论文部分内容阅读
摘要：通过变压器差动保护构成原理及接线,为消除yd接法变压器两侧固有角差和幅差,分析变压器差动保护两侧电流移相方法,接合主流厂家变压器差动保护调试方法实质解释。为相关工作人员提供参考。
关键词：变压器差动保护；电流移相；调试
Abstract: through the transformer differential protection constitute principle and wiring, to eliminate yd meet method on both sides of the transformer inherent angular and picture is poor, analysis transformer differential protection on both sides of the current phase shifting method, engage mainstream manufacturer transformer differential protection debugging method essence explanation. To provide reference for the related personnel.
Keywords: transformer differential protection; Current phase shifting; debugging
中图分类号：TM4文献标识码：A 文章编号：
一、差动保护两侧电流的移相是改变角差的方式
Y,d接线的变压器，两侧电流的相位不同，若不采取措施，要满足各侧电流的相量和等于零，即=0，根本不可能。因此，要使正常工况下差动保护各侧的电流相量和为零，首先应将某一侧差动TA二次电流进行移相。
在变压器纵差保护中，对某侧电流的移相方式有两类共4种。两类是：通过改变差动 TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相。4种是：改变高压侧差动TA接线方式移相；采用辅助TA移相；由软件在差动元件高压侧移相；由软件在差动元件低压侧移相。
1、改变差动 TA接线方式移相
过去的模拟式变压器纵差保护，大多采用改变高压侧差动TA的接线方式进行移相。微机型保护也可采用这种移相方式。
采用上述移相方式时,须首先知道变压器的接线组别。变压器的接线组别不同,相应的差动TA的接线组别亦不相同。
（1）YN,d11变压器差动TA的接线组别。如图1所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也超前高压侧同名相电流30゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）滞后变压器同名相电流150゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
图1
图2
（2）YN,d5变压器差动TA的接线组别。如图2所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流150゜，因此，低压侧差动TA二次电流也滞后高压侧同名相电流150゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）超前变压器同名相电流30゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
图3
（3）YN,d1变压器差动TA的接线组别。如图3所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也滞后高压侧同名相电流30゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）超前变压器同名相电流150゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
综上所述,改变变压器高压侧TA接线移相的实质是:对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其差动保护TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y,从而使正常工况下各相差动元件两侧电流的相位相差180゜。
2、接入辅助 TA的移相方式
用辅助TA的电流移相方式与采用改变差动TA的接线方式对电流进行移相的方法实质相同。
对于接线组别分别为Y,d接线的变压器,其差动TA的接线为Y,y,而在保护装置中设置一组辅助TA,接为三角形,接入變压器高压侧差动TA二次,对该侧电流进行移相,以达到正常工况下使各相差动元件两侧电流相位相反的目的。
当然，对于不同接线组别的变压器，辅助TA的连接方式不相同。
对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其辅助TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y。
3、用软件对高压侧电流移相
运行实践表明：采用改变高压侧差动TA的接线方式进行移相的方法，有以下主要缺点：
（1）第一次投运的变压器，若某相差动TA极性接错，分析及处理相对较麻烦,在实际工作中更换TA后接线对保护人员的要求较高。
（2）实现差动元件的TA断线闭锁也比较麻烦。
（3）TA二次负载增大三倍，容易使TA饱和。
在微机型保护中，通过软件进行某侧电流移相方式已被广泛应用。对Y,d接线的变压器，厂家或设计要求两侧二次TA接线均接为Y型。
用软件对高压侧差动TA二次电流移相的实质是：在计算差动元件的差流时，高压侧的电流采用TA二次两相电流之差。分析表明，这种移相方式与采用改变TA接线进行移相的方式是等效的。前面已述，变压器高压侧TA接线移相的实质是:对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其差动保护TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y,从而使正常工况下各相差动元件两侧电流的相位相差180゜。因此，YN,d11接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D11接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ia-Ib、Ib-Ic、Ic-Ia, YN,d5接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D5接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ib-Ia、Ic-Ib、Ia-Ic, YN,d1接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D1接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ia-Ic、Ib-Ia、Ic-Ib。
