不同接线组别下的变压器差动保护二次接线方法

石 峥，张 弘，雷 敏，白志轩，吴寿山，孙昭昌

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266061）

0 引 言

目前，变压器的常用接法有Y（星形）与D（三角形）两种，Z（曲折形）不常用[1]。三角形接线（D）中每相绕组与另两相绕组头尾相接，其优点是3次谐波会在三角形绕组中自相抵消。但三角形接线没有中性点，无法利用中性点接地来控制对地电位。而星型接线（Y）的优点在于它有中性点，可以利用中性点选择一种接地方式，控制系统对地电压和保护措施，其缺点在于感应的3次谐波无法抵消，会影响下一级或用电设备[2]。

在变电站中，变压器高压侧通常为110 kV及以上系统，多为中性点直接接地系统，为了中性点接地方便，故常接成Y型；而低压侧10 kV系统是中性点不接地系统，同时三角形接法又可以消除3次谐波，故常接成D型接线。

1 变压器接线组别简介

变压器接线组别是指变压器一次绕组和二次绕组组合接线形式的一种表示方法，大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式[3]。

变压器的接线组别可以用时钟表盘度数来表示，钟点法表示的变压器接线组别的实质是变压器一次侧（或原边）与二次侧（或副边）间的线电压相位差，一个圆周的角度为360°，所以时钟上每一个格就代表30°[4]。组别之间的角度都按顺时针的方向，以12点作为基数来计算，以一次线圈线电势相量作为时钟的分针，并令其固定指向12:00位置，以对应的二次线圈线电势相量作为时针，它所指的时数就是接线组别标号中的数字[5]。

三相变压器的接线组别共分12组，其中6个单数组，6个双数组。凡是一次线圈和二次线圈的接线方式不一致的都属于单数组，如Yd连接的三相变压器，共有Yd（1、3、5、7、9、11）6种不同组合的接线组别；凡是一次线圈和二次线圈接线方式相同的都属于双数组，如Yy连接的三相变压器，共有Yy（0或 12、2、4、6、8、10）6种不同组合的接线组别；为了标准化接线绕组，国家标准制定了5种标准接线组别的三相双绕组变压器，分别为Y-yn0、Y-d11、YN-d11、YN-y0和 Y-y0。其 中 Y-yn0接线组别常用于三相四线制低压配电系统中，给动力和照明的混合负载供电，Y-d11接线组别常用于低压配电网中高于0.4 kV的线路中，YN-d11接线组别用于高压侧位于110 kV及以上中性点需接地的高压配电网系统中，YN-y0接线组别用于原边需要接地的系统中，Y-y0接线组别用于供电给三相动力负载的线路中[6]。

2 差动保护二次接线调整原理介绍

差动保护作为变压器保护的主保护，《10 kV～110（66） kV元件保护及辅助装置标准化设计规范》中对变压器保护应支持的接线方式规定：“至少应包括 1、11和12点钟接线”，对于其他接线方式未做强制要求。但在实际使用过程中，因各地情况不同，存在其他接线绕组的变压器。例如，对于青岛地区而言，因市区老城区范围无110 kV电压等级，主变为220 kV/35 kV的YNd11接线、35 kV/10 kV的YNd11接线，因此10 kV系统与220 kV系统间存在60°角差。而对于其他区域，因为220 kV/110 kV主变为Y-y0接线方式，所以110 kV转为10 kV系统的110 kV/10 kV主变需要采用10点接线，使得10 kV系统与220 kV系统间存在60°角差以便与市区10 kV线路合环运行。

对于这类特殊情况的主变保护，需要由保护厂家提供特殊版本程序。但有的厂家没有对于特殊情况开发特殊版本，为保证按时供电，提高供电可靠性和建设检修工程效率，有时来不及等待厂家专门开发特殊版本程序，可以通过调整二次接线的方式使得普通版本差动保护能够满足使用需求。

不同接线组别下一、二次线圈电压相量图如图1所示，其中uA为一次线圈A相电压，ua、ub、uc为二次线圈A、B、C相电压。可以发现，不同接线组别间存在一定的相位关系，可以通过公式相互转化。对于奇数形式的接线方式，都可将其转化为11点接线或者1点接线，对于偶数形式的接线方式，都可将其转化为12点接线。以11点和12点接线为标准，各接线组别下一次二次电压对应关系如表1所示。

图1 不同接线组别电压向量图

表1 不同接线组别电压转化表

3 10点接线主变二次接线调整实例

对于某110 kV/35 kV/10 kV主变接线形式为YN-d11/yn-10的变电站，110 kV/10 kV为10点接线，因为现场使用较少，部分保护装置厂家并未专门针对这种接线组别设计相应版本的主变保护装置，其差动保护功能不能实现，需要继电保护人员在现场找到对应解决办法。以某厂家差动保护装置为例，如表2所示，该厂家差动保护装置仅支持以下接线方式。

表2 某厂家主变保护装置支持的接线组别

在厂家设备不满足需求的情况下，为满足10点接线形式，参考表1的公式推导，可将其转化为12点接线方式。10点接线和12点接线的电流间关系如图2所示，其中，UA、UB、UC、IA、IB、IC为一次线圈的各相电压和电流，Ua12、Ub12、Uc12、Ia12、Ib12、Ic12为12点接线方式下二次线圈各相电压和电流，Ua10、Ub10、Uc10、Ia10、Ib10、Ic10为 10点接线方式下二次线圈各相电压和电流。由于分析时可认为变压器所带负荷的阻抗角固定，即功率因数固定，图2中假定功率因数为1；由于规定的电流正方向为母线流向线路，所以低压侧的电流与电压反向。

图2 10点接线与12点接线转化关系

由图2可以看出，10点接线12点接线组别下电流存在如下关系：

所以可以通过更改二次接线实现差动保护的通用算法，通过改变端头标号及极性端将10点接线转变为12点接线。具体方式如下：将装置设置成12点接线模式，并将装置的a相流入电流接现场c相流出电流，装置b相流入电流接现场a相流出电流，装置c相流入电流接现场b相流出电流。现场具体接线方式如图3所示。

图3 10点转化为12点接线组别现场二次接线图

通过调整二次接线可将10点接线转换为12点接线接入差动保护，差动保护功能不受影响，同理可以进行其他接线组别间的转化。但要注意的是，若装置还集成了其他保护，如方向过流保护，则可能受到影响。同时，装置中显示的采样读数为接线调整后的采样而非装置中显示的ABC三相读数，日常运行时查看装置应注意。

4 结 论

针对部分差动保护装置不能满足所有接线组别情况的问题，本文根据主变接线组别原理，提出了一种通过改变端头标号及极性端的方法，将任意接线组别的主变保护转化为12、11和1点接线，用于差动保护计算。并以实际应用介绍了一种将10点接线主变保护转化为12点接线接入差动保护的方法。