内桥接线变压器差动保护接线方式的讨论_任敬飞

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1、中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊 463 内桥接线变压器差动保护接线方式的讨论 任敬飞* 候 芹 （山东省夏津县电业总公司，山东 夏津 253200 ) 摘 要： 本文简单介绍了变压器差动保护的基本原理，分析、讨论了内桥接线变压器差动保护的接线方式及动作情况。 关键词 ： 内桥接线 ； 差动保护 ； 接线方式 * 作者简介 ： 任敬飞，男，山东省夏津县电业总公司，助理工程师。 变压器差动保护是变压器的主保护，反映变压器绕组 和引出线的相间短路、绕组的匝间短路等故障。差动保护 一般采用的是带制动特性的比率差动保护，因其所具有的 区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特点，使其在系 统内

2、得到了广泛的运用。但由于不同的系统一次接线方式 不同，如果差动保护二次接线不恰当，就会引起差动保护 误动作。本文简单讨论了内桥接线变压器差动保护二次接 线的方式。 一、变压器差动保护的基本原理 差动保护是将变压器各侧的电流互感器按循环电流法 接线。根据基尔霍夫定律，在变压器正常和外部故障时， 其各侧流入和流出的一次电流之和为零，(I入=I出)，差动继 电器不动作，当变压器内部发生故障时，连接变压器各侧 的电源都向变压器供给短路电流，各侧电源所供电流之和 称为差动电流，Icd= I入+I出，此时当任一相差动电流 大于差流速断定值时，差动继电器动作，瞬时切除故障变 压器。其动特性为，如图 1 所示

3、。 由于变压器各侧电流相位不同，存在着一定的相位差， 需要校正电流的相位，现在的微机差动保护装置中各侧电 流相位差由软件校正，变压器各侧 CT 接线方式一般采用 星形接线，这样简化了 CT 二次接线。 对于 110kV 三圈变压器，设变压器三侧分别为 H、M、 L，则 ： 差动电流计算 Icd= IH+IM+IL 制动电流 Izd的计算则应根据变压器的各绕组实际功率 流向来选择，制动电流的选择方案在实际应用中主要有以 下两种 ： Izd= IH + IM + IL 或 Izd=max（ IH = IM = IL） 采用分相式差动保护，即 A、B、C 任一相保护动作出 口，以下判据均以一相为例。

4、当公式（1） 、 （2）同时成立 时保护装置动作 ： IcdIcdqd （IzdIgd） IcdIcdqd+K(Izd-Igd) （IzdIgd） 式 （1） I2cdK2Icd 式 （2） 式中 ： Isd为速断电流定值 ； Icd为差动电流 ； Icdqd为差动保护门坎定值 ； Izd为制动电流 ； Igd为拐点电流 ； K 为比率制动特性斜率 ； K2为二次谐波制动系数 ； I2cd为差动电流的二次谐波分量。 二、内桥接线变压器差动保护接线方式 内桥接线方式是指桥接断路器设置在变压器侧的主接 线方式。其优点是使用的断路器等设备最少，与单母线分 段接线方式比较，节省了两台主变压器高压侧断路

5、器，减 少投资，比较经济。内桥接线对于主变运行较为灵活，检 修任一台断路器均不会导致主变停电，特别适用于单台主 变不能带全部负荷的情况。但由于主变可由进线开关和桥 开关供电，因此主变保护的二次接线较复杂。 以我公司 110kV 栾庄变电站为例，本变电站容量为 231.5MVA,110kV 进线两回，采用内桥接线方式，35kV 出线两回，采用单母线分段接线方式，10kV 出线 9 回，采 用单母线分段接线方式。内桥电流互感器一次端子 L1 靠近 Icd IcdIzd Icdqd 制动区 速断区 比赛发动区 图1比赛差动保护动作特性 E Isd 4 464 1# 进线侧。如图 2 所示。 1. 内

