牵引变压器差动保护调试方法

王成斌

【摘  要】采用低压通电的方法，通过形成牵引变压器高、低压侧电流的大小、相位以及差动保护装置计算的差动电流值、制动电流值来检验差动保护装置参数配置、差动电流回路及極性是否正确，从而确保牵引变压器的正常运行。

【关键词】低压通电;差动保护

前言

牵引变压器是铁路牵引供电系统的核心设备，其运行的稳定性关系到整个牵引供电系统能否可靠运行。电铁五相差动保护作为牵引变压器的主保护，具有自身的特殊性，故差动保护调试尤其重要。在新建和改造牵引变电所电气交接试验中，可以采用低压通电的方法，通过形成牵引变压器高、低压侧电流的大小、相位关系以及差动保护装置计算的差动电流值、制动电流值来检验差动保护装置参数配置、差动电流回路及极性是否正确，从而确保牵引变压器的正常运行。

利用两台单相变压器组成V/V0或V/V6的联结组别，此联结组别具有容量利用率高、能耗低、并且在超大容量时不会给变电所设计带来困难等优点，在高速铁路牵引变电所中广泛运用;YN/A平衡变压器具有较好的抑制负序电流对电力系统的影响，容量利用率较高的特点，在普通电气化铁路变电所中广泛运用。本文以国内某新建牵引变电所V/V0接线方式变压器的双套保护装置——国电南自和天津凯发，以及某改造牵引变电所南自平衡变压器保护装置为例，结合作者多年的现场电气试验经验，解析牵引变压器差动保护试验的方法和应注意的事项。

一、牵引变压器差动电流相位关系

根据国家电网发展（2014）510号文件，牵引变和电力变保护均应双重化配置，其他配置要求应满足《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）的相关规定。根据此原则，目前高铁新建牵引变电所都采用双重化配置，即在同一个变电所分别采用两个厂家的牵引变压器保护装置。在现场交接试验时，不仅仅要检查主变高、低压侧CT回路的完整性，更要的是要根据不同厂家保护装置的特性，把整体系统的CT回路做适应的调整，以适应差动保护电流计算逻辑的需要。国内主流的牵引变压器差动保护装置计算逻辑主要有两种差动电流计算方式，即矢量差与矢量和，其逻辑计算方法如下：

