長葛市電力工業公司轄屬變電站的主變壓器保護裝置均采用微機型的綜合自動化裝置。對Ｙ／Δ接線方式的變壓器，其兩側電流的相位校正和電流互感器（ＴＡ）變比的不平衡補償電流是通過對保護元件按整定的定值錄入完成。正常情況下，若使用三相電流的繼電保護測試儀測試變壓器差動保護制動曲線時，一般采取分相測試，如做Ａ 相制動曲線就通過在非測試相串聯接入補償電流或采用調整補償系數的方式抑制非測試相動作。根據各種型號保護裝置的動作原理和不同的制動方式，通過對比實際測試三相制動曲線發現，Ａ、Ｂ、Ｃ三相的制動曲線完全相同。據此，本文提出了一種新的測試方法，即根據實際情況讓變壓器保護裝置單相、兩相或三相同時動作或不動作，這樣兩相、三相、六相電流的繼保測試儀在測試變壓器差動保護制動曲線時，均無需通過調整補償系數或接入補償電流抑制非測試相動作，均可對制動曲線進行完整的測試。

１　微機型變壓器差動保護的基本接線原理

在微機型變壓器差動保護出現后，為簡化現場接線，通常要求變壓器各側 ＴＡ 均采用星形接線方式，即 ＴＡ 極性端均指向同一方向（如母線側），然后將各側的 ＴＡ 二次電流Ｉ１、Ｉ２ 直接引入保護，而關于相位和 ＴＡ 變比的不平衡補償則通過軟件在保護內部進行。

采用 Ｙ／Δ接線方式的變壓器定義電流的正方向為自母線流向變壓器。以 Ｙ／Δ－１１為例［１］，典型的 Ｙ／Δ－１１微機型變壓器差動保護接線示意圖見圖１。圖中各箭頭所指方向為正常運行時的電流實際流動方向。由圖１定義的Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ正

方向即可獲得 ＴＡ 二次側電流（圖２）。微機型變壓器差動保護正常運行情況下采集到的Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ與圖２中的Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ相量分別相差１８０°。

圖３為變壓器內部繞組、外部出線各相電流。

由圖２、３可知，正常運行時，直接引入微機型變壓器差動保護的 ＴＡ 二次電流Ｉ１ａ和Ｉ２ａ、Ｉ１ｂ和Ｉ２ｂ、Ｉ１ｃ和Ｉ２ｃ對應相之間的相位和大小均不同，為從理論上確保此時的差流為０，必須對 Ｙ 側電流進行相位補償，同時將 Δ 側電流歸算至 Ｙ 側后結合ＴＡ 變比選擇進行電流大小的不平衡補償［２］。

（１）Ｙ 側電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂ、Ｉ１ｃ相位補償。根據變壓器接線方式對應的鐘點數進行 Ｙ→Δ 的轉換，即各相電流為：

Ｉ′１ａ＝（Ｉ１ａ－Ｉ１ｂ）／槡３

Ｉ′１ｂ＝（Ｉ１ｂ－Ｉ１ｃ）／槡３

Ｉ′１ｃ＝（Ｉ１ｃ－Ｉ１ａ）／槡烅烄烆 ３（１）

（２）將 Δ側電流Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ歸算至 Ｙ 側，即進行 ＴＡ 變比的不平衡補償。具體計算步驟如下。步驟１　 將Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ２ｃ歸 算 至 ＴＡ２ 的 一 次側，即變壓器的 Δ側電流：

Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ２一次側）＝Ｉ２ｉｎＴＡ２ 　ｉ＝ａ，ｂ，ｃ （２）

式中，ｎＴＡ２為變壓器中壓側的 ＴＡ 變比值。

步驟２　 將Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ２一次側）歸算至變壓器的Ｙ 側，即 ＴＡ１ 的一次側，則根據變壓器兩側電流的歸算原則即歸算前后電流所對應的負荷容量保持不變：

Ｓｎ＝槡３Ｕ１ｎＩ２ｉ（歸算至ＴＡ１一次側）＝槡３Ｕ２ｎＩ２ｉ（歸算至ＴＡ２一次側）　ｉ＝ａ，ｂ，ｃ （３）

式中，Ｓｎ 為變壓器額定容量；Ｕ１ｎ、Ｕ２ｎ分別為變壓器高、中壓側的額定電壓。因此有：

Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ１一次側）＝Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ２一次側）Ｕ２ｎ／Ｕ１ｎｉ＝ａ，ｂ，ｃ （４）

