SGT752变压器保护技术说明书.docx
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SGT752变压器保护技术说明书
目次
1装置简介……………………………………………………………………………………
（1）
1.1装置型号及功能配置…………………………………………………………………
（1）
1.2装置特点………………………………………………………………………………
（2）
2技术参数……………………………………………………………………………………（3）
2.1额定参数………………………………………………………………………………（3）
2.2主要技术性能…………………………………………………………………………（3）
2.3绝缘性能………………………………………………………………………………（4）
2.4电磁兼容性能…………………………………………………………………………（4）
2.5机械性能………………………………………………………………………………（5）
3装置硬件……………………………………………………………………………………（6）
3.1机箱结构………………………………………………………………………………（6）
3.2主控制模件性能………………………………………………………………………（6）
3.3监控通信模件性能……………………………………………………………………（6）
3.4面板通信模件性能……………………………………………………………………（6）
3.5开关量输入模件性能…………………………………………………………………（6）
3.6开关量输出模件性能…………………………………………………………………（6）
4保护原理……………………………………………………………………………………（7）
4.1差动保护一……………………………………………………………………………（7）
4.2差动保护二……………………………………………………………………………（11）
4.3差动保护三……………………………………………………………………………（12）
4.4失灵启动电流判别……………………………………………………………………（13）
4.5非电量保护……………………………………………………………………………（13）
4.6后备保护……………………………………………………………………………（19）
4.7数据记录……………………………………………………………………………（19）
5与变电站自动化系统配合…………………………………………………………………（20）
6定值及整定说明……………………………………………………………………………（21）
1装置简介
1.1装置型号及功能配置
SGT752
备注
差动速断过流保护
●
磁通制动原理的差动保护
●
波形对称原理的比率差动保护
●
二次谐波闭锁的比率差动保护
（可选配）
零序差动保护
（可选配）
分相差动保护
（可选配）
和电流保护
（可选配）
高压侧相间阻抗保护（一段三时限）
●
高压侧接地阻抗保护（一段三时限）
●
（可选配）
高压侧复压过流保护（一段三时限）
●
高压侧零序（方向）过流保护（两段四时限）
●
高压侧零序过流保护（一段两时限）
●
高压侧间隙保护（一段两时限）
（可选配）
变压器中性点零序过流保护（一段一时限）
●
高压侧断路器非全相保护（一段两时限）
（可选配）
变压器公共绕组过负荷保护（一段一时限，发信）
●
变压器反时限过励磁保护
●
中压侧相间阻抗保护（一段三时限）
●
中压侧接地阻抗保护（一段三时限）
●
中压侧复压（方向）过流保护（两段四时限）
（可选配）
中压侧复压过流保护（一段两时限）
●
中压侧零序（方向）过流保护（两段四时限）
●
中压侧零序过流保护（一段两时限）
●
中压侧间隙保护（一段两时限）
（可选配）
中压侧断路器非全相保护（一段两时限）
（可选配）
低压侧复压过流保护（一段三时限）
●
低压侧速断过流保护（两段五时限）
●
低压侧零序过压保护（一段一时限，发信）
●
低压侧零序过流保护（一段三时限）
（可选配）
SGT752系列数字式变压器保护装置是以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护装置，适用于750Kv、500kV、330kV、220kV等大型电力变压器。
本系列数字式变压器保护装置有三种不同原理的差动保护。
本系列保护装置基本配置设有两套完全相同的CPU插件，同时完成变压器所有的电量保护功能，各种保护功能均由软件实现本系列数字式变压器保护装置的保护逻辑可在线编程。
1.1．2SGT752变压器保护装置
本保护装置适用于750kV和500kV电压等级的特高压和超高压电力变压器；其中，磁通制动原理的差动保护为国际首创。
1.2装置特点
1.2.1人性化
●装置采用大屏幕触摸液晶显示器；
●事件和定值全部采用汉字显示或打印；
●定值以表格方式输出，录波数据可选择波形输出或数据输出；
1.2.2大资源
●提供100M光纤以太网通道扩展模拟量输入通道和开关量输入输出通道；
●提供波特率大于2Mbps的HDLC通信接口与监控及通信模件交换数据。
●保护功能模件（CPU）的核心为32位RISC架构CPU，定点计算峰值速度280MIPS，浮点计算峰值速度约100MFPS；数据采集管理和预处理由峰值速度为150MFPS的32位浮点DSP完成；。
数据存入FLASHRAM中，装置掉电后可保持；
●A/D模件采用16位的A/D转换和无源低通滤波，最大采样速率每周波96点；
1.2.3高可靠性
●装置采用背插式机箱结构和特殊的屏蔽措施，能通过IEC60255－22－4标准规定的IV级（4kV±10％）快速瞬变干扰试验、IEC60255－22－2标准规定的IV级（空间放电15kV，接触放电8kV）静电放电试验，装置整体具备高可靠性；
