陈 胜，于立涛，彭碧君，陈 琛

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266002）

·班组创新·

35 kV系统接地对主变压器差动保护影响

陈 胜，于立涛，彭碧君，陈 琛

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266002）

随着城市配电网电缆线路数量的快速增加，青岛35 kV系统电容电流过大的问题日益突出，所以采取逐步进行中性点经小电阻接地改造的解决方案。当在主变压器35 kV△接线侧安装接地变压器，发生主变压器差动保护区外单相接地故障时，由零序故障电流产生的差流使差动保护存在误动风险。针对此问题进行论证分析，对保护定值整定计算需要注意之处进行分析，提出一种安装接地变压器时一、二次设计上的改进措施，对中性点经小电阻接地系统的安全可靠运行具有重要意义。

小电阻；中性点接地；差动保护；整定计算；改进措施

0 引言

随着社会经济的快速发展，线路走廊资源愈发稀缺，电缆线路的比重不断升高。电缆的广泛应用使得电网单相接地故障时容性电流很高，可达几百安甚至上千安。鉴于采用主变压器中性点经消弧线圈接地进行分散补偿的方式在实际运行中已暴露出多种问题，如消弧线圈需增加数量多且投资大、补偿度调节不好易发生谐振、单相接地时非故障相电压升高导致电缆薄弱点严重损坏等［1］，制定了35 kV系统逐步进行小电阻接地改造的解决方案。

1 接地变压器安装位置

青岛220 kV和110 kV系统变电站35 kV侧主要为△接线方式，接地变压器安装位置主要为接于35kV母线上或接于主变压器△接线侧线圈引线处［2］。前一种方式通常根据设备检修需要，每段母线均需安装一台接地变压器，需占用相应数量的线路间隔，造成资源浪费；此外，接地变压器处于母差保护范围，正常运行时流过的电流很小，测量母差保护相量困难，影响母差保护可靠性。后一种方式可将接地变压器经开关直接接于主变压器△侧引线上，当接地变压器不配置差动TA而差动保护采用软件滤除零序电流或在整定计算上提高差动保护启动电流以躲过区外故障最大零序电流的方法时，会降低保护灵敏度；而接地变压器配置差动TA也存在主变差动保护相量测量困难的问题。对此提出一种接地变压器一、二次设计安装上的改进措施。

2 主变压器引线处增加接地变压器影响

因土地资源有限、变电站出线间隔紧张，采取将接地变压器安装于主变压器35 kV侧引线上的改造方式，其中多数接地变压器未配置差动TA，且部分运行差动保护无滤除零序电流功能。当35 kV系统主变压器差动保护区外发生接地故障时，有零序电流通过主变压器35 kV侧TA流向接地变压器。由于主变压器△线圈隔离了Y、△两侧零序电流的耦合，故主变压器Y侧TA不会感受到零序电流分量，此时差动保护中形成差流，有可能发生误动情形。

2.1 区外接地故障对主变压器差动保护的影响

如图1所示，当35 kV侧差动保护区外发生K点单相（假设为A相）接地故障时，边界条件为

图1 小电阻接地系统单相接地故障示意图

忽略负荷电流可得［3-4］

式中：UKA［0］为与A相正常运行时电压反相的故障电动势；Z∑1、Z∑2、Z∑0分别为故障网络中的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗；不考虑故障点的过渡电阻，R0为接地变压器的中性点电阻。

不同设备设计差流计算方法形式上有所区别，以一种算法为例进行分析。以Y／△-11接线主变压器为例，A相接地时，差动保护各侧电流校正差流计算方法为

式中：I′A=（IA-IB），I′B=（IB-IC），I′C=（IC-IA）；kTA1、kTA2分别为主变压器高压侧和接地变压器安装侧的差动TA变比系数；k2为接地变压器安装侧电流折算到高压侧的变比调整系数。

取UN1、UN2分别为主变压器两侧额定电压，则

假设复合网络中正序阻抗与负序阻抗相等、主变压器接地变压器安装侧无并网小电源，对接地变压器支路而言，由于接地变压器的正序阻抗远大于零序阻抗，可认为接地变压器中只存在零序电流，考虑接地变压器零序电流方向可得接地变压器［3］

主变压器接地变压器安装侧电流关系为

式中：Ia1、Ia2分别为Ia正序分量、负序分量；α为运算子，α=ej120°。

结合文献［5］中结论，可得

不考虑主变压器励磁涌流影响并忽略负荷电流，将式（6）与式（7）式带入式（3）可得

式中：i=a，b，c（由式（5）可知Iag=Ibg=Icg）。 故主变压器差动保护计算差流为三相数值相等的、接地变压器单相零序电流折算至主变压器高压侧的电流。如整定计算时不考虑此差流的影响，主变压器差动保护便存在误动的风险。

