第27卷第10期2011年5月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol .27No .10May .2011浅谈V /V 接线方式牵引变压器的差动保护相振平（中铁二十一局集团有限公司电务电化工程公司，甘肃兰州73000）摘要：近年来，我国的电气化铁路科学技术飞速发展，BT 供电方式的牵引变电所采用的牵引变压器接线方式不断更新，牵引变压器的主保护差动保护交流回路的接线方式随着牵引变压器接线方式不断更新而发生变化，就此主要针对V /V 接线牵引变压器差动保护的交流回路接线方式、接线方式判断、整定原则及其保护范围的原理进行了详细地介绍，确保V /V 接线牵引变压器受电投运的安全运行和差动保护交流回路的接线正确、判断灵敏和动作可靠。
关键词：V /V 接线牵引变压器差动保护交流回路的接线方式；接线方式判断；整定原则中图分类号：TK175随着我国电气化铁路科学技术的飞速发展，电气化铁路牵引变电所采用的牵引变压器接线方式由原来的Y /△－11接线变压器升级为Y /V 、Y /N －A 接线阻抗匹配平衡变压器、SCOTT 接线变压器和V /V （V /X ）接线变压器及单相接线变压器，尤其是V /V 接线变压器以两组线圈的容量为等容量或不等容量、不设中性点等优点广泛应用于BT 供电方式的牵引变电所。
作为牵引变压器的主保护差动保护针对V /V 接线牵引变压器，在交流回路的接线方式及其保护范围的原理上与Y /△－11接线变压器、Y /V 、Y /N －A 接线阻抗匹配平衡变压器、SCOTT 接线变压器等方式的牵引变压器的差动保护有所不同，具有独特之处。
1V /V 接线牵引变压器的特点V /V 接线牵引变压器的原理是由两台单相变压器按照V /V 接线方式组成的三相变压器，其结构为高压侧有两个线圈，低压侧有两个线圈，可以由两组相同容量或两组不同容量的线圈进行组合，相当于两个同容量或不同容量的单相变压器进行组合。
其特点是高压侧的两个线圈接成V 型接线组成A 、B 、C 三相；低压侧的两个线圈引出a1－x1端子和a2－x2端子，当低压侧V 型接线按照a1与a2短接为c 相、x1为a 相、x2为b 相时，构成V /V －6接线牵引变压器且为加极性变压器，当低压侧V 型接线按照x1与x2短接为c 相、a1为a 相、a2为b 相时，构成V /V －12接线牵引变压器且为减极性变压器，接线方式如图1所示。
图1V /V 接线牵引变压器的接线方式2V /V 接线牵引变压器的差动保护的交流回路接线方式V /V 接线牵引变压器的接线方式可分为两种：即V /V －6接线和V /V －12接线，差动保护的交流回路接线方式决定于V /V 接线牵引变压器的两种接线方式。
从目前各厂家生产的高性能32位微处理器和高精度数据采集系统构成的牵引变压器差动主保护装置来看，交流回路接线方式普遍采用其高压侧（变压器一次侧）电流回路为Y 接；低压侧（变压器二次侧）电流回路为V 接。
就V /V 接线牵引变压器的接线方式、工作原理和各相电流分部情况而言，变压器在运行过程中，一次侧电流为IA =IC 、IB =IA +IC ，二次侧电流为Ia =Ib 、Ic =Ia +Ib ，根据差动保护装置普遍采用的交流回路接线方式，其高压侧（变压器一次侧）电流回路为Y 接时；电流分布为I2A =I2C 、I2B =I2A +I2C ，流入差动保护装置高压侧的电流分别为A 相=I2A 、B 相=I2A +I2C 、C 相=I2C ，低压侧（变压器二次侧）电流回路为V 接时，因电流互感器装在变压器二次侧的a 相和b 相，电流分布为I2a =I2b 、I2c =I2a +I2b ，流入差动保护装置低压侧的电流分别为a 相=I2a 、b 相=I2c ，电流分部如图2所示。
从流入差动保护装置高、低压侧的电流分布情况可以看出，对于V /V 接线牵引变压器的差动保护来说，如果按照差动保护装置普遍采用的交流回路接线方式，即高压侧电流回路为Y接；低压侧电流回路为V 接，在V /V 接线牵引变压器带负荷正常运行时，将会出现差动保护装置判断高压侧I2B =I2A +I2C 大于低压侧I2b 的现象，也就是说流入差动保护装置的差流不为零，随着负荷电流的增大，差流将随之增大，导致差动保护装置出现误动作。
图2三相V /V 变压器差动保护装置普遍采用的接线图为了保证在V /V 接线牵引变压器带负荷运行时差动保护能够正确判断牵引变压器正常运行还是出现故障，对图2所示的三相V /V 变压器差动保护普遍采用的接线方式应进行改进。
根据V /V 接线牵引变压器的接线方式、工作原理和各相电流分部情况和差动保护装置工作原理，要求在其带负荷正常运行时流入差动保护装置的差流为零，因此，应将V /V 接线牵引变压器差动保护装置普遍采用的接线中的高压侧电流回路中的B 相与C 相对调，让I2B 对应I2b 即I2B =—I2b ，确保V /V 接线牵引变压器带负荷正常运行时流入差动保护装置的差流为零，正确判断牵引变压器正常运行还是出现故障，确保差动保护的准确性、可靠性、安全性和选择性。
接线方式如图3所示。
3判断差动保护交流回路接线是否正确的方法牵引变压器差动保护交流回路的接线方式是否正确，直接关系到差动保护装置动作的准确性、可靠性、安全性和选择性。