4、用软件对低压侧电流移相
用软件对低压侧差动TA二次电流移相的实质是：在计算差动元件的差流时，将低压侧各相TA二次电流移动一个角度。分别与高压侧同名相TA二次电流计算。
对Y,d接线的变压器，与高压侧移相相同，要求两侧二次TA接线均接为Y型。用软件对低压侧差动TA二次电流移相的角度由变压器的接线组别决定。对于Y,d11接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也超前高压侧同名相电流30゜。要改变固有角差，则应将低压侧差动TA二次电流依次向滞后方向移动30゜
同样道理，对于Y,d5接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流150゜，则应将低压侧差动TA二次电流依次向超前方向移动150゜，对于Y,d1接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，则应将低压侧差动TA二次电流依次向滞后方向移动30゜
二、两侧平衡系数调整是改变幅差的方式
若变压器两侧差动TA二次电流的不同，若不采取措施，同样不能满足=0。
在变压器差动保护中，采用“作用等效”。对电磁式保护，采用“安匝数”原理调整，晶体管和集成电路保护通过变换器将不同电流变换为相同电压进行比较，即二次电压平稳原理。
在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的折算系数，将该系数称为平衡系数。
根据变压器的容量、接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可计算出两侧之间的平衡系数。
设变压器的容量为Se,接线组别为YN,d两侧的电压分别为Uy及Ud,两侧差动TA的变比分别为ny及nd,若以变压器Y 侧为基准,计算出差动保护两侧之间的平衡系数k
要使 =则
三、主流厂家变压器差动保护的计算分析和调试方法（以PST-1200为例）
南自PST-1200型变压器保护在电网系统中应用比较广泛，以此为例进行分析。
其差流的计算公式以Y/△-11转角CT全星型接线A相为例：IACD=(IAH-IBH）/1.732+IAL*CTL*UL/（CTH*UH）。由此公式可知进入保护高压侧二次电流计算是以转角后电流作为差动保护高压侧A相电流，在向超前方向转动30゜后与低压侧A相电流方向一致。在除以1.732后与高压侧A相二次电流幅值相同。应注意的是变压器两侧二次电流实际指向应指向变压器。
现场调试做比例系数时，比较困惑的问题是：分相差动在保护低压侧加a相电流，高压侧也加A相电流,无论如何调整，保护装置总有C相差流。同样，分相差动在保护低压侧加b相电流，高压侧也加B相电流,无论如何调整，保护装置总有A相差流。分相差动在保护低压侧加c相电流，高压侧也加C相电流,无论如何调整，保护装置总有B相差流。对此分析如下：
A相差流计算公式：IACD=(IAH-IBH）/1.732+IAL*CTL*UL/（CTH*UH）。
B相差流计算公式：IBCD=(IBH-ICH）/1.732+IBL*CTL*UL/（CTH*UH）。
C相差流計算公式：ICCD=(ICH-IAH）/1.732+ICL*CTL*UL/（CTH*UH）。
分相差动在保护低压侧加a相电流，高压侧也加A相电流时,根据B相差流计算公式和C相差流计算公式可知，保护装置没有B相差流，但有C相差流。分相差动在保护低压侧加b相电流，高压侧也加B相电流时,根据C相差流计算公式和A相差流计算公式可知，保护装置没有B相差流，但有A相差流。分相差动在保护低压侧加c相电流，高压侧也加C相电流时,根据A相差流计算公式和B相差流计算公式可知，保护装置没有A相差流，但有B相差流。
如实验时做的是星型侧对角型侧实验时需在星型侧加单个电流，而需要在角型侧加相对应两相电流。如星型侧A相，角型侧需加a相和c相。a相与星型A相反相，c相与星型A相同相。由C相差流计算公式：ICCD=(ICH-IAH）/1.732+ICL*CTL*UL/（CTH*UH）可知：ICCD=(0-IAH）/1.73+IaL*CTL*UL/（CTH*UH）=0从而消除了C相差流影响。同理，星型侧B相，角型侧需加b相和a相,b相与星型B相反相，a相与星型B相同相,从而消除了A相差流影响。星型侧C相，角型侧需加c相和b相,c相与星型C相反相，b相与星型C相同相,从而消除了B相差流影响。
四、结语
变电站主变保护差动是主变主保护，弄清原理和增加分析能力对调试人员发现和解决保护装置及二次回路在设计和安装中存在的问题有极大必要性，调试人员技术水平提高和分析能力的扩展也是确保系统安全稳定运行的一项重要人员因素。
参考文献：
[1]南自PST-1200保护装置技术说明书[S].
[2]《PST-1200系列微机型变压器保护检验作业指导书》Q/YNDW113.2.142-2006
[3]《继电保护和电网安全自动装置检验规程》DL/T995-2006
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：变压器差动保护；电流移相；调试
Abstract: through the transformer differential protection constitute principle and wiring, to eliminate yd meet method on both sides of the transformer inherent angular and picture is poor, analysis transformer differential protection on both sides of the current phase shifting method, engage mainstream manufacturer transformer differential protection debugging method essence explanation. To provide reference for the related personnel.
