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摘要：为了保障电力设备发生内部故障的时候，保护装置可以快速动作，发生外部故障和正常运行时不误动，由变压器各侧电流所构成的差动保护需要具备科学合理的保护定值和保护特性，并在投运之前验证性校验。据此，本文主要对10kV3150kvA变压器差动保护的整定及其校验进行了详细分析。
关键词：变压器；差动保护；整定；校验
一、定值整定
差动保护设有高、低比率差动保护和差动速断保护。其中，低比率差动保护经过涌流判别、CT饱和判别、CT断线判别后出口，因为CT饱和判断依据的引入，区外故障引起的CT饱和不会造成误动。高比率差动保护只经过涌流判别、CT断线判别，就可以出口，其主要利用其比率制动特性抗区外故障的时候，CT的暂态和稳态饱和，但是在区内故障CT饱和的时候，可以可靠正确动作。差动速断保护不经过任何闭锁判断依据，可以直接出口。
（一）控制字
不同的保护装置对于变压器绕组接线的定义方式大不相同，只有正确定义，才能够保证相位补偿和幅值补偿的正确性。PCS9622D保护装置的有效参数定值为：高压侧接线方式即变压器高压侧绕组为三角形，整定位“1”；低压侧联结钟点数，即变压器低压侧绕组为Yn11，整定为“11”；CT接线方式，即按照CT二次实际接线方式，整定为“0”（全星形接线）。
（二）参考侧
保护装置的补偿主要是以变压器△侧为参考侧，而变压器的高压侧为△形，所以，参考侧选择为高压侧。
（三）低比率差动
低比率差动保护用来区分差动电流，是由内部故障还是不平衡输出（特别是外部故障时）引起的。
1、启动值
差动保护最小动作电流值，应该严格按照躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，也就是：Iqd=Krel（Ker+△U+m）Ie
其中，Krel为可靠系数，取1.3-1.5；Ker为电流互感器的比误差，5P型取0.01×2；△U为变压器调压引起的误差，对于无调压功能的则取0；m为因为电流互感器没有完全匹配产生的去查，取0.05；Ie为二次额定电流。实际工程整定计算中可以取Iqd=（0.3-0.6）Ie，根据现场实测不平衡电流，确实有必要时也可以取大于0.6Ie，根据此原则，最小动作电流值整定为Iqd=0.5Ie。
2、拐点
起始制动电流的整定需要结合差动保护的动作特性，保护装置已经固定为0.5Ie和3.0Ie。
3、斜率
斜率应该大于非周期分量引起的CT误差产生的不平衡电流。
Kbl=KrelKapKccKer
其中，Krel取1.5；Kap为非周期分量系数，两侧同为P级电流互感器取2.0；Kcc为电流互感器的同型号系数，因为两侧不同型，取1.0；Ker为电流互感器的比误差，5P型取0.1。由此可得Kbl=0.3，Kl已经固定成1.0。
4、灵敏度校验
灵敏系数按照最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上2相金属性短路计算。根据计算最小短路电流Ik•min和相应的制动电流Ir，在动作特性曲线上查得对应的动作电流Id，则灵敏系数为Ksen=Ik•min/Id＞1.5。
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（四）高比率差动
高比率差动保护的比率制动特性可抗区外故障时CT暂态和稳态饱和，而在区内故障且CT饱和时，能够可靠正确快速动作。定值固定，不需要整定。当差动电流启动定值Iqd大于1.2Ie时，高比率差动启动值则取为Iqd，斜率K2由装置固定取为1.0。
（五）差动速断
为了有效防止区内严重短路故障时，由于CT饱和，而促使比率差动保护延迟动作，设有差动速断保护，用于变压器内部严重故障的时候，快速跳闸切除故障。差动速断的整定值严格按照躲过变压器可能产生的最大励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定，一般可以取：Isd=KIe。其中，K值根据变压器的容量进一步确定，变压器的容量越大，取值就会越小。根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的指导意见，6.3MVA及以下可以取7-12，并且差动保护使用电流互感器的准确度等级为5P20，当一次侧通过10倍变压器额定电流时，不会导致饱和，所以，对于比例中2MVA的变压器整定为10。按照正常运行方式下，保护安装处电源侧2相短路计算灵敏系数Ksen＞1.2。
