張 翔

（國(guó)網(wǎng)江蘇省供電公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226001）

基于等值回路平衡方程的變壓器保護(hù)原理

張 翔

（國(guó)網(wǎng)江蘇省供電公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226001）

本文針對(duì)等值回路平衡方式的變壓器保護(hù)原理及相關(guān)問題進(jìn)行分析。

等值回路平衡方程；變壓器；保護(hù)原理

0 前言

在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是一種重要的輸變電設(shè)備，電力變壓器的主保護(hù)系統(tǒng)是差動(dòng)保護(hù)，這些系統(tǒng)的運(yùn)行都是以基爾霍夫電流定律作為理論依據(jù)。本文以等值電路原理作為依據(jù)，在對(duì)變壓器正常運(yùn)行和發(fā)生故障狀態(tài)的回路方程基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判斷原理利用回路方程值是否等于零進(jìn)行驗(yàn)證。本文對(duì)變壓器漏感參數(shù)采用最小二乘法的方式進(jìn)行估算，對(duì)保護(hù)靈敏度進(jìn)行提高。

1 基于等值回路平衡方程的變壓器保護(hù)原理分析

1.1 變壓器正常運(yùn)行和外部短路狀態(tài)回路方程

由滿足雙繞組單相變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)的回路方程式和外部短路狀態(tài)的回路方式中可以得出：

其中，原、副邊繞組的電壓為u1、u2；原、副邊繞組的電流為i1、i2；原、副邊繞組的漏感為L(zhǎng)1、L2；原、副邊繞組的匝數(shù)為N1、N2；元、副邊繞組的互感磁通為φm。

根據(jù)回路方程式(1)、(2)可以得出互感磁通φm應(yīng)該相等的結(jié)論，從而推導(dǎo)出原、副邊繞組平衡回路方程式為 ：

由回路方程式(3)與遍野器勵(lì)磁涌流情況相結(jié)合，已知2次測(cè)電流值為0，得出：

1.2 變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障狀態(tài)回路方程式

據(jù)變壓器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況表明，變壓器出現(xiàn)最常見的故障就是變壓器繞組匝間短路故障。由于可以把匝地故障變壓器看作為一種特殊的變壓器匝間故障，因此以下對(duì)變壓器匝間故障類型進(jìn)行主要分析?？梢詫⒆儔浩鲀?nèi)部故障匝間短路的繞組分為、、三個(gè)等效的子繞組，、、分別為子繞組的漏感，、、分別是子繞組的漏互感，、分別為子繞組的電阻，其中匝間短路繞組內(nèi)部環(huán)流為。

可得子繞組的回路方程式為

已知原、副邊繞組互感磁通項(xiàng)φm是相等的，由此可以得出在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，元、副邊回路方程式不再平衡。

1.3 基于等值回路平衡方程的電壓器保護(hù)判據(jù)

假設(shè)

在變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，回路方式為0。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，變壓器的繞組電流和內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生一定變化，使回路方式不再為0。在變壓器運(yùn)行中，樓電感參數(shù)值和繞組電阻參數(shù)值都存在一定的誤差，同時(shí)變壓器分接頭位置的改變?cè)诒３窒到y(tǒng)電壓的情況下，使電壓器的變比不再是固定值，由此得出，回路方程式在變壓器的正常運(yùn)行狀態(tài)下和電壓器外部發(fā)生短路狀態(tài)下，其值為一個(gè)不是0的值?？捎米鳛榕袛嘧儔浩靼l(fā)生內(nèi)部故障的保護(hù)依據(jù)。為了提高變壓器保護(hù)動(dòng)作的可靠性，一段時(shí)間內(nèi)絕對(duì)值之和可以用來表示，電壓器的保護(hù)判斷時(shí)間就在這段時(shí)間范圍內(nèi)，變壓器外部短路的最大不平衡值用表示。

2 變壓器漏感參數(shù)辨識(shí)和驗(yàn)證

2.1 簡(jiǎn)介

由基于等值回路平衡方程的電壓器保護(hù)判據(jù)回路方程式可知，要想對(duì)本文提出的原理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，就必須對(duì)變壓器原、副邊繞組的漏感值和電阻值作為已知條件。然而在現(xiàn)實(shí)中，變壓器上的銘牌參數(shù)一般只對(duì)短路電抗fffffe，和短路損耗fffffd的值表明，并不對(duì)變壓器的各側(cè)繞組的漏感值和電阻值顯示，因此，如何準(zhǔn)確且便捷的獲得漏感值和電阻值，是實(shí)現(xiàn)等值回路平衡方程的變壓器保護(hù)原理的關(guān)鍵技術(shù)。由實(shí)際測(cè)量可知，大型變壓器的繞組電阻一般很小，因此成為影響保護(hù)靈敏度的主要參數(shù)就是變壓器各側(cè)繞組漏感參數(shù)。繞組的結(jié)構(gòu)決定了繞組的漏感值。在變壓器中，當(dāng)繞組發(fā)生了變形，隨之幾何圖形也會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而變壓器的漏感值發(fā)生變化。針對(duì)此種情況，本文將正常狀態(tài)下的原、副邊回路的平衡方程式作為研究基礎(chǔ)，對(duì)變壓器繞組各側(cè)漏感值的辨識(shí)采用最小二乘法的方法，以達(dá)到保護(hù)算法靈敏度的提高。

2.2 最小二乘算法

以誤差平方和為準(zhǔn)則，對(duì)符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最優(yōu)參數(shù)評(píng)估方法的擬出就是最小二乘法。

Principle of transformer protection based on equivalent circuit equilibrium equation

Zhang Xiang
（State grid power supply company in Jiangsu Province, Nantong branch maintenance branch 226001)

In this paper,the principle of transformer protection based on equivalent circuit balance method and related issues are analyzed.

equivalent circuit equilibrium equation;transformer;protection principle