2种变压器差动保护的比较与校验

2011-06-13戈晓军

综合智慧能源 2011年10期

戈晓军

(国网能源神头第二发电厂，山西朔州036011)

0 引言

差动保护因其选择性好、灵敏度高等优点成为变压器电动机及母线等元件的主保护。差动保护的基本原理是相同的，但变压器差动保护还要考虑接线组别、变压器变比、CT变比及励磁涌流等因素的影响，同其他差动保护相比，实现起来更复杂些。不同厂家差动保护实现原理和装置结构有很大差异，现场检验时必须认真区别对待。尤其是比率制动曲线特性校验不准确，会给运行和维护带来不便，因此，需要掌握各个厂家实现保护的原理和计算方法的异同。本文比较了有代表性的南京南瑞继电保护有限责任公司(以下简称南瑞)RCS－978和北京四方继保自动化股份有限公司(以下简称四方)CSC－3262种型号变压器差动保护的不同点，以Y0/Y0/D－11型三绕组变压器为例，分析了RCS－978和CSC－326主变压器差动保护在校验时应该注意的问题。

1 南瑞和四方实现差动保护原理的不同点

所有的电流差动继电器都是应用基尔霍夫第一定律:当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流相等，差动继电器不动作;当变压器内部故障时，两侧(或三侧)向故障点提供短路电流，变压器两侧CT感应二次电流的和正比于故障点电流，当电流和大于保护整定值时，差动继电器动作。

1.1 幅值归算

主变压器变比和CT变比造成的误差都是幅值上的差异，这方面的处理对于微机保护而言是非常容易的，输入量(对△侧)或相位归算后的中间量(对Y侧)乘以相应的某个比例系数即可。总的来说，幅值归算有2种方法:一种方法是以一侧为基准，把另一侧的电流值通过一个比例系数换算到基准侧，比如四方CSC－326型变压器差动保护;另一种方法采取的是额定电流标幺值的概念，比如南瑞RCS－978型变压器差动保护。现在对2套保护幅值归算方法进行详细解释。

1.1.1 CSC－326型变压器差动保护幅值归算方法

CSC－326型变压器差动保护幅值归算采用了第1种方法，以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数，将中、低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘，即得幅值补偿后的各相电流。

(1)计算各侧二次额定电流。

式中:S为主变压器容量;U为各侧额定线电压;nTA为各侧CT变比。

(2)计算各侧平衡系数。

高压侧平衡系数KphH=1。

1.1.2 RCS－978型变压器差动保护幅值归算方法RCS－978型变压器差动保护各侧二次额定电流的计算方法与CSC－326型变压器差动保护一样，该方法只是用来计算平衡系数的基准值，并不是固定不变的，而是根据各侧额定二次电流Ie的比率大小有不同的选择。这样设计的原因在于:现在大多变压器为了保证正常运行时的测量精度，二次变比并不是按照变压器的最大容量来选择的，低压侧求出的平衡系数可能过小，内部计算精度不容易保证。所以，RCS978型变压器差动保护Ie基准值的选择思路是:如果各侧Ie数值之间差别不大(比值倍数小于4倍)，则选取最大侧Ie为基准;如果差别太大(比值倍数大于4倍)，则以4倍的最小Ie值为基准。

平衡系数公式

式中:Kb=min(Iemax/Iemin，4);Kph为各侧平衡系数;Iemax和Iemin分别为最大和最小的二次额定电流。

平衡系数有2种计算公式:

当(Iemax/Iemin)＜4时，Kph=Iemax/Ie，Ie最大的那侧平衡系数为1;

当(Iemax/Iemin)＞4时，Kph=4IemaxIe，Ie最小的那侧平衡系数为4。

1.2 相位补偿

由于Y/△接线方式导致两侧CT一次电流之间出现30°的相位偏移，所以应对某一侧的CT一次电流进行相位补偿。在模拟型保护中是将变压器Y侧的电流互感器接△形，△侧的电流互感器接Y形，即变压器△侧电流逆时针旋转30°，△侧的电流互感器也逆时针旋转30°。由于微机保护强大的计算功能，变压器各侧均采用星形接线，相位补偿在软件算法中完成。

1.2.1 RCS－978型变压器差动保护对变压器接线组别的补偿

RCS－978型变压器差动保护采用△→Y变化调整差流平衡，在软件中将△侧电流做一个反相序的两相电流之差。为求得零序电流的平衡，将Y侧电流减去零序电流，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Y0/△－11的接线，其校正方法如下:

1.2.2 CSC－326型变压器差动保护对变压器接线组别的补偿

CSC－326型变压器差动保护采用的是常规的补偿方式，选用变压器Y→△形侧校正的原理，并且差动保护的所有计算均以高压侧为基准。对于Y0/△－11的接线，其校正方法如下:

2 比率制动特性校验

通过对以上对2种保护的比较可知，由于2种变压器差动保护的具体实现方法不同，其校验方法有一些差别。下面以Y/Δ－11接线三绕组变压器为例，介绍差动保护的校验方法。已知变压器参数见表1。

表1 变压器参数

RCS－978和CSC－326型变压器差动保护差动曲线的测试方法相同，只是接线方法不同。本文以四方CSC－326型变压器差动保护差动曲线为例，差动特性曲线如图1所示。

图1 四方CSC－326型差动保护特性曲线

2种保护制动曲线只是在折线斜率数值上有差别，第1段和第3段斜率固定，第2段斜率需要自己整定。现在校验第2段折线，假设第2段折线斜率为0.5，差动启动值为0.3，这里以SCS－326型变压器差动保护为例说明比率制动曲线的校验方法。根据公式计算曲线上的点，验证曲线附近动作区和制动区的点。试验时不要改变Y侧电流，否则会使非试验相产生差流，影响试验结果。

这里以高压侧和低压侧两侧差动为例，其动作方程为式(1)，比率制动曲线特性方程为式(2)。