（六）二次谐波制动比
二次谐波制动是防止差动保护误动的一项措施，是差动电流中二次谐波分量和基波分量的比值。根据相关经验，二次谐波制动比整定为15%。
二、变压器差动保护灵敏度校验的必要性
220kV变压器10kV侧故障时，短路电流比较高，一般在低压侧加装限流器电抗器，降低低压侧故障时，短路电流水平，短路电流水平降低的同时，在相同定值的情况下，变压器差动保护的灵敏度也会大大降低。电抗器在变压器差动保护的范围内，电抗器下端故障时，差动保护灵敏度应该满足相关要求，但是在系统结构和运行方式等的影响下，低压侧差动范围内故障，差动保护灵敏度是否能够满足要求必须通过计算。同时，变压器作为电网的重要组成部分，掌握保护定值是否满足灵敏度要求是非常有必要的，所以，主变差动保护的灵敏度校验具有一定的必要性。
三、变压器差动保护校验方法
（一）校验步骤分析
变压器整定计算导则上关于制动特性的变压器差动保护灵敏度计算的规定，纵差保护的灵敏系数应该严格按照最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。切实根据计算最小短路电流Ik•min和相应的制动电流Ires，在制动特性曲线上查得对应的动作电流Iop，灵敏系数Ksen=Ik•min/Iop。根据变压器保护整定计算导则和危机变压器保护说明书中关于灵敏度计算的说明，灵敏度校验可以归纳为以下步骤：
1、计算系统最小方式下差动保护范围内变压器引出线上两相金属性短路时流过变压器各侧的故障电流Ik•min。
2、根据装置电流校正方法计算校正后流入装置的故障电流Id，为计算方便将该电流折算成主变额定电流的倍数。
3、根据装置算法计算差动电流Idzmin及制动电流Izd。
4、根据动作方程及以上求得的制动电流Idz计算出相对应的动作电流Idz。
5、计算灵敏度=Idzmin/Idz。
（二）校验中的关键问题分析
1、最小运行方式选择
如何快速准确地计算差动保护的最小灵敏系数，系统最小方式的选择是关键。所谓最小方式，实际上就是故障时短路电流最小的方式。某电网为单侧电源系统并且主变高压侧为电源侧，变压器分列运行的情况下，只有高压侧提供短路电流，其他侧不会提供。而变压器并列运行时，在低压侧差动范围内故障时，另一台变压器通过联络开关也会提供短路电流。在系统方式一定的情况下，分列运行时，流入差动保护的故障电流比并列运行时要小。10kV侧短路电抗大，所以，10kV侧故障时的短路电流比110kV侧故障时相对较小。总而言之，变压器分列运行时，差动保护的灵敏度满足要求，并列运行时一定能够满足。低压侧故障时，灵敏度满足要求，中压侧故障的时候，一定要满足。所以，最小方式选变压器分列运行时，低压侧两相故障。
2、校验灵敏度用的电流表示形式
微机变压器差动保护中的动作方程都是以变压器额定电流的形式表示，所以，校验灵敏度用的故障电流需要使用变压器额定电流的倍数表示，这样就不需要折算到同一电压等级，不需要考虑平衡系数的影响，但是必须考虑差动保护装置相位校正对电流的影响。相位校正的影响和具体的保护装置密切相关，目前只有两种类型，Y/△接线的变压器，即一种是Y侧倒相位，一种是△侧倒相位。
结语
综上所述，变压器差动保护的整定计算和功能校验是以明确各侧电流相位关系和保护装置补偿原理为基础进行的，在向保护装置通入模拟故障量的时候，各侧电流的相位和幅值关系与实际运行电流相符合，完成的工程校验是有效的，所得的校验数据，才能够作为分析保护功能的主要参考依据。差动保护是变压器的主要保护之一，发挥着非常重要的作用。在实际应用中，保护装置型号各不相同，动作特性也存在较大差异。只有真正意义上理解差动保护的原理和保护装置的特性，才能够完成保护的整定计算和检验。
参考文献:
[1]赵曙伟.变压器差动保护的整定及其校验[J].陕西电力,2016,44(11):98-102.
[2]陈明周.浅谈微机型变压器差动保护定值的整定计算及校验[J].建材与装饰,2014(7).
论文作者:李桂香
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：变压器论文; 电流论文; 差动论文; 故障论文; 灵敏度论文; 比率论文; 方式论文; 《电力设备》2017年第30期论文;