变电站主变差动保护装置逻辑校验方法研究

赵文婷

摘要：主变压器是变电站里重要保护装置，差动保护是其主保护之一，动作逻辑的校验显得尤为重要。本文简要介绍了主变差动保护的基本原理和影响因素，根据高低压侧归算方法的不同将主变差动保护分为两类，分别介绍了平衡的加量方法和K值校验方法。

关键词： 主变保护;差动保护;平衡;K值校验。

0  引言

主变是变电站里的重要电气元件，其主保护包括差动保护和瓦斯保护。变压器的差动保护是反映变压器绕组和引出线的相间短路，以及变压器的大接地电流系统侧绕组和引出线的接地故障的保护。

本文的主要工作是介绍主变差动保护原理、影响差动保护的因素、主变差动保护加平衡的方法以及K值校验方法，从而更好地指导主变差动保护装置的验收和维护。

1  主变差动保护原理

主变差动保护是比较变压器各侧电流的差值构成的一种保护，其接线及工作原理如图1所示。

图1中KD为差动继电器，TA1和TA2分别是高低压侧差动电流绕组，主变差动保护的保护范围是高低压侧差动电流绕组之间。当系统正常运行或故障发生在保护范围外，一次电流从电源侧（I母侧）流向负荷侧（II母侧），根据电流互感器减极性接线可知，流进差动继电器KD线圈的电流和是以相反方向流進去的，KD中的电流等于和之差;当故障发生在TA1和TA2之间的任一部分，则和是以相同方向流进去的，KD中的电流等于和之和。

下面以南瑞继保PCS-978保护装置为例，具体阐述差动保护装置动作条件。

常规比例差动元件动作判据为：

其中，为第个连接元件的电流，K为比例制动系数;为启动电流，其动作特性曲线如图2所示。

2  影响差动保护的因素

影响主变压器差动保护的因素主要有三方面：

（1）变压器变比的影响。因变压器存在变比，故变高和变低侧的一次电流不同。假如变压器变比是110kV/10kV，流进高压侧的电流为1A，那么流出低压侧电流就是11A。

（2）电流互感器变比的影响。如果变压器低压侧保护的电流互感器变比是高压侧保护电流互感器变比的11倍，此时可正好抵消（1）中变压器变比带来的影响。但实际情况通常是，变压器变比是标准化的，无法随意选择，电流互感器变比同样是标准化的，因此造成变压器高低压侧电流互感器的二次电流的不同。

（3）变压器接线组别的影响。变压器不同的接线组别都会导致高低压侧电流相位不同。例如最常用的Y/Δ-11接线，低压侧电流会超前高压侧电流30度，另外，接地故障时，高压侧会有零序电流流过电流互感器，而低压侧没有。

3 主变差动保护加平衡的方法

目前主变差动保护归算方法只有两类：高压侧向低压侧归算、低压侧向高压侧归算，目的是将高低压侧电流相量转化到同一个方向上后再做比较，如果此时大小相等方向相反，则为平衡状态。以下以Y/Δ-11接线为例加以解释说明，高低压侧电流相量如图3所示。

3.1高压侧向低压侧归算原理

高压侧向低压侧归算的主变保护装置，加平衡分为两步：（1）将高压侧电流相量转化为与低压侧电流相量在同一方向;（2）使高压侧转化电流与低压侧电流相量等大反向。

当高压侧只加入A相电流，B相和C相电流为零时，则

电流平衡即为三相电流均平衡，即高低压侧电流都满足等大反向。为了使每一相的高压侧转化电流相量与低压侧电流相量等大反向，低压侧需加电流：

继保试验仪电流进入装置为0^。，则低压侧

接线为c进a出，电流角度设置为0^。，或者a进c出，电流角度设置为180^。。当高压侧只加入B相或者C相，加量方法类似。

3.2 低压侧向高压侧归算原理

低压侧向高压侧归算的主变保护装置（如南瑞继保的PCS-978），加平衡分为两步：（1）将低压侧电流相量转化为与高压侧电流相量在同一方向;（2）使低压侧转化电流与高压侧电流相量等大反向。

當低压侧只加入a相电流，b相和c相电流为零时，则

为了使每一相的低压侧转化电流相量与高压侧电流相量等大反向，高压侧需加电流：

继保试验仪电流进入装置为0^。，则高压侧接线为B进A出，电流角度设置为0^。，或者A进B出，电流角度设置为180^。。当低压侧只加入b相或者c相，加量方法类似。

3.3 差动平衡加量方法

差动平衡加量方法分为以下几步：

（1）计算额定电流

式中分别是额定容量、高压侧额定电流、低压侧额定电流、高压侧额定电压、低压侧额定电压、高压侧CT变比、低压侧CT变比。

（2）高压侧向低压侧归算时加量（A相为例）

（3）低压侧向高压侧归算时加量（A相为例）

4  K值校验方法

根据装置说明书可知主变保护比率制动曲线如图6所示，求制动电流为2Ie和3Ie时的差动电流计算与实测值，并验证K2值。

（1）推导差动电流与制动电流公式

分别代入I_d=2Ie、Id=2Ie和定值单中I_cdqd，求出I₁和I₂

（2）计算继保试验仪加量值

上述（1）中计算的I₁和I₂是标幺值，需要乘以额定值转化成高低压侧实际电流I₁^，和I₂^，，此时要分两种情况：

当接线方式为3.2节中的（2），则

当接线方式为3.2节中的（3），则

7 结语

本文简要介绍了变电站里主变差动保护的基本原理和影响因素，根据高低压侧归算方法的不同将主变差动保护分为两类，分别介绍了平衡的加量方法和K值校验方法。为新站主变差动保护装置验收和旧站维护提供了参考依据。

参 考 文 献

黄国平. 电网微机保护测试技术[D]. 北京：中国电力出版社，2011.8.

尹项根，曾克娥. 电力系统继电保护原理与应用[D]. 武汉：华中科技大学出版社，2001.5.