步驟 ３　 將Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ１一次側）歸 算 至 Ｙ 側，即ＴＡ１ 的二次側：

Ｉ′２ｉ＝Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ１一次側）／ｎＴＡ１ ＝Ｉ２ｉ（歸算至ＴＡ２一次側）Ｕ２ｎＵ１ｎ１ｎＴＡ１＝Ｉ２ｉＵ２ｎｎＴＡ２

Ｕ１ｎｎＴＡ１　ｉ＝ａ，ｂ，ｃ （５）

式中，ｎＴＡ１為變壓器高壓側的 ＴＡ 變比值。

綜合式（２）～（５）可知，Δ 側歸算至 Ｙ 側后的ＴＡ 二次電流為：

Ｉ′２ａ＝［Ｕ２ｎｎＴＡ２／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）］Ｉ２ａＩ′２ｂ＝［Ｕ２ｎｎＴＡ２／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）］Ｉ２ｂＩ′２ｃ＝［Ｕ２ｎｎＴＡ２／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）］Ｉ烅烄烆 ２ｃ（６）

圖４為 Ｙ 側相位補償后及 Δ 側歸算至 Ｙ 側后的 ＴＡ 二次電流。比較圖４（ａ）、（ｂ）可知，正常運行時，經 Ｙ 側相位補償后的電流Ｉ′１ａ、Ｉ′１ｂ、Ｉ′１ｃ與Δ側經 ＴＡ 不平衡補償后的電流Ｉ′２ａ、Ｉ′２ｂ、Ｉ′２ｃ大小相等，且方向相反，故區外故障或負荷電流非常大時，理論上其相量和始終為零。

由此可獲得差動方程的計算公式為［３］：

Ｉｄ，ａ＝ Ｉ′１ａ＋Ｉ′２ａ ＝ １槡３（Ｉ１ａ－Ｉ１ｂ）＋Ｕ２ｎｎＴＡ２Ｕ１ｎｎＴＡ１Ｉ２ａＩｄ，ｂ＝ Ｉ′１ｂ＋Ｉ′２ｂ ＝ １

槡３（Ｉ１ｂ－Ｉ１ｃ）＋Ｕ２ｎｎＴＡ２Ｕ１ｎｎＴＡ１Ｉ２ｂＩｄ，ｃ＝ Ｉ′１ｃ＋Ｉ′２ｃ ＝ １槡３（Ｉ１ｃ－Ｉ１ａ）＋Ｕ２ｎｎＴＡ２Ｕ１ｎｎＴＡ１Ｉ烅烄烆２ｃ（７）

式中，Ｉｄ 為ａ、ｂ、ｃ相的動作電流。

２　分相差動試驗（兩路電流）

２．１　常見保護的補償系數計算

以變壓器 Ｙ／Ｙ／Δ－１２－１１接線方式（即高壓側Ｙ、中壓側 Ｙ、低壓側 Δ）為例，進行分相差動試驗時，通常假定另兩相電流為 ０。以 Ａ 相為例，即Ｉ１ｂ＝０、Ｉ１ｃ＝０，則式（７）動作電流可簡化為：

Ｉｄ，ａ＝ Ｉ１ａ／槡３＋［Ｕ２ｎｎＴＡ２／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）］Ｉ２ａ （８）

因此分相差動試驗時，一般取高、低壓側電流Ｉ１ａ與Ｉ２ａ相位相差１８０°。則補償系數 Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３的計算公式為：

Ｋ１ ＝１／槡３＝０．５７７　４Ｋ２ ＝Ｕ２ｎｎＴＡ２Ｕ１ｎｎＴＡ１１槡３Ｋ３ ＝Ｕ３ｎｎＴＡ３／（Ｕ１ｎｎＴＡ１烅烄烆 ）（９）

式中，Ｕ３ｎ為變壓器低壓側的額定電壓；ｎＴＡ３ 為變壓器低壓側的 ＴＡ 變比值。

式（９）經歸一化處理后為：

Ｋ′１＝１Ｋ′２＝Ｕ２ｎｎＴＡ２／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）Ｋ′３＝ 槡３［Ｕ３ｎｎＴＡ３／（Ｕ１ｎｎＴＡ１烅烄烆 ）］（１０）

