基于2次硬件移相的新型变压器差动保护电流相位补偿方案

陈永明，汤大海，刘 昶，孙东杰，姜正驰，马骏毅，笪 涛

(国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，江苏 镇江，212001)

0 引 言

传统的变压器差动保护电流相位补偿方案有2种：一是基于硬件移相的电流相位补偿方案[1-2]，比如YNd11变压器三角侧电流互感器(TA)的二次采用Y-12接线形式，同时星侧TA的二次绕组采用d-11接线形式；二是通过软件移相实现目标情况的电流相位补偿，变压器各侧的TA二次绕组采用星形接法，利用算式和软件程序来完成电流相位补偿。文献[3]和文献[4]提出了一种新型变压器相位补偿方案：即先采用1次硬件补偿，将YNd系列变压器接线组别的相位补偿问题转化为现已实现的YNd11或YNd1接线的变压器差动保护电流相位补偿问题，再应用软件相位补偿，实现变压器YNd类接线的差动保护电流相位补偿。该文通过进一步分析YNd系列变压器接线组别的特点，提出2种基于2次硬件补偿的新型变压器差动保护电流相位补偿方案。

1 变压器YNd接线组别分类

将YNd接线变压器中的1、3、5、7、9和11点接线，分成YNd11系列和YNd1接线系列两类[5]。其中，11点接线组别系列包括了3、7和11点3种形式，见图1，(a)即11点接线系列的接线示意图，(b)即11点接线形式的接线示意图，(c)即3点接线形式的接线示意图，(d)即7点接线形式的接线示意图；1点接线组别系列包括了1、5和9点3种形式，见图2，其中(a)即1点接线系列的接线示意图，(b)即1点接线形式的接线示意图，(c)即5点接线形式的接线示意图，(d)即9点接线形式的接线示意图。

图1 YNd11系列变压器接线图Fig.1 YNd11 series transformer wiring diagram

图2 YNd1系列变压器接线图Fig.2 YNd1 series transformer wiring diagram

2 新型变压器相位补偿方案1

2.1 YNd11与YNd3变压器相位补偿方案

结合图1和图2接线图可知， 若将YNd1变压器与YNd5变压器的高压侧A、B、C各相电流看作同相，则YNd1变压器与YNd5变压器的低压侧绕组a、b、c各相电流对应相位关系为相差120°。同理，YNd11变压器与YNd5变压器的低压侧绕组a、b、c各相电流对应相位关系为反相，即相差180°，具体对应相位见表1。由表1可间接得到YNd11变压器低压侧绕组与YNd1变压器的低压侧绕组各相电流相位对应关系。

表1 YNd1、YNd5与YNd11变压器低压侧绕组对应相位关系Table 1 Phase relationship of low voltage side winding of YNd1, YNd5 and YNd11 transformer

同理， YNd9与YNd3接线变压器低压侧绕组各相电流相位关系是反相，即相差180°。YNd1接线变压器与YNd9接线变压器的低压侧绕组相电流关系，见表2。以YNd9为中间过渡，可得到YNd3接线变压器与YNd1接线变压器低压侧的绕组各相电流相位关系。

表2 YNd1、YNd9与 YNd3变压器低压侧绕组对应相位关系Table 2 Phase relationship of low voltage side winding of YNd1, YNd9 and YNd3 transformer

结合表1和表2可得出YNd11接线变压器与YNd3接线变压器差动保护电流相位补偿方案。即 由YNd11变压器相位补偿转换为YNd5变压器相位补偿，再由YNd5变压器相位补偿转换为YNd1变压器相位补偿；由YNd3变压器相位补偿转换为YNd9变压器相位补偿，再由YNd9变压器相位补偿转换为YNd1变压器相位补偿，通过这2次硬件相位补偿的转换，将3点或11点接线的变压器差动保护电流相位补偿问题转变为1点接线变压器差动保护电流相位补偿问题，通过1点接线形式的微机变压器差动保护装置软件相位补偿，实现3点和11点接线情况的相位补偿，图3为具体原理接线示意。

图3 YNd11和YNd3接线变压器差动保护电流相位补偿原理示意图Fig.3 Schematic diagram of current phase compensation principle for differential protection of YNd11 and YNd3 connected transformer

2.2 YNd1与YNd9变压器相位补偿方案

同理，将YNd1与YNd7接线变压器高压侧绕组对应的各相电流同相，由图1和图2的接线形式可知YNd1与YNd7接线变压器低压侧绕组各相电流相位关系为反相，即相差180°。再由YNd11与 YNd7接线的变压器低压侧绕组各相电流关系，得到YNd1和 YNd11接线变压器低压侧绕组的各相电流相位关系，见表3。

表3 YNd11、YNd7和YNd1变压器低压侧绕组对应相位关系Table 3 Phase relationship of low voltage side winding of YNd11, YNd7 and YNd1 transformer

同理，由YNd9与YNd3接线变压器低压侧绕组各相电流相位关系是反相，即相差180°。再由YNd11与YNd3接线的变压器低压侧绕组各相电流关系，可得到YNd9接线与YNd11接线变压器低压侧绕组的各相电流关系，见表4。

