖8 比率制動(dòng)特性曲線數(shù)據(jù)圖

將測試儀加入保護(hù)裝置平衡點(diǎn)數(shù)據(jù)后，對某一側(cè)電流進(jìn)行遞增或遞減至恰好差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)各側(cè)電流數(shù)據(jù)值輸入程序相應(yīng)表格內(nèi)(輔助方法中體現(xiàn)如圖9)，程序可計(jì)算出此點(diǎn)所對應(yīng)的分相差動(dòng)電流及制動(dòng)電流(輔助方法中體現(xiàn)如圖10)，程序中的關(guān)聯(lián)于A、B、C三相差動(dòng)電流及制動(dòng)電流可動(dòng)態(tài)顯示出動(dòng)作點(diǎn)(輔助方法中體現(xiàn)如圖11)，由該數(shù)據(jù)計(jì)算出的差動(dòng)電流及制動(dòng)電流記錄至相應(yīng)表格內(nèi)，同樣方法得到另一點(diǎn)差動(dòng)電流及制動(dòng)電流，由此可以計(jì)算出變壓器差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)(輔助方法中體現(xiàn)如圖12)；最后將計(jì)算得出的比率制動(dòng)系數(shù)與說明書或定值單上的系數(shù)進(jìn)行比較驗(yàn)證即可。

圖9 各側(cè)電流數(shù)據(jù)輸入圖

圖10 差動(dòng)電流及制動(dòng)電流圖

圖11 動(dòng)態(tài)顯示計(jì)算數(shù)據(jù)圖

圖12 比率制動(dòng)系數(shù)計(jì)算結(jié)果圖

5 輔助計(jì)算程序適用范圍

盡管變壓器保護(hù)生產(chǎn)廠家眾多，其相位轉(zhuǎn)化方式也不盡相同，但保護(hù)原理基本一致，所以在小程序中選擇相位校正方式后可用于各個(gè)廠家變壓器保護(hù)校驗(yàn)。

由于變壓器繞組接線方式不一致導(dǎo)致的差異，也可在程序中選擇后予以消除，因此可廣泛應(yīng)用于雙繞組變壓器、三繞組變壓器以及自耦變壓器。

該程序是基于目前電力系統(tǒng)內(nèi)最常見的產(chǎn)品開發(fā)的，可適用的裝置有：南瑞繼保RCS-978、PCS-978系列，北京四方CSC-326系列，許繼電氣WBH-801系列，國電南自SGT-756系列等。

6 結(jié)束語

變壓器差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)一直是現(xiàn)場調(diào)試的難點(diǎn)，用簡單工具Excel開發(fā)的比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)程序有較好的的操作界面、易于操作，經(jīng)過現(xiàn)場大量實(shí)踐驗(yàn)證，可以較好地幫助調(diào)試人員節(jié)約時(shí)間，提高工作效率。