（北京交通大学海滨学院 河北省黄骅市 061100）
摘要：本文针对我国建设中的特高压电网的1000kV特高压变压器的结构与运行特点，通过特高压变压器的动态模拟试验数据对其差动保护配置方案进行了分析和探讨，提出了其主变压器的差动保护对调压变压器中的调压绕组和补偿绕组的匝间故障保护灵敏度不足，需要配置专门的调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护的问题，并分析了特高压变压器空载合闸时二次谐波制动原理的差动保护的运行性能。
关键词：特高压输电；变压器保护；励磁涌流
0 引言
特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，国内外的实践和研究经验表明，特高压输电技术可远距离大容量输电，节省线路走廊，可以大幅度提高电网自身的安全性和可靠性，并具有显著的社会和经济效益[1]。近年来特高压输电技术正在快速发展之中，目前我国已建立了特高压交流输电和直流输电的试验基地，并且正在大力建设由晋西南开关站至南阳开关站363km，南阳开关站至荆门开关站29lkm，全长654km的1000kV特高压交流输电试验示范工程。由于目前国内外尚未有成熟的、长时间、大范围应用的经验，因此特高压输电对我国完全是一个崭新的课题，必须大力进行周密、细致、严谨的研究工作，解决面临的、可能出现的各种技术问题[2]。
由于特高压输电线是联合系统或全国统一电网的骨架，其安全可靠运行对于全系统的安全可靠运行起着决定性的作用，故对其继电保护的性能和可靠性要求极高。我国的电力系统继电保护技术在500kV及以下的电力系统中，从制造到运行都积累了丰富的、成熟的经验，在750kV系统中也得到验证，这为1000kV特高压系统的继电保护装置的研制和运行打下了很好的基础。但由于特高压输电系统还有一些不同的特点，有必要弄清楚其与高压输电系统的异同，以便采取更加可靠的技术方案，确保特高压试验示范工程安全可靠的投运[3]。本文针对我国1000kV特高压变压器的结构与运行的特点，通过动态模拟试验数据对其差动保护方案进行了分析和探讨，并提出了初步建议和应该研究解决的问题。
1 特高压变压器的结构
1000kV特高压变压器采用中性点无励磁调压方式（带附加电压补偿），分为主变压器和调压变压器两个独立部分组成，主变压器与调压变压器通过外接引线进行连接。主变压器采用不带调压的自耦变压器，主体为单相四柱结构，两心柱套线圈，每柱50％容量，低压侧采用三角形接法。调压变压器内包括无励磁分接开关、调压绕组和补偿绕组，其中无励磁分接开关和调压绕组实现中性点无励磁调压功能，补偿绕组实现低压绕组附加电压补偿功能。特高压变压器采用此结构，不仅方便变压器的运输，而且使得主铁心磁路相对简单，变压器本体绝缘结构简化，在运行中如果调压装置发生故障，更易检修和更换。特高压变压器的单相结构如图1所示。
2 特高压变压器差动保护配置
特高压变压器主体采用的是不带调压的单相自耦变压器，故其差动保护配置与高压变压器的差动保护配置大致相同，需配置的差动保护包括大差差动保护、大差突变量差动保护、零序差动保护、分侧差动保护。因为低压侧配置了绕组套管电流互感器，可以配置变压器主绕组分相差动保护，以提高主绕组内部匝间故障时的灵敏度。
特高压变压器与高压变压器的不同之处在于增加了独立的调压变压器部分，因此研究的重点在于外部调压变压器内部故障时的保护问题。当调压绕组和补偿绕组发生内部绕组匝间故障时，主变压器的差动保护灵敏度不足，需要专门配置调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护，后文将通过动模试验数据对此进行分析。特高压变压器差动保护及相关TA配置如图1所示，图中的TA按动模试验模型配置，在实际特高压系统中，高压侧和中压侧采用3/2接线方式，低压侧采用双母线分段接线方式，相应的高、中、低压侧的TA应按断路器配置。
3 高压变压器主保护试验研究
3.1 主绕组匝间故障试验分析
理论上，大差差动保护能反应整个变压器的内部故障，但是因为反应部分故障的灵敏度不足，所以配置了分相差动保护以增加主绕组内部轻微故障时的灵敏度，配置了故障分量差动保护以提高重负荷下轻微匝间故障的灵敏度，配置了零序差动保护以提高单相接地故障的灵敏度，而分侧差动保护可以躲开过励磁和励磁涌流工况的影响，灵敏反应相问短路故障。从大量动模试验的数据分析，大差差动保护能灵敏反应主绕组的各种故障，限于篇幅，下文只分析了大差差动保护的动作情况。
特高压变压器主绕组原方的公共绕组C相3％匝间故障时，采用全周傅氏算法计算大差差动保护的差流，如图2所示，大差差动保护的B、C相差流较大，而内部匝间故障时制动电流较小，大差差动保护能可靠动作。下面将通过动模试验数据分析大差差动保护对于调压变压器的调压绕组和补偿绕组内部故障时的灵敏度。
图3调压绕组匝问故障试验差流分析
3.3补偿绕组匝间故障试验分析
特高压变压器补偿绕组原方c相40％匝间故障时，采用全周傅氏算法计算大差差动保护和补偿绕组差动保护的差动电流幅值（TA二次侧），如图4所示，大差差动保护差动电流流幅值的最大值小于0.05In，补偿绕组差动保护的C相差动电流幅值达到0.8In，显然对于补偿绕组内部匝间故障，大差差动保护不能正确动作，而补偿绕组差动保护灵敏度较高。
4 结论
特高压交流输电系统因其传输容量巨大，事故对电网的安全威胁严重，继电保护能否正确动作对系统影响甚大，而且特高压输电是一项全新的工程技术，有必要对其进行细致的研究。本文针对我国1000kv特高压变压器的结构与运行的特点，在大量动模试验的基础上，对特高压变压器保护进行了分析，提出了合理的保护配置方案，并得出以下结论：
1）由于特高压变压器的特殊结构，其主变压器的差动保护对调压变压器中的调压绕组和补偿绕组的匝间故障灵敏度不足，需要专门配置调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护。
2）特高压变压器空载合闸时，各种差动保护的二次谐波含量均较大，二次谐波制动原理应该能有效制动。
参考文献：
[l]虞菊英．我国特高压交流输电研究现状[J]．高电压技术，2005，31（12）：23-25．
[2]舒印彪.1000kV交流特高压输电技术的研究与应用[J].电网技术，2005，29（19）：l-6．
[3]朱声石.变压器绕组短路接地故障的保护[J].电力自动化设备，2002，22（8）：l-3．
论文作者:齐贺
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：绕组论文; 变压器论文; 差动论文; 特高压论文; 故障论文; 灵敏度论文; 结构论文; 《电力设备》2017年第4期论文;