電力系統(tǒng)保護(hù)與控制Y/A-11（或Y/A-11）變壓器保護(hù)的低電壓啟動(dòng)新方案研究李瑞生姚晴林劉志遠(yuǎn)2，劉星1（1.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000；2.寧夏電力調(diào)度中心，寧夏銀川750001）安裝側(cè)及另一側(cè)的兩側(cè)線電壓“或”門啟動(dòng)。所提出的低電壓啟動(dòng)新方案為采用保護(hù)安裝側(cè)的單側(cè)相電壓及線電壓“或”門啟動(dòng)。經(jīng)計(jì)算分析：變壓器任一側(cè)兩相短路，新方案與傳統(tǒng)方案動(dòng)作靈敏度相同；變壓器高壓側(cè)單相接地短路，Z0Z/Z1Z<1.5時(shí)傳統(tǒng)方案只能勉強(qiáng)動(dòng)作，Z/Z1Z>1.5時(shí)傳統(tǒng)方案拒動(dòng)（Z0z、為系統(tǒng)零序、正序阻抗），而不管Z0Z/Z1Z為任何值新方案都極靈敏動(dòng)作。新方案所需保護(hù)電壓通道遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)方案。

　　1低壓啟動(dòng)傳統(tǒng)方案及本文提出的新方案框圖當(dāng)前電力系統(tǒng)升壓及降壓雙圈Yq/A-11及三圈Yq/Yq-12/A-11或Yq/A-11/A-11變壓器（各Yq或?yàn)閅）的低壓（或復(fù)合電壓）啟動(dòng)的過電流保護(hù)中采用的低壓啟動(dòng)傳統(tǒng)方案多數(shù)為變壓器兩側(cè)或三側(cè)線電壓“或”門低壓啟動(dòng)；本文提出的低壓啟動(dòng)新方案是采用保護(hù)安裝側(cè)的單側(cè)相電壓及線電壓“或”門低壓啟動(dòng)。以Yq/A-11雙圈變壓器為例，保護(hù)裝在Y側(cè)，傳統(tǒng)低壓啟動(dòng)框圖及本文提出的低壓啟動(dòng)新方案框圖見。

　　本文只分析復(fù)合電壓啟動(dòng)中的低壓判據(jù)，不討中的一部分（低壓判據(jù)）。

　　UAY、和、UC及UAYB、f>BYC、UCa為變壓器Y側(cè)的相電壓及線電壓；UAB、f>BAC、UcAa為變壓器A側(cè)的線電壓。傳統(tǒng)方案中的6個(gè)電壓皆為自電壓互感器引至保護(hù)端子的電壓，保護(hù)需要6個(gè)電壓通道；新方案中的ua，Uby、uy為自電壓互感器引至保護(hù)端子的電壓，而UAb、f>BYC、UCa為保護(hù)自產(chǎn)，保護(hù)只需3個(gè)電壓通道。

　　2在各種短路時(shí)，丫。/厶-11變壓器低壓啟動(dòng)傳統(tǒng)方案與本文新方案性能比較2.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)Y./A-11（或Y/A-11）變壓器Y側(cè)單相接地短路（保護(hù)裝在Y側(cè)）I保Yo/A-ll變壓器低壓啟動(dòng)傳統(tǒng)方案及本文提出的新方案框圖Y側(cè)A相單相接地短路，Y側(cè)電壓相量見，215，Z2Z、為從接地點(diǎn)看進(jìn)去總的正、負(fù)、零序阻抗，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)絕大多數(shù)實(shí)際情況為35.根據(jù)綜上所述，由表1、表2數(shù)據(jù)可知，不管；z/Ziz為任何值，Y側(cè)A相單相接地短路，傳統(tǒng)方案測量的高低壓側(cè)共6個(gè)線電壓中以UCa為比較低，新方案測量的Y側(cè)6個(gè)電壓中以故障相的相電壓UA為比較國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電力系統(tǒng)變壓器低壓啟動(dòng)過電流保護(hù)中的低壓啟動(dòng)判據(jù)的整定值Uop-（0.5~0.6）Ue，當(dāng)保護(hù)的測量電壓為線電壓時(shí)為額定線電壓，測量電壓為相電壓時(shí)Ue為額定相電壓。如此整定是為了躲開電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的低電壓（降壓變），或?yàn)榱硕汩_發(fā)電機(jī)失磁時(shí)的低電壓（發(fā)變組升壓變）。國標(biāo)要求變壓器低壓啟動(dòng)的靈敏度應(yīng)大于1.3.以下靈敏度實(shí)例計(jì)算中取低壓啟動(dòng)的Uop為國標(biāo)規(guī)定的中間（E為額定相電壓）。Y側(cè)A相單相接地短路，取Az/Ziz-l，見表1、表2，傳統(tǒng)方案測量的Y、A側(cè)6個(gè)電壓中UCA比較低，UCA -0.58E，傳統(tǒng)方案靈能動(dòng)作，但靈敏度很低。ZQz/Ziz-1.5，見表2，UAa -0.74E，Klm-0.95E/0.74E-1.28<1.3，不符合國標(biāo)要求，可以認(rèn)為傳統(tǒng)方案此時(shí)處于動(dòng)作的臨界著Z0z/Ziz值增大而增大，Km隨著降低，Zz/Ziz >2，傳統(tǒng)方案更加拒動(dòng)。

