变压器纵差保护调试方法解析

郝伟，马振国，王婷

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

变压器纵差保护调试方法解析

郝伟，马振国，王婷

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

阐述了国内不同变压器保护装置厂家主流变压器纵差保护的折算原理，根据不同厂家采用的折算过程，对各种变压器纵差保护的三相平衡、单相平衡、定值校核试验方法进行了详细解析，建议工程调试人员应根据各生产厂家的纵差保护折算原理采取不同的方法进行校验，避免得出错误的试验结论。

变压器纵差保护；折算方法；定值校核；平衡试验

0 引言

变压器纵差保护内部计算逻辑要求将各侧的电流采样折算到基准侧，其折算过程可分为Y侧折算至△侧、△侧折算至Y侧、综合折算3种类型。对于纵差保护的平衡测试与定值校核，须根据不同的折算原理采用不同的试验方法，否则可能会得出错误的结论[1]。以下所述折算过程推导与调试方法解析均建立在变压器为Y/D11接线方式，电流互感器为YY接线方式的前提下。

1 Y侧折算至△侧的纵差保护

1.1 Y侧折算至△侧折算原理

△侧作为基准侧，Y侧采集电流量须通过相位与幅值的综合矫正折算到△侧进行差流计算。许继WBH-800A、国电南京自动化股份有限公司PST-1200等变压器保护装置采用此折算原理。

对于△侧（基准侧），各相计算电流采用△侧出线的二次采集电流，即

对于Y侧，计算电流须经过相角与幅值折算后方可使用。折算公式推导过程为

式中：UYe——Y侧额定线电压幅值；

UΔe——△侧的额定线电压幅值；

UYpe——Y侧额定相电压幅值；

UΔpe——△侧的额定相电压幅值；

ωY——Y侧匝数；

ωΔ——△侧匝数；

IA1、IB1、IC1——Y侧一次电流；

Ia1、Ib1、Ic1——△侧出线一次电流；

I′a1、I′b1、I′c1——△侧套管一次电流；

IA1、IB1、IC1——Y侧二次电流；

Ia2、Ib2、Ic2——△侧出线二次电流；

nY——Y侧TA变比；

nΔ——△侧TA变比；

Se——变压器额定容量。

联立式（2）—式（6），得

式（7）描述了Y侧折算至△侧二次电流的等效传变过程。差动逻辑计算时，首先将Y侧采集的二次电流按照式（7）等效折算到△侧，形成Y侧计算电流，再与△侧计算电流（即直接采集电流）进行分相差动逻辑计算。

1.2 调试方法解析

1.2.1 三相平衡测试

当保护校验仪可输出6路电流时，能够进行三相平衡试验。这时，如果在Y侧加入三相正序额定电流，即

将其代人式（7），得

可知，Y侧加入三相正序额定二次电流，等效于在△侧加入超前Y侧30°的正序额定二次电流。这时，如果想使得差流为0，须在△侧每相加入相位与Y侧相反、幅值为IΔe二次电流作为平衡条件（前提是Y侧与△侧的TA极性均指向变压器）。即

1.2.2 单相平衡测试

当保护校验仪仅能够输出3路电流时，平衡检查只能单相进行。假如在Y侧加入A相额定二次电流IYe2ej0°，代人式（7），有

可见，在Y侧加入A相额定二次电流，等效于在△侧的a相与c相加入相位相反、幅值同为的单相二次电流。如果想使得差流为0，须在△侧实际加入与折算电流相位相反、幅值为的二次电流，即

对于B相与C相，可以得出类似结论。

1.2.3 单相差动定值测试

单相差动定值测试须在Y侧与△侧分别进行。Y侧测试根据式（11），若加入A相额定二次电流IAe2，等效于在△侧的a相与c相加入相位相反、幅值为的单相二次电流，因基准侧在△侧，此时装置面板会显示a相与c相均有（IΔe2/的差流。变压器纵差保护定值一般采用额定电流倍数表示，所以在进行Y侧单相差动定值测试时，须将Y侧加入电流增大倍定值，才能保证折算到△侧差流达到1倍定值。对于B相与C相，可以得出类似结论。△侧测试，由于△侧为基准侧，加入启动电流时无须乘以倍。

2 △侧折算至Y侧的纵差保护

2.1 △侧折算至Y侧折算原理

Y侧作为基准侧，△侧采集电流量须通过相位矫正与幅值矫正折算到Y侧进行差流计算。南瑞继保RCS（PCS）-978系列采用此折算原理。

对于Y侧（基准侧），考虑到△侧采集的二次出线电流无零序分量，折算至Y侧后必然也无零序分量，Y侧自身采集的二次电流也须将零序分量剔除方可参与逻辑计算。计算公式为

对于△侧，其采集电流须向Y侧折算，本质上分两步进行。第一步进行相位矫正，多数厂家利用式（14）进行——相位矫正后△侧二次电流。

第二步，以相位矫正公式为前提进行幅值矫正。矫正原则为，须找到幅值平衡系数k，当△侧加入二次额定电流时，通过相位矫正（式10—式12）与幅值矫正（乘以k）后，电流幅值等效为Y侧二次额定电流，即满足式（15）约束

式中：

根据式（15），可知，k值计算公式均为

将相位矫正公式与幅值矫正公式综合，可得

式（17）描述了△侧至Y侧二次电流的等效传变过程。差动逻辑计算时，首先将△侧采集的二次电流按照式（17）等效折算到Y侧，形成△侧计算电流，再与式（13）所示Y侧计算电流进行分相差动逻辑计算。

