变压器差动保护典型转角方式的差异性分析

陈科 郭强

摘要：针对Y0/△-11接线的变压器差动保护，从故障分析基础知识入手，结合常用的Y→△和△→Y两种典型转角方式，详尽分析变压器几种常见的区内和区外故障时差流大小，以此对两种转角方式进行比较。结果表明，区外故障时差流均为零;区内故障，单相接地故障时，△→Y转角方式差流较大，相间故障时，故障相超前相Y→△转角方式差流大，故障相滞后相△→Y转角方式差流大。

关键词：变压器差动保护;转角方式;差异性;差流

Abstract：For transformer protection of Y0/△-11 wiring， starting from the basics of failure analysis， combined with common two typical ways of Y→△ and △→Y， detailed analysis the differential current of several common external and internal transformer fault，in order to compare the compensation methods. The results show that the differential current is zero in external faults; internal fault， single-phase ground fault， differential current of △→Y is greater， phase failure， advance phase angle differential current of Y→△ is greater，lagging phase angle differential current of △→Y is greater.

Key words：transformer differential protection;compensation methods;difference;differential current

0 引言

电力变压器是电力系统中十分重要的供电设备，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响[1]，作为变压器主保护的差动保护显得尤为重要。由于变压器高低压侧存在相角差，在进行差动计算时候需要进行相位校正。在微机保护中，CT一次均接成Y形，相位补偿工作全部由微机内部程序计算处理。

针对国内普遍采用的Y0/△-11接线方式变压器，目前国内外各大变压器保护厂家根据补偿方式不同，主要分为两种，例如国电南自的PST1200、ABB的RET521等，采用Y→△的转角方式，利用差电流来消除零序电流;而南瑞继保的RCS978、ABB的RET670等，则采用△→Y的转角方式，利用零序电流补偿的计算方法[2，3]。

鉴于两种典型转角方式的广泛应用，本文从故障分析基础知识入手，分析两种转角方式在变压器常见的几种典型区内和区外故障时的差流大小，以此对两种转角方式进行比较，得出一定的结论，给现场的运维工作提供更好的指导意义。

1 典型转角方式及故障分析理论基础

国内普遍采用的Y0/△-11接线变压器，为简化分析，变压器两侧电流值采用标幺值，变压器变比为1：1，两侧电流分布图如图1所示[4，5]，其中IA、IB、IC为Y侧电流值，Ia，Ib、Ic为△侧线电流值，Ial、Ibl、Icl为△侧绕组电流值。

1.1 典型转角方式

接入微机保护的电流值是Y侧的IA、IB、IC和△侧的Ia，Ib、Ic，在進行差动计算时候需要进行相位校正，规定I’A、I’B、I’C和I’a，I’b、I’c为经过微机转角处理后计算电流值。

Y→△转角方式主要利用差电流来消除零序电流，其计算方法为：

1.2 故障分析理论基础

根据故障分析基础知识可知，任何不对称故障均可利用叠加原理进行分析。对于变压器而言，其故障可由Y侧故障分量和△侧故障分量叠加而成，其正序序网如图2所示。

根据故障分析，可归结典型故障情况下电流序分量关系，如表1所示，Y0/△-11接线变压器典型故障情况下两侧电流量，如表2所示[1]，本文的分析将主要针对这几种故障进行。

说明：表1、表2中IK为各种对应故障时候的故障电流大小，根据故障类型不同其数值也不相同。

2 区外故障时差流分析

2.1 单相接地故障

以Y侧A相接地故障为例分析单相接地短路的情况。为了简化分析，不考虑负荷电流，阻抗为纯电抗，故障电流为IK。根据表2可知，Y侧电流分别为IA=IK，IB=IC=0。

由于存在转角关系，△侧电流分别为

单相接地故障时区外故障时，两种转角方式的差流均为零。

对于△侧发生单相接地故障，除了负荷电流外，只有电容电流，其非常小且不是环流，不能够感应到Y侧，Y侧电流不受△侧对地电容电流的影响。

2.2 相间故障

以BC相间障为例分析两间短路的情况。若△侧bc相短路，根据表2可知，

3 区内故障时差流分析

发生区内故障时候，差流大小需要根据推导计算定量的分析[6，7]。

（3）比较两种转角方式

由于差流与零序和负序阻抗的相对关系有关，即两相接地故障时差流和接地点有关。比较两种转角方式，在BC相间接地短路时候，A相差流在两种转角方式下相对关系不确定;B相Y→△转角方式差流大，C相△→Y转角方式差流大。

3.4 三相短路ABC故障

发生三相短路，由于对称性故障，两种转角方式的差流大小一样，均为故障电流IK。

4 结论

本文从故障分析的角度出发，理论上推导出Y0/△-11接线变压器区外和区内各种典型故障下的差流表达式，结合故障分析的结论，比较了各相差流的大小，典型故障下两种转角方式的各相差流总结如表3所示。

说明：表3中IK为各种对应故障时候的故障电流大小，根据故障类型不同其数值也不相同。m为负序电流分配系数，与零序综合阻抗和负序综合阻抗有关。

通过分析表3可以得出以下结论：

区外故障时，无论采用哪种转角方式，各相差流值均为零，能确保变压器差动保护不会误动。

区内单相接地故障时，故障相△→Y的转角方式差流大;非故障相超前相△→Y转角方式差流大，非故障滞后相Y→△转角方式差流大。

区内相间故障，非故障相Y→△转角方式差流为大;故障相超前相Y→△转角方式的差流大，故障相滞后相△→Y转角方式的差流大。

区内相间接地故障，由于差流大小与零序和负序阻抗的相对关系有关，即两相接地故障中差流和接地点有关系。比较两种转角方式，发现故障相超前相Y→△的转角方式的差流大，故障相滞后相△→Y转角方式的差流大，与两相短路时二者相对大小关系一致。对非故障相而言，两种转角方式的差流相对关系不确定。

区内发生三相短路，由于对称性故障，两种转角方式的差流大小一样，均为故障电流IK。

整体而言，区内单相接地故障，故障相△→Y的转角方式差流大，灵敏度较高。区内相间故障或相间接地故障，故障相超前相Y→△转角方式差流大，故障相滞后相△→Y转角方式差流大。

总之，两种典型的转角方式在不同的故障类型下其差流各有大小，在工作中了解掌握相关特性，有助于提高运维技术水平。

参考文献

[1]张保会，尹项根。电力系统继电保护[M]。北京：中国电力出版社，2005.5.

[2]PST1200系列数字式变压器保护装置说明书[Z].国电南京自动化股份有限公司2002.6..

[3]RCS-978系列变压器成套保护装置说明书[Z].南京南瑞继保电气有限公司，2002.10.

[4]袁宇波，陆于平，刘玉欢. 四种不同变压器差动保护原理的灵敏度分析与比较[C]. 第十届全国保护和控制学术研讨会论文集，2005：194-199.

[5]梁志坚，古斌，谭建成. 不同故障类型不同转角方式下的變压器差流分析[J].电力系统保护与控制，2009， 37（21）， 71-76.

[6]邓祥力，刘世明. 变压器保护两种转角方式的比较[J].继电器，2004， 32（16）， 20-26.

[7]李忠安. 变压器差动保护单相接地灵敏度分析[J].继电器，2003， 31（1）， 39-41.

作者简介：陈 科（1986-），男，浙江宁海人，工程师，从事电力系统继电保护相关运检工作。

郭 强（1985-），男，河南南召人，高级工程师，从事电力系统继电保护相关运检工作。