关于220kV三圈变压器零序参数的特殊算法

王翠霞

（石嘴山供电局，宁夏 石嘴山 753000）

1 引言

为适应大电网发展的需要，相继出现的超高压电网和大容量机组，使电网结构日益复杂，确保电网安全稳定运行对电力系统继电保护技术和管理水平提出了更高的要求。保护定值整定计算工作，各个步骤相应也要精确细化，以确保计算结果贴近实际需求。在变电站母线系统阻抗参数的归算及计算变压器零序电流保护的过程中，准确地计算出变压器零序阻抗参数，是保证其它与之关联的计算结果正确的重要环节。宁夏电网的220kV降压变压器一般作为枢纽设备运行，担负着承上启下的重任，变压器零序阻抗参数的重要性不言而喻。目前，人工计算环节不能因循守旧，应学习并掌握更合理的计算方法，定量算出结果，以提高继电保护整定计算的技术水平。笔者在此以实例展示了220kV三圈变压器零序阻抗参数计算的整个步骤，该结果经软件核实了其正确性。该种手算220kV变压器零序阻抗参数的特殊算法有效、实用，为地区电网整定计算工作提供了新的途径和方法，填补了地区220kV主变零序阻抗参数计算的空白。

2 实例计算

2.1 变压器参数

名称：电力变压器；

型号：SFSZ-180000/220；

产品序号：810301；

额定容量：180000/180000/54000kVA；

额定电压：220±8×1.25%/121/35kV；

额定电流：472.4/858.9/890.8A；

联接组标号：YNyn0d11；

阻抗电压:Uk1-2%=14.55%，Uk1-3%=25.52%Uk2-3%=7.89%（额定9档下）；

基准容量100MVA下变压器各侧正序阻抗标幺值：

X1T*=0.073875，X2T*=-0.00856，X3T*=0.043297。

2.2 三绕组变压器的零序参数和等值电路

某变电站#1主变为三相五柱式三绕组变压器，零序励磁阻抗Xμ0为无穷大。为使磁通有正弦波形，电动势有正弦波形，要求励磁电流有三次谐波电流分量。为此，通常设有三角形绕组，提供三次谐波励磁电流分量的通路。因零序励磁阻抗为无穷大，所以三绕组变压器的零序等值电路基本与正序等值电路相同，所不同的是，电路的连接方式需视绕组的连接方式和中性点接地方式而定。如图1所示为YNynd联结组别三绕组变压器零序等值电路。图1中的XT0.1、XT0.2、XT0.3是高、中、低压侧绕组的自感抗和互感抗的组合电抗，即等值电抗，而不是漏抗。

图1 YNynd联结组别三绕组变压器的零序等值电路（Xμ0趋于无穷大）

2.3 零序阻抗试验测量数据

如图2所示为变压器厂家零序阻抗测量试验接线图。

图2 变压器零序阻抗试验接线图

零序阻抗参数试验的测量数据如表1所示。

表1 零序阻抗参数试验的测量数据

表1中所测零序阻抗为每一项的阻抗值，通过试验接线图可推出，该值是测量电压与测量电流比值的3倍，测试的数据同此吻合。

2.4 采用实测参数运用特殊算法计算变压器零序等值阻抗

经过对试验电路进行推导，得出以下几组相应数据：

高压加电，中压开路对应测量值为：

中压加电，高压开路对应测量值为：

高压加电，中压短路对应测量值为：

中压加电，高压短路对应测量值为：

2.4.1 采用有名值计算

（1）计算零序电抗有名值

在用实验所得的有名值进行计算中，测量值须统一折算方能引用，按从高压侧看入，将中压侧加电试验所得的测量值折算至高压侧，则代入理论公式的是：

将 A、B′、C、D′代入以下公式，计算各侧的零序等值阻抗。

（2）将零序电抗有名值折算至变压器各侧相应的电压等级

上面一个环节所计算为统一从高压侧看入，利用所测量参数通过电路公式推导推算出的变压器各侧零序电抗有名值，将该值转换到各自电压等级下的有名值。这个环节如未作考虑，则中低压侧零序电抗的标幺值计算会有些偏差。转换过程如下：

（3）将计算所得的有名值统一折算至系统基准下各电压等级下的标幺值

宁夏电网采用基准容量Sj=100MVA；220kV基准电压：Uj=242kV；110kV 基准电压：Uj=121kV；35kV基准电压：Uj=38.5kV。

则变压器各侧零序阻抗参数归算至系统各电压等级基准下的阻抗标幺值为：

2.4.2 采用标幺值计算

（1）测量值的标幺值折算

将2.4中试验所得的测量值A、B、C、D折算至变压器相应所加电压侧额定容量、额定电压下的标幺值，以便计算应用。

变压器高、中压侧额定容量:180MVA；高压侧额定电压：220kV；中压侧额定电压：121kV。

高压加电，中压开路对应测量值为：

中压加电，高压开路对应测量值为：

高压加电，中压短路对应测量值为：

中压加电，高压短路对应测量值为：

标幺值折算如下：

（2）将 A、B、C、D 代入公式计算各侧的零序等值阻抗

（3）折算至系统基准下各侧的标幺值

以上（2）环节所计算结论为变压器各侧基准下的零序电抗标幺值，须统一折算至宁夏电网系统基准容量、基准电压下。

2.5 特殊算法所计算的变压器零序阻抗参数同正序阻抗参数的比较

变压器零序阻抗参数的计算，在无零序阻抗实测参数的情况下，通常采用变压器零序阻抗值按其为正序阻抗参数的倍数考虑，即XT0=（0.850～0.95）XT1。下面，对根据实测参数计算的220kV变压器的正序电抗标幺值与根据实测参数采用特殊算法计算的变压器零序阻抗标幺值列表进行比较，如表2所示。（两种参数均折算至系统基准容量为100MVA下）

表2 正序电抗标幺值与零序电抗标幺值的比较

3 结论

上述对220kV变压器零序电抗参数特殊算法的手算过程，经软件验算，该计算结果是准确的，但该种算法基于具备变压器出厂试验报告中的零序阻抗测量数据。在用有名值计算过程中，考虑应用试验参数的统一性，均采用从高压侧看入，将中压侧加电试验所得的测量值折算至高压侧；后又将变压器高压侧看入所计算得出的各侧零序阻抗参数有名值折算至变压器各侧相应的电压等级下的有名值，这两个细节之处对于变压器零序参数整个手算过程的缜密合理性至关重要，也是必不可少的考虑环节。在220kV变压器零序参数的计算过程中，如若采用标幺值计算，则步骤简单，将各环节标幺值折算基准确定之后，不易出现疏漏环节。经对依据变压器实测参数计算的正序阻抗参数与零序阻抗参数比较，还可得出，本文算例中变压器的零序阻抗参数值略小于正序阻抗参数值，十分相近。

4 结束语

正确计算变压器参数是继电保护整定计算工作的基础，是提高继电保护运行管理水平，是保障电网安全运行的重要条件。本文所提供的实际算例，属宁夏某地区电网整定人员首次进行220kV变压器零序电抗手算并得到整定计算软件验证的，填补了地区变压器零序参数计算的空白，希望能为加强继电保护整定计算水平和提高继电保护设备运行维护水平做出一些贡献。

［1］江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术（第一版）［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［2］国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2000.