變壓器差動(dòng)保護(hù)調(diào)試差動(dòng)平衡及差動(dòng)計(jì)算原理摘要：變壓器因接線組別導(dǎo)致各側(cè)間電勢(shì)相位產(chǎn)生一個(gè)角度差；變壓器各側(cè)電壓、電流互感器變比不同，各側(cè)電流幅值也不同。所以變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置在對(duì)電流采樣進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算前，需對(duì)各側(cè)采樣電流進(jìn)行方向折算和幅值折算。變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置廠家較多，裝置原理動(dòng)作特性平面坐標(biāo)定義各不一致，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)有點(diǎn)混雜?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試可以單相加量或三相加量，本文對(duì)比各裝置折算類型，總結(jié)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試接線和加量方法。調(diào)試結(jié)果計(jì)算時(shí)，只需按裝置折算過(guò)程，得出差動(dòng)計(jì)算因數(shù)，根據(jù)裝置說(shuō)明書將因數(shù)代入對(duì)應(yīng)制動(dòng)電流、動(dòng)作特性平面橫坐標(biāo)定義公式，即得出動(dòng)作特性平面坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)裝置校驗(yàn)的目的。關(guān)鍵詞：方向折算、幅值折算、單相加量、三相加量、差動(dòng)計(jì)算因數(shù)1引言變壓器差動(dòng)保護(hù)作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)的主保護(hù)，能快速、有選擇地動(dòng)作，具有高靈敏度、可靠性。現(xiàn)場(chǎng)差動(dòng)保護(hù)調(diào)試對(duì)發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題具有一定意義。差動(dòng)平衡加量是差動(dòng)保護(hù)調(diào)試的重要環(huán)節(jié)：若因裝置本身問(wèn)題導(dǎo)致裝置正確加量后不能平衡，其差動(dòng)計(jì)算將失去意義，這種計(jì)算下可能導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，差動(dòng)保護(hù)也失去了運(yùn)行的意義。本文介紹差動(dòng)保護(hù)調(diào)試重要環(huán)節(jié)——差動(dòng)平衡加量，以變壓器常用接線組別Ydll、電流互感器星形接線為例，將兩種主流折算原理對(duì)應(yīng)的加量方法進(jìn)行對(duì)比、總結(jié)，再闡述由動(dòng)作邊界采樣值計(jì)算動(dòng)作邊界線斜率的方法，對(duì)初學(xué)者有一定啟發(fā)作用。2Yd11接線方式變壓器接線組別是以“時(shí)鐘表示”來(lái)命名的，即變壓器高壓側(cè)線電勢(shì)指向“12點(diǎn)”，低壓側(cè)根據(jù)高、低壓側(cè)線電勢(shì)之間的相位關(guān)系來(lái)指向不同的鐘點(diǎn)。所以變壓器Ydll方式下，低壓側(cè)線電勢(shì)超前高壓側(cè)線電勢(shì)30°。差動(dòng)保護(hù)根據(jù)電流變化判斷故障，高、低壓側(cè)線電流相位關(guān)系如圖2.1所示。3差動(dòng)平衡三相加量方法變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置采樣反應(yīng)設(shè)備一次實(shí)際值，反之，變壓器正常運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)無(wú)故障電流，二次差流必定為0。所以，以變壓器額定運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)應(yīng)二次額定電流為例，加入差動(dòng)保護(hù)裝置，此時(shí)差動(dòng)平衡。變壓器二次額定電流計(jì)算如式3.1，加量接線如圖3.1。

