调档对我厂主变差动保护的影响

1　我厂主变差动保护简介

1.1　变压器参数

我厂共有6 台型号为SZ-75000/220 的降压主变，额定电压为220×（1±8×1.25%）/36.75/11kV 采用有载调压；额定电流为196.82/1178.27/1312.16A ；接线组别为YNyn0+d。

1.2　差动原理

1.2.1　原理概述

如上图所示，差动保护采用分相纵连差动保护，利用基尔霍夫电流定理实现。保护范围为高压侧TA 与低压侧TA 之间，两侧TA 极性均整定为流入变压器为正方向；因接线组别为YNyn0+d，故两侧电流无需进行相位补偿。

差动电流为Id=|I’H+IL| 制动电流为Ir=0.5*（|I’H|+|IL|）* I’H ：归算到低压侧的高压侧二次电流（保护装置以低压侧电流为基准）；

IL ：低压侧的二次电流。

变压器正常运行时I’H 与IL 大小相同，方向相反，差动电流Id=0，制动电流Ir 为一倍负荷电流，保护可靠不动作。

变压器内部故障时I’H 与IL 方向相同，差动电流Id 为故障电流（有效容量全归算至低压侧），制动电流Ir 为0.5 倍故障电流（有效容量全归算至低压侧），保护可靠动作。

变压器区外故障时I’H 与IL 大小基本相同（* 故障时TA饱和引起的误差），方向相反，差动电流Id 较小，制动电流Ir为一倍故障电流很大，保护可靠不动作。

1.2.2　电流归算

我厂主变保护装置以低压侧电流为准，装置内的平衡系数以变压器主接头为准计算。高压侧TA 变比nH=300/5 ；低压侧TA 变比nL=2000/5，变压器主接头变比n=220/36.75. 以此为依据计算出的平衡系数KB=nH*n/nL=0.898，即I’H=KBIH。

2　不同调档的分析计算

2.1　正常运行分析（假设某台主变负荷率为50% 左右，高压侧一次电流为100A）

2.1.1　有载调压位置在主接头位置

则低压侧一次电流为100*n=598.63A.

高压侧二次电流为IH=100/nH=1.67A ；在保护装置内归算为I’H= KBIH=0.898*1.67=1.5A

低压侧二次电流为IL=598.63/nL=1.5A

可见此时I’H 与IL 大小相等，方向相反，差动电流为零，保护正确不动作。

2.1.2　有载调压位置在220*（1-8*1.25%）/36.75kV 档（为方便观测结果，假设为极高/ 低档）

则低压侧一次电流为100*220*（1-8*1.25%）/36.75=538.77A高压侧二次电流为IH=100/nH=1.67A ；在保护装置内归算为I’H= KBIH=0.898*1.67=1.5A

低压侧二次电流为IL=538.77/nL=1.35A

可见此时I’H 与IL 大小不等，方向相反，差动电流为Id=|I’H+IL|=0.15A， 制动电流为Ir=0.5*（|I’H|+|IL|）=1.43A，保护正确不动作，但出现的较小差流会使保护装置的可靠性降低。

同理在220*（1+8*1.25%）/36.75kV 档时，也会产生类似的结果，请读者自行分析。

2.2　区内故障分析

（假设变压器高压侧电流为1000A，低压侧电流为500A.*此时高低压侧不会按照变比进行电流分配，而是取决于短路方式与各侧到短路点的阻抗值，该值完全是假设值，未经过理论计算，但对分析无影响）

2.2.1　有载调压位置在主接头位置：

则高压侧二次电流为IH=1000/nH=16.67A ；在保护装置内归算为I’H= KBIH=0.898*16.67=15A

低压侧二次电流为IL=500/nL=1.25A

可见此时I’H 与IL 大小不等，方向相同（假设两侧的短路阻抗角相同），差动电流为Id=|I’H+IL|=16.25A，制动电流为Ir=0.5*（|I’H|+|IL|）=8.13A，保护正确动作。

2.2.2　有载调压位置在220*（1-8*1.25%）/36.75kV 档此时高压侧阻抗降低10%，则高压侧电流为1000/（1-10%）=1111A ；

则高压侧二次电流为IH=1111/nH=18.52A ；在保护装置内归算为I’H= KBIH=0.898*18.52=16.63A.

但真实的归算值为I’H*0.9=15A（变压器的真实变比下降，真实平衡系数也相应下降）

可见保护装置内的差动电流较真实差动电流大，保护装置灵敏度增加，但可靠性降低。

3　结语

可见变压器的调档调节将会使差动保护出现较小的误差，但由于比率制动特性，不会导致保护装置误动或拒动。若考虑制动失效，则仍然是比较危险的。

4　解决办法

采用自适应的保护装置，将有载调压分接头位置开入量输入到保护装置中，由保护装置自动判断分接头位置并对保护定值做出相应微调。