何君霞

（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司）

天津石化公司于2020年5月開(kāi)始進(jìn)行裝置大檢修。 在本次大檢修中，對(duì)某110 kV變電站2005年投運(yùn)的4套變壓器差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行了更新。 在變壓器帶負(fù)荷后，筆者采集了變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置差流相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置試驗(yàn)、相量測(cè)試及CT極性測(cè)試等進(jìn)行詳細(xì)查詢(xún)和分析，驗(yàn)證了帶負(fù)荷測(cè)相量時(shí)， 繼電保護(hù)裝置的顯示數(shù)據(jù)、相量表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)所計(jì)算數(shù)據(jù)的一致性，確保變壓器差動(dòng)保護(hù)在變壓器運(yùn)行期間發(fā)生故障情況下能正確動(dòng)作。

1 背景

1.1 差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)介

變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理是電磁功率平衡，也就是流入變壓器和流出變壓器的電磁功率基本平衡。 若將變壓器繞組兩側(cè)的電壓折算到一側(cè)同一個(gè)電壓等級(jí)上，那么可以將被保護(hù)的變壓器看成是一個(gè)節(jié)點(diǎn)， 根據(jù)基爾霍夫電流定律，如果被保護(hù)的設(shè)備正常運(yùn)行，以設(shè)備兩側(cè)母線流入設(shè)備的方向?yàn)閰⒖颊较?，那么流入?jié)點(diǎn)的總電流的相量和就等于零。

1.2 測(cè)相量角度分析

以Ynd11接線的變壓器為例， 其高低壓側(cè)電流相量圖如圖1所示。 低壓側(cè)三相電流分別滯后于高壓側(cè)相應(yīng)三相電流330°（11×30°）， 也就是說(shuō)低壓側(cè)三相電流分別超前于高壓側(cè)相應(yīng)三相電流30°。

圖1 Ynd11接線的變壓器高低壓側(cè)電流相量圖

2 數(shù)據(jù)采集與分析

2.1 變電站運(yùn)行主接線及相關(guān)設(shè)備參數(shù)

變電站運(yùn)行主接線如圖2所示，110 kV林烯一線121與角林線118工作位合閘（主供），分別帶#1主變和#2主變分列運(yùn)行，6 kV受總開(kāi)關(guān)6011、6012、6021、6022 工 作 位 合 閘， 分 段 開(kāi) 關(guān)6451、6452工作位熱備用；林烯二線（兩個(gè)開(kāi)關(guān)）工作位熱備用（輔供）。

圖2 變電站運(yùn)行主接線

表1 變壓器參數(shù)表

變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置采用南瑞PCS 9671，每臺(tái)變壓器裝設(shè)兩套差動(dòng)保護(hù)裝置。 差動(dòng)保護(hù)一、二側(cè)（高壓側(cè)，即110 kV側(cè)）分別為主供和輔供開(kāi)關(guān)，三、四側(cè)（低壓側(cè)，即6 kV側(cè)）分別為兩個(gè)低壓分支開(kāi)關(guān)。

2.2 數(shù)據(jù)采集

帶負(fù)荷前，退出變壓器差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置采集數(shù)據(jù)見(jiàn)表2， 兩套差動(dòng)保護(hù)裝置顯示一致，因此只列一套的數(shù)據(jù)。

表2 差動(dòng)保護(hù)裝置采集數(shù)據(jù)

表2中的Ie為二次等值額定電流。 各側(cè)的二次等值額定電流分別為各側(cè)變壓器額定電流除以CT變比。 可從表得出一側(cè)、 二側(cè)Ie1=Ie2=210/（400/5）=2.625，三側(cè)、四側(cè)Ie3=Ie4=3499/（4000/5）=4.374。 因高低壓電壓等級(jí)不同，計(jì)算高低壓側(cè)差動(dòng)電流和制動(dòng)電流時(shí)，需把高低壓實(shí)際電流分別按二次等值額定電流的倍數(shù)折算。

相量表采集數(shù)據(jù)見(jiàn)表3， 兩套差動(dòng)保護(hù)裝置顯示一致，保護(hù)裝置只列一套的數(shù)據(jù)。

表3 相量表采集數(shù)據(jù)

監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)

2.3 數(shù)據(jù)對(duì)比與分析

2.3.1 數(shù)據(jù)對(duì)比

三側(cè)、四側(cè)三相電流分別滯后于一側(cè)相應(yīng)三相電流不是150°，三側(cè)與四側(cè)角度不是0°（360°），需要分析產(chǎn)生這種情況的原因。

2.3.2 數(shù)據(jù)分析

負(fù)荷分析。 #1主變一側(cè)實(shí)際負(fù)荷電流為77.2 A，額定電流為210 A，負(fù)荷電流為額定電流的36.8%；#2主變一側(cè)實(shí)際負(fù)荷電流為51.93 A，額定電流為210 A， 負(fù)荷電流為額定電流的24.7%。負(fù)荷電流均超過(guò)額定電流的10%， 說(shuō)明所測(cè)相量數(shù)據(jù)有效。

三側(cè)、四側(cè)功率因數(shù)差異的影響。 從原理上講，三側(cè)與四側(cè)角度應(yīng)為0°。 但是由于這兩側(cè)功率因數(shù)分別為0.86和0.98，相差較大。 功率因數(shù)的差異直接說(shuō)明三側(cè)、四側(cè)的電流滯后電壓的角度存在差異，那么在同一電壓基準(zhǔn)下，分析高低壓側(cè)電流角度時(shí)，勢(shì)必存在差異。

角度分析。 #1變壓器高低壓側(cè)電流相量圖如圖3所示。

以#1 主變?yōu)槔?從表4 中查得一側(cè)功率因數(shù)為0.92，以為同一基準(zhǔn)，如圖3 所示，

圖3 #1變壓器高低壓側(cè)電流相量圖

同理，#1主變B、C相及#2主變?nèi)鄶?shù)據(jù)均基本一致，數(shù)據(jù)均真實(shí)有效，與實(shí)際相符，不再贅述。

3 結(jié)論

3.1 因?yàn)楣β室驍?shù)的差異，Ynd11接線的變壓器差動(dòng)高低壓角度存在不是150°的現(xiàn)象。

3.2 三、四側(cè)功率因數(shù)偏差較大，造成兩側(cè)電流與電壓角度差不同，從而引起一側(cè)與三側(cè)、四側(cè)電流角度不同。 當(dāng)三側(cè)與四側(cè)功率因數(shù)比較平衡時(shí)，再次查看差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)的角差已接近150°，差動(dòng)電流無(wú)明顯變化。