摘要：本文主要介绍了西门子变压器保护装置7UT683零序差动保护的基本原理，并详细分析了变压器零序差动保护的动作特性以及需要关注的问题。
关键词：零序差动；制动；相位；
0引言
西门子7UT683变压器零序差动保护的基本原理不同于国内常规设计，采用了一种全新的制动特性，本文详细分析的该保护的动作特性、制动特性以及需要关注的问题。
1基本原理
西门子7UT683变压器零序差动保护接线原理图如下图1，采集变压器中性点接地电流和机端三相合成零序电流，中性点零序电流通过独立电流互感器采集，机端零序电流通过三相相量合成，两侧电流均取基波分量。
图1 7UT683零序差动保护接线与原理示意
1.1主变零差的动作特性
内部故障时，制动电流为0，3I0’ ≥IREF> ，零差动作。
外部故障时，制动电流不为零， 3I0’ ≥IREF>+Izd，Izd=k*(|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|)
IREF>=max{p*∑|I|,Ipk}，∑|I|=|IA|+|IB|+|IC|+|3I0’|
IREF>：零差定值；Ipk为装置内设置的启动值；Izd：制动电流；K：制动系数；p为倍数。
制动电流Izd= k*(|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|)矢量图如下图2，∆φ为3I0’与3I0’’夹角。通过矢量图可以看出：
当3I0’与3I0’’夹角锐角时（Ix超前），|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|<0；
当3I0’与3I0’’夹角90度时（Ix超前），|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|=0；
当3I0’与3I0’’夹角钝角时（Ix超前），|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|>0；
设备定义|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|<0时，动作值Iref。可以看出西门子零序差动采用的实际上是相位制动，主要是考虑到CT传变特性的角度误差。
1.2相位制动的特性分析
当0° ≤ φ ≤ 90°时，|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|<0，表征区内故障，零序差动动作值为IREF>。
当90° ＜ φ ≤ 180°时，|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|>0，表征区外故障，零序差动动作值为3I0’ ≥IREF>+Izd。
设中性点零序电流IREF=3I0’、 3I0’’/3I0’=a当区外故障时，公式推导变换如下：
IREF=IREF>+k*(|3I0’-3I0’’|-|3I0’+3I0’’|)；
IREF=IREF>+k*(|3I0’ejφ-3I0’’|-|3I0’ ejφ+3I0’’|)；
IREF/IREF>=1/{1-k[|ejφ-a|-|ejφ+a|]}.
由上述公式可以得出，零差的制动特性取决于Y=1-k[|ejφ-a|-|ejφ+a|]；假设k数值一定时（某电站零差保护制动系数k设置为4），当Y=0时，对应的角度φ即为极限制动角。
当k值确定后，a 与极限制动角度关系： a越大，极限制动角度越小， a越小，极限制动角度越大；a 无穷大，极限制动角度为趋近90度，a无穷小，极限制动角度为趋近180度，实际上当a趋于无穷大或者无穷小，相位制动失效，k[|ejφ-a|-|ejφ+a|]=0。因此极限制动角并不是固定的。当两侧CT特性不同，严重饱和状态下，一侧CT衰减速度远小于另一侧CT，可能会导致零序差动保护误动！
设Y= k[|ejφ-a|-|ejφ+a|]，Y(-φ)= k[|e-jφ-a|-|e-jφ+a|]=k[|cosφ-jsinφ-a|-| cosφ-jsinφ+a |]=Y(φ)，Y是φ的偶函数。
因此，7UT683变压器零序差动保护相位制动曲线如下图4。
图2 7UT683零序差动保护四象限相位制动
2实例分析
某电站变压器零序差动保护采用的是西门子7UT683，2016年12月1日0:21:55，该电站2号主变大修后倒送电时2GPA第一套主变零序差动保护动作，第二套零序差动保护未动作。该电站经变压器本体、零差保护及二次回路详细检查分析确定一次非真实接地，为变压器零序差动保护误动。
装置内部事件记录及录波数据如下（该电站零序CT和主变高压侧CT同名端相同，因此制动区和动作区与图4左右反向，截取部分数据）。
该电站主变中性点CT变比600/1，5P60，30VA，主变高压侧CT变比2000/1，5P60，30VA，两侧CT变比不同，传变特性存在差异，主变送电后中性点CT严重饱和，传变特性出现较大误差，主变高压侧CT暂态过度过程明显快于中性点CT。误差最大值出现在228.8ms，3I0’’/3I0’=0.062，相位误差215度。表6中227.1ms~230.5ms期间3I0’’/3I0’均极小，相位差在动作区，制动特性失效，误判为区内故障，保护动作出口。
表3 7UT683采集数据
3结束语
西门子主变零序差动保护采用了一种全新的制动特性，通过构造相量公式实现两侧CT电流量的相位制动，理念新颖，可以保证主变零差保护的可靠性。针对西门子7UT683零序差动保护的特点总结如下：
（1）西门子主变零序差动可靠性主要取决于两侧CT传变特性误差，如果相角误差和暂态过渡过程误差相近，可靠性是可以保证的。
（2）90度是该保护的制动死区，相角误差在90度，没有制动。
参考文献
[1]西门子厂家7UT6xx说明书：7UT6xxx_Manual_A1_V040003_en[Z].2009：145.
论文作者:张兆冰1,何鹏2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：差动论文; 特性论文; 电流论文; 相位论文; 变压器论文; 动作论文; 误差论文; 《电力设备》2019年第8期论文;