变压器差动保护差动电流计算有关问题分析2月22日李英武.docx

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1、变压器差动保护差动电流计算有关分析作者单位与姓名及邮政编码内容摘要本文提出变压器差动保护差动电流计算中，变压器各侧绕组接线方式与分接头、电流互感器的变比与型号以及合闸励磁涌流等引起计算误差的原因，并对如何消除计算误差进行了分析，可供产品开发、差动保护整定值计算及现场调试参考。关键词变压器差动保护绕组连接电流互感器变比平衡系数制动系数整定值计算变压器差动保护是变压器的主保护之一，当变压器电流速断保护灵敏系数满足不了要求时，应设置差动保护。变压器各侧绕组接线方式与分接头、电流互感器的变比与型号以及合闸励磁涌流等，在差动电流计算时都会引起计算误差。差动电流计算与差动保护整定都必须考虑上述因素造成的影

2、响。BSTB-3型变压器差动保护装置设计了两种典型方案，第一种方案为BSTB-301/CD+BSTB302GHB+BSTB302DHB三种装置各设置一台，其中BSTB301/CD为差动保护（不含操作箱、含档位测量及有载调压），BSTB302GHB为高后备保护（含高压侧测量、操作箱、非电量跳闸、两路05V或420mA直流量模拟量测量），302DHB为低后备保护（含低压侧测量与操作箱）。第二种方案为BSTB301/CD+BSTB302GHB两种装置各设置一台，其中BSTB301/CD为差动保护（含低压侧测量、操作箱、档位测量及有载调压），BSTB302GHB为高低后备保护（含高压侧测量、操作箱、非

3、电量直跳、两路05V或420mA直流量模拟量测量）。一变压器绕组连接组别1变压器绕组连接方式变压器各侧电压相位决定于绕组的连接方式,变压器绕组的连接方式与绕组的接线方式及接线时绕组的极性有关，变压器绕组的连接方式称为变压器绕组连接组别。变压器各侧绕组的接线方式有星型（Y）,三角形（D）和曲折型（Z）三种，当变压器三相负荷基本平衡及电网谐波不大时采用星型（Y）接线，当变压器三相负荷不平衡程度严重及电网谐波不大时采用三角形（D）接线；曲折型接线方式有利于防止过电压和雷击造成的损害，多用于接地变压器。三种接线方式的表示为：丫/d1、Y/d5、Yd7Yd1KYy12,D/y1KD/d与Z/z等各种组合

4、，其中Y型接法若有中性点引出，则用YN/yn表示；其中大写字母表示高压侧绕组，小写字母表示中压绕组和低压侧绕组。2变压器绕组连接组别变压器绕组连接组别用时钟法来表示。变压器各侧随着接线与极性不同电压相位只能够按照30。电角度变化，将表示电压相位的360。电角度以30为单位划分为12个单元，这样用112就可表示出变压器各侧电压的相位，例如:D/y11代表变压器高压侧为三角形（D）接线，低压侧为星型（Y）接线，按照连接时的极性，从图一中就可以看到高压侧图一D/y-11变压器绕组连接与向量图为三角形（D）接线，每个绕组上的电压为线电压，低压侧为星型（Y）接线，每个绕组上的电压为线电压。根据绕组连接时

5、的极性，高压侧A相绕组上的电压为A相与一B相电压的向量和，超前A相相电压30。高低压侧两个绕组上的电压相位相同，这样低压侧A相绕组上的电压也就为超前高压侧A相相电压30,或定义为落）图二为变压器绕组连接组别为y/y12的变压器绕组连接与向量图。从图二中就可以看到变压器高压侧与低压侧绕组连接均为星型（Y）,而且极性相同，即高压侧与低压侧各相电压相位完全相同，或定义为落后360此时变压器的绕组连接组别就为y/y12o如果将图一中变压器高压侧绕组极性反向连接，高压侧A相绕组上的电压为一A相电压与B相电压的向量和，落后A相相电压150。，此时变压器的绕组连接组别就为D/y5o如果将图二中变压器高压侧或