由于式（９）中的槡３為變壓器的 Ｙ 側相位補償引起的，因此若變壓器的高、中、低壓側均為 Ｙ 接線，即 Ｙ／Ｙ／－１２／Ｙ－１２，則無需進行相位補償，計算各側補償系數時刪去式（９）中相應的槡３即可。

由式（１）可看出，Ａ 相進行差動試驗時，由于對 Ｙ 側進行了相位補償，Ｙ 側 Ｃ相將受到－Ｉ１ａ的影響，因此為防止 Ｃ 相搶動，試驗時可通過接線在 Δ側 Ｃ相引入－Ｉ２ａ，即將測試相和被影響相按相間故障形式接線，從而保證 Ａ、Ｃ兩相差動和制動在理論上完全一致。其他各相試驗時的接線依此類推。

２．２　Ｉ１、Ｉ２ 與保護線圈之間的接線方式對三繞組變壓器，先假定其某一側電流為０，將其簡化為雙繞組變壓器，然后進行分相比率制動試驗，一般取Ｉ１ 為保護的高壓側（Ｙ 側）線圈電圖５　Ｙ側相位補償時Ｉ１、Ｉ２ 與保護側接線Ｆｉｇ．５　Ｉ１ ａｎｄ　Ｉ２ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ　ｗｉｒｉｎｇ　ｗｈｅｎＹ　ｓｉｄｅ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ流相量，Ｉ２ 為低壓側（Δ 側）線圈電流相量（Ｉ１ 用

Ｉ１ａ或Ｉ１ａ，１ｂ或Ｉ１ａ，１ｂ，１ｃ輸出給保護、Ｉ２ 用Ｉ２ａ或Ｉ２ａ，２ｂ或Ｉ２ａ，２ｂ，２ｃ輸 出 給 保 護，并 聯 輸 出 可 獲 得 更 大 電流）。分相差動試驗時，Ｉ１、Ｉ２ 與保護線圈之間的接線方式見圖５、６。由圖可看出，只要具有兩相電流或以上配置的繼電保護測試儀就能完成變壓器差動保護試驗，且能將制動曲線完整地測試出來。

３　三相差動試驗（六路電流）

若測試儀同時提供六路電流（高壓側 ＡＢＣ，中壓側或低壓側ａｂｃ）進行差動試驗，則試驗時測試儀與保護之間的接線將大幅簡化，只需將**組電流Ｉａｂｃ１引入保護的高壓側、**組電流Ｉａｂｃ２引入保護的中壓側（或低壓側）即可。兩側電流三相對稱，對應相電流之間的相位差與變壓器的接

線方式有關，具體見表１。另外，三相差動試驗時補償系數 Ｋ１ 、Ｋ２ 、Ｋ３ 的計算方法與分相差動試驗亦不同，由式（８）結合三相電流對稱可得［４］：

式中，Ｉ″１ａ為 Ｙ 側經相位補償轉換后的 ＴＡ 二次側電流。

此時補償系數的通用計算公式為：

Ｋ１ ＝１

Ｋ２ ＝ （Ｕ２ｎｎＴＡ２ ）／（Ｕ１ｎｎＴＡ１ ）

Ｋ３ ＝ （Ｕ３ｎｎＴＡ３ ）／（Ｕ１ｎｎＴＡ１烅烄烆 ）（１２）

綜上所述，三相差動試驗時各型號保護的補償系數計算方法為：Ｙ 側相位補償，則 Ｙ 側的分相試驗補償系數乘以 槡３，Δ 側不變；Δ 側相位補償，則 Ｙ側不變，Δ側的分相試驗補償系數乘以槡３。

４　結語

ａ．針對常規電流差動保護制動曲線測試中存在的問題，提出了一種新的測試方法，并將其應用于長葛市電力工業公司５座３５ｋＶ 變電站的１０臺變壓器測試。與原傳統測試方法相比，本文測試方法在測試時間、用工等方面均明顯縮減。

ｂ．基于故障分量的采樣值電流差動保護在提高保護的靈敏度和在原理上充分保證采樣值電流差動保護的可靠性兩方面具有明顯的優勢。而在減少被保護線路電容電流的影響方面，對內部故障，基于故障分量的采樣值電流差動保護能有效減少其影響，但對外部故障其無明顯作用。