摘 要：電力變壓器在整個電力系統(tǒng)的發(fā)輸配過程中的充當(dāng)重要角色，因此如何既高效又實用的提高變壓器工作的可靠性，對保證電力傳輸，系統(tǒng)安全運行具有十分重要的意義，本文主要針對變壓器差動保護(hù)，以及大型電力變壓器保護(hù)設(shè)計中的若干問題進(jìn)行研究與探討。

關(guān)鍵詞：變壓器保護(hù)設(shè)計；幅值和相位平衡準(zhǔn)則；相位平衡理論

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0108-02

目前，伴隨著電力變壓器自身容量的增大以及其電壓等級的不斷提高，在實際運行中，必須根據(jù)電壓器的容量和重要程度并考慮到變壓器可能發(fā)生的各種類型的故障和不正常工作的情況，而裝設(shè)各種性能良好，動作可靠的繼電保護(hù)設(shè)備，這對系統(tǒng)的安全性要求上了一個臺階，同時對變壓器保護(hù)動作特點（快速、安全、可靠、靈敏）提出更高的要求。而變壓器差動保護(hù)作為主保護(hù)之一，在繼電保護(hù)中同樣發(fā)揮舉足輕重的作用，同時在變壓器保護(hù)中，研究非電量保護(hù)在反映變壓器內(nèi)部故障和異常運行起著至關(guān)重要的作用，是電力變壓器保護(hù)的重要組成部分。雖然上述保護(hù)在全國各地變電站現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用，其技術(shù)應(yīng)用也相對較為成熟，但是仍存在一些問題值得研究。

1 幅值和相位平衡基準(zhǔn)側(cè)選取

對目前電力變壓器差動保護(hù)而言，由于使用的是Y/Δ接法，這使得在分析差動保護(hù)以及整定計算過程中涉及各側(cè)的相位平衡問題，因此需要從理論上分析得到基準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)與原則。分析可得在選擇相位平衡基準(zhǔn)時，如果選用不同的基準(zhǔn)，則整定計算中，差動保護(hù)定值及差動保護(hù)靈敏度將有所不同，因此在實際工程設(shè)計中，工程師針對幅值平衡和相位平衡問題需要討論如何選擇基準(zhǔn)側(cè)，如何處理平衡問題。

1.1 幅值平衡理論分析

從根據(jù)電機學(xué)理論可知，計算時選取任意一側(cè)作為基準(zhǔn)側(cè)均可，為了深入分析高壓側(cè)和低壓側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)時的異同，進(jìn)行如下推導(dǎo)分析。

選擇高壓側(cè)作為基準(zhǔn)側(cè)時，則可得到差動電流的計算公式見式（1）

Id=IH+KPL1×IL1+KPL2×IL2（1）

式中：Id為差動電流；KPL1=■為低壓1側(cè)平衡系數(shù)，KPL1=■為低壓2側(cè)平衡系數(shù)；代入低壓1側(cè)和低壓2側(cè)的平衡系數(shù)，即可得到對應(yīng)的差動電流見式（2）

Id=IH+■IL1+■+IL2（2）

若以低壓側(cè)為基準(zhǔn)，則對應(yīng)的差動電流計算公式見式（3）

Id=KPH×IH+IL1+KPL2×IL2（3）

式中：KPH=■為高壓側(cè)平衡系數(shù)，KPL2=■為低壓2側(cè)平衡系數(shù)；將KPH、KPL2代入上式，即可得到對應(yīng)的差動電流見式（4）

Id=■IH+IL1+■eIL2（4）

通過分析觀察可得，式（4）等式兩邊同時乘以■，即可得到和（2）相同的結(jié)論。由此可以看出，理論分析電力變壓器差動保護(hù)的幅值平衡可選任意側(cè)為基準(zhǔn)，但是對于選取不同側(cè)基準(zhǔn)選擇不同側(cè)的影響有如下幾個方面：若選擇指定側(cè)的實際有名值為定值，則計算時需要依據(jù)基準(zhǔn)側(cè)的額定電流實際有名值進(jìn)行換算，反之會導(dǎo)致計算定值出錯，影響定值選取，當(dāng)選定不同側(cè)其對應(yīng)的有名值不同時，可以類比電機學(xué)理論，根據(jù)基準(zhǔn)側(cè)額定電流的倍數(shù)進(jìn)行代換，計算對應(yīng)的保護(hù)定值保持不變，效果不會產(chǎn)生影響。因此實際保護(hù)設(shè)計中，選擇哪側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)，對差動保護(hù)的靈敏度無影響。

1.2 相位平衡理論分析

同理，由電機學(xué)理論分析可得，針對通常存在的兩種方式（Δ和Y0），在選取相位平衡參考側(cè)時，選定參考之后，則需考慮兩種接法方式之間相位轉(zhuǎn)換（Y0→Δ和Δ→Y0），同時在實際設(shè)計中針對這兩種方式，還會考慮其相位平衡處理方法，以及在存在零序電流時如何消除其影響，設(shè)計方法有所不同，通過計算對各種故障情況下動作量進(jìn)行分析，可得到如下結(jié)論見表1。

其中，表中為三相短路故障電流倍數(shù)，從表中可以看出，在單相接地時，Y0→Δ轉(zhuǎn)換方式比Δ→Y0轉(zhuǎn)換方式的靈敏度稍低，在相間短路時，Y0→Δ轉(zhuǎn)換方式比Δ→Y0轉(zhuǎn)換方式的靈敏度要高，而對于三相短路故障，其靈敏度相同。由此可以得出如下結(jié)論，在設(shè)計，選擇相同的標(biāo)幺值定值時，選取不同參考側(cè)，分析不同故障類型所對應(yīng)的差動保護(hù)靈敏度可能不同。