1、差动电流矢量差微机变压器保护测控装置的计算方法如下：

A相差动电流

A相制动电流

2、差动电流矢量和微机变压器差动保护装置的计算方法如下：

A相差动电流

A相制动电流

其中为高压侧A相电流互感器二次侧电流，为低压侧α相电流互感器二次侧电流，KPH为高低压侧电流平衡系数，计算方法如下：

和分别为牵引变压器高、低压侧额定电压，和分别为牵引变压器高、低压侧电流互感器变比

B相、C相差动电流、制动电流计算方法类同。

三相V/V接线变压器

三相V/V0接线变压器差动电流做矢量和时各相电流如下图所示

三相V/V6接线变压器差动电流做矢量和时各相电流如下图所示

由此可见，三相V/V6变压器与V/V0变压器的电流相位关系完全相同，只有低压侧流互的接线极性有所区别（流互正接和反接的差异）。

YN/A平衡变压器的各相电流如下图所示

二、牵引变压器差动电流相位试验方法

牵引变电所完成单体试验和二次回路完整性检查后，可以进行牵引变压器差动回路相位检查。具体方法和步骤如下：

1、在差动电流计算中，①针对VV0/VV6联结组别，如果做矢量差逻辑计算，则高压侧IA和IC的矢量和与IB的矢量差动平衡关系为大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高压侧IA的矢量与对应的低压侧IT1F1的矢量差动平衡关系为高压侧IA的电流值大小与对应的低压侧IT1F1折算到高压侧的电流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡;高压侧IC的矢量与对应的低压侧IT2F2的矢量差动平衡关系为高压侧IC的电流值大小与对应的低压侧IT2F2折算到高压侧的电流值大小相等，相位同相，以此抵消平衡。②针对VV0/VV6联结组别，如果做矢量和逻辑计算，则高压侧IA和IC的矢量和与IB的矢量差动平衡关系为大小相等，方向相反，以此抵消平衡;高压侧IA的矢量与对应的低压侧IT1F1的矢量差动平衡关系为高压侧IA的电流值大小与对应的低压侧IT1F1折算到高压侧的电流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡;高压侧IC的矢量与对应的低压侧IT2F2的矢量差动平衡关系为高压侧IC的电流值大小与对应的低压侧IT2F2折算到高压侧的电流值大小相等，相位反相，以此抵消平衡。（注：IT1F1即为Iα相、IT2F2即为Iβ）③针对平衡变压器，高压侧IA、IB、IC矢量平衡，低压侧Iα、Iβ矢量折算到高压侧与IA、IB、IC矢量平衡。

2、差动保护装置校验：①针对VV0/VV6联结组别，如果做矢量差逻辑计算，取平衡系数为1，用继电保护测试仪加入的五路电流应该为IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，0°;Iβ=1A，60°。②针对VV0/VV6联结组别，如果做矢量和逻辑计算，取平衡系数为1，用继电保护测试仪加入的五路电流应该为IA=1A，0°;IB=1.732A，210°;IC=1A，60°;Iα=1A，180°;Iβ=1A，240°。③针对平衡变压器，取平衡系数为1，用继电保护测试仪加入的五路电流应该为IA=1A，0°;IB=1A，240°;IC=1A，120°;Iα=1A，345°;Iβ=1A，255°。

3、低压通电的方法：先将低压CT外侧做短路接地，并保证与接地箱内接地母排相通，再于牵引变压器高压CT外侧接工频380V三相交流电源，依次合上高低压侧隔离开关和断路器，此时变压器高低压侧通过的电流与变压器正常带负荷运行或者馈线侧发生短路故障时的电流相位关系一致。先用电流钳形表在牵引变压器高压侧处测量通过高压侧CT的一次电流大小，然后在保护装置接线端子排处用三相相位伏安表测量变压器高压侧CT及低压侧CT二次电流大小、相位，然后结合牵引变压器接线组别、高低压侧电流互感器的变比和极性、电流回路二次接线、差动保护装置显示的电流值来判断差动保护二次回路是否正确。

4、正确的差动保护二次回路，会在差动保护装置里看到差动电流值很小，几乎为零，而制动电流值较大。

三、现场试验示例

某牵引变所双套保护装置分别为国电南自和天津凯发举例。

以VV0接线方式举例：

电流从P1流入，P2流出，那么对南自保护装置，高压侧和低压侧电流互感器的二次绕组S1接保护装置的进端，S2接尾端，如下图1;凯发保护装置，低壓侧的S2接进端，S1接尾端，如下图2。

如果是VV6接线方式，低压侧电流互感器的二次绕组接线与VV0接线方式相反。

①例1：以下是此牵引变电所的变压器、电流互感器与电压互感器的额定变比参数：

变压器：330/27.5kV

高压侧电压互感器：330//0.1/kV

低压侧电压互感器：27.5/0.1 kV

高压侧电流互感器：400/5A

低压侧电流互感器：2000/5A

试验测量结果：

②例2：以下是此牵引变电所的平衡变压器、电流互感器与电压互感器的额定变比参数：

变压器：110/27.5kV

高压侧电压互感器：110// 0.1/kV

低压侧电压互感器：27.5/0.1 kV

高压侧电流互感器：400/1A

低压侧电流互感器：1200/1A

四、结论

参照以上差动保护调试方法，可以验证牵引变电所牵引变压器差动保护装置参数配置、差动电流回路及极性是否正确，保证牵引变压器的正常运行，确保牵引供电系统正常供电。

（作者单位：中铁电气化局集团第三工程有限公司）