劉偉

摘 要：本文通過對變壓器差動(dòng)電流計(jì)算方式進(jìn)行討論，分析其產(chǎn)生差動(dòng)電流的原因，提出改變二次電流相序來解決Y變壓器差流的方案，并通過驗(yàn)證，得出其可行性。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；接線方式；差動(dòng)電流

引言

變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定理工作的。當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時(shí)，流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)電流流過差動(dòng)回路，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，快速切除變壓器內(nèi)部故障。

差動(dòng)保護(hù)原理簡單、使用電氣量單純、保護(hù)范圍明確及動(dòng)作不需延時(shí)，一直用于變壓器做主保護(hù)，其運(yùn)行情況直接關(guān)系到變壓器的安危。在變壓器新安裝投運(yùn)時(shí)，必須要進(jìn)行帶負(fù)荷測試差動(dòng)電流，驗(yàn)證二次接線正確性，從而保證變壓器在正常運(yùn)行時(shí)無差流，在故障時(shí)由差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作快速切除故障。

問題的提出

兩繞組變壓器接線一般采用Yd11接線方式，微機(jī)保護(hù)一般也按Yd11方式計(jì)算差流，有的變壓器保護(hù)常規(guī)只采用Yd11接線方式進(jìn)行計(jì)算，對其它接線方式，都需在定貨合同或技術(shù)協(xié)議中特別說明。但在特殊情況或用戶不采用Yd11而采用Yd1的接線方式時(shí)，若再請微機(jī)保護(hù)廠家進(jìn)行更改，又很費(fèi)時(shí)間且延誤送電時(shí)間。下面就是變壓器新投運(yùn)現(xiàn)場遇到的一個(gè)案例。

某企業(yè)進(jìn)行變電站升級，由10kV進(jìn)線擴(kuò)建成35kV變電站，設(shè)計(jì)接線方式為Yd11。由于時(shí)間的關(guān)系，分為兩個(gè)階段建設(shè)，第一階段建成35kV變電站，將變電后的10kV直接接入原先的10kV母線系統(tǒng)，只投入變壓器后備保護(hù)；第二階段是利用設(shè)備檢修時(shí)間，將10kV總路開關(guān)二次電流接入變壓器差動(dòng)保護(hù)，并帶負(fù)荷測試電流極性正確后投入差動(dòng)保護(hù)完成變電站的擴(kuò)建。

在進(jìn)行第二階段工作中，由于只涉及到10kV總路開關(guān)，變壓器是正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，高低壓側(cè)電流極性均由母線指向變電器。但在帶負(fù)荷測試極性時(shí)，變壓器保護(hù)裝置中有差流存在，為什么會(huì)引起差流呢？經(jīng)過多次帶負(fù)荷測試電流，我們發(fā)現(xiàn)二次電流不是Yd11方式下的角度，而是Yd1接線方式下的角度，而定值中的變壓器接線方式是Yd11，二者不統(tǒng)一，這是產(chǎn)生差流的根本原因。

變壓器差動(dòng)保護(hù)工作原理

對微機(jī)實(shí)現(xiàn)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，由于軟件計(jì)算的靈活性，允許變壓器的各側(cè)互感器二次側(cè)都按Y型接線，在進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算時(shí)由軟件對變壓器Y型側(cè)電流進(jìn)行相位校準(zhǔn)及電流補(bǔ)償。即Y/d轉(zhuǎn)換可由程序軟件實(shí)現(xiàn)。整定人員可以通過接線方式定值的整定來選擇進(jìn)行Y/d轉(zhuǎn)換。

3. Yd11接線方式下差流的計(jì)算

當(dāng)變壓器采用Yd11接線方式時(shí)，d接線側(cè)的電流，在相位上與Y側(cè)相差150°，即d側(cè)電流比Y側(cè)的同一相電流在相位上滯后150°，因此即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動(dòng)保護(hù)回路中也會(huì)出現(xiàn)不平衡電流。

為消除由變壓器Yd11接線而引起的不平衡電流，變壓器保護(hù)中，通常采用相位補(bǔ)償法，也就是Y/d轉(zhuǎn)換。即將變壓器Y側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形，而將變壓器d側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成Y形，從而把電流互感器二次電流的相位校正過來。圖1為Yd11接線圖，Y側(cè)和d側(cè)的二次電流均以Y方式接入微機(jī)保護(hù)裝置。高壓側(cè)繞組為Y型，平衡系數(shù)為：KH=1/3姨；低壓側(cè)繞組為d型，平衡系數(shù)KL=LCT·LDY/（HCT·HDY），LCT、HCT分別為低壓側(cè)和高壓側(cè)CT變比，LDY、HDY分別為低壓側(cè)和高壓側(cè)額定電壓之比。變壓器保護(hù)中，電流互感器二次側(cè)一般均由母線指向變壓器，在圖1接線方式下，低壓側(cè)二次電流實(shí)際滯后對應(yīng)高壓側(cè)電流150°。

