0 引言

1000 kV变压器与低电压等级的变压器相比，有其自身的独特性，关键技术问题也更加复杂^[1-2]。目前1000 kV变压器的调压方式均采用中性点无励磁变磁通调压方式，可以满足对调压抽头绝缘强度的要求，但会引起低压侧电压变化，通过补偿变压器或电压负反馈回路，补偿低压侧电压，使其满足调压要求^[3-4]。

电流差动保护是变压器的主保护，保护范围为变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可用来保护变压器单相匝间短路故障^[5-6]。由于特高压主变压器和调压补偿变压器的结构相互独立，差动保护也独立配置。主变压器差动保护配常规保护装置，调压补偿变压器由于结构特殊，差动保护回路较复杂^[7]。

本文分析了锡盟1000 kV变电站主变压器调压补偿变压器的差动保护配置、各差动保护的TA（电流互感器）及其极性选择，研究了调压补偿变压器差动保护的现场校验方法，为今后类似工程的调试工作提供了理论依据和试验指导。

1 特高压变压器特点

特高压变压器采用单相自耦变压器的结构，主变压器和调压补偿变压器结构上相互独立，不仅便于运输，而且使主变压器运行可靠性得以提升，简化了运维工作，在调后补偿变压器出现问题时，可与主变压器主体部分分开，不影响主变压器的运行^[8-9]。

由于其结构上的相互独立，主变压器差动保护在调压补偿变压器调压绕组、补偿绕组匝间短路时灵敏度不足，因此在保护装置的配置上除了1套完整的主变压器的电气量、非电气量保护外，还配置了1套完整的调压补偿变压器的电气量、非电气量保护，其中，电气量保护包括调压变压器纵联差动保护和补偿变压器纵联差动保护，非电气量保护与主变压器非电气量保护差异较小^[10-11]。

2 特高压变压器调压方式 2.1 调压方式的选择

变压器的调压方式分为无励磁调压和有载调压。有载调压操作简便，但会降低设备运行的稳定性，并在一定程度上使变压器的结构复杂化，增加制造成本，有载调压变压器在带负荷时调整电压，调压过程中不可避免的会产生电弧，对于特高压变压器，调压侧为中压侧（500 kV），增加了对设备绝缘水平的要求，并且目前尚无可用的调压断路器。

对于特高压电网，正常运行时系统电压波动甚微，如需为一些特殊运行方式做出电压调整，可采用无励磁调压方式。

综合可靠性、经济性、系统运行方式、当前技术瓶颈等方面的因素，目前特高压变压器调压方式均为中性点无励磁调压，调压励磁电源可取自低压绕组，也可取自串联的低压绕组和补偿绕组。锡盟1000 kV变电站变压器调压励磁电源取自串联的低压绕组和补偿绕组，其结构如图 1所示。

2.2 调压原理 2.2.1 调压过程

调压过程中高压端电压不变，档位在额定档位，高压侧电势为SV、CV和TV电势之和，3个绕组的电势方向相同，当升高（或降低）中压侧电压时，绕组正向（降压为反向）串联TV，TV正向（降压为反向）分压。此时，高压端电压一定，绕组匝数增加（降压为减少），单位匝数绕组的电势减小（降压为增大），而中压端的输出电压等于高压端电压减去SV电势，由于SV电势减小（降压为增大），因此中压端电压升高（降压为降低）。

2.2.2 补偿过程

与此同时，LV的电势同样减小（降压为增大），由于LE电势的大小、方向与TV相同，在TV正向（降压为反向）分压时，LE也随之增加，从而正向（降压为反向）补偿由于绕组电势变化而引起的低压侧输出电压的变化，使低压侧电压恒定^[12-14]。

3 调压补偿变压器差动保护原理

就保护原理来说，调压补偿变压器差动保护可以看作是2台Y-Y形变压器的差动保护，但由于调压变压器与补偿变压器差动保护共用TA，而且在调压变压器调压过程中流过调压变压器TA的电流方向会发生改变，给保护的配置带来一定的难度。

图 1中调压变压器差动保护所使用的TA为TA5、TA6、TA7，补偿变压器差动保护所使用的TA为TA6、TA8，调压变压器与补偿变压器差动保护共用TA6，各TA极性见图 1所示。

