变压器比率差动保护校验方法.docx

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变压器比率差动保护校验方法

变压器比率差动保护校验方法

摘要：

电力系统的发展突飞猛进，大型发电机变压器投入运行，发变组差动保护在发变组保护中的地位越来越重要，运行中的发电机变压器发生故障，做为主保护的发变组比率差动保护应在第一时间动作，将故障的发电机或者变压器从系统中切除，保证电力系统的稳定运行。

近年在电网系统中，国电南自，国电南瑞，许继发变组保护在现场中得到了大量的应用，不同的厂家，针对保护的原理会有所不同，算法也各不相同，这对继电保护人员在保护校验中提出了更高的要求，本文针对变压器比率差动保护，以主变比率差动保护校验方法为例，研究国电南自，国电南瑞，许继主变比率差动保护的不同，校验方法的不同。

关键词：

国电南自；国电南瑞；许继；变压器比率差动保护；检验

引言：

变压器的纵差保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，保护范围：

变压器内部及引出线上的相间短路、变压器内部匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故障；保护原理：

比较变压器各侧同名相电流之间的大小及相位，正常运行时，动作电流几乎为零，内部故障时，动作电流达到定值，保护动作，切除故障；外部故障时，制动电流随故障电流的增大而增大，闭锁保护。

变压器由于联结组不同和各侧TA变比不同，造成各侧电流幅值相位不同，为了消除这个影响，以前的保护采用二次侧TA接线方式的不同加以补偿，现在的微机保护利用数字的方法对变比和相位进行补偿。

以下说明均基于已消除变压器各侧电流幅值相位差异的基础之上。

在变压器比率差动保护校验中，用三相法最为直接，不用考虑各侧的相位补偿问题，只需注意Y/Δ之间的角度变化即可，因现场设备条件所限，有时需要用单相法对保护进行校验，以下只针对变压器比率差动保护校验用单相法进行研究。

1保护配置

某发电厂300MW机组，采用发电机-变压器-线路组形式接入220KV地区电网，主变采用Y/Δ-11点钟接线，主变比率差动保护TA取自发电机机端侧TA变比15000/5，高厂变高压侧TA变比1500/5，主变高压侧TA变比1200/5，变压器各侧电流互感器二次接线均采用星型接线，二次电流直接接入装置，变压器各侧TA二次电流相位由软件自调整，装置采用Y/Δ变化调整差流平衡。

（图一）

2国电南瑞主变比率差动保护校验方法

现场班组一般配置ONLLYA460系列继电保护校验仪，以（图一）为例，主变比率差动保护检验需要分别检验：

发电机机端侧和主变高压侧比率差动，高厂变高压侧和主变高压侧比率差动，发电机机端侧和高厂变高压侧比率差动。

下面都以发电机机端侧和主变高压侧比率差动为例，研究单相法主变比率差动校验方法。

（1）从南瑞RCS-985发电机综合保护装置中读取主变差动定值：

差动启动定值

0.4Ie

差动速断定值

6Ie

比率差动起始斜率

0.1

比率差动最大斜率

0.7

差动启动定值和差动速断定值是标幺值

（2）南瑞RCS-985发电机综合保护装置，主变比率差动保护计算公式

I

d>Kbl×Ir+Icdqd（Ir＜nIe）

Kbl=Kbl1+Kblr×（Ir/Ie）

Id>Kbl2×（Ir-nIe）+b+Icdqd（Ir≥nIe）

Kblr=（Kbl2-Kbl1）/（2×n）

b=（Kbl1+Kblr×n）×nIe（公式一）

Id----差动电流；

Ir----制动电流；

Kbl1----比率差动起始斜率

Kbl2----比率差动最大斜率

n----最大斜率时的制动电流倍数取6

差动电流取各侧相量和的绝对值

制动电流取各侧数值绝对值相加除以2

（3）从计算定值中读取各侧额定电流：

I主变高压侧=3.43AI发电机侧=4.33A

（4）软件校正差动各侧电流相位差与平衡系数，校正方法：

对于Y侧电路：

ⅰ

’A=（ⅰA-ⅰB）/√3

ⅰ’B=（ⅰB-ⅰC）/√3

ⅰ’C=（ⅰC-ⅰA）/√3

ⅰA、ⅰB、ⅰC——为Y侧TA二次电流

ⅰ’A、ⅰ’B、ⅰ’C——为Y侧校正后各相电流

（公式二）

（5）保护动作特性：

图二比率差动保护动作特性

（6）打开校验仪，按照下表在保护装置上输入数值，设置步长：

单相法

相别

数值

角度

步长

主变高压侧

A相

√3Ie

0度

+√3Ie/100

发电机出口

A相

Ie

180度

-Ie/100

发电机出口

C相

Ie

0度

-Ie/100

（表一）

在校验仪上设置好数值之后，从保护装置上观测两侧电流平衡，差流位零，制动电流为两侧电流绝对值之和除以2，缓慢的调节步长（增加或减少都可），制动电流不变，差流逐渐增大，直至发电机保护动作，记录校验仪所加动作值，从微机保护装置上读取动作电流和制动电流。

在保护校验中，按照（表一）设置步长，这样的好处在于可以固定制动电流，在校验中，对制动电流有要求时，这样设置步长，是很简单的一种方法，无论增加或减少步长，制动电流始终保持不变。

