变压器差动保护比率制动系数校验辅助方法

朱国超，陈 姣

(青海省电力公司检修公司，青海 西宁 810000)

0 引言

变压器是电力系统中的重要设备，差动保护作为变压器的主保护〔1〕，一直是现场调试的重难点。其中，比率制动系数的校验尤为繁琐，一是调试人员需要手工进行大量的计算，得出变压器的二次额定电流、平衡系数等参数，过程繁琐；二是由于差动保护生产厂家、相位及幅值的校正方法以及现场接线方式的不同，导致即使是经验丰富的调试人员也不一定能快速校验出差动比率保护的斜率，从而使得变压器差动保护调试费时又费力。

为解决检修现场主变保护校验繁琐、困难的问题，基于变压器差动保护原理、相位及幅值的校正方法，采用Excel开发了一个专门用于变压器差动保护比率制动系数校验的程序，作为变压器差动保护调试的辅助工具。该程序在实践中得到充分验证，为变压器差动保护的调试工作节约了时间，提高了工作效率。

1 变压器差动保护原理

较复杂的变压器差动保护3段式比率制动特性曲线如图1所示，该曲线的动作方程可描述为：

Id≥Kb1Ir+Icdqb(Ir≤Ir1)；

Id≥Kb2(Ir-Ir1)+Kb1Ir1+Icdqd(Ir1

Id≥Kb3(Ir-Ir2)+Kb2(Ir2-Ir1)+Icdqd+Kb1Ir1(Ir>Ir2)

2 变压器保护相位及幅值校正

由于变压器本身各侧绕组的接线方式不同，流入变压器保护的变压器各侧电流也必然达不到简单的平衡条件〔2〕。为确保变压器保护在正常运行时或外部故障时流入变压器保护的差动保护矢量和为0，必须进行相位及幅值校正〔3〕。下文以目前电力系统常见变压器连接组别YNynd11为例进行说明。

2.1 相位校正

图2 Y→△相位校正公式图

图3 △→Y相位校正公式图

2.2 幅值校正

1)变压器各侧一次额定电流IN为：

式中：SN为变压器高侧额定容量，MVA；UN为变压器各侧额定电压，kV。

2)变压器各侧二次额定电流Ie为：

Ie=IN/nTA

式中：nTA为变压器各侧电流互感器变比。

3)变压器各侧平衡系数Km，以高压侧为基准：Km=IeH/Ien；以低压侧为基准：Km=IeL/Ien。

其中：IeH为变压器高压侧二次额定电流，A；IeL为变压器低压侧二次额定电流，A；Ien为变压器需要计算侧二次额定电流，A。

变压器各侧平衡系数Km计算在辅助方法中体现见图4；

图4 各侧平衡系数图

通过相位及幅值校正后，变压器保护差动电流计算式可表达为：

3 变压器保护现场调试接线

为方便计算，选择在实验侧加入单相电流进行调试计算。针对不同的转化方式，现场也可以进行其他方式接线。由于高、中压侧进行校验实验接线相对简单在此不再赘述其接线方式。以下以高、低压侧进行校验为例说明接线方式，中、低压侧进行校验接线方式与高、低压侧进行校验接线方式相同。

图5为由星形侧向角形侧(Y→△)转化方式下，高、低压侧的实验接线方式。

图5 星形侧向角形侧(Y→△)转化方式接线示意图

图6为由角形侧向星形侧(△→Y)转化方式下，高、低压侧的实验接线方式。

图6 角形侧向星形侧(△→Y)转化方式接线示意图

4 辅助计算程序开发

4.1 辅助计算程序流程

变压器差动保护比率制动系数校验程序运作流程如图7所示。

图7 辅助计算程序流程图

4.2 辅助计算程序功能

依据变压器铭牌参数(组别、各侧电压等级、钟点数)、各侧电流互感器变比，将其输入到程序相应的表格内，即可得到变压器各侧的二次额定电流、平衡系数；再依据保护厂家装置说明书选择相应的相位校正方式。

依据厂家保护装置说明书、保护定值单，在程序相应的表格内输入差动保护比率制动特性曲线数据(辅助方法中体现见图8)，并选择相应的相位校正方式。

图8 比率制动特性曲线数据图

将测试仪加入保护装置平衡点数据后，对某一侧电流进行递增或递减至恰好差动保护动作时各侧电流数据值输入程序相应表格内(辅助方法中体现如图9)，程序可计算出此点所对应的分相差动电流及制动电流(辅助方法中体现如图10)，程序中的关联于A、B、C三相差动电流及制动电流可动态显示出动作点(辅助方法中体现如图11)，由该数据计算出的差动电流及制动电流记录至相应表格内，同样方法得到另一点差动电流及制动电流，由此可以计算出变压器差动保护比率制动系数(辅助方法中体现如图12)；最后将计算得出的比率制动系数与说明书或定值单上的系数进行比较验证即可。

图9 各侧电流数据输入图

图10 差动电流及制动电流图

图11 动态显示计算数据图

图12 比率制动系数计算结果图

5 辅助计算程序适用范围

尽管变压器保护生产厂家众多，其相位转化方式也不尽相同，但保护原理基本一致，所以在小程序中选择相位校正方式后可用于各个厂家变压器保护校验。

由于变压器绕组接线方式不一致导致的差异，也可在程序中选择后予以消除，因此可广泛应用于双绕组变压器、三绕组变压器以及自耦变压器。

该程序是基于目前电力系统内最常见的产品开发的，可适用的装置有：南瑞继保RCS-978、PCS-978系列，北京四方CSC-326系列，许继电气WBH-801系列，国电南自SGT-756系列等。

6 结束语

变压器差动保护比率制动系数校验一直是现场调试的难点，用简单工具Excel开发的比率制动系数校验程序有较好的的操作界面、易于操作，经过现场大量实践验证，可以较好地帮助调试人员节约时间，提高工作效率。