两种变压器差动保护差流计算方法的比较探讨

韩卫恒，王俊奇，慕国行

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

两种变压器差动保护差流计算方法的比较探讨

韩卫恒，王俊奇，慕国行

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

目前变压器差动保护差流计算方法主要有d－＞Y变换和Y－＞d变换两种，通过对两种不同差流计算方法的分析比较，发现在一般性故障时两种差流计算方法都只计算正序电流、负序电流的差值，但在特殊故障下，Y－＞d变换会将零序电流计入差流计算，引起两种保护动作情况不同。

变压器差动保护；差流计算；故障

0 引言

随着社会经济的不断发展，电力生产的安全性要求越来越高，保证设备安全显得尤为重要。变压器作为变电站较大型的元件，如何能迅速地切除各种故障保护变压器是重中之重，而变压器保护的合理配置是重要措施之一。变压器保护差动动作原理及差流计算方法不同、动作量与制动量选取的不同，在变压器内部故障时其动作行为会不一样。本文就国内主要的两种变压器差动保护差流计算方法，一种是传统的星三角变换方式（Y－＞d变换），一种是采用三角侧向星侧折算的方案（d－＞Y变换）。本文通过理论分析和动态仿真计算对两种方法进行分析比较，对变压器保护配置方案进行了探讨。

1 变压器差动保护差流计算

一般变压器接线分为YN，d11,为了在正常运行或外部故障时流入差动继电器的电流为零，对于微机保护来讲需要进行软件校正。校正方法有两种，一种是以Y侧为基准，将d侧电流进行移相，使d侧电流相位与Y侧电流相位一致，即d－＞Y变换。另一种是以d侧位基准，使Y侧电流相位与d侧一致，即Y－＞d变换[1]。

1.1 d－＞Y变换

对d侧电流进行校正。

其中IAL、IBL、ICL为d侧电流矫正后的值，Ial、Ibl、Icl为d侧实际电流值，Kpha、Kphb、Kphc为平衡系数，进行幅值修正。

d侧发生简单接地故障时，由于零序网络不构成回路，在d侧不会产生零序电流，Y侧也不会感应出零序电流，因此经过上述相位和幅值矫正后，在正常和区外故障情况下主变保护各侧电流差值为零。但当Y侧发生接地故障时，由于一般110 kV及以上变电站为大电流接地系统，在Y侧会产生零序电流，而d侧引出电流没有零序电流，因此还需对Y侧进行处理，将零序电流滤去，Y侧参与差流计算的电流分别为

1.2 Y－＞d变换

以d侧为基准，将Y侧电流进行校正。

其中IAH、IBH、ICH为Y侧电流矫正后的值，Iah、Ibh、Ich为d侧实际电流值，Kpha、Kphb、Kphc为平衡系数，进行幅值修正。

通过对Y侧电流进行相位、幅值矫正后实现在正常运行及区外故障时主变保护各侧电流差值为零。

2 差流计算方法差异分析

d－＞Y变换将d侧电流进行相位和幅值校正，通过公式（1）—（3）可看出，在校正同时相等于对d侧滤去了零序电流，Y侧通过公式（4）—（6）也滤去了零序电流，因此在任何情况下采用d－＞Y变换后保护差流计算就只有正序电流和负序电流的差值。

Y－＞d变换将Y侧电流进行相位和幅值校正，通过公式（7）—（9）可看出，在进行校正的同时滤去了Y侧零序电流，但没有对d侧零序作任何处理。在d发生一般性接地故障时，由于d侧不构成零序回路，故也不存在零序电流，应用Y－＞d变换进行的差流计算也同样是正序电流和负序电流的差值。

但在某些特殊或复杂故障时，由于Y－＞d变换对Y侧滤去了零序，没有对d侧同样滤去零序，故而可能在区外故障时因出现差流导致主变保护动作。如变压器低压侧区外接地故障发展为低压侧开关柜内接地故障。

3 故障动模试验

如图1，模拟主变低压侧由区外接地故障发展为主变低压侧开关柜区内接地故障的发展性故障，系统对某220 kV变电站主变35 kV侧等值阻抗为1.02，开关柜短路接地电阻为0.6Ω，区外10 km故障，线路阻抗5.6Ω。通过仿真模拟，主变低压侧故障电流波形如图2，通过求和得出低压侧存在零序电流，波形如图3。

由以上仿真结果可见，在类似此种故障下，主变低压侧存在零序电流，而Y－＞d变换将Y侧零序电流滤去，没有将d侧零序电流滤去，差流计算值即为低压侧零序电流值，达到保护定值时即可动作跳闸。d－＞Y变换将各侧零序电流均滤去，故不会产生差流，此类故障不会动作跳闸。

图1 故障系统图

图2 低压侧三相电流波形

图3 低压侧零序电流波形

4 结论

通过理论分析和仿真计算，两种差动计算方法主要区别在于d－＞Y变换后变压器各侧参与差流计算的电流只有正序电流、负序电流；Y－＞d变换在变压器低压侧无零序电流时参与差流计算的电流也只有正序电流、负序电流，但在特殊故障下变压器低压侧出现零序电流，导致差流存在保护动作。

变压器低压侧支线保护主要配置相过流保护，过流I段定值一般较高，瞬时动作，过流II段定值较低，但带有0.5 s延时。针对本文中仿真的发展性复杂故障，如果短路电流没有达到过流I段定值时，且两套变压器保护均采用d－＞Y变换原理，则支路保护、变压器保护均不会瞬时动作切除故障，持续0.5 s的故障电流必将产生较严重的后果[2]。因此，考虑尽量避免保护拒动和保设备安全的原则，建议为变压器配置两套不同计算方法的变压器保护。

[1]徐习东.电力变压器纵差保护研究[D].杭州：浙江大学，2005.

[2]崔家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993：386-400.

Discussion on Transformer Differential Protection Differential Calculation Principles

HAN Weiheng,WANG Junqi,MU Guoxing

(State Grid Shanxi Electric Power Dispatch&Control Center of SEPC, Taiyuan,Shanxi 030001,China)

There are two ways, namely d－＞Y and Y－＞d, to calculate differential current of transformer when differential protection acts. Through comparing and analyzing the two calculating principles, it is found that at general faults the two differential calculation principles both only count positive sequence current and negative sequence current, but at special faults, if adopting Y- ＞ d principle,differential calculation will include zero- sequence current, so as to cause different protection actions.

transformer differential protection; differential calculation; fault

TM772

B

1671-0320（2016）02-0057-03

2016-01-07，

2016-01-12

韩卫恒（1986），男，山西运城人，2011年毕业于四川大学电力系统及自动化专业，工程师，从事电力系统继电保护工作；

王俊奇(1963)，男，山西太原人，1981年毕业于山西电力大学，高级工程师，从事电力系统继电保护工作；

慕国行(1972)，男，山西阳曲人，1994年毕业于太原电力高等专科学校电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电力系统继电保护工作。