对于新建的牵引变电所或新投入的牵引变压器的差动保护，采用合理的判断其交流回路的接线方式正确性的方式方法，是保证差动保护装置动作的准确性、可靠性、安全性和选择性的关键环节。
通常采用的判断方法是做六角图，需要在牵引变压器运行中测得各相负荷电流在差动保护装置的相位关系绘制六角图，根据六角图中反映的各相负荷电流在差动保护装置的相位关系，判断差动保护交流回路的接线方式是否正确，这种方法比较繁琐。
这里介绍一种既简捷又准确无误、安全可靠的方法，就是在新建牵引变电所启动或新投入的牵引变压器空载冲击时，通过牵引变压器空载冲击过程中产生的励磁涌流观察差动保护躲励磁涌流的能力。
通过牵引变压器带负荷运行观察差动保护装置中反应的三相差动电流Icd 和三相制动电流Izd 。
因为差动电流Icd 反应的是流入差动保护装置的差流；制动电流Izd 反应的是差动电流中的二次谐波闭锁、三次谐波闭锁、五次谐波闭锁、低压侧相电流二次谐波闭锁。
所以当差动电流Icd ＜制动电流Izd 时，可以判断流入差动保护装置的差流为零；差动保护交流回路的接线方式正确，当差动电流Icd97第10期相振平：浅谈V /V 接线方式牵引变压器的差动保护图3三相V/V变压器差动保护装置改进后的接线图＞制动电流Izd时，可以判断流入差动保护装置的差流不为零且为合流；差动保护交流回路的接线方式错误。
这种方法简单明了具有可靠性，能够准确的判断差动保护交流回路的接线方式的正确与错误，确保了差动保护装置动作的准确性、可靠性、安全性和选择性。
4差动保护整定原则目前电气化铁路牵引变电所采用的差动保护装置是由高性能32位微处理器和高精度数据采集系统构成的牵引变压器差动主保护装置，装置设有三相差动电流速断保护、三相相比率差动保护、比率差动保护的二次谐波闭锁（可选择按最大比值相闭锁方式或综合相闭锁方式）、比率差动保护的三次谐波闭锁、比率差动保护的五次谐波闭锁、低压侧相电流二次谐波闭锁比率差动保护、CT饱和检测等功能。
差动保护的定值整定是保证差动保护装置动作的准确性、可靠性、安全性和选择性的重要环节。
（1）差动电流速断定值：按变压器空载合闸时可能出现的最大涌流的1.5 2.0倍整定，实际整定时可以按额定电流的6 8倍整定。
式（1）为A相差动电流速断定值的整定公式，B相和C相的整定方法同A相。
I SDA =KkˑIe（1）式中：Ie———变压器额定电流；Kk———可靠系数，一般取5 10。
（2）比率差动：二次谐波制动系数一般取0.15，对重载AT供电系统，一般取0.12，三次谐波制动系数一般取0.20，五次谐波制动系数一般取0.20。
差动电流定值需躲过最大负荷电流下的不平衡电流，并要保证变压器内部故障时有足够的灵敏度。
一般根据实际情况可取0.3Ie 0.5Ie。
比率制动拐点1电流一般可取0.5In 1In。
比率制动拐点2电流可取2In 4In。
比例制动系数1一般选择0.4 0.6，比例制动系数2一般选择0.6 0.8。
（3）平衡系数：平衡系数和变压器高低压电流互感器变比、接线方式等都有关系。
对于V/V接线变压器：BT直供方式：110kV：KB=LCTRatio/（HCTRatio*4）；220kV：KB=LCTRatio/（HCTRatio*8）。
AT供电方式：110kV：KB=LCTRatio/（HCTRatio*2）；220kV：KB=LCTRatio/（HCTRatio*4）。
（4）应用实例：某110kV牵引变电所的采用三相不等容V/V牵引变压器基本参数及整定数据见表1。
08甘肃科技第27卷表1基本参数及整定数据相别A B C 主变压器容量（kVA）150********额定电流In（A）（110kV）136182276电流互感器变比110kV：HCTRatio808080电流互感器变比27.5kV：LCTRatio160160160突变量启动定值（A）111差动保护动作电流（A）：0.5In/HCTRatio0.85 1.14 1.73差动速断保护动作电流（A）：7In/HCTRatio11.9315.9124.19差动比率制动系数1：SLP10.40.40.4差动比率制动电流1（A）：0.5In/HCTRatio0.85 1.14 1.73差动比率制动系数2：SLP20.60.60.6差动比率制动电流2（A）：3In/HCTRatio 5.11 6.8210.37二次谐波制动系数KH20.150.150.15平衡系数KB0.50.50.55V/V接线牵引变压器差动保护的保护范围对于V/V接线牵引变压器差动保护的保护范围来说，类似于Y/△－11接线变压器；Y/V、Y/N－A接线阻抗匹配平衡变压器；SCOTT接线变压器等方式的牵引变压器差动保护的保护范围。
差动保护作为牵引变压器的主保护，主要是在牵引变压器内部故障和变压器区内的大电流故障时，迅速让变压器高低压侧的断路器跳闸以切除故障点，使故障牵引变压器退出运行。
根据我国电气化铁路牵引变电所高压电气设备布置与接线情况来看，差动保护的保护范围包含变压器的内部故障和变压器区内的大电流故障。
变压器内部故障主要是指变压器在运行中出现的匝间短路、相间短路和其他故障；变压器区内的大电流故障主要是指变压器的高、低压侧外部引线短路故障和变压器的高、低压侧断路器故障。