6、桥电流互感器二次端子接线方式 当 1#、2# 主变分列运行时，也就是内桥 110 开 关分位，这种运行方式就是普通的三绕组变压器单独运行 方式，流经变压器的电流都是简单的一进二出，此时 I2=0， 差动电流 Icd= I1+I3+I4，与内桥 CT 电流方向无关。 当只有一条进线运行，另一条进线备用时。 如果 113 开关合位，114 开关分位，110 开关合位 , 内 桥 CT 中就有流向 2# 主变的电流 ： 对于 1# 主变 ：取流入 1# 变压器方向为正方向，I2 为负值，因电流由互感器 L1 端流入 L2 端流出，对于减极 性电流互感器来讲，二次端子 K1、K2 应反接。 差动电流计

7、算 ： Icd= I1+I2+I3+I4 制动电流计算 ： Izd=max（ I1 , I2 , I3 , I4） 对于 2# 主变 ：取流入 2# 变压器方向为正方向，I 3 2 为正值，因电流由互感器 L1 端流入 L2 端流出，对于减极 性电流互感器来讲，二次端子 K1、K2 应正接。 差动电流计算 ： Izd= I2+I3+I4 制动电流计算 ： Izd=max( I2 , I3 , I4 ) 如果 113 开关分位，114 开关合位，110 开关合位 , 内 桥 CT 中就有流向 1# 主变的电流 ： 对于 1# 主变 ：取流入 1# 变压器方向为正方向，I2 为正值，此时电流由互感

8、器 L2 端流入，L1 端流出，对于 减极性电流互感器来讲，二次端子 K1、K2 应反接。 差动电流计算 ： Icd= I2+I3+I4 制动电流计算： Izd=max （ I1 , I2 , I3 , I4 ） 对于 2# 主变 ：取流入 2# 变压器方向为正方向，I2 为负值 , 此时电流由互感器 L2 端流入，L1 端流出，对于 减极性电流互感器来讲，二次端子 K1、K2 应正接。 差动电流计算 ： Icd=max I1+I2+I3+I4 制动电流计算： Izd=max( I1 , I2 , I3 , I4 ) 综上所述，不论以哪一条进线供电，当内桥电流互感 图2110kv变电站内桥接线

9、主要差动保护示意图 器（减极性）L1 端靠近 1# 进线放置时，1# 主变差动电 流应取互感器二次侧的反向电流，2# 主变差动电流应取互 感器二次侧的正向电流，如果二次电流接反，流入保护装 置的各侧电流不但不会抵消，反而会叠加，造成变压器无 事故跳闸。 2. 差动保护装置电流回路接线方式 当 113 开关合位，114 开关分位，110 开关合位 , 此时 如果 1# 主变差动保护范围外发生故障时，例如 2# 主变 低压侧母线发生故障，对于 1# 进线侧差动 CT 二次侧电 流及内桥差动 CT 二次侧电流如何接入差动保护装置，其 效果也有很大的差异。 1# 进线侧差动 CT 及内桥差动 CT 两

10、组电流差接 后进入差动保护装置。如图 3 所示。 这时，1# 进线侧差动 CT 和内桥差动 CT 二次侧电流 已经被组合在一起然后进入差动保护装置，10kVII 段母线 发生故障时，CT1、CT2 中有故障电流流过，因为 1# 进 线侧差动 CT 及内桥 CT 的二次侧电流差接后进入差动保护 装置，所以差动保护是以 这个整体作为主变高压侧电流来 判断的。1# 主变中、低压侧流过的均为正常的负载电流， 远远小于 2# 主变流过的故障电流（内桥侧及低压侧） 。对 于 1# 主变 ： 差动电流计算 ： Icd= I1+I2+I3+I4 = I1+I2 制动电流计算： Izd=max （ I1+I2

11、, I3 , I4） 此时，如果 10kVII 段母线故障电流足够大，使 Icd 进 入动作区，1# 主变差动保护就会误动作，切除正常运行的 1# 主变，造成不必要的停电。 1# 进线差动 CT 和内桥差动 CT 二次侧电流分别 接入差动保护装置，如图 4 所示 ： 当 10kVII 段母线发生故障时，CT1、CT2 中有故障电 流流过，因为 1# 进线侧差动 CT 及内桥 CT 的二次侧电流 分别接入差动保护装置，所以差动保护是以这两个独立的 量作为判据的。1# 主变中、低压侧流过的均为正常的负载 电流， 远远小于2#主变流过的故障电流 （内桥侧及低压侧） 。 对于 1# 主变 ： 差动电流

