主变稳态比率差动保护原理及其校验方法
作者：盛伟
来源：《硅谷》2014年第23期
摘要继电保护为一次设备的安全设立了一道屏障，大量事实表明做好继电保护工作对电力系统的安全稳定运行具有重要作用。

由于变压器在电网中处于非常重要的地位，一旦它发生故障将给电网的运行带来很大的影响，因此主变保护在继电保护中属于重中之重。

本文针对南瑞继保的RCS-978主变保护装置，详细分析了主变稳态比率差动保护原理，介绍了RCS-978的动作特性以及其软件实现相位补偿的算法，给出了校验主保护整定值的方法。

以明确主变保护定检作业步骤，提高工作效率。

关键词继电保护；比率差动；RCS-978；相位补偿；平衡系数
中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0105-01
对于运行中的变压器，若保护装置出现问题，将直接导致变压器需退出运行，将对供电可靠性产生不利因素，因此继保工作人员通过定检以确保主变保护装置能够正常、准确运行就显得尤为重要了。

对于220 kV及以上电压等级的变电站，南瑞继保的RCS-978主变保护装置由于其出色的性能得到广泛的应用。

差动保护作为变压器的主保护起着至关重要的作用，本文以RCS-978为例对主变稳态比率差动保护的原理进行了分析，给出了校验差动保护整定值时计算中的各项注意点，为电力系统的继保人员提供参考。

1 RCS-978差动保护原理
主变差动保护是通过比较变压侧各侧电流值的大小和方向，在出现区域外故障时断开变压器的断路器隔离故障点实现差动保护。

变压器各侧之间不是直接的电气联系而是电磁联系，在变压器正常运行时，励磁电流较小，但若发生外部故障后电压恢复时，变压器出现励磁涌流。

在励磁涌流中具有很多的直流分量以及高次谐波，而在发生区外故障时短路电流较大，电流互感器往往出现饱和现象，一次侧的涌流转变到二次侧时会发生畸变。

如果不采取措施避免这种情况，主变保护装置将可能发生误动作。

对于南瑞的RCS-978主变保护装置，其稳态比率差动保护能够区分是变压器内部故障还是外部不平衡故障。

RCS-978通过分相制动的方式闭锁励磁涌流，因此能够将故障电流和励磁涌流区分开来，其保护动作时间大大加快。

2 RCS-978的动作特性
RCS-978的稳态比率差动保护具有三段折线的动作特性。

比率差动保护能够做到在外部短路电流增大时制动电流和动作电流同时增大，能有效防止变压器区外故障时差动保护误动作。

高值比率差动保护可以判断TA断线故障，其通过动作特性防止电流互感器的饱和，在发生区内故障时电流互感器即使饱和也能正确动作。

RCS-978G5比率差动保护动作方程见下式。

（1）
其中，是保护装置的比率差动起动定值，为变压器二次额定电流。

3 相位补偿方法
对于RCS-978保护的主变，其电流互感器在变压器两侧采取星型接线方式，其极性端指向母线侧。

根据变压器原理，对于Y/△-11接线方式的变压器，两侧二次电流之间会出现30°的相位差。

由于变压器的变比和联接组的不同，各侧电流大小及相位也不同，RCS-978利用软件对变比与相位进行补偿。

RCS-978的软件采用三角形侧向星形侧校正的方式，其算法可见下式。

Y侧：
（2）
△侧：（3）
其中，、、是Y侧CT二次电流，、、是△侧CT二次电流，、、是Y侧校正后的各相电流，、、是△侧校正后的各相电流，是Y侧二次零序电流。

4 稳态比率差动保护校验方法
1）继保仪加入六路电流。

当校验变压器高压侧和中压侧的比率差动保护时，则利用继保仪向保护装置两侧加入相位相差180度的电流，当电流大小为额定值时，装置差流为零。

当校验变压器高压侧与低压侧或者是中压侧与低压侧时，继保仪向保护装置两侧所加电流相位差应当为150度，在试验各侧加入电流大小为额定值时，装置差流为零。

2）继保仪加入三路电流。

若继保仪只能加入3路电流，意味着保护装置两侧只能加入一相或者两相电流。

根据式5可知，向保护装置一侧加入单相电流将对两相产生影响。

对于高压侧和中压侧的比率差动保护试验，高压侧和中压侧接线方式为两侧电流从A相极性端流入，流出后经过B相非极性端，从B相极性端流出，这样的接线方式能够使保护装置检测到的零序电流为零，当两侧所加电流相位相差180°，大小为额定电流值时，装置差流为零。

若对于试验两侧分别为星形和三角形时，其接线方式为，星形侧电流从A相极性端流入，流出后进入B相非极性端，再从B相极性端流出；三角形侧电流从A相极性端流入，从A相非极性端流出。

此时，星形侧和三角形侧相位相差180°，星形侧电流大小为额定值，三角形侧电流大小为时，装置差流为零。

比率差动试验时，根据保护装置的比率差动起动定值，根据上述方法计算出两侧应加实际电流，根据所需要校验的比率差动保护动作的曲线斜率，根据式（1），给出一组平衡电流值（额定电流值的整数倍）后，观察保护装置差流为零，然后改变中一侧电流值，当保护动作后，记录动作电流值，将实际电流值转换为标幺值后进行计算，即可得出保护装置比率差动保护动作是否满足式（1）的动作特性。

5 结论
本文针南瑞继保的RCS-978主变保护装置，对比率差动保护原理进行了深入的分析，对保护装置的动作特性、相位补偿方法以及平衡系数计算方法做了详细的介绍，最后给出了继保仪加入六路或者三路电流的试验方法，能够加深继保人员对主变保护的理解，进而提高调试时的工作效率。

参考文献
[1]张鲁.NSR890型微机变压器保护装置比率差动的调试[J].电工电气，2010（10）.。