变压器纵联差动保护调试技术的研究
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【摘 要】随着社会的发展，科学技术的发展也日新月异。电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，一旦发生故障，若不能及时切除故障将会对设备及电网安全和系统正常运行带来重大威胁，因此，配置灵敏度高、动作可靠的保护是非常必要的。一般变压器保护包括主保护和后备保护，主保护包括非电气量的瓦斯保护和电气量的纵联差动保护，后备保护包括电流速断保护、复压过流保护、零序过流保护、零序过压保护、间隙过流保护、间隙过压保护等。变压器纵联差动保护是变压器电气量主保护，规程规定电压等级在10kV以上，容量在10MVA及以上的变压器需配置纵联差动保护。差动保护可以反应变压器内部绕组相间和接地故障，引出线至电流互感器之间的相间及接地故障，及一定程度上的内部绕组匝间短路故障。
【关键词】变压器纵联差动保护；调试技术；研究
引言
差动保护作为一种灵敏度高、动作可靠且动作迅速的变压器电气量主保护，它担负着变压器安全运行的主要责任。因此，对变压器差动保护的调试至关重要，需选择正确合适的试验方法，模拟变压器各种故障，以检验保护的灵敏性及可靠性等。本文介绍了差动保护的几种调试方法，通过理论计算及实际调试应用，变压器Y0y接线方式采用单相施加电流法，Y-Δ接线方式采用单相施加电流Δ侧补偿法，能够正确反应变压器故障。
1变压器差动保护原理
变压器纵联差动保护是反应被保护变压器各端电流流入和流出的相量差，保护范围为各侧电流互感器安装位置之间。由于变压器高、中、低压侧额定电流不同，因此，为保证纵联差动保护正确动作，就必须正确选择三侧电流互感器变比，使其变比等于变压器的變比。在正常运行和外部故障时，流入和流出变压器的二次电流相等；在保护范围内故障时，流入差动回路的电流为故障点的故障电流，差动保护正确动作，跳开变压器各侧断路器。变压器在正常运行和外部故障稳态情况下，流入纵差回路的电流叫稳态不平衡电流，差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，以保证外部故障时差动保护不误动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。为了消除这种不平衡电流的影响，就要考虑由变压器各侧电流相位不同产生的不平衡电流、由变压器各侧电流互感器误差引起的不平衡电流、由实际变比与计算变比不同产生的不平衡电流、由外部短路时引起的不平衡电流、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流等影响。
2变压器差动保护调试方法分析
以某220kV变电站采用的三相三圈主变压器为例，保护采用南瑞继保PCS-978型主变压器保护为例，对于高中压侧，两侧接线都是星形，直接比较两侧电流幅值和相位。对于一侧为Y型接线，一侧为Δ接线时，不能直接比较两侧的电流幅值与相位，由于两侧相位不同，将会产生不平衡电流流入差动回流。为了消除这种不平衡电流，通常是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将三角形三个电流互感器接成星形并适当考虑接线方式后相位即可校正。但当电流互感器采用上述接线方式后，在互感器接成三角形侧差动一臂中，电流增大了倍，此时为保证正常运行及外部故障情况下，差动回路中应无电流，就必须将该侧电流互感器变比扩大倍，以减小二次电流，使之与另一次电流相等。在电力系统中，有载调压变压器是应用非常广泛的一类变压器，能够在实现无功功率就地平衡的前提下，通过调节变压器分接头来调节系统运行电压。改变变压器分接头的位置，不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压器变比的条件，产生不平衡电流。PCS-978变压器保护装置电流补偿由软件调整，变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入装置，电流互感器各侧极性都以母线侧为极性端。
3纵联差动保护不平衡电流的原因及其减少的措施
1）因为变压器的一次和二次侧的不同接线方式而造成的不平衡电流，工厂的总降压变电所则相应的使用Y，d11接线方式的变压器，其中的高压和低压侧的线电流间就会存在30°大小的相位差。所以，就算高压合低压侧的电流互感器流过的二次侧电流已经达到了大小相等，但是他们的差值也不会是零，进而才会出现由于相位差而导致的不平衡电流的出现。想要消除此不平衡的电流，就要消除上面提到的30°的相位差。也就是说，要把变压器的Y形接线侧的电流互感器改变为d形的接线方式，而再把d形接线侧的电流互感器改接为Y形的接线方式，这样就能够使得电流互感器的二次连接臂（差动臂）处的电流相位保持一致，从而就消除了因变压器高压和低压侧电流的相位不一样而导致的不平衡电流。
2）由于两侧的电流互感器出现的变比的计算值与标准值不同，进而引起了不平衡电流的出现，可以采用上述的方法，来使得Y，d11电力变压器的差动保护连接臂处的电流的相位能够保持一致，但是还不是大小相等的理想情况，所以二者的差值仍然不是零值。要是电力变压器的两侧电流互感器所选择的变比和计算的结果是一摸一样的，那么不平衡的电流IUN=0。但是实际上，所选择的电流互感器变比不会是与计算值严格相同的，而是只能够选择和这个计算值接近的一个相对的标准变比，所以两联接臂处仍然是有着不平衡的电流的。要想消除这个不平衡的电流值，一种方法是在电流互感器的二次回路中引入一种自耦电流互感器，目的是达到相对的平衡状态，又或者是可以通过一种专门的差动继电器，利用其中的平衡线圈来做到补偿，以期消除掉这个不平衡的电流。
3）各侧的电流互感器型号或者特性等如果是不同的话，将会引起不平衡电流的出现，而当变压器两侧的电流互感器型号和特性出现不同的时候，那么它的饱和特性也会随着有不同的情况出现（即使是型号是相同的，那么特性也未必是完全相同的）。如果在变压器差动保护范围外出现了短路的话，那么各侧的电流互感器会随着短路电流的作用，其饱和程度相差会变得更加的大，所以会出现不平衡电流，而且也会随着变得更大，对此不平衡的电流可以利用保护动作电流的提高来实现躲过操作。
4）因为变压器的励磁涌流而导致的不平衡电流出现，电力变压器的励磁电流只是仅仅流过变压器电源侧而已，所以本身就是一种不平衡的电流。在正常运行状态或者出现外部故障的时候，这个电流是很小的，因此导致出现的不平衡电流也就可以忽略不计了。但是，在电力变压器空载投入状态或者对外部故障实行切除之后，电压已经恢复了的时候，则就很有可能出现较大的励磁电流了（也就是励磁涌流）。
结语
电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全关系到电网安全和系统正常运行。纵联差动保护具有灵敏度高、动作可靠而且动作迅速的特点，它作为变压器电气量的主保护，对此保护的调试工作就显得非常重要。通过选择正确的调试方法模拟出各种故障，使保护正确动作，而不能误动作，以检验保护的灵敏性、选择性及可靠性。论文以PCS-978型变压器成套保护装置为例，结合工程实际应用及相关经验，对变压器纵联差动保护调试方法进行了详细分析，针对试验人员在保护调试时能够正确模拟出各种故障，使保护能正确反应故障而动作，给出了具体分析及理论计算，以便对于变压器不同接线方式，选择出合适的试验方法。
参考文献：
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[2]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2007.
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[4]GB50150-2016.电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].北京：中国计划出版社.
（作者单位：贵州省黔西县黔能电力开发有限责任公司）
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