6、低压侧绕组极性反向连接，高压侧与低压侧各绕组上的电压相位就相差180。，此时变压器的绕组连接组别就为y/y6o依此类推根据变压器绕组连接的方式与连接的极性不同，就可以得到若干种变压器的绕组连接组别，但实际工程应用中只有y/y0、y/y6、D/y11与y/D11等几种。我国常用的Y形对Y形接线，都选用12点接线；Y形对形接线，都选用11点接线。常用变压器接线形式包括以下几种：Y/4T1或YY4T2T1,主要用于变电站及电厂的主变。/-11也用于电厂的励磁变。YYY-12-1212-12或A/Y/Y-1-1,主要用于电厂的高厂变。二.-11接线组别的式变压器高低压侧电流互感器一次电流1高压侧及低压

7、侧电流互感器一次电流一般发电厂升压变压器与35kV供电系统变压器都采用“/Y”接线，原因是因为/侧三次谐、零序不能流出，绕组，可隔离发电机侧或负载侧与主供电系统间的三次谐波及零序传递。图三为常用的35kV电力变压器Y/接线一次系统及电流互感器二次接线图。图中IaKIbKIac1与Ia2、Ib2、Iac2分别为高压侧及低压侧电流互感器一次电流。Ia1rrmIb1fYYYAIdrrIb2*Ic2上OOOddOIa1Ia1Ib1Ib1IdIdOOOOOOIa2Ia2Ib2Ib2Ic2Ic2Ia2m图三Y/变压器电流互感器一次接线图2变压器高低压侧电流变换图四中1ai、Ia20等分别为变压器按相电流变

8、换示意图，如果变压器原副边匝数比为n,即变压器的变比为n,则Ia20/Ia1=n，由图四可见Ia2=Ia20Ic20,并且发生相位变化，图四Y/变压器电流变换示意图显然两侧同相电流正常带负荷时将产生差流(Ia1-Ia20)o两侧正常带对称负荷时原副边电流矢量图如图五所示。如果变压器原副边极性端标称按通用标准，指向变压器内部为正方向，带负荷时两侧电流将反向，图五中向量图分析时为便于理解按负荷电流原副边同方向来表示，图五所示低压侧电流Ia2超前高压侧Ia1为30。，或定义为落后330。，此时变压器的绕组连接组别为Y-110图五负荷状态下高低压侧TA向量示意图三Y/型变压器高压与低压侧电流相位对差动

9、电流计算的影响1变压器高压与低压侧电流相位对差动电流计算影响的解决方案由于变压器绕组连接组别不相同，高低压侧电流就会产生相位差，从而产生差流，差动保护必须采取措施解决。一般有两种解决方案，第一种方案是通过变压器高压侧或低压侧电流互感器的二次侧接线形式来进行相位调整；第二种方案是将变压器高压与低压侧电流互感器的二次侧均按“Y”形式接入差动保护装置，微机保护由软件通过计算方法来消除由于高低压侧相位差产生差流。BSTB-301(CD)差动保护装置对这两种方法通过定值设置都能适应。2通过电流互感器二次侧接线方式消除变压器高压与低压侧电流相位对差动电流计算的影响图六为通过变压器高压侧或低压侧电流互感器的

10、二次侧接线形式来进行相位调整的电流互感器二次侧接线图。从图中可以看出，变压器的绕组连接组别为y/D11时，变压器高压侧与低压侧电流相位相差30,变压器高压侧电流互感器的二次侧为接线时，高压侧流入保护装置的电流Ia3=Ia1Ib1,Ib3、3可以以此类推，变压器高压侧电流互感器一次侧与二次侧电流的相位就会相差30。变压器低压侧电流互感器的二次侧为“Y”接线时，低压侧流入保护装置的电流为Ia3=Ia2,Ib2、Ic2,可以以此类推，变压器低压侧电流互感器一次侧与二次侧电流BKB-3O1/CD微机差动保护*Ia2大Ia1幺r21Ia3Ia227幺1*rm02T22T8Q7YYA2T3*1b3F/米C