　　統(tǒng)方案的靈敏度Km=1.281.3，剛好達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靈敏度的比較低要求，所以Z0E/Z1z =1.5是低壓傳統(tǒng)方案能動(dòng)作（屬勉強(qiáng)動(dòng)作，因Z0E/Z1z啟動(dòng)傳統(tǒng)方案動(dòng)作與拒動(dòng)的邊界。Zz/Zlz<1.5，僅為1.63）。Zz/Z1Z>1.5時(shí)，傳統(tǒng)方案拒動(dòng)。

　　表2ZiS=Z2S情況下Y/A-11變壓器Y側(cè)A相單相接地短路△側(cè)電壓模值隨Zs/ZiS變化計(jì)算結(jié)果Table備注五為額定相電勢低壓啟動(dòng)新方案中三個(gè)相電壓判據(jù)的%=0.55￡，Y側(cè)A相單相接地短路，不管為任何值，故障相的相電壓KY=，新方案的靈敏=.55￡/=，都能比較靈敏動(dòng)作。

　　變壓器A側(cè)出口BC兩相短路，電壓相量圖見。

　　Y0/A-11變壓器的△側(cè)BC兩相短路兩側(cè)電壓相量圖A側(cè)BC兩相短路時(shí)，傳統(tǒng)方案6個(gè)測量電壓中李瑞生，等Y /A-11（或Y/A-11）變壓器保護(hù)的低電壓啟動(dòng)新方案研究，因此新方案與傳統(tǒng)方案的動(dòng)作靈敏度相同，都為無窮大。

　　△側(cè)CA兩相短路時(shí)，=0、扣=0，新方案與傳統(tǒng)方案的動(dòng)作靈敏度相同，都為無窮大。

　　由于新方案及傳統(tǒng)方案的測量電壓中各自都包含有保護(hù)安裝側(cè)（Y側(cè)）的三個(gè)線電壓，因此，Y側(cè)兩相短路時(shí)兩方案的靈敏度都同樣為無窮大。

　　2.3Y/A-11（或Y/A-11）變壓器Y側(cè)兩相短路（保低壓啟動(dòng)新方案的測量電壓為a、b、。、Ab、Bc、CA，低壓啟動(dòng)傳統(tǒng)方案的測量電壓保護(hù)安裝側(cè)的對(duì)側(cè)（Y側(cè)）AB兩相短路時(shí)UA=，Y側(cè)BC兩相短路時(shí)UB=，Y側(cè)CA兩相短路時(shí)UC=0，同理分析，從略。因此Y側(cè)兩相短路時(shí)新方案與傳統(tǒng)方案的靈敏度相同，都為無窮大。

　　壓變或升壓變，即不管保護(hù)裝在Y側(cè)或A側(cè)，變壓器任一側(cè)兩相短路時(shí)新方案與傳統(tǒng)方案的靈敏度相同，都為無窮大。

　　3結(jié)論Y/A-11（或Y/A-11）變壓器任一側(cè)兩相短路時(shí)，新方案與傳統(tǒng)方案的靈敏度相同，當(dāng)為變壓器出口兩相短路時(shí)兩方案的靈敏度都為無窮大。

　　變壓器保護(hù)裝在Y側(cè)，Y側(cè)單相接地短路，傳統(tǒng)方案只在Zs/Z1S <時(shí)能勉強(qiáng)動(dòng)作（Zs/Z1S=1時(shí)靈敏度為1.63，Zz/Z1Z=1.5時(shí)靈敏度為1.28，國家標(biāo)準(zhǔn)要求靈敏度大于1.3）；Zz/Z1Z>L5傳統(tǒng)方案拒動(dòng)，這是傳統(tǒng)方案的主要缺點(diǎn)。不管任何值，Y側(cè)單相接地短路，新方案靈敏度都為無窮大，能比較靈敏動(dòng)作，克服了傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)。這一特性很重要，有現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)?.￡/忑￡>1.5在實(shí)際電力系統(tǒng)中是常見的，而保護(hù)高壓繞組及引出線的單相接地短路是變壓器低壓（或復(fù)合電壓）啟動(dòng)的過流保護(hù)的重要任務(wù)之一。