事悵訓(xùn)試儀1A甲0fcNA0匚N????A?€0N跡保剛試快7ABchl???*（其中，IeH為高壓側(cè)二次額定線電流,IeL為低壓側(cè)二次額定線電流，sA?€0N跡保剛試快7ABchl???*（其中，IeH為高壓側(cè)二次額定線電流,圖3.1差動(dòng)平衡三相加量接線圖Ydll接線變壓器因接線組別導(dǎo)致高、低壓側(cè)電流產(chǎn)生30°角差，因此差動(dòng)保護(hù)裝置對(duì)其采樣會(huì)自動(dòng)進(jìn)行30°角修正，即方向折算：將低壓側(cè)采樣電流相位減去30°折算到高壓側(cè)，或?qū)⒏邏簜?cè)電流相位加上30°折算到低壓側(cè)。L=WO0A=Ze/zZ-120°"式Q/一加Z120°J繼保測(cè)試儀1輸出電流如式3.2,假如裝置邏輯是將低壓側(cè)電流方向折算到高壓側(cè)，要想差動(dòng)平衡，低壓側(cè)折算電流需與式3.2反向，則繼保測(cè)試儀2輸出電流如式3.3。同理，假如裝置邏輯是將高壓側(cè)電流方向折算到低壓側(cè)，繼保測(cè)試儀1按式3.2輸出、繼保測(cè)試儀2按式3.3輸出，裝置差動(dòng)依然平衡。將式3.2、式3.3同時(shí)乘于對(duì)應(yīng)常數(shù)再輸出至裝置，可以得到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試想要裝置采樣為任何數(shù)的平衡態(tài)。

Ia= +180°+30°)=UZ210°h=LlZ{-120°+180°+30°)=7^Z90°”式aL=AzZ(120°+180°+30°)=Ll￡一30°三相加量方法需要兩組三相輸出量，需要能同時(shí)輸出兩組三相電流的繼保測(cè)試儀；當(dāng)繼保測(cè)試儀只能輸出一組三相電流時(shí)，需用兩臺(tái)繼保測(cè)試儀，此時(shí)兩臺(tái)繼保測(cè)試儀間輸出、停止等操作需考慮時(shí)間上的配合。所以，三相加量方法有一定短板，可考慮其他更簡(jiǎn)便的方法。4差動(dòng)平衡單相加量方法差動(dòng)保護(hù)裝置差動(dòng)判據(jù)是分相進(jìn)行的，由于三相加量方法的制約性，可使用單相加量方法（繼保測(cè)試儀有一組三相輸出即可）。Ydll接線變壓器因接線組別導(dǎo)致高、低壓側(cè)電流產(chǎn)生30°角差；變壓器高、低壓側(cè)電壓等級(jí)、CT變比不同由式3.1可知，變壓器高、低壓側(cè)電流大小自然不同。由于這兩方面原因，變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，若將差動(dòng)保護(hù)裝置采樣電流直接用于差動(dòng)計(jì)算，結(jié)果必定是差動(dòng)不平衡，內(nèi)部故障時(shí)這樣的“直接計(jì)算”也沒(méi)有意義。所以，裝置采樣電流進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算前，需進(jìn)行方向折算和幅值折算。 方向折算，即將高、低壓側(cè)電流相位折算到同一方向上?？蓪⒏邏簜?cè)電流相位向低壓側(cè)折算（YA折算），也可將低壓側(cè)電流相位向高壓側(cè)折算（AY折算）。-4.1)A*=—Ll-4.1)A*=—Ll幅值折算，即將高、低壓側(cè)電流幅值折算到同一電壓等級(jí)、同一CT變比基準(zhǔn)下。可采用標(biāo)幺值或平衡系數(shù)兩種方式，折算后差動(dòng)計(jì)算中二者關(guān)系就是行業(yè)定義中標(biāo)幺值與有名值的關(guān)系。標(biāo)幺值是一種相對(duì)表示方法（如式4.1），差動(dòng)計(jì)算過(guò)程更簡(jiǎn)便；平衡系數(shù)對(duì)應(yīng)差動(dòng)計(jì)算中采用有名值計(jì)

算，過(guò)程更直觀。假設(shè)將幅值折算到高壓側(cè)（以高壓側(cè)電壓等級(jí)、CT變比為折算基準(zhǔn)），此時(shí)高壓側(cè)平衡系數(shù)KpH=l,低壓側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算如式4.2。KpH=\（式4,2）「4?1YA折算下的單相加量方法由圖2.1可知，高壓側(cè)電流做相差，可以實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)電流方向向低壓側(cè)電流方向轉(zhuǎn)變，結(jié)果如圖4.1.1，IA'、IB'、IC'為高壓側(cè)三相電流折算到與低壓側(cè)三相電流同向的方向折算后電流。由圖知這種折算會(huì)使折算后三相電流幅值擴(kuò)大尸倍，需將幅值大小進(jìn)行還原。綜上得式4.1.1,其物理意義就是將高壓側(cè)三相電流向低壓側(cè)同相電流方向旋轉(zhuǎn)30°。