Keywords: transformer differential protection; Current phase shifting; debugging
中图分类号：TM4文献标识码：A 文章编号：
一、差动保护两侧电流的移相是改变角差的方式
Y,d接线的变压器，两侧电流的相位不同，若不采取措施，要满足各侧电流的相量和等于零，即=0，根本不可能。因此，要使正常工况下差动保护各侧的电流相量和为零，首先应将某一侧差动TA二次电流进行移相。
在变压器纵差保护中，对某侧电流的移相方式有两类共4种。两类是：通过改变差动 TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相。4种是：改变高压侧差动TA接线方式移相；采用辅助TA移相；由软件在差动元件高压侧移相；由软件在差动元件低压侧移相。
1、改变差动 TA接线方式移相
过去的模拟式变压器纵差保护，大多采用改变高压侧差动TA的接线方式进行移相。微机型保护也可采用这种移相方式。
采用上述移相方式时,须首先知道变压器的接线组别。变压器的接线组别不同,相应的差动TA的接线组别亦不相同。
（1）YN,d11变压器差动TA的接线组别。如图1所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也超前高压侧同名相电流30゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）滞后变压器同名相电流150゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
图1
图2
（2）YN,d5变压器差动TA的接线组别。如图2所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流150゜，因此，低压侧差动TA二次电流也滞后高压侧同名相电流150゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）超前变压器同名相电流30゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
图3
（3）YN,d1变压器差动TA的接线组别。如图3所示，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也滞后高压侧同名相电流30゜。而从高压侧差动TA二次流入各相差动元件的电流（分别为TA二次两相电流之差）超前变压器同名相电流150゜。因此，各相差动元件的两侧电流的相位相差180゜。
综上所述,改变变压器高压侧TA接线移相的实质是:对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其差动保护TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y,从而使正常工况下各相差动元件两侧电流的相位相差180゜。
2、接入辅助 TA的移相方式
用辅助TA的电流移相方式与采用改变差动TA的接线方式对电流进行移相的方法实质相同。
对于接线组别分别为Y,d接线的变压器,其差动TA的接线为Y,y,而在保护装置中设置一组辅助TA,接为三角形,接入變压器高压侧差动TA二次,对该侧电流进行移相,以达到正常工况下使各相差动元件两侧电流相位相反的目的。
当然，对于不同接线组别的变压器，辅助TA的连接方式不相同。
对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其辅助TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y。
3、用软件对高压侧电流移相
运行实践表明：采用改变高压侧差动TA的接线方式进行移相的方法，有以下主要缺点：
（1）第一次投运的变压器，若某相差动TA极性接错，分析及处理相对较麻烦,在实际工作中更换TA后接线对保护人员的要求较高。
（2）实现差动元件的TA断线闭锁也比较麻烦。
（3）TA二次负载增大三倍，容易使TA饱和。
在微机型保护中，通过软件进行某侧电流移相方式已被广泛应用。对Y,d接线的变压器，厂家或设计要求两侧二次TA接线均接为Y型。
用软件对高压侧差动TA二次电流移相的实质是：在计算差动元件的差流时，高压侧的电流采用TA二次两相电流之差。分析表明，这种移相方式与采用改变TA接线进行移相的方式是等效的。前面已述，变压器高压侧TA接线移相的实质是:对于接线组别分别为YN,d11、YN,d5 、YN,d1的变压器,其差动保护TA的接线应分别为D11,y、D5,y、D1,y,从而使正常工况下各相差动元件两侧电流的相位相差180゜。因此，YN,d11接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D11接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ia-Ib、Ib-Ic、Ic-Ia, YN,d5接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D5接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ib-Ia、Ic-Ib、Ia-Ic, YN,d1接法的变压器高压侧的电流采用TA二次两相电流之差按D1接线原则，A、B、C 相电流进入差流计算应分别取Ia-Ic、Ib-Ia、Ic-Ib。
