蒋一泉，袁宇波，李辰龙，黄浩声

（1.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京 211102；2.江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京 211103）

电力变压器是电力系统中极其重要的设备，作为变压器主保护的差动保护也因此备受重视[1，2]。长期以来，由于变压器差动保护不同于发电机差动保护，在进行差动保护判别之前，需要对电流进行幅值相位校正[3-5]，人们从不同的角度深入研究变压器差动保护，使得原本简单的差动保护衍生出多种不同的形式，很容易给现场运行造成一定的困惑。目前国内主流的两种差动保护转角原理，一种是相间电流差动保护原理（iA-iB）；还有一种是减零序差动保护原理（iA-i0）[6-8]。RET521属于前者，而RET670属于后者，因此ABB这两种保护的区别主要就是原理上的区别。

1 两种保护的原理区别

由于变压器各侧的额定电流、相位在正常运行时不一致，因此在形成差动电流之前，一般要进行幅值相位校正。以Y/△接线变压器为例，在区外故障时，区外故障的零序电流通过三角形绕组和地构成通路，而一般来说△侧的电流互感器（TA）都是接在环外，△侧感受不到区外故障的零序电流，而Y0的TA能够感受到故障零序电流，因此如果不消除Y0侧的零序电流，很有可能会引起差动保护的误动。如图1所示，某电厂在发生区外故障时，2台启备变保护由于在定值中没有设置Zsub=off，导致在区外故障时，2台启备变差动保护误动。

由图1可知目前差动保护一般要消零序电流的原因。如果不消除零序构成差动保护，就需要将TA安装在△环里面，这在一些三相分体的高压变压器上是可行的。通常在数字保护中可通过软件来校正，TA一次侧统一接成Y形。以Y0/Y0/△-11变压器为例，A相差动电流的计算方法有2种。

（1）RET670的计算方法：

式（1）中：IDiff_A为 A 相差动电流；为高压侧 A 相电流为高压侧零序电流；为中压侧 A 相电流；为中压侧零序电流；为低压侧 A 相电流；为低压侧 C 相电流；UH，UM，UL分别为高、中、低压侧的额定电压。该原理是以500 kV高压侧为参考侧计算的。

（2）RET521的计算方法：

2 变压器差动保护的基本原理

差动保护原理可以用KCL电流定律来描述，如图2所示。

对于任何一个KCL节点，任何流进去的电流等于流出来的电流。

对于变压器来说，任何同一个铁心绕组上的电流是相同属性的。为分析问题方便起见，以Y/△-11点接线的变压器为例来说明问题，I˙A为Y侧电流，ia1为△侧的套管电流，当主变正常运行/区外故障时，可以用以下天平类比差动方程的平衡，△侧采用套管TA的电流，类似于发电机差动保护。

由于变压器存在Y/△接线方式，如图5所示，正常时Y侧和△侧就存在角度差，在正常运行时，Y侧和△就有30°的角差。解决这个问题的方法就是通过△侧电流来移相，如图4所示。

但图4所示的方法是不可行的，因为在区外故障时，并不一定平衡，反而可能会误动。可以按照组成成分相同的原理来讨论变压器差动保护，如图5所示，Y侧和△侧的电流如图6所示。因为△侧的线电流其实是由a相的绕组电流减去b相的绕组电流构成的。因此为了使得Y侧的臂电流和△侧对应，Y侧应将A相电流减去B相电流，与△侧平衡。这就是相间差动的原理，RET521采用的就是这种原理，这与国内常见的PST1200相同。

同样按照组分相等的原理，也可以在△侧进行转角，将△侧线电流中的a相减去c相，这样通过运算得到△侧的电流为a相的绕组电流减去环流I˙D，而此环流在区外故障的时候恰恰又等于Y侧的零序电流，因此要达到平衡，必须要将Y侧的线电流减去Y侧的零序电流，以防止区外故障不误动。如图7所示。ABB的RET670采用的就是这种原理，与国产的南瑞RCS978保护相类似[2]。

如图8所示，将Y侧故障分量中的零序电流消除后，区外故障时，差动保护才不能误动。

从励磁涌流的角度，从文献[1]可知，相电流减零序的差动存在一定的涌流误动风险，从国内外的保护误动案例情况来看，这种原理不能采用分相闭锁的原理，否则在空载合闸的瞬间可能会误动作[9]。建议RET670采用交叉闭锁的原理，但同样也会增加空投变压器内部故障，主变保护延时动的问题。

从文献[2]可知，灵敏度的角度比较分析，两种原理的灵敏度RET521对于相间故障的灵敏度较高.RET670对于接地故障的灵敏度较高，两种保护的原理灵敏度分析如表1所示。其中IF为故障点电流的大小。

表1 两种保护的原理灵敏度分析

3 测试方法与分析

RET670主变保护的差动电流一次计算公式：

RET670主变保护的差动电流二次计算公式：

式（3—8）中：nH，nM，nL分别为高、中、低压侧 TA 的变比。

通过差动电流的计算公式可以推导得到 （测试过程先考虑不消除零序，比较容易做试验）：以Y0/Y0/△的变压器为例，变压器的变比为505/230/36，主变容量为1 000 MV·A，高压侧、中压侧TA变比为4 000/1,低压侧TA变比为5 000/1。设差动保护动作的启动值为0.3 p.u.，由此推算在装置二次各侧加的试验电流。

高压侧动作电流：

中压侧动作电流：

低压侧动作电流：

4 结束语

总体分析RET670与RET521变压器差动保护，从差动原理上看变化较大，前者采用的是相电流减零序差动，后者采用的是相间电流差动。两者在原理上，抗励磁涌流上RET670由于空投时某一相的差流中二次谐波含量等于0，导致差动保护误动，因此建议不采用分相制动原理，而采用交叉闭锁原理；在灵敏度上，RET670可提高区内单相接地故障的灵敏度，但对于相间故障，较RET521有所降低。

[1]袁宇波，陆于平，李 澄，等.三相涌流波形特征分析及差动保护中采用二次谐波相位制动的原理[J].中国电机工程学报，2006，26(19)：23-28.

[2]袁宇波，周栋骥，陆于平，等.基于不同转角方式的变压器差动保护灵敏度分析[J].电力系统自动化,2006，30(24)：27-32.

[3]王维俭，候炳蕴.大型机组继电保护理论基础[M].北京：水利电力出版社，1989.

[4]史世文.大机组继电保护[M].北京：水利电力出版社，1987.

[5]陈增田.电力变压器保护（第2版）[M].北京：水利电力出版社，1989.

[6]邓祥力，刘世明.变压器保护两种转角方式的比较[J].继电器， 2004，32(16)：20-24.

[7]陈松林，李海英，乔 勇，等.RCS-978变压器成套保护装置[J].电力系统自动化，2000，24(22)：52-56.

[8]丁网林，骆 健，刘 强.零序电流对数字变压器差动保护Y，d矢量变换的影响及对策[J].电力系统自动化，2004，28(5)：56-58.

[9]吴 奕.主变空载合闸涌流造成微机差动保护跳闸的分析与建议[J].江苏电机工程，2004（6）：61-63.