主变保护整定原则

许继主变差动保护原理及相关重要试验

原作者：不祥

注释：沈天亮

一、主变差动保护原理：

1、主变的型号：

对于保护，其都是为一次设备服务的.下面我讲解一些主变一次设备的特点。

我们从一次设备讲起，下面是一次设备的图形：

对于主变，它有很多型号，目前国内35KV变电站主要使用Y/D11的主变，也有可能有其他型号的，我们下面介绍的都是以Y/D11的主变。

在电力系统的定义中规定：高压侧UAB始终值向时钟的12点，如果低压侧Uab超前UAB30度，也就是Uab指向11点，这样的主变就叫做Y/D11的主变，如下图1：

如果忽约主变内部的损耗，主变高、低压侧的功率因数都差不多，高低压侧电流的角度差和电压角度差一样，所以我们也可以用电流表示（这一点可以通过画向量图加以验证）（如图2）。而且用电流向量图要简单的多，今后我们都用电流表示。

2、主变的一次电流图：（高压侧一次星接，二次CT1角接，低压侧一次角接，二次CT2星接）

（如下图，IA1与Ia1’是直接发生关系的两个电气量，其他两相同理）此外，低压侧CT采用了与高压测相反反极性接法

注：除了Ia1、Ib1、Ic1是实际方向以外，其它的都为参考方向。

以上的图为Y/D11的主变，根据下面的公式我们可以画出其向量图如下：（IA1与Ia1’是直接发生关系的两个电气量，两者相位近似相同。其他两相同理。Ia1是低压侧一次角接形成的线电流，由于向量合成，偏移了30度相位。按道理说IA1幅值应当小于Ia1’，但是下图并不关心这个，下图只关心相位关系。

它们的关系是高

压测二次CT1角接前二次

电流=

/Nct1，

=/Nct

1，

=/Nc

t1；

高压测二次CT1角接后二次电流

=—，=—，=—；

低压测一次接线角接后二次电流

=—，=—，=—；

低压测二次接线星接后二次电流

= —/Nct2；= —/Nct2，= —/Nct2

这三个式子中出现的负号说明了低压侧CT采用了与高压测相反反极性接法，这个反极性接法形成了一种差动最基本的抵消机制

低压侧一次角形接线原始相电流=*Nb/，=*Nb/，=*Nb/；

其中Nb/。为主变原始变比，Nb为主变外部视在变比（简称主变变比）。两者均为线电压变比。

如果高压侧3相电流对称（正序电流），则有：

||=|*Nb|，||=|*Nb|，||=|*Nb|；其中：Nct1、Nct2、Nb分别为主变高压侧CT1变比、主变低压侧CT2变比、主变视在变比。

注1：主变变比为Nb时，则Y/D主变内部线圈变比（原始变比）为Nb/（为原始变比）。

3、老式主变差动保护原理：

由于主变变比、高低压侧CT变比的影响，主变差动保护要大小补偿；

由于主变接线形式的不一样，主变差动保护有可能要角度补偿。

先介绍以前的主变保护原理：

高压测一次原始相（线）电流，

高压测二次CT1角接前二次电流=/Nct1，高压测二次CT1角接后二次电流=—=（—）/Nct1----》差动比较量1式主变低压侧一次原始相电流为’

主变低压侧一次角接后原始线电流为=—=*Nb/—*Nb/，

主变低压侧二次电流为(采用了反极性接法)= —/Nct2= （—）*Nb//Nct2 -----》差动比较量2式

请注意比较差动比较量1式与2式，由于低压侧采用了反极性接法，1，2两式的抵消态势已基本形成！！！

Nct1——主变高压侧CT变比

Nb——主变高低压侧线电压比

Nct2——主变低压侧CT变比

对于主变的差动保护来说，此刻差流应该为0，也就是要使高压侧二次电流经过角度补偿后为（—）/ Nct1，在大小上应该等于主变低压侧二次电流为（—）*Nb//Nct2，在角度上我们可以看出来方向相反。差动比较量1式与2式联立有如下绝对值恒等式：

|（—）/ Nct1|= |（—）*Nb//Nct2|――――（差动量平衡公式）

所以有Nb= Nct2/ Nct1（Nb为主变外部视在线电压变比（简称主变变比）

也就是以前的保护中，高低压侧CT的变比要到CT生产厂家去定做，这是为了大小（幅值）补偿，且CT变比只能补偿幅值，其保护接线如下：

其中：当IC2’与Ic2大小一样、角度相反时，经过CDJC 继电器的电流为0，CDJC继电器不会动作；当主变有问题时经过CDJC继电器的电流不会为0，大于CDJ继电器的整定值就动作。

从上图我们可以看出，高压侧CT二次角接是为了角度补偿，CT变比定做为了幅值补偿。

而低压侧CT2必须星接，这是显然的，不然就乱套了！！！！！

但是这2点都有局限：

1、CT二次角接不好接，常常会出现接错的现象；

2、CT变比定做麻烦，如果CT坏了要更换周期长。

4、新式主变差动保护原理：

现在我们用程序可以克服上面的两个局限了！！！！！！！！

我们现在用的是微机保护，它是要经过CPU处理的，而程序改变大小很容易，所以现在CT变比就不用定做了，我们可以让微机采集到的数据乘以一个系数就可以解决这个问题，这就是我们现在常常提到的平衡系数。而在角度补偿方面我们也可以通过程序来完成。我们先分析一下通过CT二次角接就可以知道程序该怎么做了。程序就是在模拟CT二次角接的效果。

传统上，高压侧CT用硬件进行二次角接后（角度补偿）：

=—，=—，=—；―――――――――（公式1-2）

但现在高压侧CT一般为星接！！，是没有补偿效果的，所以我们用程序来补偿：（补偿高压侧部分！！！）

主变812、151、110：=(—)/，=(—)/，=(—)/―――(公式1-3)

主变821：=—，=—，=—；―――――（公式1-4）

在平衡系数方面（幅值补偿）：

主变812：公式1-2和公式1-3）不一样，公式1-3高