蔣一泉，袁宇波，李辰龍，黃浩聲

（1.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京 211102；2.江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京 211103）

電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的設(shè)備，作為變壓器主保護(hù)的差動保護(hù)也因此備受重視[1，2]。長期以來，由于變壓器差動保護(hù)不同于發(fā)電機(jī)差動保護(hù)，在進(jìn)行差動保護(hù)判別之前，需要對電流進(jìn)行幅值相位校正[3-5]，人們從不同的角度深入研究變壓器差動保護(hù)，使得原本簡單的差動保護(hù)衍生出多種不同的形式，很容易給現(xiàn)場運(yùn)行造成一定的困惑。目前國內(nèi)主流的兩種差動保護(hù)轉(zhuǎn)角原理，一種是相間電流差動保護(hù)原理（iA-iB）；還有一種是減零序差動保護(hù)原理（iA-i0）[6-8]。RET521屬于前者，而RET670屬于后者，因此ABB這兩種保護(hù)的區(qū)別主要就是原理上的區(qū)別。

1 兩種保護(hù)的原理區(qū)別

由于變壓器各側(cè)的額定電流、相位在正常運(yùn)行時(shí)不一致，因此在形成差動電流之前，一般要進(jìn)行幅值相位校正。以Y/△接線變壓器為例，在區(qū)外故障時(shí)，區(qū)外故障的零序電流通過三角形繞組和地構(gòu)成通路，而一般來說△側(cè)的電流互感器（TA）都是接在環(huán)外，△側(cè)感受不到區(qū)外故障的零序電流，而Y0的TA能夠感受到故障零序電流，因此如果不消除Y0側(cè)的零序電流，很有可能會引起差動保護(hù)的誤動。如圖1所示，某電廠在發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，2臺啟備變保護(hù)由于在定值中沒有設(shè)置Zsub=off，導(dǎo)致在區(qū)外故障時(shí)，2臺啟備變差動保護(hù)誤動。

由圖1可知目前差動保護(hù)一般要消零序電流的原因。如果不消除零序構(gòu)成差動保護(hù)，就需要將TA安裝在△環(huán)里面，這在一些三相分體的高壓變壓器上是可行的。通常在數(shù)字保護(hù)中可通過軟件來校正，TA一次側(cè)統(tǒng)一接成Y形。以Y0/Y0/△-11變壓器為例，A相差動電流的計(jì)算方法有2種。

（1）RET670的計(jì)算方法：

式（1）中：IDiff_A為 A 相差動電流；為高壓側(cè) A 相電流為高壓側(cè)零序電流；為中壓側(cè) A 相電流；為中壓側(cè)零序電流；為低壓側(cè) A 相電流；為低壓側(cè) C 相電流；UH，UM，UL分別為高、中、低壓側(cè)的額定電壓。該原理是以500 kV高壓側(cè)為參考側(cè)計(jì)算的。

（2）RET521的計(jì)算方法：

2 變壓器差動保護(hù)的基本原理

差動保護(hù)原理可以用KCL電流定律來描述，如圖2所示。

對于任何一個(gè)KCL節(jié)點(diǎn)，任何流進(jìn)去的電流等于流出來的電流。

對于變壓器來說，任何同一個(gè)鐵心繞組上的電流是相同屬性的。為分析問題方便起見，以Y/△-11點(diǎn)接線的變壓器為例來說明問題，I˙A為Y側(cè)電流，ia1為△側(cè)的套管電流，當(dāng)主變正常運(yùn)行/區(qū)外故障時(shí)，可以用以下天平類比差動方程的平衡，△側(cè)采用套管TA的電流，類似于發(fā)電機(jī)差動保護(hù)。

由于變壓器存在Y/△接線方式，如圖5所示，正常時(shí)Y側(cè)和△側(cè)就存在角度差，在正常運(yùn)行時(shí)，Y側(cè)和△就有30°的角差。解決這個(gè)問題的方法就是通過△側(cè)電流來移相，如圖4所示。

但圖4所示的方法是不可行的，因?yàn)樵趨^(qū)外故障時(shí)，并不一定平衡，反而可能會誤動?？梢园凑战M成成分相同的原理來討論變壓器差動保護(hù)，如圖5所示，Y側(cè)和△側(cè)的電流如圖6所示。因?yàn)椤鱾?cè)的線電流其實(shí)是由a相的繞組電流減去b相的繞組電流構(gòu)成的。因此為了使得Y側(cè)的臂電流和△側(cè)對應(yīng)，Y側(cè)應(yīng)將A相電流減去B相電流，與△側(cè)平衡。這就是相間差動的原理，RET521采用的就是這種原理，這與國內(nèi)常見的PST1200相同。

