研讨1000kV变电站调压补偿变压器差动保护配置

罗淇元 王嘉薇

【摘 要】电流差动保护是变压器的主保护，保护范围为变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可用来保护变压器单相匝间短路故障。由于特高压主变压器和调压补偿变压器的结构相互独立，差动保护也独立配置。主变压器差动保护配常规保护装置，调压补偿变压器由于结构特殊，差动保护回路较复杂。

【关键词】1000kV变电站；调压补偿；变压器；差动保护；配置

1000kV变压器与低电压等级的变压器相比，有其自身的独特性，关键技术问题也更加复杂。目前1000kV变压器的调压方式均采用中性点无励磁变磁通调压方式，可以满足对调压抽头绝缘强度的要求，但会引起低压侧电压变化，通过补偿变压器或电压负反馈回路，补偿低压侧电压，使其满足调压要求。

本文分析了锡盟1000kV变电站主变压器调压补偿变压器的差动保护配置、各差动保护的TA（电流互感器）及其极性选择，研究了调压补偿变压器差动保护的现场校验方法，为今后类似工程的调试工作提供了理论依据和试验指导。

一、特高压变压器特点

特高压变压器采用单相自耦变压器的结构，主变压器和调压补偿变压器结构上相互独立，不仅便于运输，而且使主变压器运行可靠性得以提升，简化了运维工作，在调后补偿变压器出现问题时，可与主变压器主体部分分开，不影响主变压器的运行。由于其结构上的相互独立，主变压器差动保护。

在调压补偿变压器调压绕组、补偿绕组匝间短路时灵敏度不足，因此在保护装置的配置上除了1套完整的主变压器的电气量、非电气量保护外，还配置了1套完整的调压补偿变压器的电气量、非电气量保护，其中，电气量保护包括调压变压器纵联差动保护和补偿变压器纵联差动保护，非电气量保护与主变压器非电气量保护差异较小。

二、特高压变压器调压方式

2.1调压方式的选择

变压器的调压方式分为无励磁调压和有载调压。有载调压操作简便，但会降低设备运行的稳定性，并在一定程度上使变压器的结构复杂化，增加制造成本，有载调压变压器在带负荷时调整电压，调压过程中不可避免的会产生电弧，对于特高压变压器，调压侧为中压侧（500kV），增加了对设备绝缘水平的要求，并且目前尚无可用的调压断路器。对于特高压电网，正常运行时系统电压波动甚微，如需为一些特殊运行方式做出电压调整，可采用无励磁调压方式。

综合可靠性、经济性、系统运行方式、当前技术瓶颈等方面的因素，目前特高压变压器调压方式均为中性点无励磁调压，调压励磁电源可取自低压绕组，也可取自串联的低压绕组和补偿绕组。锡盟1000kV变电站变压器调压励磁电源取自串联的低压绕组和补偿绕组，其结构如图1所示。

2.2调压原理

2.2.1调压过程

调压过程中高压端电压不变，档位在额定档位，高压侧电势为SV、CV和TV电势之和，3个绕组的电势方向相同，当升高（或降低）中压侧电压时，绕组正向（降压为反向）串联TV，TV正向（降压为反向）分压。此时，高压端电压一定，绕组匝数增加（降压为减少），单位匝数绕组的电势减小（降压为增大），而中压端的输出电压等于高压端电压减去SV电势，由于SV电势减小（降压为增大），因此中压端电压升高（降压为降低）。

2.2.2补偿过程

与此同时，LV的电势同样减小（降压为增大），由于LE电势的大小、方向与TV相同，在TV正向（降压为反向）分压时，LE也随之增加，从而正向（降压为反向）补偿由于绕组电势变化而引起的低压侧输出电压的变化，使低压侧电压恒定。

三、调压补偿变压器差动保护原理

就保护原理来说，调压补偿变压器差动保护可以看作是2台Y-Y形变压器的差动保护，但由于调压变压器与补偿变压器差动保护共用TA，而且在调压变压器调压过程中流过调压变压器TA的电流方向会发生改变，给保护的配置带来一定的难度。图1中调压变压器差动保护所使用的TA为TA5、TA6、TA7，补偿变压器差动保护所使用的TA为TA6、TA8，调压变压器与补偿变压器差动保护共用TA6，各TA极性见图1所示。

3.1调压变压器差动保护

调压变压器的原边有2个分支，TA5、TA6所在分支电流的和为调压变压器原边电流，其一次极性端指向调压变压器。TA7所在分支为调压变压器副边，其一次极性端指向母线侧。根据差动保护原理，流过调压变压器的差流为：

①

而在保护装置中：

式中Ii—变压器各侧电流。

当不考虑保护装置内部修改电流极性的情况，为满足式①使保护正确动作TA5、TA6一次侧电流由P1流向P2时，二次侧电流从S2流入、S1流出；TA7一次侧电流由P1流向P2时，二次侧电流从S1流入、S2流出。

3.2补偿变压器差动保护

锡盟1000kV变电站主变压器在补偿变压器角侧配置了TA8，补偿变压器差动保护是由补偿变压器星侧电流TA6和一次侧极性指向系统的补偿变压器角侧电流TA8构成，根据差動保护原理，补偿变压器差流为：

②

为了满足式②，TA6、TA8二次侧电流应从S1流入、S2流出。

调压补偿变压器保护装置以TA5、TA6、TA7、TA8二次电流极性端在母线侧为正，针对调压变压器和补偿变压器差动保护中TA6极性不同的问题，通过在保护装置内部修改电流极性定值予以解决，调压补偿变压器保护A柜PCS-978C装置中的TA内部极性定值整定情况见表1。

结语

本文以锡盟1000kV变电站为例，对1000kV变压器结构及调压补偿变压器调压原理进行了阐述，详细分析了调压补偿变压器的保护原理及其TA极性配置。对不同档位情况下的调压补偿变压器保护进行了现场校验，结果表明，调压补偿变压器差动保护可以完全满足变压器的实际运行要求。

参考文献：

[1]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]邓茂军，孙振文，马和科，等.1000kV特高压变压器保护方案[J].电力系统自动化，2015，39（10）：168-173.

[3]张健康，粟小华，夏芸.750kV变压器保护配置及整定计算探讨[J].电力系统保护与控制，2015，43（9）：89-94.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）