史春旻 徐陪棟 劉志仁

摘 要：隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的快速擴大，大型主變壓器不斷投入系統(tǒng)運行，帶來一個突出的問題就是如何確保220 kV主變差動保護的正確性，以保證主變的順利投運。傳統(tǒng)做法是確定好主變各側流變的極性、變比，并對差動保護進行校驗，對二次回路的接線進行檢查，但這些方法并不直觀，容易出現(xiàn)錯誤。而利用一次通流的方法來觀察差動保護的差流情況以判斷差動保護是否正常，在主變外部模擬三相短路（區(qū)外故障），就可以保證差動保護正確投運。鑒于此，結合現(xiàn)場實際建立了主變一次通流的計算模型，通過計算確定從中壓側通流為最佳方案，經(jīng)現(xiàn)場實際試驗論證，該方法簡單、可靠、可行。

關鍵詞：通流試驗計算;一次通流方案;主變差動保護

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，越來越多的大型主變壓器投入系統(tǒng)運行，帶來一個突出的問題就是差動保護誤動的事故時有發(fā)生?？偨Y差動保護誤動的原因，大致有以下幾個方面：

（1）二次接線施工過程錯誤。施工人員未能正確掌握主變差動保護二次接線的特點，導致CT極性接反、CT變比錯誤、二次回路接線不正確、CT多余接地點短接CT繞組等現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）整定計算錯誤。整定人員未能深入理解差動保護的控制字、主變壓器的聯(lián)結組別，導致區(qū)外接地故障時差動保護出現(xiàn)很大差流，引起差動保護跳閘;或者整定計算時應該按全容量計算變壓器低壓側額定電流，不能按低壓側的實際容量計算，如某主變壓器110 kV側開關流變變比為200/5，整定時整定為300/5，結果必然產(chǎn)生誤動。

（3）調(diào)試人員未能正確做好差動保護的電流平衡性試驗。如果在進行電流平衡性試驗時差流偏大，調(diào)試人員不加注意，不去仔細思考施加電流的數(shù)值和相位的正確性，就會將隱患留到帶負荷測試項目上。

（4）差動保護投運前的帶負荷測試工作不徹底。由于系統(tǒng)運行方式的限制，變壓器在投運時所帶負荷較輕，差動保護無法反映出差流是否正確。即便差動保護接線存在問題，也會由于調(diào)試人員稍微疏忽而失去最后一次消除錯誤的機會。

本文在研究以往主變差動保護區(qū)外誤動的基礎上，提出了一種新穎的主變一次通流模擬區(qū)外故障檢測差動保護的方案，并與理論值比較，是主變差動保護試驗領域一次突破性的嘗試。

1 通流試驗方案

1.1? ? 建立220 kV主變一次通流計算模型

差動保護原理可以用KCL電流定律來描述，如圖1所示，對于一個KCL節(jié)點，任何流進去的電流都等于流出來的電流[1]。

主變一次通流的物理意義是在主變差動保護區(qū)外故障時，差動繼電器理論上檢測到差流為零。作為穩(wěn)態(tài)的一次通流試驗，就是在主變某一側開關CT的外部進行人工三相短路的情況下（模擬區(qū)外故障），由另一側施加交流380 V電壓，該電壓產(chǎn)生的短路電流流過主變，在差動保護中產(chǎn)生穿越性電流。如果主變差動保護接線正確，該短路電流流過差動繼電器時差流為零;如果主變差動保護接線錯誤，該短路電流流過差動繼電器時差流將增大。基于這個觀點，建立主變一次通流的計算模型。

1.2? ? 了解一次系統(tǒng)，關注流變參數(shù)和極性

目前，新投運的220 kV主變壓器差動保護各側流變的極性均取母線側。主變一次系統(tǒng)如圖2所示。

1.3? ? 收集主變參數(shù)

以ABB 型號為OSFSZ10-180000/220的變壓器為例，Sn：180/180/90 MVA;Un：72.4/

880.7/1 385.7 A;聯(lián)結組別：YN，yn，d0。短路參數(shù)如表1所示。

1.4? ? 通流試驗計算

1.4.1? ? 利用主變參數(shù)計算各側阻抗[2]

