内桥接线变压器保护电流回路接线方式的探讨

周建军，樊高瑞，樊庆玲

（南阳供电公司，河南省南阳市 473009）

摘 要：内桥接线方式下，主变差动保护高压侧电流一般采取进线和分段电流并接求和的方式取得，当高压侧发生外部短路或正常运行中发生CT开路时，均可能会导致差动保护误动。本文对误动原因进行了分析，提出了采用将进线和分段电流分别接入差动保护的解决方案，并指出了保护运算处理过程中应注意的事项。 关键词：差动保护；二次回路；CT断线；内桥接线； 中图分类号：TM77

0 引言

城区110kV变电站出于节省占地的考虑，经常采用内桥接线方式，即高压侧为单母分段接线，配置两回进线分别接于两段母线，两回进线及分段间隔均配有开关、CT、刀闸，主变高压侧没有开关、CT，只有一组隔离刀闸。

由于主变高压侧没有CT，目前的设计思路一般是主变差动保护高压侧电流回路采用硬件接线求和的方法产生，即与本台主变接于同一母线的进线和分段间隔CT二次回路在保护盘端子排处按相并接求和后，再接入主变差动保护高压侧

[1]

保护电流回路二次接线改进方案。

1 差动保护误动的原因分析

1.1 CT10%误差特性不一致导致差动保护误动

依据DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》规定，差动动作电流最小动作门槛应躲过变压器额定负载时的不平衡电流，Iop.min=Krel(Ker +△U+△m)IN/na，在实用整定计算中

I1 2 I2 电流回路，从而实现了一次与二次接线的统一。

只要进线和分段间隔CT变比一致，在一般情况下，这种和电流均能正常反映主变差动保护高压侧电流，不会出现拒动和误动情况。但当110kV系统发生短路，进线和分段间隔流过较大穿越性故障电流时，因二者CT的10%误差特性不可能完全一致所产生的差流有可能引起差动保护误动；进线或分段间隔CT根部至保护盘端子排这一段出现CT开路时，和电流不能正确反映主变差动保护高压侧电流，在某些运行方式下，主变差动保护无法判断为CT开路，而是将判为主变发生内部故障从而引起差动保护误动。

本文对这两种可能引起的差动保护误动的原因做出了全面分析计算，提出了内桥接线变压器

I4 Id I3 I7 图1 内桥接线主变电气接线图 Fig.1 Electrical connection diagram of main transformer with inner-bridge connection 可选取（0.2～0.5）IN/na。分析图1所示系统，

[2]

主变高压侧发生外部短路时，很大的穿越性电流流经进线和分段间隔，此时主变保护差动电流主要为I1、I2的不平衡差流，以5P20级CT为例，不平衡差流最大可能为0.1Id/na，因主变中、低压侧没有相应的制动电流，差流一旦大于动作门槛Iop.min，就会导致保护误动作。 1.2 CT开路导致差动保护误动

目前国内110kV电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式，故经常出现一条电源线路串带几台110kV主变的情况。以图1所示系统为例，110kV A站为内桥接线，线路1做为电源线带A站的1#和2#主变，并通过线路2串带B站的3#

和4#

主变，系统潮流分布如图所示，为分析方便，图中电流均为折算至同一变比下的二次电流。

对1#

主变差动保护来说，其高压侧采用进线和分段电流和接线方式，二者CT一次极性端必须一致，假设极性端均放在非母线侧，图1中所标电流流向均为实际潮流流向，故I6的规定正方向与图中所示相反，则I1为线路1电流I5与A站分段开关电流I[3]

#

6之和。设流入1主变差动保护高

压侧电流（未进行Y—△补偿前的实际电流）为

线路1 A站 线路2 B站 I5 1 3 4 I1 2 I2 5 I6 I3 I4 1# 2# 3# 4# I7 图2 开环供电系统接线图 Fig.2 Electrical connection diagram of open loop power system I，正常运行情况下，I=I1=I5+I6,说明这种和

电流接线能够正确反应主变高压侧电流；但当进线或分段间隔CT根部至保护盘端子排这一段任意一个环节出现CT二次开路时，I均将由CT开路前的本主变高压侧电流值跳变至另外一个值，其跳变幅度I取决于开路点位置和系统潮流分配情况。若是进线CT开路，I（I=I6=－

2+I3+I4），I=－（I1+I2+I3+I4）

；若是分段CT开路，I=I5=I1+I2+I3+I4，I=I2+I3+I4。

由此可知，当进线间隔某相CT开路，且各台主变负载较重时，主变差动保护对应相的高压侧电流值上升至较大值，其他各相电流均无变化。对于通过软件计算实现Y—△补偿的微机主变差动保护，正常运行时的差动电流为零， A相差流

