電力系統保護與控制Y/A-11（或Y/A-11）變壓器保護的低電壓啟動新方案研究李瑞生姚晴林劉志遠2，劉星1（1.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000；2.寧夏電力調度中心，寧夏銀川750001）安裝側及另一側的兩側線電壓“或”門啟動。所提出的低電壓啟動新方案為采用保護安裝側的單側相電壓及線電壓“或”門啟動。經計算分析：變壓器任一側兩相短路，新方案與傳統方案動作靈敏度相同；變壓器高壓側單相接地短路，Z0Z/Z1Z<1.5時傳統方案只能勉強動作，Z/Z1Z>1.5時傳統方案拒動（Z0z、為系統零序、正序阻抗），而不管Z0Z/Z1Z為任何值新方案都極靈敏動作。新方案所需保護電壓通道遠少于傳統方案。

　　1低壓啟動傳統方案及本文提出的新方案框圖當前電力系統升壓及降壓雙圈Yq/A-11及三圈Yq/Yq-12/A-11或Yq/A-11/A-11變壓器（各Yq或為Y）的低壓（或復合電壓）啟動的過電流保護中采用的低壓啟動傳統方案多數為變壓器兩側或三側線電壓“或”門低壓啟動；本文提出的低壓啟動新方案是采用保護安裝側的單側相電壓及線電壓“或”門低壓啟動。以Yq/A-11雙圈變壓器為例，保護裝在Y側，傳統低壓啟動框圖及本文提出的低壓啟動新方案框圖見。

　　本文只分析復合電壓啟動中的低壓判據，不討中的一部分（低壓判據）。

　　UAY、和、UC及UAYB、f>BYC、UCa為變壓器Y側的相電壓及線電壓；UAB、f>BAC、UcAa為變壓器A側的線電壓。傳統方案中的6個電壓皆為自電壓互感器引至保護端子的電壓，保護需要6個電壓通道；新方案中的ua，Uby、uy為自電壓互感器引至保護端子的電壓，而UAb、f>BYC、UCa為保護自產，保護只需3個電壓通道。

　　2在各種短路時，丫。/厶-11變壓器低壓啟動傳統方案與本文新方案性能比較2.1中性點直接接地系統Y./A-11（或Y/A-11）變壓器Y側單相接地短路（保護裝在Y側）I保Yo/A-ll變壓器低壓啟動傳統方案及本文提出的新方案框圖Y側A相單相接地短路，Y側電壓相量見，215，Z2Z、為從接地點看進去總的正、負、零序阻抗，中性點直接接地系統絕大多數實際情況為35.根據綜上所述，由表1、表2數據可知，不管；z/Ziz為任何值，Y側A相單相接地短路，傳統方案測量的高低壓側共6個線電壓中以UCa為比較低，新方案測量的Y側6個電壓中以故障相的相電壓UA為比較國家標準規定電力系統變壓器低壓啟動過電流保護中的低壓啟動判據的整定值Uop-（0.5~0.6）Ue，當保護的測量電壓為線電壓時為額定線電壓，測量電壓為相電壓時Ue為額定相電壓。如此整定是為了躲開電動機自啟動時的低電壓（降壓變），或為了躲開發電機失磁時的低電壓（發變組升壓變）。國標要求變壓器低壓啟動的靈敏度應大于1.3.以下靈敏度實例計算中取低壓啟動的Uop為國標規定的中間（E為額定相電壓）。Y側A相單相接地短路，取Az/Ziz-l，見表1、表2，傳統方案測量的Y、A側6個電壓中UCA比較低，UCA -0.58E，傳統方案靈能動作，但靈敏度很低。ZQz/Ziz-1.5，見表2，UAa -0.74E，Klm-0.95E/0.74E-1.28<1.3，不符合國標要求，可以認為傳統方案此時處于動作的臨界著Z0z/Ziz值增大而增大，Km隨著降低，Zz/Ziz >2，傳統方案更加拒動。

　　統方案的靈敏度Km=1.281.3，剛好達到國家標準對靈敏度的比較低要求，所以Z0E/Z1z =1.5是低壓傳統方案能動作（屬勉強動作，因Z0E/Z1z啟動傳統方案動作與拒動的邊界。Zz/Zlz<1.5，僅為1.63）。Zz/Z1Z>1.5時，傳統方案拒動。

　　表2ZiS=Z2S情況下Y/A-11變壓器Y側A相單相接地短路△側電壓模值隨Zs/ZiS變化計算結果Table備注五為額定相電勢低壓啟動新方案中三個相電壓判據的%=0.55￡，Y側A相單相接地短路，不管為任何值，故障相的相電壓KY=，新方案的靈敏=.55￡/=，都能比較靈敏動作。

　　變壓器A側出口BC兩相短路，電壓相量圖見。

　　Y0/A-11變壓器的△側BC兩相短路兩側電壓相量圖A側BC兩相短路時，傳統方案6個測量電壓中李瑞生，等Y /A-11（或Y/A-11）變壓器保護的低電壓啟動新方案研究，因此新方案與傳統方案的動作靈敏度相同，都為無窮大。