系數(shù)KB=90/180=0.5，以高壓側為基準（折算至高壓側）：

PK1=（PK12+PK13/KB2-PK23/KB2）/2

=（332.3+286.3/0.25-315.1/0.25）/2=108.55 kW

PK2=（PK12+PK23/KB2-PK13/KB2）/2

=（332.3+315.1/0.25-286.3/0.25）/2=223.75 kW

PK3=（PK13/KB2+PK23/KB2-PK12）/2

=（286.3/0.25+315.1/0.25-332.3）/2=1 036.65 kW

R1=PK1/In2=108.55×1 000/472.422=0.486 Ω

R2=PK2/In2=223.75×1 000/472.422=1.003 Ω

R3=PK3/In2=1 036.65×1 000/472.422=4.465 Ω

UK1%=（UK12%+UK13%-UK23%）/2

=（10.64%+36.25%-23.12%）/2=11.885%

UK2%=（UK12%+UK23%-UK13%）/2

=（10.64%+23.12%-36.25%）/2=-1.245%

UK3%=（UK23%+UK13%-UK12%）/2

=（23.12%+36.25%-10.64%）/2=24.365%

X1=（UK1%×Un1）/5.514 Ω

Z1=0.486+j31.956 Ω

Z2=1.003-j3.348 Ω

Z3=4.645+j65.514 Ω

所以，主變高中側、高低側、中低側的聯(lián)系阻抗分別為（折算至高壓側）：

Z12=（0.486+j31.956）+（1.003-j3.348）=1.489+j28.61 Ω

Z13=（0.486+j31.956）+（4.645+j65.514）=5.131+j97.47 Ω

Z23=（1.003-j3.348）+（4.645+j65.514）=5.648+j62.16 Ω

1.4.2? ? 主變各側通流計算及最優(yōu)選擇

以“高壓通流”為例計算：

高壓側加故障電流（～380 V），模擬中壓側差動保護區(qū)外三相短路故障：

高壓側流過電流大小IH==7.68 A

中壓側流過電流大小IM=7.68×（220/118）=14.32 A

高壓側加故障電流（～380 V），模擬低壓側差動保護區(qū)外三相短路故障：

高壓側流過電流大小IH=2.25 A

低壓側流過電流大小IL=2.25×（220/37.5）=13.2 A

將三側通流結果匯總如表2所示。

從所用變的功率、保護能觀測到的電流效果、試驗導線、測試儀器等各方面看，選擇中壓側通流是合適的。選擇從高壓側通流時，低壓側的電壓過低，電流偏小，影響測試精度;從低壓側通流則需要試驗電源容量過大，現(xiàn)場可能無法滿足條件。

2 選擇中壓側通流的步驟

2.1? ? 中壓→高壓通流

中壓→高壓通流示意圖如圖3所示。

現(xiàn)場操作步驟：拉開701開關，拉開25011和25012閘刀，合上2501開關、25013閘刀、7013閘刀和25017地刀。在701開關和TA之間加三相380 V動力電源。

中壓側電流IM=26.69 A，獨立TA電流111.21 mA（變比1 200/5）從P1流入;高壓側電流IH=26.69×（118/220）=14.32 A，獨立TA電流59.625 mA（變比1 200/5）從P1流出。這種方式下，試驗電源的容量應大于S=1.732×380×26.69=17.57 kW。中壓—高壓通流數(shù)值如表3所示。

2.2? ? 中壓→低壓通流

中壓→低壓通流示意圖如圖4所示。

現(xiàn)場操作步驟：拉開701開關，拉開25013閘刀，合上3117地刀，將35 kV母線上電容器、電抗器開關拉開，在701開關和TA之間加三相380 V動力電源。

中壓側電流IM=12.25 A，獨立TA電流51.04 mA（變比1 200/5）從P1流入;低壓側電流IL=12.25×（37.5/118）=3.89 A，96.37 mA（變比2 000/5）電流從P1流出。電流滯后電壓90°。這種方式下，試驗電源的容量應大于S=1.732×380×12.25=8.06 kW，中壓—低壓通流數(shù)值如表4所示。

2.3? ? 數(shù)據(jù)分析

一次通流試驗模擬了主變各側在差動保護區(qū)外發(fā)生三相短路故障時穿越主變的故障電流，該穿越性的故障電流傳變到差動保護反映的實際差流值應該非常小。如果實際差流值較大，則必須分析原因，找出問題，提出解決方案，達到盡快解決故障的目的[3]。

3 通流試驗還需準備的條件

（1）高精度的相位表，精度滿足到毫安級有指示;

（2）在控制室里選擇好A相電壓，它是基準相量;

（3）試驗電源滿足大于15 kW的條件，通流試驗是可以進行的;

（4）試驗時加強監(jiān)護，一次設備上停止一切工作;

（5）通流以前檢查各側流變不開路。

4 結語

本文討論了220 kV主變一次通流檢測差動保護方案：首先分析了主變差動保護區(qū)外故障誤動的原因，以及如何通過試驗發(fā)現(xiàn)其誤動的通流方法;然后根據(jù)前面提出的方法，結合手工計算得出的電流值，對比試驗數(shù)據(jù)，分析保護出現(xiàn)差流的原因。由于本文是在總結電力生產(chǎn)現(xiàn)場多次事故的基礎之上提出的，因此具有極強的現(xiàn)實指導意義。

[參考文獻]

[1] 黃盛蘭.電路基礎[M].北京：北京大學出版社，2006.

[2] 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3] 毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

收稿日期：2021-01-19

作者簡介：史春旻（1981—），男，江蘇無錫人，工程師，從事繼電保護及自動化檢修維護工作。

徐陪棟（1986—），男，江蘇無錫人，工程師，從事繼電保護整定及設備管理工作。

劉志仁（1984—），男，江蘇無錫人，工程師，從事繼電保護整定及設備管理工作。