由表3和表4可得出YNd1接线变压器和YNd9接线变压器差动保护电流的相位补偿方案。即由YNd1变压器相位补偿转换为YNd7变压器相位补偿，再由YNd7变压器相位补偿转换为YNd11变压器相位补偿；或由YNd9变压器相位补偿转换为YNd3变压器相位补偿，再由YNd3变压器相位补偿转换为YNd11变压器相位补偿，通过这2次硬件相位补偿的转换，将1点或9点接线变压器的差动保护电流相位补偿问题转变为了11点接线变压器差动保护电流相位补偿问题，通过11点接线微机变压器差动保护装置软件相位补偿，实现1点和9点接线变压器差动保护电流的相位补偿，图4为具体原理接线示意图。

表4 YNd11、YNd3与YNd9变压器低压侧绕组对应相位关系Table 4 Phase relationship of low voltage side winding of YNd11, YNd3 and YNd9 transformer

图4 YNd1和 YNd9接线变压器差动保护电流相位补偿原理示意图Fig.4 Schematic diagram of current phase compensation principle for differential protection of YNd1 and YNd9 connected transformer

3 新型变压器相位补偿方案2

3.1 YNd3与YNd7变压器相位补偿方案

YNd11变压器接线图如图5(a)所示，若把YNd11变压器接线图的高压侧A、B、C各相桩头变为C、B、A，低压侧绕组a、b、c各相桩头变为c、b、a，如图5(b)示。则会发现YNd11变压器接线就变为了YNd1变压器接线，由此可知YNd11变压器与YNd1变压器高压侧A、B、C和低压侧绕组a、b、c各相电流的对应相位关系，见表5。

图5 YNd11和YNd1变压器接线示意图Fig.5 Wiring diagram of YNd11 and YNd1 transformer

表5 YNd11与YNd1变压器绕组对应相位关系Table 5 Phase relationship between YNd11 and YNd1 transformer winding

利用上文YNd11变压器与YNd3、YNd7变压器的高压侧、低压侧各相电流相位关系，结合表5可分别得到YNd1变压器与YNd11系列变压器的高压侧、低压侧绕组相位关系，见表6。

表6 YNd1变压器与YNd11系列变压器绕组对应相位关系Table 6 Phase relationship between YNd1 transformer and YNd11 series transformer winding

由表6可得出YNd3和YNd7接线变压器差动保护电流相位补偿方案，即由YNd3或YNd7变压器相位补偿转换为YNd11变压器相位补偿，再由YNd11变压器相位补偿转换为YNd1变压器相位补偿，通过这2次硬件相位补偿的转换，将YNd3或YNd7变压器的差动保护电流相位补偿问题转变为了1点接线的变压器相位补偿，通过该接线形式的微机变压器差动保护装置软件相位补偿，实现3点和7点接线情况的相位补偿，图6为具体原理接线示意图。

图6 YNd3和 YNd7接线变压器差动保护电流相位补偿原理示意图Fig.6 Schematic diagram of current phase compensation principle for differential protection of YNd3 and YNd7 connected transformer

3.2 YNd5与YNd9变压器相位补偿方案

同理由上文可得到YNd1、YNd5与YNd9变压器的高压侧、低压侧各相电流相位关系。结合表5可分别得到YNd11变压器与YNd1系列变压器的高压侧、低压侧绕组相位关系，见表7。

表7 YNd11变压器与YNd1系列变压器绕组对应相位关系Table 7 Phase relationship between YNd11 transformer and YNd1 series transformer winding

由表7可得出YNd5或YNd9接线变压器差动保护电流相位补偿方案。即由YNd5或YNd9变压器相位补偿转换为YNd1变压器相位补偿，再由YNd1变压器相位补偿转换为YNd11变压器相位补偿，通过这2次硬件相位补偿的转换，将YNd5或YNd9接线变压器差动保护电流相位补偿问题转变为了11点接线情况，通过该接线形式的微机变压器差动保护装置软件相位补偿，实现5点和9点接线情况的相位补偿，图7为具体原理接线示意图。

图7 YNd5和YNd9接线变压器差动保护电流相位补偿原理示意图Fig.7 Schematic diagram of current phase compensation principle for differential protection of YNd5 and YNd9 connected transformer

4 后备保护相关影响分析

YNd系列接线变压器保护装置的三角侧电流回路为星型接线，符合后备保护对电流回路星型接法的需要，因此对实现被保护设备三角侧后备保护电流测量无影响。方案1情况中，其变压器保护装置三角侧电流回路通过变换相位接入差动保护装置，此时，变压器保护装置的三角侧各相电流回路与原相电流回路不对应，同时各相电流均为反相接入保护装置，在此类情况中，方向元件的正确测量方向及故障录波的各相电流标注均受影响，因此需要通过转换电流相位，使电流恢复之前的各相对应关系。方案2情况中，由于改变接线形式使得YNd系列接线变压器的星侧和三角侧的各相电流接入YNd1或YNd11微机变压器差动保护装置非原来的A、B、C或a、b、c各相电流回路，对后备保护来说，也需要还原原来相序的电流，才不影响保护装置和方向元件的正确测量[6-8]。

5 结 语

YNd系列接线变压器差动保护装置的电流相位补偿问题，由接入该保护装置的相电流2次硬件实现移相转换， 化简归类成YNd1或 YNd11接线情况下的问题，因此可利用现有的YNd1或 YNd11接线微机变压器差动保护装置的电流相位补偿方案，实现YNd全系列接线的电流相位补偿方案，该方案通过变压器差动保护2次硬件补偿加常用变压器差动保护软件补偿共同实现，该方案不需要改动现有保护装置内部的电流相位补偿方案，且对二次回路改动小，实用便捷。