　　新方案所需保護(hù)電壓通道僅3個(gè)，而傳統(tǒng)方案所需保護(hù)電壓通道為6個(gè)，前者可簡化保護(hù)硬件。

　　新方案的保護(hù)端子電壓為保護(hù)安裝側(cè)（例如Y側(cè)）的三個(gè)單相電壓，據(jù)此保護(hù)自產(chǎn)三個(gè)線電壓及負(fù)序電壓，構(gòu)成復(fù)合電壓（或低電壓）啟動(dòng)。在中性點(diǎn)接地或不接地系統(tǒng)中，為了簡化保護(hù)的外部引線及電壓通道或由于變壓器對(duì)側(cè)電壓引至本側(cè)比較困難或?yàn)榱双@得單相接地短路時(shí)特高的啟動(dòng)靈敏度等原因，愿意只采用本側(cè)電壓而不愿同時(shí)采用對(duì)側(cè)電壓的用戶是存在的，這就是本文提出的新方案的應(yīng)用價(jià)值之一。

　　復(fù)合電壓啟動(dòng)中包含低壓啟動(dòng)及負(fù)序過壓啟動(dòng)，本文未涉及負(fù)序過壓啟動(dòng)。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中某些Y/A-11（或Y/A-11）降壓變壓器專門饋電給耗電量很大而三相負(fù)載不對(duì)稱度也大的特殊用戶，如電解鋁廠、煉鋼廠、使用電弧爐的化工冶煉廠等。正常運(yùn)行時(shí)，這些變壓器的負(fù)序電壓較高，致使負(fù)序過壓判據(jù)的整定值抬高，靈敏度很低，甚至無法采用，而且這些變壓器的調(diào)壓分接頭特別多，多達(dá)幾十個(gè)，分接頭都在油箱中，正常運(yùn)行中經(jīng)常處于帶載調(diào)壓狀態(tài)，分接頭切換過程中常有電弧發(fā)生導(dǎo)致變壓器高壓繞組及引出端發(fā)生單相接地短路的幾率較高，在這種場合本文提出的低壓啟動(dòng)新方案更有應(yīng)用價(jià)值。即使在負(fù)序過壓判據(jù)正常的場合，高壓側(cè)單相接地短路時(shí)新方案的動(dòng)作靈敏度為無窮大，遠(yuǎn)大于負(fù)序電壓啟動(dòng)的靈敏度，從而會(huì)顯著提高復(fù)合電壓整體動(dòng)作的靈敏度及可靠性。

　　現(xiàn)場負(fù)序過壓啟動(dòng)的定值普遍非常難以整定，規(guī)程及告誡應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀況整定而只給一個(gè)大致的整定范圍，運(yùn)行人員常為此煩神。低壓啟動(dòng)新方案可容許復(fù)合電壓啟動(dòng)中的負(fù)序過壓定值抬高些以可靠地防止誤動(dòng)，這有利于運(yùn)行人員對(duì)負(fù)序電壓的整定。

　　新方案適用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中Y/A-11或Y/A-11雙圈變壓器（升壓變、降壓變均可），也可適用于Y/A-11/A-11或Y/Y-12/A-11三圈變壓器（上述各變壓器的Y.若為Y，新方案同樣適用）。

　　綜上所述，新方案在理論上的綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)方案，或至少講：傳統(tǒng)方案與新方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，新方案為用戶擴(kuò)展了低電壓啟動(dòng)方案的選擇空間，尤其在正常運(yùn)行中負(fù)序電壓較高致使負(fù)序過電壓啟動(dòng)不宜采用的場合（如電爐變壓器或變壓器低壓側(cè)為不對(duì)稱度較大的負(fù)載）、或者為了顯著提高高壓側(cè)單相接地短路時(shí)保護(hù)動(dòng)作的靈敏度、或者為了簡化保護(hù)的接線等場合，新方案更具應(yīng)用價(jià)值。

　　單，王奔，陳丹。基于滑模控制理論的STATCOM無功補(bǔ)償控制策略研究。電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（18）：150-154.羅安，歐劍波，等。補(bǔ)償配電網(wǎng)電壓不平衡的靜止同步補(bǔ)償器控制方法研究。中國電機(jī)工程報(bào)，2009，劉勝文（1984-），男，碩士研究生，主要從事電網(wǎng)故障包廣清（1972-），女，博士，教授，主要從事電力電子與電力傳動(dòng)領(lǐng)域的研究；范少偉（1986-），女，碩士研究生，主要從事風(fēng)力發(fā)電故障診斷方面的研究。