11、rm；)2T42T10f)2T6_2T12r73烁*2”*b2Ib1*2T5大匕3QIc?1立不2T11Q1*c2Id洋_ryyy1)-高压侧二低压侧图六变压器差动保护高低压侧电流互感器二次侧/Y接线示意图的相位就会相同。这样通过变压器高压侧与低压侧电流互感器二次侧接线方式不同，就可以将变压器高压侧与低压侧电流调整为相同相位，常规变压器差动保护就是通过此种方法来进行相位调整的。3通过微机差动保护通过软件来消除变压器高压与低压侧电流相位对差动电流计算的影响采用变压器高压侧与低压侧电流互感器二次侧接线方式来调整电流相位，当电流互感器二次侧接线为“”时接线与查线都比较复杂。由图七可见，如果变压器高压

12、侧与低压侧电流互感器BKB-3O1/CD微机差动保护Ia1*rmo*4vn2T22T84mv*匕2水Ib1”1rv2T342T42T10()2T6_2口2CIb212T9(八本箕*Ib2Id*I_2叶U125-kICIOrC2107-11y_rrmO1*c2高压侧低压侧图七变压器差动保护高低压侧电流互感器二次侧Y/Y接线示意图的二次侧均为“丫”接线时，变压器高压侧与低压侧电流互感器的一次侧与二次侧电流的相位相同，此时流入变压器差动保护装置高压与低压侧的电流相位就相差30。变压器微机差动保护装置完全可以在软件计算差动电流时进行30。相位调节。变压器绕组连接组别不相同时，变压器高压侧与低压侧电流互

13、感器的二次侧均为“Y”接线时，流入变压器差动保护装置高压与低压侧的电流相位就不相同。可以将常用的几种变压器绕组连接组别编制为几种固定的代码，变压器微机差动保护装置软件组态时将变压器绕组连接组别代码设置好就可以了。4BSTB-301微机变压器差动保护装置变压器绕组连接组别与电流互感器二次侧接线方式整定BSTB-301微机变压器差动保护装置适用于66kV以下两圈变压器的保护，考虑了最常用的几种变压器绕组连接组别与电流互感器二次侧接线方式，装置需输入对应的定值代码“TAFS”见表一。当TAFS=O时，保护装置用高低压侧分相电流直接进行差动比较；当TAFS=1时，保护装置将高压侧电流按Ia3=Ia1I

14、b1等变换后与低压侧分相电流进行差动比较。表一“TAFS”定值代码表变压器接线形式TA二次接线形式TAFS-11/Y0Y/Y1-1/Y0Y/Y2Y/Y-12Y/Y0四电流互感器变比对差动电流计算的影响1变压器高低压侧电流测量及差动电流计算变压器高低压侧电流都需要采用电流互感器进行测量。电流互感器二次侧额定电流有5A与IA两种规格，变压器差动保护一般都采用二次侧额定电流为5A的电流互感器，差动电流由各侧电流互感器的二次侧电流来进行计算。如果变压器各侧电流互感器一次侧额定电流都能够按照变压器各侧的额定电流来选择，计算差动电流时就不会产生计算误差。假设变压器为S935/10.5,额定容量为630Ok

15、VA。变压器高压侧额定电流为:630OkVA/1.73235kV=103.93A,变压器高低压侧电流互感器二次侧均为星形接线，接线系数为1。此时如果选用变比为103.93A/5A=20.786的电流互感器。变压器低压侧额定电流就为：6300kVA/1.73210.5kV=346.42A,选用变比为346.42A/5A=69.27的电流互感器。当变压器为额定负荷时，变压器高压侧电流互感器二次侧电流为：103.93A20.786=5A;变压器低压侧电流互感器二次侧电流为：346.42A69.27=5Ao当变压器为额定负荷的50%时，变压器高压侧电流互感器二次侧电流为：51.965A/20.786=2.5A；变压器低压侧电流互感器二次侧电流为：123.21A69.27=2.5A。计算差动电流时就不会出现误差。2