浅析换流变压器比率差动保护

浅析换流变压器比率差动保护
换流变保护在二次系统中的作用十分重要。

文章结合特高压金华换流站，介绍了换流变压器差动保护的配置，分析了换流变差动保护的试验方法。

标签：特高压；换流变差动保护；试验方法
1 换流变保护介绍
1.1 保护配置
±800kV金华换流站换流变保护为三重化配置，三套保护均采用许继公司的SBH-101A成套保护装置。

保护以三取二原理运行，即完成一个保护动作至少需要三套保护系统中的两套系统同时检测到同一故障。

换流变保护主要包括换流变差动保护、换流变引线和换流变差动保护、换流变零序差动保护和后备保护及饱和保护、非电量保护。

1.2 差动保护特点及保护范围
换流变差动保护是换流变的主保护，主要用来保护换流变绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也保护换流变单相匝间层间短路故障，换流变压器主保护由比率差动、增量差动、差流速断和差流越限告警组成。

由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上配合。

所以在区内故障时可以瞬时动作。

下面以许继公司的SBH-101A换流变成套保护装置为例简述换流变差动保护的构成和保护范围。

如图1所示。

TA1、TA2为网侧引线1、2支路TA，TA3.1为网侧套管角接换流变差动TA，TA3.2为网侧套管角接引线差动TA，TA6.1为网侧套管星接换流变差动TA，TA6.2为网侧套管星接引线差动TA，TA4为阀星侧首端套管TA，TA7为阀角侧首端套管TA，TA5为套管角接外接零序TA，TA8为套管星接外接零序TA。

通过差动原理分析并考虑TA极性的影响，得到差流平衡方程式如表1所示。

2 换流变差动保护现场校验
2.1 比率差动保护动作特性
差动保护是按比较各侧电流大小和相位而构成的一种保护[1]。

比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是外部故障时引起。

装置采用初始带制动的变斜率比率制动，特性曲线如图2所示。

比率差动作方程如下：
式中，Iop为差动电流，Iop.0为差动最小动作电流整定值，Ires 为制动电流，Ires.0为最小制动电流整定值，S为比率制动系数整定值，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。

角变、星变差动采用两侧差动，动作方程如下：
式中：3≤K≤4，i1，i2，…ik分别为换流变压器各侧电流互感器二次侧的电流。

大差保护采用四侧差动[2]。

换流变在运行时，差动回路不可避免地存在不平衡电流，SHB-100A型保护根据换流变变比及CT变比计算换流变各侧CT二次电流平衡系数并将各侧CT 二次电流归算到同侧进行幅值补偿。

但换流变的TA一般装在各侧绕组上，因此原、副边绕组电流相位相同，不需进行相位补偿。

2.2 比率差动特性曲线现场校验
设差动电流起动定值Iop.0 为0.5Ie，最小制动电流整定值Ires.0为1Ie，比例系数S为0.5，角变差动以网侧为基准电流。

试验时，角变网侧电流I1和角变阀侧电流I2的同名相分别正极性接入测试仪两相，相位相差180°。

在I网侧首端加1Ie，2Ie，相应地在I阀侧首端侧加入1Ie，2Ie，使其保护无差流，然后逐渐降低I网侧首端的输入电流值至差动动作。

以上述方法取3点，数据如表2所示。

3 结束语
换流变差动保护是换流变最主要的保护之一，与常规的主变差动保护其原理一样，主要区别在于换流变差动分类更细，且每类所取的CT电流是唯一的。

由于比率差动保护需要识别换流变压器的励磁涌流和过励磁运行状态，当换流变内部发生严重故障时，不能够快速切除故障，所以还需配置差流速断保护，用来快速切除变压器严重的内部故障[3]。

当任一相差流电流大于差动速断整定值时差流速断保护瞬时动作，跳开断路器。

参考文献
[1]王维俭.电力设备继电保护原理及应[M].北京：中国电力出版社，1996.
[2]SBH-100A系列流变压器保护装置技术说明书[Z].许昌：许继直流公司.
[3]国家电力调度通讯中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2000.
潘俊锐（1982-），男，安徽合肥，本科，工程师，一直从事变电站的电气调
试技术工作。