（深圳市华力特电气有限公司）
摘要：移相变压器在国外的应用日益增多，本文主要介绍了移相变压器的原理，移相变压器和普通变压器在差动保护上的区别，常规的差动保护装置在使用到移相变压器上的缺陷，根据加纳P5-3161kVASIEKPE变电站移相变保护的应用，对保护实施方案进行分析说明。该方案考虑到各种移相角度时变压器发生故障时的特征，并采取相应的措施进行保护。目前该方案已在另2个项目上得到推广。
关键词：移相变压器；差动保护；参数设置；西门子7UT635
1引言
随着高压电网的迅猛发展，电力用户也享受到了可靠和高效的服务。但是，随着电压等级越来越高，输电线路越来越长，一些大的网络交汇处要必须加强电网的稳定。因为此时功率流的控制变得越来越复杂，主要取决于电网中平行线路的阻抗，发电厂输出的偏差，负荷的偏差，负荷中心相位的角度。移相变压器在电力系统里面，主要用来控制功率流。当在2个系统中功率流动时，在电源侧和负荷侧，必然会有电压的下降、相位角的移动，这个取决于负荷电流的大小和功率因数。如果系统试通过2个或以上的平行路径连接在一起的，阻抗里面的任何不同将会直接导致不平衡的线路负载。在加纳P5-3ASIEKPE变电站，2条线路是连接加纳和多哥2个国家，电网差异很大，负荷波动也很大，故采用了移相变压器。由于在国内就基本不会用移相变压器，对我们在差动保护的方案制定方面就是一个很大的挑战。
2移相变压器的基本原理
单铁心式移相变压器主要由一个三相铁心、励磁绕组和调压绕组组成。接线原理图见图1。图1中下面的绕组是励磁绕组，上面的是调压绕组，S端子表示移相变电压输入端，也表示移相变源边侧，L端子表示移相变电压输出端，也表示移相变副边侧。
当调压绕组在额定分接（也就是调压绕组不起作用）时，只有三个励磁绕组形成角接，直接接在输电线路上，励磁绕组分别支撑三相线路的线电压，此时移相角为0，线路三相电能直接经过S（L）端子传输，见图2。
当调压绕组接入时，三个调压绕组和三个励磁绕组形成六边形接法，见图3。图中S1、S2、S3端子间的电压表示输入端（源边侧），三相系统电压，L1、L2、L3端子间的电压表示输出端（副边侧）三相系统电压。从图中可知，经过移相变，源边侧和副边侧电压间产生一个角度为θ的移相角。
实际单铁心移相变的接线原理图见图4，和图1相比，在移相变副边侧多了一个绕组，它是一个三相电抗器。由于这种单铁心电抗器在移相角很小时，阻抗也很小，所以增加这个电抗器，用以提高移相变的抗短路能力。
图1PST实现原理图
图2额定分接，0相角时的接线
图3
图4
3、移相变差动保护方案分析
P5-3项目所采用的移相变压器的参数如下：
接线方式：YNa±δ，δ=±15°
额定容量：200MVA，电压等级：161KV/161KV，
档位：33档，中间档位17档
调相变有三种运行方式：1、当有载调压开关在17档时，相当于调相绕组未接入系统，即同一相的电源侧（例如S1）和负载侧（例如L1）是短接的，也即调相变两侧的相位差为0度；2、当有载调压开关在1~17档时，相当于调相绕组串接入同一相的电源侧（例如S1）和负载侧（例如L1）之间，也即调相变两侧的相位差为0~15度；3、当有载调压开关在17~33档时，相当于调相绕组串接入同一相的电源侧（例如S1）和负载侧（例如L1）之间，也即调相变两侧的相位差为-15~0度；综上，调相变压器是调节两侧之间的相位差，其相位差是在0~15度之间的任意值，但调相变两侧的电压是相同的；
当在移相变负荷侧A、B相间发生短路时，假设短路电流为6In，相位移动的角度为15度时，各短路电流见下图：
通过装置中软件计算，如果用2绕组的常规差动保护继电器，在移动的相位稍微大点的情况下，保护装置将会误动，无法满足实际需求。
基于移相变在外部故障时的短路电流参数，我们考虑采用西门子保护7UT635来实现移相变的差动保护，数字差动保护装置7UT635配备了强大的微处理器系统，装置可以实现所有功能的完全数字处理，从获取测量值到向断路器发出指令。7UT635支持的CT绕组多达5组，在这里，我们将增加2组虚拟的绕组，绕组3用在移相变的超前位置，保护参数设置为矢量组=3，绕组4用在移相变的滞后位置，保护参数设置为矢量组=9（见下图）。
1）对于档位在1-15时，虚拟绕组3参与差动计算，虚拟绕组4不参与计算。
2）对于档位在16-18时，虚拟绕组3和4不参与差动计算。
3）对于档位在19-33时，虚拟绕组4参与差动计算，虚拟绕组3不参与计算。
同样在移相变负荷侧A、B相间发生短路时，假设短路电流为6IN，相位移动的角度为15度时，各短路电流见上图，通过装置软件差动计算，这种情况下装置不会误动。
硬件接线方式：移相变的电源侧接入保护装置的第一绕组，移相变的负荷侧接入保护装置的第二绕组，同时接入虚拟侧第三绕组和第四绕组。按照CFC逻辑图，必须把变压器的档位按照3组（BIa，BIb，BIc）通过开关量输入到保护装置里面Discon.MeasLoc，另外BId（无压激活）也得通过一个单独的开关量输入，此功能为配置在回路有流时断开测量点的启动信号，如果电流互感器回路中有电流，而此时想启动或结束断开测量点功能，那么在激活相应的开入量信号（断开测量点Mx）的同时激活开关量信号（有流时断开测量点）。
7UT635基本参数设置：
四侧的变压器额定容量设置为200MVA；
电压设置：
绕组1和2：U1，2=161kV，
绕组4的动作范围为19（-2.06°）到33（-17.64°），
平均角度=-（2.06°+17.64°）/2=-9.85°，故U3，4=161*sin9.85°=27.54V
要是按照无负荷和满负荷时候的平均值来计算电压参数将会更加精确。
CT变比：CT1，2，3，4=1000/5A
差动门槛值：Idiff≥sin17.64°=0.303，取0.35I/InO
矢量组设置：第二绕组设置为0，第三绕组设置为3，第四绕组设置为9
对于虚拟绕组3和4，Disconnectmeasurementlocation参数必须设置为enabled，CFC逻辑图配置中，要注意第三绕组退出差动计算和第四绕组退出差动计算的关联。
通过这种设置，在计算差动电流和制动电流的时候很容易发现，在移相电压角度为正，第三绕组参与差动计算，第四绕组退出差动计算，由于相位不同产生的差动电流刚好可以被第三绕组的虚拟电流给补偿掉，从而保证在外部短路的情况下，差动不会动作。当然，这种方案也同样适用于移相变2侧电压不一样的情况。
4结束语
本文从参数设置、连接图和应用方案对移相变的保护进行了详细的阐述。因为相位不同产生的不平衡电流，若采用常规2卷变的保护，在发生外部相间短路时，保护装置不可避免会误动。通过采用西门子7UT635，通过硬件连接2个虚拟绕组，并在软件里面进行相应设置，有效地补偿了差动电流。这种办法很大程度上提高了移相变的相位在移动过程中差动保护的灵敏性和可靠性。通过自动调节装置TAPCON260，移相变实现了相位的自动调节。设备投运一年来，运行情况良好。理论和实践证明，这种方法对移相变的差动保护来讲是可靠的。