Ij240）/3-nCJ=（I1I1eI7=0，n为低压侧平衡系数，计算进线CT开路时的A相差动电流测量值ICJ=（ I2I3I4I1ej240）/3- nI7

=（ I1I2I3I4）/3

=-I5/3

可以看出当进线1所带负荷较重时，差动电

流测量值很可能会大于动作门槛。

再参照PST1200微机主变差动保护CT回路断线判据进行分析：

1）|⊿Iφ|≥ 0.1IN且|IH|<|IQ|

2）相电流≤IWI且ID≥IWI 3）本侧|Ia+Ib+Ic|＞IWI 4）max(Ida,Idb,Idc)＞IWI

其中⊿Iφ为相电流差突变量，Ida,Idb,Idc为A、

B、C三相差流值，Icd为差动保护定值，IN为主变高压侧额定电流，IQ为前一次测量电流，IH为当前测量电流，ID为无流相的差动电流，IWI为无电流门槛，取0.04倍CT额定电流，同时满足1）、2）、3）、4）立即判为CT断线并经控制字选择是否闭锁保护[4]

。

由上述判据可知，因开路相电流由I1增大至－（I1+I2+I3+I4），不存在无流相，此时仅能满足3）、4），不能判为CT断线，无法闭锁保护，且启动条件已满足，当差动电流测量值大于Iop.min时，保护将误动作跳闸。

2解决问题的方法

为解决内桥接线采用硬件接线求和可能会出现的保护误动问题，最佳方案是采用软件求和方式，即将进线和分段间隔视为主变的电压等级、CT变比均相同的两侧，将其CT二次回路分别接入保护，然后由软件分别进行差动电流、制动电流、CT断线的计算处理。

为保证在主变区外故障具有可靠的制动作用，在区内故障有较高的灵敏度，如图1所示三圈主变，差动电流应取I1+I2+I3+I4，制动电流应取这四者模值较大者。进线和分段CT二次电流一定要作为主变的两侧电流来处理，严禁先对二者进行软件求和后，再进行差动、制动电流的计算以及CT回路断线的判断处理，由上节分析可知，进线和分段CT二次电流分别处理，当任一个元件发生开路时，CT回路断线判据1）、2）、3）、4）均满足，可立即判为CT断线，不会发生保护误动作。

对目前已经运行的采用硬件接线求和的内桥接线主变保护，则应在运行方式上采取措施，将高压侧桥开关断开，两台主变运行，一定不能出现一回进线串带两台或多台主变的情况，同时尽快安排更换保护。

采用传统接线，将进线和分段二次电流回路并接

进差动保护，在外部故障或CT开路时可能出现差动保护误动的原因，提出了进线和分段做为主变的两侧接入差动保护后分别进行运算处理的解决方案，杜绝了可能发生的保护误动事故，消除了潜在的隐患，满足了系统安全稳定运行的要求。

参考文献

［1］ DL/T 5136-2001，火力发电厂、变电所二次接线设计技术规

程[S]．

DL/T 5136-2001，Technical Code for Designing of Electrical Secondary Wiring in Fossil Fuel Plants and Substations[S]． ［2］朱声石．高压电网继电保护原理与技术．北京：中国电力出

版社，1995：250-270．

［3］王维俭，侯炳蕴．大机组继电保护理论基础．北京：水利电

力出版社，19． WANG Weijian，HOU Bingyun．The Theory of Large Generator and Transformer Protection．Bei jing：Hydraulic and Electric Power Perss，19． ［4］陈埔川．电力变压器保护 第2版．北京：水利电力出社．19．

CHEN Zengtian．Protection of Transformer．2nd ed．Bei jing：Hydraulic and Elecrtic Power Press，19．

作者简介

周建军（1973-），男，通信作者，高级工程师，工程硕士，主要研究方向：继电保护。E-mail:zhoujianjunfgr@163.com

樊高瑞（1976-），女，工程师，主要研究方向：电力系统配网运行与管理。

樊庆玲（1972-），女，高级工程师，主要研究方向：电力系统规划设计。

3总结

本文分析了一次接线为内桥方式的主变保护

Discussion on Current Circuit of Transformer Protection with Internal Bridge Connection

ZHOU Jianjun，FAN Gaorui，FAN Qingling

(Nanyang Power Supply Company，Nanyang 473000，China)

Abstract：Current of main transformer differential protection may be obtained by method of summing current of section switch and line switch in internal bridge connection.Mal-operation of differential protection occurs when external short-circuit or CT broken happens in high votage side of transformer. The reasons of mal-operation are analyzed，the method that currents of section switch and line switch joined to differential protection separately is introduced，proceedings of protection operation program are presented as well.

Keywords：differential protection；secondary circuit；CT broken；internal bridge connection