2 勵磁涌流判別方法

在工程設(shè)計中，研究如何判別勵磁涌流，一直是變壓器差動保護(hù)的設(shè)計工作者的熱門項目課題。目前對于電壓等級為220 kV及以下的電力變壓器（這里主要以電壓等級區(qū)別），實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其低壓側(cè)Δ側(cè)內(nèi)通常無法配置電流互感器（簡稱CT），所以實際差動保護(hù)配置一般采用Δ側(cè)外電流互感器（CT）組成，如圖1所示，CT配置在右邊的Δ側(cè)外面。其中對于電壓等級為500 kV及以上大型變壓器，基于其結(jié)構(gòu)特殊性（變壓器三相分體），這使得將CT配置在Δ側(cè)內(nèi)成為可能，若根據(jù)上述思路在Δ繞組內(nèi)配置CT（如圖2所示，CT配置在右邊的Δ側(cè)內(nèi)部），基于上述分析可得，此種配置的差動保護(hù)無需考慮相位平衡，且各相差流與其它相無關(guān)。

目前研究較多的勵磁涌流識別方法主要有兩種方法，基于差動電流和相電流。根據(jù)常規(guī)計算流程可知在計算電力變壓器差流之前，通常要考慮第一節(jié)所介紹平衡基準(zhǔn)側(cè)的選?。紤]幅值相位平衡和消除零序影響），基于上節(jié)推導(dǎo)可知，各相差動電流與其他各相相關(guān)聯(lián)。例如Δ→Y0轉(zhuǎn)換后，當(dāng)Y0側(cè)單相外加電流時，會使得三相產(chǎn)生差動電流，各相之間相互影響；其他轉(zhuǎn)換以及計算分析類似，當(dāng)設(shè)計中采用本相閉鎖本相的閉鎖方式，由于變壓器本身空充時存在差動保護(hù)誤動問題，則不能從根本消除此誤動問題；文獻(xiàn)中還提出了相電流判別法，但是Δ側(cè)環(huán)形結(jié)構(gòu)原因，可能會產(chǎn)生環(huán)流，從而形成助增效應(yīng)，這極有可能導(dǎo)致所采集到的每相電流偏離實際值的大小。如果能將電流互感器配置如圖2所示，CT配置在內(nèi)部，則可采用Δ繞組內(nèi)裝設(shè)電流互感器與Y0側(cè)配置電流互感器構(gòu)成差值作為判別依據(jù)，變壓器也不會出現(xiàn)上述空充時保護(hù)誤動問題，同時對于高電壓等級電力變壓器，若考慮在Δ繞組內(nèi)配置電流互感器，通過電流互感器輸出差動電流來判別勵磁涌流，則可根本解決識別勵磁涌流中出現(xiàn)的差動保護(hù)誤動問題。

3 非電量保護(hù)對策

在電力變壓器保護(hù)設(shè)計中，非電量保護(hù)擔(dān)任著重要的角色，實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其對于反映內(nèi)部故障和異常運行保護(hù)有著不可替代的作用。文獻(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定對變壓器（包括升壓、降壓和聯(lián)絡(luò)變壓器），都裝設(shè)反應(yīng)油面降低、反應(yīng)變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障的非電量保護(hù)。但是，目前非電量保護(hù)存在部分缺點，主要表現(xiàn)為動作時間相對較長，且只能反映變壓器內(nèi)部故障，不能反映變壓器引線故障，保護(hù)范圍有限。另外由于保護(hù)接點絕緣下降，使得觸點導(dǎo)通而導(dǎo)致出口；進(jìn)端子箱內(nèi)使端子受潮；二次電纜是非屏蔽電纜；保護(hù)裝置中非電量采用光耦輸入、抗干擾能力差等引起非電量保護(hù)誤動，因此需引起足夠的重視并采取相應(yīng)改進(jìn)措施。

①在非電量保護(hù)配置設(shè)計中，從保護(hù)動作執(zhí)行角度出發(fā)，一般對重瓦斯繼電器保護(hù)采用投入跳閘，對于其他非電量保護(hù)全部只投入信號，提高速度。

②電力變壓器本電纜進(jìn)線應(yīng)從下往上接入，進(jìn)線盒需加裝防雨罩，以防潮。

③為了增強抗干擾能力，應(yīng)配置一定的中間繼電器且具有一定的動作功率。

④變壓器的二次電纜最好采用屏蔽電纜，進(jìn)線盒至端子箱的中間電纜也應(yīng)采用屏蔽電纜，使得交直流分開，防干擾。

⑤分工明確，本體內(nèi)絕緣由一次負(fù)責(zé)檢查，而二次負(fù)責(zé)回路的絕緣檢查及接線的正確性（二次回路絕緣>1 M？贅/1 000 V）。

4 結(jié) 語

本文針對變壓器差動保護(hù)，以及大型電力變壓器保護(hù)設(shè)計中的若干問題進(jìn)行研究與探討，具體分析了電力變壓器基準(zhǔn)側(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)與原則、差動保護(hù)和非電量保護(hù)存在的問題及具體的解決辦法，簡要分析非電量保護(hù)誤動的原因，提出了改進(jìn)非電量保護(hù)的措施，通過這些解決方案可以保證和提高大型變壓器保護(hù)的可靠性和安全穩(wěn)定運行。

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