2.2 调试方法解析

2.2.1 三相平衡测试

当保护校验仪可输出6路电流时，可直接进行三相平衡试验。这时，如果在△侧加入三相正序额定电流，即

将其代人式（17），得

可知，△侧加入三相正序额定二次电流，实际等效于在Y侧加入了滞后△侧所加30°的正序额定二次电流。这时，若想使差流为零，须满足式（19）

可知使差流为零的条件是：Y侧加入超前于△侧的三相正序额定电流。

2.2.2 单相平衡测试

当保护校验仪仅能够输出3路电流时，平衡检查只能单相进行。假如在△侧加入a相额定二次电流Iae2，代人式（17）得

可见，在△侧加入a相额定二次电流Iae2，等效于在Y侧的A相与B相加入相位相反、幅值同为的单相二次电流。如果想使得差流为0，Y侧实际加入电流须满足式（19），即

对于b相与c相，可以得出类似结论。

2.2.3 单相差动定值测试

对于△侧定值测试，根据式（17），若加入a相额定二次电流Iae2，等效于在Y侧的A相与B相加入相位相反、幅值为的单相二次电流，因基准侧在Y侧，此时装置面板显示A相与B相均有的差流。变压器纵差保护定值一般采用额定电流倍数表示，所以在进行△侧单相差动定值测试时，须将△侧加入电流增大倍定值，才能保证折算到Y侧差流达到1倍定值。对于b相与c相，可以得出类似结论。

对于Y侧单相定值测试，根据式（22），加入电流量须剔除零序分量。例如，若加入A相额定二次电流IAe2，由于计算过程剔除零序分量，使得参与差动逻辑计算的二次电流缩小为额定的2/3倍。这时，装置显示的差流仅为。所以，在进行Y侧单相差动定值测试时，须将Y侧加入的单相电流增大到1.5倍定值，才能保证折算到Y侧差流达到1倍定值。对于B相与C相，可以得出类似结论。

3 综合折算的纵差保护

3.1 综合折算原理

北京四方继保自动化股份有限公司的CSC-326系列变压器保护装置采用△侧进行幅值折算，Y侧进行相位折算的综合折算原理。

对于Y侧，仅通过式（23）进行相位矫正，矫正后的电流即为Y侧的计算电流。值得说明的是，相位矫正过程中完成了剔除零序功能。

对于△侧，仅须进行幅值矫正，矫正原则仍然是确定幅值平衡系数k。当△侧加入三相额定电流时，乘以平衡系数k后，能够等效于Y侧加入三相额定电流传变至△侧的效果。即须满足

可得

△侧的计算电流即△侧采集二次电流与k的乘积。

综上，各侧计算电流分别为

Y侧：

△侧：

3.2 调试方法解析

3.2.1 三相平衡测试

当进行三相平衡试验时，若想让差流为零，须满足

若在Y侧加入三相正序额定电流，即

将式（28）代人式（27），可得

可知，当Y侧三相加入正序额定电流时，△侧三相须加入滞后于Y侧150°的额定电流，装置差流方可显示为零。

3.2.2 单相平衡测试

当保护校验仪仅能够输出3路电流时，平衡检查只能单相进行。若在Y侧加入A相额定二次电流IAe2，即

为使差流为零，须满足式（27），将式（30）代人式（27），解方程得

不难看出，若想让差流平衡，Y侧加入A相额定二次电流的同时，△侧a相须加入幅值为，相位与Y侧A相电流相反的电流，c相须加入幅值为，相位与Y侧A相电流相同的电流。

3.2.3 单相差动定值测试

对于Y侧单相定值测试，根据式（25），若加入A相额定二次电流IAe2，可知，经过折算后，计算电流（无论是A相还是C相）均为额定值，而定值一般采用额定电流倍数表示，所以，在进行Y侧单相差动定值测试时，须将Y侧加入的单相电流增大到倍定值，才能保证经折算后差流达到1/倍定值。对于B相与C相，可以得出类似结论。

对于△侧单相定值测试，根据式（26），若加入a相额定二次电流Iae2，等效于在Y侧（计算基准侧）加入A相额定二次电流IAe2。此时装置面板显示A相有幅值为IYe2的差流。所以在进行△侧单相差动定值测试时，按照1倍定值设置加入量即可。对于b相与c相，可以得出类似结论。

4 结束语

变压器纵差保护三相平衡的测试方法不受装置折算方式影响。无论是△侧向Y侧折算，Y侧向△侧折算，还是综合折算，只要保证两侧加入三相正序额定电流，并且Y侧超前△侧150°相角（前提是Y侧与△侧的TA极性均指向变压器）即可实现平衡。

单相平衡测试与差动定值测试的方法须根据装置所采用的折算方式进行调整。如果装置采用Y侧向△侧折算，Y侧单相电流差动定值门槛提高到倍定值，△侧门槛仍为1倍定值；如果装置采用△侧向Y侧折算，Y侧单相电流差动定值门槛提高到1.5倍定值，△侧门槛提高到倍定值；如果装置采用综合折算，与Y侧向△侧折算得出的结论一致，本质上为特殊的Y侧向△侧折算过程。调试人员应熟悉各厂家、各种型号的变压器保护装置折算原理，根据不同的折算原理采用不同的调试方法，避免得出错误结论，保证试验结果严谨正确。

［1］孟恒信.电力系统微机保护测试技术［M］.北京：中国电力出版社，2009：24-29.

Analysis of Transformer Vertical Differential Protection Test Method

HAO Wei，MA Zhenguo，WANG Ting
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi030001，China）

Based upon calculating principle of transformer vertical differential protection from individual manufacturer’s product，test method of three-phrase balance，single-phrase balance and settings verification are analyzed in detail in this thesis.Conclusions are presented that different test methods should be adapted todifferent calculatingprinciple.

transformer vertical differential protection；calculate principle；settings verification；balance test

TM407

B

1671-0320（2014）06-0033-05