2.2 对主变压器差动保护整定计算的影响

由于部分运行主变压器差动保护没有过滤零序电流分量的能力，定值整定计算时应考虑差动保护启动电流值躲过区外故障最大零序电流，但必须确保差动保护灵敏度。具体计算时，首先应躲过主变压器额定负载时最大不平衡电流，即

式中：Icdqd为差动保护启动电流；Krel为可靠系数；Ker为电流互感器的比误差；ΔU为主变压器调压引起的误差；Δm为电流互感器变比未完全匹配产生的误差；Ie为主变压器二次额定电流。

此外，还应考虑可靠躲过在系统最大运行方式下，主变压器接地变压器安装侧近处（如母线上）发生金属性单相故障时主变压器差动保护的差流，分析思路同上文推导，不再赘述。最后，对确定的差动保护启动电流值进行灵敏度校验，以保证主变压器各侧故障时差动保护具有足够灵敏度。

3 接地变压器设计安装改进措施

3.1 TA安装位置改进

如图2所示，将通常安装在接地变压器高压侧的TAⅡ安装于主变压器35 kV侧，而接地变压器安装于TAⅡ与原主变压器差动TAⅠ之间。TAⅠ和TAⅡ的变比等参数应一致。

图2 接地变压器一次设计安装的改进

3.2 二次回路改进措施

如图3所示，在二次接线上，TAⅠ在接入主变压器差动保护后再与TAⅡ合并接入接地变压器保护，之后再接入主变压器差动保护 （应进行TA误差校核，误差大小应满足有关规程要求）。

图3 接地变压器二次设计安装的改进

3.3 保护相量测量

采用改进方法后，接地变压器处于主变压器差动保护范围内，TAⅠ与TAⅡ的和电流 （正常运行时应很小）作为接地变压器保护的电流输入。当35 kV侧差动保护区外发生单相接地故障时，TAⅠ中零序电流实际上先后两次进入主变压器差动保护，只要TAⅠ、TAⅡ二次接线极性正确，就能消除零序差流。

差动保护相量测量方法为：主变压器带上足够负荷后，用短路线在接地变压器保护屏端子排上短接TAⅡ二次电缆，即可测量主变压器差动保护全部相量，此时TAⅠ电流与TAⅠ、Ⅱ和电流的极性应相反。对智能变电站而言，只需进行简单的插拔TA光纤便可完成主变压器差动保护相量测量工作。以Y／△-11接线主变压器为例，差动保护TA极性正确时，各相电流相量如图4所示。

图4 差动保护各相电流相量

4 结语

对系统中性点采用小电阻接地方式时，接地变压器安装位置以及零序电流对主变压器差动保护的影响进行了论证分析，并对主变压器差动保护整定计算的注意要点进行了阐述。在此基础上，提出了一种接地变压器设计安装的改进措施，能够正确测量小电阻接地系统主变压器差动保护全部相量，确保保护的可靠性与选择性；能够实现利用TA二次接线消除零序差流，整定计算时不用考虑零序电流对主变压器差动保护的影响，可适当降低主变压器差动保护启动电流值以提高保护的灵敏性，进行中性点经小电阻接地改造时原有主变压器差动保护也不必更换。该措施对主变压器△侧经小电阻接地系统的安全可靠运行具有重要意义。

［1］于立涛.35 kV配电网中性点经小电阻接地的改造方案分析［J］.继电器，2004，32（16）：57-59.

［2］于立涛，林涛，李文升，等.电力系统继电保护整定计算与应用实例［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［3］高中德，舒治淮，王德林.国家电网公司继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［4］张保会，尹项根.电力系统继电保护（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［5］张西利，王凯，徐光福.变压器△侧小电阻接地方式对差动保护的影响［J］.电工技术，2011（7）：24-26.

The Influence of Neutral Grounding on Differential Protection of Main Transformer in 35 kV Systems

CHEN Sheng，YU Litao，PENG Bijun，CHEN Chen
（State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266002，China）

With the rapid growth of the number of distribution cable lines in Qingdao，the capacitive current level in the 35 kV system is much too high which causes many problems.So the improving scheme for neutral grounding with low resistance is adopted.For the main transformer installed an earthing transformer in the 35 kV delta-connected side，when the single-phase ground fault occurs outside the differential protection area，the differential current caused by zero-sequence fault current can lead to the misoperation risk of differential protection.Aiming at this issue， attention place of the setting calculation is illustrated，and improving measures of primary and secondary designs are proposed for earthing transformer installation，which is important for the safe and reliable operation of neutral grounding with low resistance in power system.

low resistance；neutral grounding；differential protection；setting calculation；improving measures

TM4

A

1007－9904（2017）03－0074－03

2016-11-14

陈 胜（1984），男，工程师，从事继电保护整定计算、运行及管理工作。