4、用软件对低压侧电流移相
用软件对低压侧差动TA二次电流移相的实质是：在计算差动元件的差流时，将低压侧各相TA二次电流移动一个角度。分别与高压侧同名相TA二次电流计算。
对Y,d接线的变压器，与高压侧移相相同，要求两侧二次TA接线均接为Y型。用软件对低压侧差动TA二次电流移相的角度由变压器的接线组别决定。对于Y,d11接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，因此，低压侧差动TA二次电流也超前高压侧同名相电流30゜。要改变固有角差，则应将低压侧差动TA二次电流依次向滞后方向移动30゜
同样道理，对于Y,d5接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别滞后高压侧同名相电流150゜，则应将低压侧差动TA二次电流依次向超前方向移动150゜，对于Y,d1接线的变压器，由于变压器低压侧各相电流（出线电流）分别超前高压侧同名相电流30゜，则应将低压侧差动TA二次电流依次向滞后方向移动30゜
二、两侧平衡系数调整是改变幅差的方式
若变压器两侧差动TA二次电流的不同，若不采取措施，同样不能满足=0。
在变压器差动保护中，采用“作用等效”。对电磁式保护，采用“安匝数”原理调整，晶体管和集成电路保护通过变换器将不同电流变换为相同电压进行比较，即二次电压平稳原理。
在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的折算系数，将该系数称为平衡系数。
根据变压器的容量、接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可计算出两侧之间的平衡系数。
设变压器的容量为Se,接线组别为YN,d两侧的电压分别为Uy及Ud,两侧差动TA的变比分别为ny及nd,若以变压器Y 侧为基准,计算出差动保护两侧之间的平衡系数k
要使 =则
三、主流厂家变压器差动保护的计算分析和调试方法（以PST-1200为例）
南自PST-1200型变压器保护在电网系统中应用比较广泛，以此为例进行分析。
其差流的计算公式以Y/△-11转角CT全星型接线A相为例：IACD=(IAH-IBH）/1.732+IAL*CTL*UL/（CTH*UH）。由此公式可知进入保护高压侧二次电流计算是以转角后电流作为差动保护高压侧A相电流，在向超前方向转动30゜后与低压侧A相电流方向一致。在除以1.732后与高压侧A相二次电流幅值相同。应注意的是变压器两侧二次电流实际指向应指向变压器。
现场调试做比例系数时，比较困惑的问题是：分相差动在保护低压侧加a相电流，高压侧也加A相电流,无论如何调整，保护装置总有C相差流。同样，分相差动在保护低压侧加b相电流，高压侧也加B相电流,无论如何调整，保护装置总有A相差流。分相差动在保护低压侧加c相电流，高压侧也加C相电流,无论如何调整，保护装置总有B相差流。对此分析如下：
A相差流计算公式：IACD=(IAH-IBH）/1.732+IAL*CTL*UL/（CTH*UH）。
B相差流计算公式：IBCD=(IBH-ICH）/1.732+IBL*CTL*UL/（CTH*UH）。
C相差流計算公式：ICCD=(ICH-IAH）/1.732+ICL*CTL*UL/（CTH*UH）。
分相差动在保护低压侧加a相电流，高压侧也加A相电流时,根据B相差流计算公式和C相差流计算公式可知，保护装置没有B相差流，但有C相差流。分相差动在保护低压侧加b相电流，高压侧也加B相电流时,根据C相差流计算公式和A相差流计算公式可知，保护装置没有B相差流，但有A相差流。分相差动在保护低压侧加c相电流，高压侧也加C相电流时,根据A相差流计算公式和B相差流计算公式可知，保护装置没有A相差流，但有B相差流。
如实验时做的是星型侧对角型侧实验时需在星型侧加单个电流，而需要在角型侧加相对应两相电流。如星型侧A相，角型侧需加a相和c相。a相与星型A相反相，c相与星型A相同相。由C相差流计算公式：ICCD=(ICH-IAH）/1.732+ICL*CTL*UL/（CTH*UH）可知：ICCD=(0-IAH）/1.73+IaL*CTL*UL/（CTH*UH）=0从而消除了C相差流影响。同理，星型侧B相，角型侧需加b相和a相,b相与星型B相反相，a相与星型B相同相,从而消除了A相差流影响。星型侧C相，角型侧需加c相和b相,c相与星型C相反相，b相与星型C相同相,从而消除了B相差流影响。
四、结语
变电站主变保护差动是主变主保护，弄清原理和增加分析能力对调试人员发现和解决保护装置及二次回路在设计和安装中存在的问题有极大必要性，调试人员技术水平提高和分析能力的扩展也是确保系统安全稳定运行的一项重要人员因素。
参考文献：
[1]南自PST-1200保护装置技术说明书[S].
[2]《PST-1200系列微机型变压器保护检验作业指导书》Q/YNDW113.2.142-2006
[3]《继电保护和电网安全自动装置检验规程》DL/T995-2006
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。