變壓器內(nèi)部無故障時(shí)，差流應(yīng)為0。

Yd11計(jì)算公式下Yd1接線方式變壓器差流的計(jì)算及解決方案

4. Yd11計(jì)算公式下Yd1接線方式變壓器差流的計(jì)算

用公式（1）計(jì)算Yd1接線時(shí)的差流相量，得到變壓器差流 、 、 的值與高壓側(cè)大小相同，相位相差90°，這也就是在前面提到的該企業(yè)變壓器保護(hù)裝置存在差流的計(jì)算結(jié)果。

4.2解決方案

對實(shí)際接線與設(shè)計(jì)方式中不統(tǒng)一的問題，對本文中提到的案例有三種解決方案：一是與微機(jī)保護(hù)生產(chǎn)廠家聯(lián)系更改軟件（若是微機(jī)保護(hù)裝置中有Yd1接線的定值選擇，則可以更改接線方式的定值），這種方案需要較長時(shí)間，還需要對保護(hù)裝置進(jìn)行全面調(diào)試才能投入運(yùn)行；二是更改變壓器接線方式為Yd11，涉及到變壓器制造廠家更改接線，工作量和時(shí)間上需求也較大；三是根據(jù)Yd11和Yd1接線差動(dòng)保護(hù)計(jì)算原理，對微機(jī)保護(hù)二次接線方式進(jìn)行調(diào)整，消除差流。

第一、第二種方法除了能對微機(jī)保護(hù)裝置中有Yd1接線定值選擇的情況下更改定值外，在短時(shí)間范圍內(nèi)都是比較復(fù)雜的，工作量也比較大，涉及費(fèi)用可能也很大。由于工作現(xiàn)場時(shí)間的關(guān)系，能否采用第三種方法進(jìn)行解決呢？

在差動(dòng)計(jì)算時(shí)是由軟件對變壓器Y型側(cè)電流進(jìn)行相位校準(zhǔn)及電流補(bǔ)償?shù)模谟?jì)算公式一定的情況下，接入微機(jī)保護(hù)裝置的各側(cè)電流順序不同，計(jì)算出的差流結(jié)果也就會(huì)有所不同，因此，若對接入微機(jī)保護(hù)裝置的電流相序進(jìn)行一定的調(diào)整，是有可能實(shí)現(xiàn)的。

在Yd11接線方式下，高壓側(cè)電流超前低電壓側(cè)150°，高壓側(cè)和低壓側(cè)電流均為正序，差流為零；在Yd1接線方式下，高壓側(cè)電流滯后低電壓側(cè)150°，高壓側(cè)和低壓側(cè)電流也為正序，采用Yd11差流的計(jì)算方式有差流。由此可以設(shè)想，若對Yd1接線方式時(shí)，高壓側(cè)和低壓側(cè)電流調(diào)整為負(fù)序接入，即 和 、 和 在保護(hù)屏端子排上對換， 和 為不變，結(jié)果會(huì)如何呢？更改二次接線后運(yùn)用Yd11接線方式下計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的相量，平衡系數(shù)不變，差流為零，達(dá)到了目的。

我們應(yīng)用數(shù)學(xué)計(jì)算使差流為零，物理意義上是否能夠得到解釋呢？在保護(hù)屏上計(jì)算得到的差流和各相電流與變壓器二次電流的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

通過表1對應(yīng)關(guān)系可知，保護(hù)裝置上計(jì)算得到的高、低壓側(cè)A相電流和差流是變壓器實(shí)際對應(yīng)的C相電流，B相含義不變，C相電流和差流是變壓器實(shí)際對應(yīng)的A相電流，若變壓器A相有故障，則在保護(hù)裝置上表現(xiàn)為C相有故障，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開變壓器兩側(cè)開關(guān)，切除故障，完全達(dá)到了保護(hù)的目的。

（作者單位：武漢瑞科明能電力工程設(shè)計(jì)有限公司 身份證號碼：42112219880120103x）