以下是测试过程中的一些数据：

主变高压侧

7.67A

14.4A

21.358A

发电机侧

3.05A

6.78A

10.324A

动作电流（标幺值）

0.58

0.85

1.19

制动电流（标幺值）

1

2

3

制动系数

0.27

0.34

（7）验证数值的正确性，可用（公式一），以下举例：

Kblr=（0.7-0.1）/（2×6）=0.05

Kbl=0.1+0.05×（Ir/Ie）=0.15

Id=0.15×1+0.4=0.55

由此推出：

I

1-I2=0.55I1=1.275

（I1+I2）/2=1I2=0.725

以上计算值是标幺值，需要乘以Ie，才是有名值

I

1=1.275×3.43×√3=7.57

I2=0.725×4.33=3.14

以上所计算数值与保护检验过程中所测数值基本一致，保护动作正确。

3国电南自主变比率差动保护校验方法（以下简称南自）

（1）从南自DGT-801U发电机综合保护装置中读取主变差动定值：

启动电流Iq

1A

拐点电流Ig

4A

制动系数Kz

0.5

额定电流Ie

基准侧额定电流

南自发变组所给定值，均是实际电流值，南瑞发变组所给定值，均是标幺值，这是两者的差别。

（2）南自DGT-801U发电机综合保护装置，主变比率差动保护计算公式

I

d>Iq（Izg）

Id>Kz（Iz-Ig）+Iq（Iz>Ig）

（公式三）

差动电流取各侧相量和的绝对值

制动电流取两侧最大值

（3）从计算定值中读取各侧额定电流：

I主变高压侧=1.163AI发电机侧=1A

南自主变比率差动保护均以低压侧为基准，补偿系数高压侧要乘以√3

（4）动作特性：

图三变压器比率差动保护动作特性

动作特性有两部分构成：

无制动部分和比率差动制动部分。

速断动作区为差动速断元件动作特性。

（5）打开校验仪，按照下表在保护装置上输入数值，设置步长：

单相法

相别

数值

角度

步长

主变高压侧

A相

Ie

0度

0.01

发电机出口

A相

Ie

180度

0.01

发电机出口

C相

Ie

0度

0.01

（表二）

在校验仪上设置好数值之后，在保护屏上观察两侧电流差流为零，制动电流为两侧电流最大值，缓慢的调节步长，直至发电机保护动作，记录数值，这时的数值就是保护动作值。

以下是测试过程中的一些数据：

主变高压侧（A）

1.07

3.26

4.34

5.44

发电机侧（A）

2

4

6

8

动作电流（A）

1.02

1.08

2.11

3.16

制动电流（A）

2

4

6

8

制动系数

0.51

0.52

（4）验证数值的正确性，可用（公式三），方法同国电南瑞。

4许继发变组主变比率差动保护校验方法（以下简称许继）

（1）从许继WFB-800A发电机综合保护装置中读取主变差动定值：

最小动作电流

0.5Ie

最小制动电流

0.8Ie

比率制动系数

0.5

以上定值中，差动保护的最小动作电流和最小制动电路是标幺值，以基准侧电流Ib为基准，Ib为计算平衡系数的二次侧基准电流，一般取变压器额定容量下高压侧的二次电流。

（2）许继WFB-800A发电机综合保护装置，主变比率差动保护计算公式

I

op>Iop.o（Ires≤Ires.o）

Iop≥Iop.o+S（Ires-Ires.o）（Ires.ores≤6Ie）

Iop≥Iop.o+S（6Ie-Ires.o）+0.6（Ires-6Ie）（Ires>6Ie）

Iop≥1.2Ires（Ires>1.08Ie）

（公式四）

Iop是差动电流，为各侧电流相量和的绝对值。

Ires是制动电流，对于两侧差动，Ires=|ⅰ1-ⅰ2|/2;对于多侧差动，制动电流取各侧电流绝对值的最大值。

（3）从计算定值中读取各侧额定电流：

I主变高压侧=2.386AI发电机侧=3.953A

许继主变比率差动保护两侧均有补偿系数，比率差动保护各侧电流相位补偿和国电南瑞发变组一致。

见（公式二）

（4）保护动作特性：

图四变压器比率差动保护动作特性

（5）打开校验仪，按照下表在保护装置上输入数值，设置步长：

单相法

相别

数值

角度

步长

主变高压侧

A相

Ie

0度

0.01

发电机出口

A相

Ie

180度

0.01

发电机出口

C相

Ie

0度

0.01

（表三）

在校验仪上设置好数值之后，在保护屏上观察两侧电流差流为零，制动电流为两侧电流相量值相减后绝对值除以2，缓慢的调节步长，直至发电机保护动作，记录数值，这时的数值就是保护动作值。

以下是测试过程中的一些数据：

主变高压侧

2.48A

5.25A

8.47A

10.49A

发电机侧

1A

2.386A

4A

5A

动作电流

1.48A

2.864A

4.47A

5.49A

制动电流

2.48A

5.25A

8.47A

10.49A

制动系数

0.5

0.5

0.5

（6）验证数值的正确性，可用（公式四），方法同国电南瑞。

5结论和建议

国电南自发变组保护、国电南瑞发变组保护、许继发变组保护，三种保护中的主变差动保护，虽然保护原理有一定的区别，但是只要掌握了其中共性的东西，对细节再加以理解，就能即快又好的完成保护校验工做。

参考文献

[1]GB14285-2006,继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[2]国家电力调度中心，电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M]北京：

中国电力出版社，1999

[3]贺家李，宋从矩,电力系统继电保护原理（增订版）[S]北京：

中国电力出版社，2004

作者简介：

蔡博，女，高级技师，从事继电保护技术工作。