3.1 调压变压器差动保护

调压变压器的原边有2个分支，TA5、TA6所在分支电流的和为调压变压器原边电流，其一次极性端指向调压变压器。TA7所在分支为调压变压器副边，其一次极性端指向母线侧。根据差动保护原理，流过调压变压器的差流为：

(1)

而在保护装置中：

式中I_i-变压器各侧电流。

当不考虑保护装置内部修改电流极性的情况，为满足式（1）使保护正确动作TA5、TA6一次侧电流由P1流向P2时，二次侧电流从S2流入、S1流出；TA7一次侧电流由P1流向P2时，二次侧电流从S1流入、S2流出。

3.2 补偿变压器差动保护

锡盟1000 kV变电站主变压器在补偿变压器角侧配置了TA8，补偿变压器差动保护是由补偿变压器星侧电流TA6和一次侧极性指向系统的补偿变压器角侧电流TA8构成，根据差动保护原理，补偿变压器差流为：

(2)

为了满足式（2），TA6、TA8二次侧电流应从S1流入、S2流出。

调压补偿变压器保护装置以TA5、TA6、TA7、TA8二次电流极性端在母线侧为正，针对调压变压器和补偿变压器差动保护中TA6极性不同的问题，通过在保护装置内部修改电流极性定值予以解决，调压补偿变压器保护A柜PCS-978C装置中的TA内部极性定值整定情况见表 1。

4 调压补偿变压器差动保护校验

1000 kV变压器采用中性点无励磁正反调压方式，共设有9档，其中：当调压装置处于1-4档时，调压绕组的电流方向为正，为升压档；5档为额定运行档位，此时公共绕组直接接地，无电流流过调压绕组；当调压装置处于6-9档时，有反方向电流通过调压绕组，为降压档。在不同档位下，保护装置内部设定了不同的定值区对应相应档位下的额定电压、电流、极性等系统参数，9个档位对应9个定值区。

锡盟1000 kV变电站主变压器在不同档位下高压侧电压、电流恒定，为U = 1 050 000/ V，I=1650 A。不同档柆下中、低压侧的电压、电流值如表 2所示。

当调压装置档位在升压档位、额定档位、降压档位间变化时，调压绕组中的电流方向发生改变，TA5、TA6的电流极性也随之改变，此时如果TA7的极性不变，将会导致主变压器运行在降压档位时的调压变压器差动保护误动。

上述问题通过改变二次回路电流的极性难以实现，目前通过保护装置内部软件修改TA极性来解决，即当主变压器运行在降压档位时，保护装置在计算调压变压器差动电流时，会将调压变压器星侧TA5、TA6极性取反，角侧极性不变，来修正由于调压带来的TA5、TA6电流极性的改变。

4.1 调压变压器差动保护校验

运行档位设置为1-4正档位校验时，在TA5、TA6、TA7中通入同极性电流，其值满足式（1）后，装置显示差流近似为零。运行档位设置为5档校验时，在TA5、TA6、TA7中通入同极性电流，其值满足式（1）后，装置显示差流近似为TA7所通入电流值。这是由于当运行档位处于中间档位时，主变压器公共绕组直接接地，并没有串入调压绕组，调压绕组中没有电流通入，保护装置默认将调压变压器低压侧（TA5、TA6）电流置零，保留TA7的电流，相当于过流保护，也不存在比率差动。

运行档位设置为6-9负档位校验时，在TA5、TA6通入反向电流，TA7中通入正向电流，数值满足式（1）后，装置显示差流近似为零。校验结果见表 3。

4.2 补偿变压器差动保护校验

由TA6、TA8构成的补偿变压器差动保护绕组极性如图 1所示，其TA电流极性不受调压档位的变化影响，在TA6、TA8中通入同极性电流，其值满足式（2）后，装置显示差流近似为零，验证了TA极性的正确性。

此外，在对保护装置校验时，除了核对保护装置内部的TA极性控制字、TA电流二次回路出线，还应校验电流的一次侧极性，确定保护装置默认的极性与设计蓝图一致。

5 结语

本文以锡盟1000 kV变电站为例，对1000 kV变压器结构及调压补偿变压器调压原理进行了阐述，详细分析了调压补偿变压器的保护原理及其TA极性配置。对不同档位情况下的调压补偿变压器保护进行了现场校验，结果表明，调压补偿变压器差动保护可以完全满足变压器的实际运行要求。