　　△側CA兩相短路時，=0、扣=0，新方案與傳統方案的動作靈敏度相同，都為無窮大。

　　由于新方案及傳統方案的測量電壓中各自都包含有保護安裝側（Y側）的三個線電壓，因此，Y側兩相短路時兩方案的靈敏度都同樣為無窮大。

　　2.3Y/A-11（或Y/A-11）變壓器Y側兩相短路（保低壓啟動新方案的測量電壓為a、b、。、Ab、Bc、CA，低壓啟動傳統方案的測量電壓保護安裝側的對側（Y側）AB兩相短路時UA=，Y側BC兩相短路時UB=，Y側CA兩相短路時UC=0，同理分析，從略。因此Y側兩相短路時新方案與傳統方案的靈敏度相同，都為無窮大。

　　壓變或升壓變，即不管保護裝在Y側或A側，變壓器任一側兩相短路時新方案與傳統方案的靈敏度相同，都為無窮大。

　　3結論Y/A-11（或Y/A-11）變壓器任一側兩相短路時，新方案與傳統方案的靈敏度相同，當為變壓器出口兩相短路時兩方案的靈敏度都為無窮大。

　　變壓器保護裝在Y側，Y側單相接地短路，傳統方案只在Zs/Z1S <時能勉強動作（Zs/Z1S=1時靈敏度為1.63，Zz/Z1Z=1.5時靈敏度為1.28，國家標準要求靈敏度大于1.3）；Zz/Z1Z>L5傳統方案拒動，這是傳統方案的主要缺點。不管任何值，Y側單相接地短路，新方案靈敏度都為無窮大，能比較靈敏動作，克服了傳統方案的缺點。這一特性很重要，有現場應用價值，因為2.￡/忑￡>1.5在實際電力系統中是常見的，而保護高壓繞組及引出線的單相接地短路是變壓器低壓（或復合電壓）啟動的過流保護的重要任務之一。

　　新方案所需保護電壓通道僅3個，而傳統方案所需保護電壓通道為6個，前者可簡化保護硬件。

　　新方案的保護端子電壓為保護安裝側（例如Y側）的三個單相電壓，據此保護自產三個線電壓及負序電壓，構成復合電壓（或低電壓）啟動。在中性點接地或不接地系統中，為了簡化保護的外部引線及電壓通道或由于變壓器對側電壓引至本側比較困難或為了獲得單相接地短路時特高的啟動靈敏度等原因，愿意只采用本側電壓而不愿同時采用對側電壓的用戶是存在的，這就是本文提出的新方案的應用價值之一。

　　復合電壓啟動中包含低壓啟動及負序過壓啟動，本文未涉及負序過壓啟動。中性點直接接地系統中某些Y/A-11（或Y/A-11）降壓變壓器專門饋電給耗電量很大而三相負載不對稱度也大的特殊用戶，如電解鋁廠、煉鋼廠、使用電弧爐的化工冶煉廠等。正常運行時，這些變壓器的負序電壓較高，致使負序過壓判據的整定值抬高，靈敏度很低，甚至無法采用，而且這些變壓器的調壓分接頭特別多，多達幾十個，分接頭都在油箱中，正常運行中經常處于帶載調壓狀態，分接頭切換過程中常有電弧發生導致變壓器高壓繞組及引出端發生單相接地短路的幾率較高，在這種場合本文提出的低壓啟動新方案更有應用價值。即使在負序過壓判據正常的場合，高壓側單相接地短路時新方案的動作靈敏度為無窮大，遠大于負序電壓啟動的靈敏度，從而會顯著提高復合電壓整體動作的靈敏度及可靠性。

　　現場負序過壓啟動的定值普遍非常難以整定，規程及告誡應根據現場實際狀況整定而只給一個大致的整定范圍，運行人員常為此煩神。低壓啟動新方案可容許復合電壓啟動中的負序過壓定值抬高些以可靠地防止誤動，這有利于運行人員對負序電壓的整定。

　　新方案適用于中性點直接接地系統及中性點不接地系統中Y/A-11或Y/A-11雙圈變壓器（升壓變、降壓變均可），也可適用于Y/A-11/A-11或Y/Y-12/A-11三圈變壓器（上述各變壓器的Y.若為Y，新方案同樣適用）。

　　綜上所述，新方案在理論上的綜合性能優于傳統方案，或至少講：傳統方案與新方案各有優缺點，新方案為用戶擴展了低電壓啟動方案的選擇空間，尤其在正常運行中負序電壓較高致使負序過電壓啟動不宜采用的場合（如電爐變壓器或變壓器低壓側為不對稱度較大的負載）、或者為了顯著提高高壓側單相接地短路時保護動作的靈敏度、或者為了簡化保護的接線等場合，新方案更具應用價值。

　　單，王奔，陳丹。基于滑模控制理論的STATCOM無功補償控制策略研究。電力系統保護與控制，2010，38（18）：150-154.羅安，歐劍波，等。補償配電網電壓不平衡的靜止同步補償器控制方法研究。中國電機工程報，2009，劉勝文（1984-），男，碩士研究生，主要從事電網故障包廣清（1972-），女，博士，教授，主要從事電力電子與電力傳動領域的研究；范少偉（1986-），女，碩士研究生，主要從事風力發電故障診斷方面的研究。