110 kV 变压器差动保护差流数据分析

何君霞

（中国石油化工股份有限公司天津分公司）

天津石化公司于2020年5月开始进行装置大检修。 在本次大检修中，对某110 kV变电站2005年投运的4套变压器差动保护进行了更新。 在变压器带负荷后，笔者采集了变压器差动保护装置差流相关数据，通过对继电保护装置试验、相量测试及CT极性测试等进行详细查询和分析，验证了带负荷测相量时， 继电保护装置的显示数据、相量表实测数据和根据监控系统实测数据所计算数据的一致性，确保变压器差动保护在变压器运行期间发生故障情况下能正确动作。

1 背景

1.1 差动保护原理简介

变压器差动保护的基本原理是电磁功率平衡，也就是流入变压器和流出变压器的电磁功率基本平衡。 若将变压器绕组两侧的电压折算到一侧同一个电压等级上，那么可以将被保护的变压器看成是一个节点， 根据基尔霍夫电流定律，如果被保护的设备正常运行，以设备两侧母线流入设备的方向为参考正方向，那么流入节点的总电流的相量和就等于零。

1.2 测相量角度分析

以Ynd11接线的变压器为例， 其高低压侧电流相量图如图1所示。 低压侧三相电流分别滞后于高压侧相应三相电流330°（11×30°）， 也就是说低压侧三相电流分别超前于高压侧相应三相电流30°。

图1 Ynd11接线的变压器高低压侧电流相量图

2 数据采集与分析

2.1 变电站运行主接线及相关设备参数

变电站运行主接线如图2所示，110 kV林烯一线121与角林线118工作位合闸（主供），分别带#1主变和#2主变分列运行，6 kV受总开关6011、6012、6021、6022 工 作 位 合 闸， 分 段 开 关6451、6452工作位热备用；林烯二线（两个开关）工作位热备用（辅供）。

图2 变电站运行主接线

表1 变压器参数表

变压器差动保护装置采用南瑞PCS 9671，每台变压器装设两套差动保护装置。 差动保护一、二侧（高压侧，即110 kV侧）分别为主供和辅供开关，三、四侧（低压侧，即6 kV侧）分别为两个低压分支开关。

2.2 数据采集

带负荷前，退出变压器差动保护进行数据采集。

变压器差动保护装置采集数据见表2， 两套差动保护装置显示一致，因此只列一套的数据。

表2 差动保护装置采集数据

表2中的Ie为二次等值额定电流。 各侧的二次等值额定电流分别为各侧变压器额定电流除以CT变比。 可从表得出一侧、 二侧Ie1=Ie2=210/（400/5）=2.625，三侧、四侧Ie3=Ie4=3499/（4000/5）=4.374。 因高低压电压等级不同，计算高低压侧差动电流和制动电流时，需把高低压实际电流分别按二次等值额定电流的倍数折算。

相量表采集数据见表3， 两套差动保护装置显示一致，保护装置只列一套的数据。

表3 相量表采集数据

监控系统采集数据见表4。

表4 监控系统采集数据

2.3 数据对比与分析

2.3.1 数据对比

三侧、四侧三相电流分别滞后于一侧相应三相电流不是150°，三侧与四侧角度不是0°（360°），需要分析产生这种情况的原因。

2.3.2 数据分析

负荷分析。 #1主变一侧实际负荷电流为77.2 A，额定电流为210 A，负荷电流为额定电流的36.8%；#2主变一侧实际负荷电流为51.93 A，额定电流为210 A， 负荷电流为额定电流的24.7%。负荷电流均超过额定电流的10%， 说明所测相量数据有效。

三侧、四侧功率因数差异的影响。 从原理上讲，三侧与四侧角度应为0°。 但是由于这两侧功率因数分别为0.86和0.98，相差较大。 功率因数的差异直接说明三侧、四侧的电流滞后电压的角度存在差异，那么在同一电压基准下，分析高低压侧电流角度时，势必存在差异。

角度分析。 #1变压器高低压侧电流相量图如图3所示。

以#1 主变为例， 从表4 中查得一侧功率因数为0.92，以为同一基准，如图3 所示，

图3 #1变压器高低压侧电流相量图

同理，#1主变B、C相及#2主变三相数据均基本一致，数据均真实有效，与实际相符，不再赘述。

3 结论

3.1 因为功率因数的差异，Ynd11接线的变压器差动高低压角度存在不是150°的现象。

3.2 三、四侧功率因数偏差较大，造成两侧电流与电压角度差不同，从而引起一侧与三侧、四侧电流角度不同。 当三侧与四侧功率因数比较平衡时，再次查看差动保护装置内的角差已接近150°，差动电流无明显变化。