湯大海 ，徐金玲，邱 娟 ，張亞斌 ，馬海薇

(1.鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212001；2.南京供電公司，江蘇南京210019)

某220 kV客戶變電所220 kV變壓器保護(hù)采用了南瑞繼保電氣有限公司RCS978變壓器保護(hù)，220 kV變壓器接線組別為YNd5接線方式。220 kV變壓器保護(hù)一般為主保護(hù)后備保護(hù)一體化設(shè)計(jì)、雙重化配置[1-5]，主后一體化設(shè)計(jì)即為主保護(hù)和后備保護(hù)均在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)使用同一個(gè)硬件，變壓器每側(cè)的電流、電壓均是采用電流互感器（TA）、電壓互感器（TV）同一組二次繞組（簡(jiǎn)稱主后一體化）。主保護(hù)、后備保護(hù)采用同一個(gè)電流回路，因此不能采用傳統(tǒng)硬件移相[2，3]進(jìn)行電流相位補(bǔ)償，而變壓器各側(cè)的TA必須采用星型接法[2-9]，220 kV變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱變壓器差動(dòng)保護(hù)）采用軟件移相進(jìn)行電流相位補(bǔ)償[2，3]（簡(jiǎn)稱相位補(bǔ)償）。但保護(hù)制造廠商變壓器差動(dòng)保護(hù)只設(shè)計(jì)了YNd11，YNd1和YNyn12這3種變壓器接線組別及其接線組合軟件相位補(bǔ)償方法[4]，沒有設(shè)計(jì)其他接線組別方式變壓器軟件相位補(bǔ)償方法，因此不能適應(yīng)YNd5接線組別變壓器，也沒其他文獻(xiàn)給出解決方案。

本文提出了一種簡(jiǎn)單的相位補(bǔ)償方案，先將變壓器各側(cè)的TA二次繞組接線組別由YNd5接線組別轉(zhuǎn)換為YNd11接線組別，然后利用微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)YNd11接線的軟件補(bǔ)償最終實(shí)現(xiàn)變壓器YNd5接線組別相位補(bǔ)償方案。該方案在該變電所進(jìn)行了實(shí)施，通過帶負(fù)荷試驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)施該相位補(bǔ)償方法的YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流相位關(guān)系符合預(yù)想的要求。該方案簡(jiǎn)單易行。

1 RCS978變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償

以YNd11變壓器為例。YNd11變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖如圖1所示。RCS978變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)的YNd11變壓器電流軟件補(bǔ)償采用d側(cè)軟件相位補(bǔ)償[2，3]，要求變壓器各側(cè)TA二次繞組采用星形接線，變壓器各側(cè)TA的極性都以母線側(cè)為正極性端，二次電流不經(jīng)過硬件移相直接接入保護(hù)裝置。

圖1 YNd11變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖

對(duì)于Y側(cè)，因?yàn)橐阈螂娏鱅˙0對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，所以參與差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算的電流為：

對(duì)于d側(cè)，按下列公式進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換：

圖2 YNd11接線的變壓器兩側(cè)電流軟件補(bǔ)償后的向量圖

2 YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償

2.1 YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償要求

主后一體化的變壓器保護(hù)主保護(hù)和后備保護(hù)是同一電流回路。為了方便變壓器后備保護(hù)的電流采集，YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償要求為：不能采用傳統(tǒng)的硬件移相進(jìn)行相位補(bǔ)償，變壓器各側(cè)的TA必須采用星型接法。根據(jù)這一要求，提出了下列2個(gè)YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償方案。

2.2 方案1

（1）YNd5變壓器電流相位關(guān)系。YNd5變壓器接線圖和和兩側(cè)電流向量圖如圖3所示。由圖3（b）可見Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位超前150°。

圖3 YNd5變壓器接線圖和兩側(cè)電流向量圖

（2）軟件相位補(bǔ)償方案。既然目前各變壓器保護(hù)制造廠商只設(shè)計(jì)了YNd11，YNd1和YNyn12這幾種變壓器接線組別差動(dòng)保護(hù)軟件相位補(bǔ)償方法，不能適應(yīng)YNd5接線組別及其他接線組別方式變壓器?？梢杂勺儔浩鞅Ｗo(hù)制造廠針對(duì)YNd5接線組別變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件相位補(bǔ)償，即參照YNd11接線變壓器保護(hù)的軟件相位補(bǔ)償，對(duì)于Y側(cè)，因?yàn)橐阈螂娏鱅˙0對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，所以參與差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算的電流為：

對(duì)于d側(cè)，按下列公式進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換：

圖4 YNd5接線變壓器兩側(cè)電流軟件補(bǔ)償后的向量圖

2.3 方案2

（1）YNd5與YNd11變壓器d側(cè)電流相位關(guān)系。因?yàn)閅Nd11變壓器Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位滯后30°，YNd5變壓器Y側(cè)電流相位比d側(cè)電流相位超前150°。若將YNd5變壓器與YNd11變壓器Y側(cè)各相電流相位認(rèn)為是相同，比較圖 1（b）與圖 3（b），則不難發(fā)現(xiàn)YNd5變壓器與YNd11變壓器d側(cè)各相電流相位關(guān)系為YNd11變壓器d側(cè)各相電流超前YNd5變壓器d側(cè)各相電流180°，即：