圖4.1.1Y A折算電流相位圖單相法加量時(shí)，若繼保測(cè)試儀給高壓側(cè)A相輸出電流-AIeH,高壓側(cè)B、C相電流為0,由式4.1.1知高壓側(cè)A相電流經(jīng)裝置方向折算后，得IA'=IeH、IC'=-IeH。要使A、C相差動(dòng)平衡，繼保測(cè)試儀需給低壓側(cè)a、c相加與IA'、IC'分別方向相反、大小相等的電流。綜上得繼保測(cè)試儀與裝置試驗(yàn)接線如圖4.1.2所示，繼保測(cè)試儀輸出如式4.1.2，此時(shí)差動(dòng)平衡。將式4.1.2乘于對(duì)應(yīng)常數(shù)再輸出至裝置，可以得到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試想要裝置采樣為任何數(shù)的平衡態(tài)?！笀D4.1.2Y A折算試驗(yàn)接線圖la= 厶hZ()°式41.2)L=屁「4?2AY折算下的單相加量方法由圖2.1可知，低壓側(cè)電流做相差，可以實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)電流方向向高壓側(cè)電流方向轉(zhuǎn)變，結(jié)果如圖4.2.1，ia'、ib'、ic'為低壓側(cè)三相電流折算到與高壓側(cè)三相電流同向的方向折算后電流。由圖知這種折算會(huì)使折算后三相電流幅值擴(kuò)大V?倍，需將幅值大小進(jìn)行還原。綜上得式4.2.1，其物理意義就是將低壓側(cè)三相電流向高壓側(cè)同相電流方向旋轉(zhuǎn)30°。

圖4.2.1△Y折算電流相位圖Id*[lb-la圖4.2.1△Y折算電流相位圖Id*[lb-laI-4.2.1)Ie="AL-Ib}V3單相法加量時(shí)，若繼保測(cè)試儀給低壓側(cè)a相輸出電流AleL,低壓側(cè)b、c相電流為0,由式4.2.1知低壓側(cè)a相電流經(jīng)裝置方向折算后，得Ia'=IeL、Ib'=-IeL。要使A、B相差動(dòng)平衡，繼保測(cè)試儀需給高壓側(cè)A、B相加與Ia'、Ib'分別方向相反、大小相等的電流。綜上得繼保測(cè)試儀與裝置試驗(yàn)接線如圖4.2.2所示，繼保測(cè)試儀輸出如式4.2.2，此時(shí)差動(dòng)平衡。將式4.2.2乘于對(duì)應(yīng)常數(shù)再輸出至裝置，可以得到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試想要裝置采樣為任何數(shù)的平衡態(tài)。裝置荷壓側(cè)YAC N? ?—進(jìn)保測(cè)試仗A■B *C N * ? W ? W〒圖4.2.2A Y折算試驗(yàn)接線圖L=737.LZ00_^=L/rZ180° ”（式422）L-LhZQqL=Ia-JoIb^Ib-L72Tr.Tc—Zo」 AY折算下當(dāng)變壓器高壓側(cè)Y中性點(diǎn)接地時(shí)，若高壓側(cè)外部發(fā)生不平衡故障，此時(shí)高壓側(cè)因Y中性點(diǎn)接地而產(chǎn)生零序電流通道，高壓側(cè)裝置采樣電流中存在零序電流分量，而低壓側(cè)A接線零序電流會(huì)在A繞組中自環(huán)，不會(huì)流出A繞組到裝置采樣。所以若裝置不消去高壓側(cè)采樣零序電流分量，就會(huì)因高、低壓側(cè)零序電流分量差動(dòng)不平衡而誤動(dòng)，高壓側(cè)消零序電流折算如式4.2.3。Y A折算下，即使變壓器高壓側(cè)Y中性點(diǎn)接地，因?yàn)楦邏簜?cè)采樣電流要完成式4.1.1的折算，該過(guò)程已經(jīng)進(jìn)行了零序電流濾除，這種折算下不用額外考慮區(qū)外故障零序電流分量差動(dòng)不平衡導(dǎo)致誤動(dòng)的問(wèn)題。所以，

A折算比AY折算具有一定便利性，各廠家變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置邏輯也以YA折算居多。式4.1.1與式4.2.1物理意義是將折算側(cè)電流方向向另外一側(cè)旋轉(zhuǎn)30°，這與三相加量式3.2、式3.3是對(duì)應(yīng)吻合的。單相加量時(shí)，另外兩相為0，單向量與零向量做差，結(jié)果為單向量本身或單向量的反向向量，未實(shí)現(xiàn)30°旋轉(zhuǎn)，所以單相加量時(shí)不考慮30°角補(bǔ)償，但經(jīng)過(guò)式4.1.1或式4.2.1的計(jì)算，需要在單相加量幅值上進(jìn)行廠倍數(shù)補(bǔ)償，如式4.1.2、式4.2.2。5幅值折算在調(diào)試計(jì)算中的應(yīng)用率宜率宜iff蘋方向折尊功怔將愕恠、筑坐is >動(dòng)作邊?畀集斜奉 由4中內(nèi)容可知，差動(dòng)保護(hù)裝置采樣電流在進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算前，需要進(jìn)行方向折算和幅值折算?