12、计算 ： Icd= I1+I2+I3+I4 = I1+I2 图3CT二次侧差接后 进装置电流回路 图4CT二次侧分别 进装置电流回路 （下转第 4 6 8 页） 内桥接线变压器差动保护接线方式的讨论 468 温升、低损耗、低浪涌电流、低谐波干扰、全自动控制及 防雷效果好的要求。2）集中无功补偿装置采用自动循环投 切方式； 随机补偿装置采用全自动投切， 在用电设备运行时， 无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备切除。3）宜对 集中补偿装置增加短消息或 GPRS 模块，能将保护动作等 异常情况通过短信息发送给运行维护人员。4）为防止无功 补偿装置因自动控制器损坏而产生瓶颈效应，自动控制器 可采用分

13、层设置，在总控制器不作为的情况下，下层控制 器可独立运行。5）针对农村综合变三相不平衡情况，无功 补偿装置应采用三相同时采样方式，并根据三相功率因数 值决定补偿容量，防止单相过补偿。6）对采用阶段性补偿 的无功补偿装置宜采用便携式设计，要求安装及拆除安全、 简便。 （2）合理选择补偿装置的安装地点十分重要，应尽量 选择在低压台区负荷中心，以取得最优的就地补偿效果， 减少无功潮流在配电网络中的长距离传输，达到经济运行 的最终目的。 （3） 为使低压无功补偿收到实效， 有效降低配电网线损、 改善电压质量，在实施无功补偿后还要重视监视、维护与 分析工作，不能“只装不管” ，电容器组的安装只是无功补

14、偿工作的开始。因此，要制定相应的低压无功补偿设备运 行维护制度，明确职责，落实到人，通过定期检查、采集 运行数据与分析补偿效果，保证设备的安全可靠运行，并 发挥实效。 （4）无功补偿设备投入过程中要注意，在以家庭生活 用电为主要负荷的地区，由于感性负荷比例小，无功消耗 很少，无须装设低压无功补偿装置。 五、结论 上述三种补偿方式均可在低压网中对特定种类无功负 荷实现就地平衡的无功补偿，降损节能效果好。随机补偿 适用于补偿电动机，可适当加大补偿容量，此种方式可较 好地限制农网无功峰荷。年运行小时数在 1000h 以上的电 动机，采用随机补偿较其他补偿方式更经济。随器补偿应 用于补偿配电变压器空载

15、无功，此种补偿方式可削减农网 无功基荷。对于容量在 50kVA 及以上的专用变压器、综合 变压器，应提倡采用随器补偿。跟踪补偿适用于 100kVA 以上专用配电变压器用户，可以替代随机、随器两种补偿 方式，补偿效果好，且电容器组可得到较前两种方式更可 靠的保护。在自动跟踪补偿与随机、随器补偿的经济性接 近时，应优先选用自动跟踪补偿方式。 制动电流计算 ： Izd=max（ I1 , I2 , I3 , I4） 根据判据可以看出，当 10kVII 段母线发生故障时， 1# 进线差动 CT 及内桥差动 CT 二次电流分别接入差动保 护装置，1# 主变差动保护能可靠不动作。 所以，我们应该采用两组差动 CT 二次电流分别接入 差动保护装置的接线方式，这样能保证内桥接线的主变差 动保护区外故障时不会误动作。 三、结束语 虽然带制动特性的比率差动保护装置具有区内故障灵 敏、可靠动作，区外故障可靠闭锁的特点，但是如果电流 互感器二次端子及差动保护装置接线方式不正确，有可能 会引起差动保护的误动作，因此，一定要选择适合电气主 接线及差动保护装置的接线方式。 参考文献 ： 1贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理(第三版)M.北京: 中国电力出版社,1994. 2黄其励.电力工程师手册(电气卷)M.北京:中国电力出版 社,2000. （上接第 4 6 4 页） 农村低压配电网无功补偿方式浅析