（1.云南电力技术有限责任公司；2.国家税务总局安徽省税务局；3.威远江水电站开发经营有限公司）
摘要：分析了云南某水电站主变正常运行时差流过大原因，提出了主变差动保护整定优化原则，通过PSCAD建立仿真模型，优化了差动保护定值，解决了厂用电负荷电流对主变差动保护不平衡电流过大的问题，保障了电站设备稳定、可靠运行。
关键词：厂用电负荷；差动保护；整定计算；PSCAD仿真
1前言
水电站发电单元一般采用发电机-变压器接线方式，发电机和变压器分别配置差动保护，作为设备的主保护。变压器差动保护由高压侧和低压侧电流回路接入差动保护装置实现，当发生变压器区内故障时，差流增大，保护动作跳闸；当发生区外故障或正常运行时，差流为0，保护可靠不动作。一般厂用电负荷T接于发电机及变压器低压侧，从保护范围看，厂用变压器属于主变差动保护范围。由于厂用变压器容量一般与主变容量相比非常小，厂用电负荷电流在差动保护中被忽略，所以其电流回路未接入差动保护装置。正常运行时，差动保护仅有很小的不平衡电流，该不平衡电流由厂用电负荷电流占主导因素。但是当厂用电增容或改造后，其容量增加，负荷电流增大，相当于对流经发电机-主变的送出负荷电流“汲出”一部分电流，造成主变差动保护的电流“流入”与“流出”不相等，引起差流增大。
根据差动保护整定计算规范及保护装置整定建议，差动保护动作门槛值一般取0.5Ie（Ie为变压高压侧额定电流）。当厂用电负荷电流很小时，使用该整定原则能够保证差动保护不发生误动作。但是当厂用电负荷电流较大时，若仍采用该值，则存在差动保护误动作的可能。因此，需要对厂用电负荷电流进行核算，优化差动保护动作门槛值，确保差动保护满足可靠、选择、快速、灵敏的继电保护要求。
2系统接线及分析
2.1系统接线
以云南某水电站为例，其系统接如图1。110kV主变为双绕组变压器，容量31.5MVA，额定电压121kV/10.5kV，接线方式Yn/d11。10kV厂用电母线T接于主变低压侧，原有一台容量为3150kVA的厂用变，增容后新增两台厂用变，即共有3台厂用变。1号厂用变、2号厂用变及3号厂用变容量分别为3150kVA、3150kVA及4000kVA。
图1系统一次电气接线图
2.2差动保护分析
110kV主变差动保护由高压侧及低压侧电流回路接入差动保护装置，厂用电分支未接入差动保护。差流及制动电流计算如式（1）、式（2）：
差流计算公式：
式（1）
制动电流公式：
式（2）
变压器差动保护装置采用内部实现Y/d校正变换。
原有仅一台厂用变时，负荷电流较小，变压器差动保护整定值如表1。
表1变压器差动保护定值
正常运行时，能够保证差动保护可靠不动作。但是厂用变增容后，满负荷时，不平衡电流增大，三台厂变额定运行电流为566.4A，折算至主变高压侧为0.55Ie，大于差动门槛值，保护极易误动。
3 PSCAD仿真计算
3.1仿真建模
利用PSCAD仿真软件对电站系统进行建模，仿真模型如图2。
图2一次电气仿真图
系统等效电源及发电机电源采用“ThreePhaseVoltageSourceModel1”（三相电压源模型1）模块，主变及厂用变采用“3Phase2WindingTransformer”（三相两绕组变压器）模块，断路器采用“ThreePhaseBreaker”（三相断路器）模块。将设备实际参数输入相应模块，对其进行仿真。
3.2差流计算
利用PSCAD数学运算模块，结合差流计算公式，可以得到差流仿真结果，当厂用变均退出运行时，主变高低压侧负荷电流平衡，差流为0.063A（峰值），如图3，仿真结果与理论计算结果一致，验证了差流计算模型的正确性。图中Icda为A相差流；Icdb为B相差流；Icdc为C相差流，单位A。
图3厂用电负荷电流为0时主变差流仿真结果
当投入1台3150kVA厂用变，满负荷运行时，主变差流仿真结果如图4。厂用变额定负荷电流为173.2A，由其引起的差流有效值为0.53A，标幺值为0.21Ie。
图4一台3150kVA厂用变额定负荷电流时主变差流仿真结果
当投入3台厂用变，满负荷运行时，主变差流仿真结果如图5。3台厂用变额定负荷电流为566.4A，由其引起的差流有效值为1.37A，标幺值为0.55Ie，达到差动门槛值，主变差动保护会动作跳闸。
上述仿真中仅考虑稳态运行工况，事实上，当两台变压器满负荷运行时，第三台厂用变进行空载合闸时，产生的励磁涌流同样会使主变差流超过动作门槛值。因此有必要对主变差动保护定值进行优化。
4差动保护定值优化
由上述仿真结果可知，如果差动门槛值仍然采用工程经验值0.5Ie，则在三台厂用变均投入运行时，极易发生误动作。根据仿真结果，当3150kVA及4000kVA变压器满负荷运行，对另一台3150kVA变压器进行空载合闸时，计及励磁涌流，此时最大差流约为0.7Ie。因此，可以将差动动作门槛值调整至1.0Ie，此时能可靠躲过各种工况下的不平衡电流。为确保主变发生区内故障，差动门槛值仍有足够灵敏度，分别对系统最小方式运行、倒送电方式、机组单独运行等三种工况分别进行区内故障仿真，校验结果表明，在最小短路电流时差动保护具有足够灵敏度。
综合考虑，对主变差动保护定值进行优化，结果如表2。
图5三台厂用变额定负荷电流时主变差流仿真结果
表2变压器差动定值优化
差动保护装置采用优化后定值，运行稳定、良好。即使有不平衡电流存在，也不会达到差动门槛定值，同时又能保证足够灵敏度，所以很好的解决了现场存在的问题。
5结语
通过分析和仿真计算，研究了厂用电负荷电流对主变差动保护的影响，解决了针对厂用变间隔电流未接入主变差动保护装置所引起的差流超过门槛整定值问题。采用对差动保护定值进行优化的方法可靠、方便、快捷，避免了对差动保护装置进行改造、回路接入等大量繁杂工作，对该类共性问题具有一定指导意义。
参考文献
[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材(上册)[M].北京:中国电力出版社,2009
[2]地区电网继电保护整定计算[M].北京:中国电力出版社,2010
[3]电力系统分析[M].北京:高等教育出版社,2004
论文作者:关静恩1,张兴龙1,王涛2,范文红3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：电流论文; 差动论文; 变压器论文; 门槛论文; 定值论文; 用电负荷论文; 负荷论文; 《电力设备》2018年第20期论文;