，F(xiàn)場(chǎng)差動(dòng)保護(hù)裝置調(diào)試中，方向折算決定“怎么加量和接線"，而幅值折算在調(diào)試數(shù)據(jù)計(jì)算中（由力口量數(shù)據(jù)計(jì)算比率制動(dòng)系數(shù)）體現(xiàn)更多。根據(jù)裝置動(dòng)作邊界時(shí)繼保測(cè)試儀輸出計(jì)算比率制動(dòng)系數(shù)的過(guò)程如圖5.1。下面以差動(dòng)平衡為例說(shuō)明標(biāo)幺值與平衡系數(shù)在調(diào)試計(jì)算應(yīng)用中的區(qū)別。（以圖4.1.2接線、式4.1.2加量為例）圖5.1比率制動(dòng)系數(shù)計(jì)算過(guò)程5.1標(biāo)幺值

//=1ZO°7c*=-lZO°=12180°7式511)//=1Z18O°這種計(jì)算方式以南瑞繼保的變壓Ic=1ZO°這種計(jì)算方式以南瑞繼保的變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置為典型。繼保測(cè)試儀給高壓側(cè)A相輸出電流尸匕」,低壓側(cè)a相輸出?：iy，低壓側(cè)c相輸出滋令,代入式4.1、式4.1.1得此時(shí)采樣電流經(jīng)裝置方向折算和幅值折算后結(jié)果如式5.1.1,此時(shí)A、C相差流為0,則差動(dòng)平衡。即裝置差動(dòng)電流、制動(dòng)電流計(jì)算因數(shù)是采樣值經(jīng)方向折算和幅值折算后的標(biāo)幺值。差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)過(guò)程中,按4.1中內(nèi)容得平衡態(tài)后,改變高壓側(cè)或低壓側(cè)輸出量,差動(dòng)保護(hù)剛好動(dòng)作時(shí)的輸出量為動(dòng)作邊界值,此時(shí)輸出量作為采樣值,將采樣值按上述邏輯折算后得出標(biāo)幺值。高、低壓側(cè)標(biāo)幺值作為計(jì)算因數(shù),按各裝置說(shuō)明書對(duì)制動(dòng)電流、動(dòng)作特性平面橫、縱坐標(biāo)的定義,進(jìn)行相應(yīng)的代入計(jì)算,可得出動(dòng)作邊界線上一個(gè)點(diǎn)。重復(fù)上述過(guò)程,得另外一個(gè)點(diǎn),兩點(diǎn)確定的直線就為動(dòng)作邊界線,其斜率為比率制動(dòng)系數(shù)。5.2平衡系數(shù)Li—KpII捲 =LhA0°Ic=KpH*(-LhZ{)°)=LhZX80°L=KpL*AiZl80°=LhZA80°南瑞繼保以外Ic=KpL半/ezZO。=厶hZ0°南瑞繼保以外其他廠家裝置采用這種計(jì)算方式。繼保測(cè)試儀給高壓側(cè)A相輸出電流衣u,低壓側(cè)a相輸出二_山：，低壓側(cè)c相輸出二』，代入式4.2、式4.1.1得此時(shí)采樣電流經(jīng)裝置方向折算和幅值折算后結(jié)果如式5.2.1,此時(shí)A、C相差流為0,則差動(dòng)平衡。即裝置差動(dòng)電流、制動(dòng)電流計(jì)算因數(shù)是采樣值經(jīng)方向折算后乘于本側(cè)平衡系數(shù)而得到的有名值。差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)系數(shù)校驗(yàn)過(guò)程中,按4.1中內(nèi)容得平衡態(tài)后,改變高壓側(cè)或低壓側(cè)輸出量,差動(dòng)保護(hù)剛好動(dòng)作時(shí)的輸出量為動(dòng)作邊界值,此時(shí)輸出量作為采樣值,采樣值按上述邏輯折算后,將高、低壓側(cè)折算電流按各裝置說(shuō)明書對(duì)制動(dòng)電流、動(dòng)作特性平面橫、縱坐標(biāo)的定義,進(jìn)行相應(yīng)的代入計(jì)算可得出動(dòng)作邊界線上一個(gè)點(diǎn)。重復(fù)上述過(guò)程,得另外一個(gè)點(diǎn),兩點(diǎn)確定的直線就為動(dòng)作邊界線,其斜率為比率制動(dòng)系數(shù)。6結(jié)語(yǔ)本文介紹側(cè)重單相加量法,加量相別不同,繼保測(cè)試儀接線形式也就不同,所加量方向、大小都不固定,只需滿足本文邏輯即可,不局限于文中所舉接線、加量的個(gè)例,包括變壓器接線組別改變,也能按文中邏輯進(jìn)行推導(dǎo)。單相加量相別選擇相差計(jì)算側(cè)的任一相,根據(jù)加量方向、大小,結(jié)合折算過(guò)程自然得出另外一側(cè)需要加量相別、電流幅值和方向。因?yàn)楦骷已b置對(duì)制動(dòng)電流、動(dòng)