变压器差动保护平衡系数的矢量分析

陈玉龙，李巧荣

（新疆电力公司教育培训中心，新疆 乌鲁木齐830000）

变压器纵差保护作为变压器绕组故障时的主保护，其保护范围包括了变压器本身、电流互感器与变压器的引出线，能够有效地反映出接地故障，绕组与端部的短路故障，同一绕组的匝间故障等，具有高灵敏度。变压器纵差保护涉及有电磁感应关系的各侧电流，它的构成原理是磁势平衡原理，亦即变压器正常运行或外部故障时，变压器两侧电流的相量和为零，∑˙I＝0。为了方便电网一线员工对平衡系数的理解和计算，本文采用了更加直观简明的矢量方法进行分析。

1 Y－Y变压器平衡系数分析

图1中画出了变压器差动保护的单相原理接线图，在微机保护中，各相电流分别进入保护装置，由软件算法实现纵联差动保护。图中、分别为变压器高压侧一二次侧的电流分别为变压器低压侧一二次侧的电流。＋在正常运行和外部故障时为零，此时保护不动作。

根据变压器的基本原理，得到如图2所示的Y－Y变压器一次侧电流矢量图，可以看到高低压侧电流相位相同，大小与变压器变比K成比例关系。

通过电流互感器Y接法采集到保护装置中的电流保留了其相位关系，只是电流大小发生了变化，我们只进行电流幅值的校正，如图3所示。

图1 Y－Y变压器差动保护原理接线图

图2 Y－Y变压器一次侧电流矢量图

图3 Y－Y变压器二次侧电流矢量图

设定高压侧CT变比为K1，低压侧CT变比为K2，可以得到，

以变压器高压侧电流为基准，计算平衡系数有

2 Y－△变压器平衡系数分析

在传统保护中，为了校正由于Y－△变换带来的相位变化，一般采用变压器Y侧的差动TA接成三角形来实现，但现在普遍应用的微机保护中，变压器两侧的差动TA都直接接成星型，其中的相位和幅值的校正全部由内部软件算法来实现。图4为Y－△变压器差动保护原理接线图，与图1并无变化。

图4 Y－△变压器差动保护原理接线图

根据变压器的基本原理，得到如图5所示的Y－△变压器一次侧电流矢量图，可以看到高低压侧电流相位发生了30°的偏转，这不难理解。电流矢量大小仍然与变压器变比K成比例关系。

图5 Y－△变压器一次侧电流矢量图

通过电流互感器Y接法采集到保护装置中的电流保留了其相位关系，只是电流大小发生了变化，如图6所示。在对和进行平衡系数的计算中，需要进行电流幅值和相位两个方面的校正，如图7所示。

图6 Y－△变压器二次侧电流矢量图

采用分相测试时，以A相差动为例，两侧都在A相加入电流IA2，IB2＝IC2＝0，高压侧CT变比为K1，低压侧CT变比为K2，则

图7 Y→△相位校准矢量图

以变压器高压侧电流为基准，计算平衡系数有

3 实例计算

某一变压器参数如表1。

表1 某变压器参数

将设备参数值代入公式Ie＝Se/U）中，得到高压侧额定电流IHe＝0.66 A，中压侧额定电流IMe＝0.753 A，低压侧额定电流ILe＝0.962 A。

高压侧平衡系数KPH＝1，中压侧平衡系数KPM＝0.876，低压侧平衡系数KPL＝0.219。

4 结束语

本文采用了矢量法来分析变压器差动保护中的平衡系数，简单易懂地说明了平衡系数的计算方法，并且给出了一个计算实例，为电力一线员工理解和掌握平衡系数的计算提供了帮助。

［1］ 国家电力调度中心.国家电网公司继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］ 许继电气股份有限公司.WBH－801A微机变压器保护装置说明书［Z］.2011.

［3］ 苏玉林，刘志民.怎样看电气二次回路图［M］.北京：中国电力出版社，1992.

［4］ 甘景福，董敬远，王笑梅.变压器差动保护平衡系数计算中电压值选取问题［J］.变压器技术，2005，（7）：21－23.