（2）硬件與軟件相結(jié)合的相位補(bǔ)償。既然YNd11變壓器d側(cè)各相電流超前YNd5變壓器d側(cè)各相電流180°，那么可否將YNd5變壓器d側(cè)各相電流反極性接入變壓器差動(dòng)保護(hù)，即將反極性TA二次電流-Ia接入RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)a相電流回路，將反極性TA二次電流-Ib接入RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)b相電流回路，將反極性TA二次電流-Ic接入RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)c相電流回路，具體接線如圖5所示。按照這種相位轉(zhuǎn)換，就相當(dāng)于將YNd5接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)變成了YNd11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)，然后再利用RCS978變壓器保護(hù)裝置的軟件相位補(bǔ)償完成YNd11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償，從而最后達(dá)到Y(jié)Nd5變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償。顯然此方案比較容易實(shí)現(xiàn)，只要改動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)d側(cè)二次電流回路接線即可，且改動(dòng)的接線也不多。

圖5 YNd5接線變壓器TA二次電流回路接線圖

比較式（2）與式（4）不難發(fā)現(xiàn)，YNd11 變壓器 d 側(cè)各相電流相位補(bǔ)償后的電流與YNd5變壓器d側(cè)各相電流相位補(bǔ)償后的電流分別也相差180°，從而進(jìn)一步證實(shí)了該相位補(bǔ)償方案的正確性。

（3）對(duì)后備保護(hù)的影響。雖然接入RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)各相電流回路是反極性接入變壓器差動(dòng)保護(hù)的，但d側(cè)各相電流回路仍然是星型接法，滿足了后備保護(hù)對(duì)電流回路星型接法的要求，對(duì)變壓器d側(cè)后備保護(hù)電流測(cè)量沒有影響。由于接入RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)各相電流回路是反極性，即對(duì)YNd5接線變壓器保護(hù)裝置d側(cè)來說，相當(dāng)于各相電流回路正極性方向是 “方向由變壓器指向系統(tǒng)”，與RCS978變壓器保護(hù)裝置要求的對(duì)變壓器保護(hù)裝置d側(cè)各相電流回路“正極性”是“方向由系統(tǒng)指向變壓器”的極性要求正好反了180°，將影響d側(cè)的相間方向元件的正確測(cè)量方向 （由于d側(cè)一般是不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，因此不影響保護(hù)裝置的零序方向元件）。因此在具體運(yùn)用時(shí)，要求RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)的相間方向元件測(cè)量方向是 “由系統(tǒng)指向變壓器”時(shí)，則RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)的相間方向元件要實(shí)際設(shè)置為“由變壓器指向系統(tǒng)”；反之要求RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)的相間方向元件測(cè)量方向是“由變壓器指向系統(tǒng)”時(shí)，則RCS978變壓器保護(hù)裝置d側(cè)的相間方向元件要實(shí)際設(shè)置為 “由系統(tǒng)指向變壓器”。如果仍按RCS978變壓器保護(hù)裝置上原來的意思設(shè)置，將出現(xiàn)該裝置d側(cè)的相間方向元件方向測(cè)量錯(cuò)誤而引起變壓器d側(cè)后備保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)。

2.4 2種方案比較

方案1，優(yōu)點(diǎn)是一步到位，對(duì)主保護(hù)和后備保護(hù)均沒有影響；缺點(diǎn)是裝置廠家需要重新針對(duì)YNd5變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償軟件，軟件需要測(cè)試等一系列工作，需要時(shí)間。

方案2，優(yōu)點(diǎn)是不需要裝置廠家需要重新針對(duì)YNd5接線變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償軟件，方案簡(jiǎn)單清晰；缺點(diǎn)是影響d側(cè)的相間方向元件的正確測(cè)量方向，方向元件的方向測(cè)量設(shè)置要與要求的意思相反，否則將出現(xiàn)該裝置d側(cè)的相間方向元件方向測(cè)量錯(cuò)誤而引起保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施與運(yùn)行情況

由于裝置廠家需要重新針對(duì)YNd5接線變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償軟件，軟件需要測(cè)試等一系列工作，需要時(shí)間，所以采用的方案2進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施。

（1）保護(hù)裝置二次通電流模擬試驗(yàn)。用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀對(duì)該變壓器差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行二次通電流試驗(yàn)，驗(yàn)證差動(dòng)保護(hù)裝置高壓側(cè)與低壓側(cè)各相電流相位情況。試驗(yàn)結(jié)果符合YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)的要求。

（2）帶負(fù)荷試驗(yàn)。2012年元月13日，該客戶變YNd5接線的變壓器經(jīng)過5次沖擊考驗(yàn)，然后變壓器帶負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)，變壓器差動(dòng)保護(hù)沒有差電流，各側(cè)電流相位關(guān)系符合YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)的要求。

（3）裝置運(yùn)行情況。該變電所從2012年元月投運(yùn)以來，每年均經(jīng)歷了數(shù)百次低壓側(cè)的斷路器等電器試驗(yàn)的沖擊電流和220 kV電網(wǎng)數(shù)十次區(qū)外短路的考驗(yàn)，該變壓器差動(dòng)保護(hù)均未出現(xiàn)誤動(dòng)等不正常情況。

3 結(jié)束語

理論分析和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用情況表明，對(duì)主保護(hù)后備保護(hù)一體化的YNd5接線的220 kV變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償采用將YNd5變壓器d側(cè)各相電流反極性接入變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，相當(dāng)于將YNd5接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)變成了YNd11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)，然后再利用RCS978變壓器保護(hù)裝置的軟件相位補(bǔ)償完成YNd11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了YNd5接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償方案，方案簡(jiǎn)單易行，可運(yùn)用到類似工程中去。需要指出的是，論文是以RCS978保護(hù)裝置來分析的，其方法對(duì)其他廠家相同接線組別的變壓器保護(hù)裝置同樣適用。

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