同樣按照組分相等的原理，也可以在△側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)角，將△側(cè)線電流中的a相減去c相，這樣通過運(yùn)算得到△側(cè)的電流為a相的繞組電流減去環(huán)流I˙D，而此環(huán)流在區(qū)外故障的時(shí)候恰恰又等于Y側(cè)的零序電流，因此要達(dá)到平衡，必須要將Y側(cè)的線電流減去Y側(cè)的零序電流，以防止區(qū)外故障不誤動。如圖7所示。ABB的RET670采用的就是這種原理，與國產(chǎn)的南瑞RCS978保護(hù)相類似[2]。

如圖8所示，將Y側(cè)故障分量中的零序電流消除后，區(qū)外故障時(shí)，差動保護(hù)才不能誤動。

從勵(lì)磁涌流的角度，從文獻(xiàn)[1]可知，相電流減零序的差動存在一定的涌流誤動風(fēng)險(xiǎn)，從國內(nèi)外的保護(hù)誤動案例情況來看，這種原理不能采用分相閉鎖的原理，否則在空載合閘的瞬間可能會誤動作[9]。建議RET670采用交叉閉鎖的原理，但同樣也會增加空投變壓器內(nèi)部故障，主變保護(hù)延時(shí)動的問題。

從文獻(xiàn)[2]可知，靈敏度的角度比較分析，兩種原理的靈敏度RET521對于相間故障的靈敏度較高.RET670對于接地故障的靈敏度較高，兩種保護(hù)的原理靈敏度分析如表1所示。其中IF為故障點(diǎn)電流的大小。

表1 兩種保護(hù)的原理靈敏度分析

3 測試方法與分析

RET670主變保護(hù)的差動電流一次計(jì)算公式：

RET670主變保護(hù)的差動電流二次計(jì)算公式：

式（3—8）中：nH，nM，nL分別為高、中、低壓側(cè) TA 的變比。

通過差動電流的計(jì)算公式可以推導(dǎo)得到 （測試過程先考慮不消除零序，比較容易做試驗(yàn)）：以Y0/Y0/△的變壓器為例，變壓器的變比為505/230/36，主變?nèi)萘繛? 000 MV·A，高壓側(cè)、中壓側(cè)TA變比為4 000/1,低壓側(cè)TA變比為5 000/1。設(shè)差動保護(hù)動作的啟動值為0.3 p.u.，由此推算在裝置二次各側(cè)加的試驗(yàn)電流。

高壓側(cè)動作電流：

中壓側(cè)動作電流：

低壓側(cè)動作電流：

4 結(jié)束語

總體分析RET670與RET521變壓器差動保護(hù)，從差動原理上看變化較大，前者采用的是相電流減零序差動，后者采用的是相間電流差動。兩者在原理上，抗勵(lì)磁涌流上RET670由于空投時(shí)某一相的差流中二次諧波含量等于0，導(dǎo)致差動保護(hù)誤動，因此建議不采用分相制動原理，而采用交叉閉鎖原理；在靈敏度上，RET670可提高區(qū)內(nèi)單相接地故障的靈敏度，但對于相間故障，較RET521有所降低。

[1]袁宇波，陸于平，李 澄，等.三相涌流波形特征分析及差動保護(hù)中采用二次諧波相位制動的原理[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26(19)：23-28.

[2]袁宇波，周棟驥，陸于平，等.基于不同轉(zhuǎn)角方式的變壓器差動保護(hù)靈敏度分析[J].電力系統(tǒng)自動化,2006，30(24)：27-32.

[3]王維儉，候炳蘊(yùn).大型機(jī)組繼電保護(hù)理論基礎(chǔ)[M].北京：水利電力出版社，1989.

[4]史世文.大機(jī)組繼電保護(hù)[M].北京：水利電力出版社，1987.

[5]陳增田.電力變壓器保護(hù)（第2版）[M].北京：水利電力出版社，1989.

[6]鄧祥力，劉世明.變壓器保護(hù)兩種轉(zhuǎn)角方式的比較[J].繼電器， 2004，32(16)：20-24.

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[8]丁網(wǎng)林，駱 健，劉 強(qiáng).零序電流對數(shù)字變壓器差動保護(hù)Y，d矢量變換的影響及對策[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28(5)：56-58.

[9]吳 奕.主變空載合閘涌流造成微機(jī)差動保護(hù)跳閘的分析與建議[J].江蘇電機(jī)工程，2004（6）：61-63.