●组屏可不加抗干扰模件。
1.2.4开放性
●通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。
1.2.5透明化
●记录保护内部各元件动作行为和录波数据；
●记录各元件动作时内部各计算值；
1.2.6免调试
●在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件，保证正常运行的高精度，避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大；
●完善的自检功能，满足状态检修的要求；
●装置中无可调节元件，无需在现场调整采样精度，同时可提高装置运行的稳定性；
2技术参数
2.1额定参数
2.1.1额定直流电压：
220V或110V（订货注明）
2.1.2额定交流数据：
a）相电压
V
b）开口三角电压100V或300V（订货注明）
c）交流电流5A或1A（订货注明）
d）额定频率50Hz、60Hz
2.1.3功率消耗：
a）直流回路不大于40W
b）交流电压回路不大于0.5VA/相
c）交流电流回路不大于0.5VA/相
2.2主要技术性能
2.2.1采样回路精确工作范围
a）相电压：
1V～100V
b）开口三角电压：
1V～300V
c）电流：
0.04In～20In
2.2.2接点容量
信号回路接点载流容量5A
信号回路接点断弧容量100VA
2.2.3跳合闸电流
断路器跳闸电流0.5A,1A,2A,4A及以上（订货注明）
断路器合闸电流0.5A,1A,2A,4A及以上（订货注明）
2.2.4模拟量测量精度
电流、电压：
0.5级
频率：
0.02Hz
2.2.5整组动作时间（包括继电器固有时间）
a）差动速断保护的动作时间
2倍整定值时测量，不大于16ms
b）磁通制动原理的差动保护
2倍整定值时测量，最快动作时间10ms
c）波形对称原理和二次谐波制动的差动保护动作时间
2倍整定值时测量，不大于25ms
2.2.6正常工作大气条件
a）环境温度：
－5℃～＋40℃，－10℃～＋55℃（根据合同要求）
b）相对湿度：
5％～95％
c）大气压力：
86kpa～110kpa，66kpa～110kpa（根据合同要求）
2.2.7过载能力
a）交流电流回路：
2倍额定电流，连续工作；
10倍额定电流，允许10s；
40倍额定电流，允许1s；
b）交流电压回路：
1.2倍额定电压，连续工作；
1.5倍额定电压，允许30s；
c）直流电源回路：
70%～110%额定电压，连续工作；
2.3绝缘性能
2.3.1绝缘电阻
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。
2.3.2介质强度
在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。
试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
2.3.3冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。
2.3.4耐湿热性能
装置能承受GB/T7261-2000第20章规定的湿热试验。
最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.3.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75％。
2.4电磁兼容性能
2.4.1静电放电抗干扰度
通过GB/T17626.2-1998规定的静电放电抗干扰Ⅳ级试验。
2.4.2射频电磁场辐射抗干扰度
通过GB/T17626.3-1998规定的射频电磁场辐射抗干扰度Ⅲ级试验。
2.4.3电快速瞬变脉冲群抗干扰度
通过GB/T17626.4-1998规定的电快速瞬变脉冲群抗干扰度Ⅳ级试验。
2.4.4浪涌（冲击）抗扰度
通过GB/T17626.5-1998规定的浪涌（冲击）抗扰度Ⅲ级试验。
2.4.5射频场感应的传导骚扰度
通过GB/T17626.6-1998规定的射频场感应的传导骚扰度Ⅲ级试验。
2.4.6工频磁场抗扰度
通过GB/T17626.8-1998规定的工频磁场抗扰度Ⅴ级试验。
2.4.7脉冲磁场抗扰度
通过GB/T17626.9-1998规定的脉冲磁场抗扰度Ⅴ级试验。
2.4.8阻尼振荡磁场抗扰度
通过GB/T17626.10-1998规定的阻尼振荡磁场抗扰度Ⅴ级试验。
2.4.9阻尼波抗扰度
通过GB/T17626.11-1998规定的阻尼波抗扰度Ⅳ级试验。
2.4.10辐射发射限值试验
通过GB9254-1998规定的工辐射发射限值A类试验。
2.5机械性能
2.5.1振动
装置能承受GB/T7261-200016.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。
2.5.2冲击
装置能承受GB/T7261-200017.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。
2.5.3碰撞
装置能承受GB/T7261-2000第18章规定的严酷等级为I级的碰撞能力试验。
3装置硬件
3.1机箱结构
本系列装置采用整面板、背插式结构，19英寸6U标准机箱。
3．2主控制模件性能
32位RISC架构CPU，定点计算峰值速度280MIPS，浮点计算峰值速度约100MFPS；
32～256M字节随机存储器；
8～512M字节电子盘；
数据采集管理和预处理由峰值速度为150MFPS的32位浮点DSP完成；
40路16位模数转换系统，最大采样速率每周波96点（用于录波器时可达每周波200点），输入范围-5V～+5V，通道间采样时间误差小于18μS，输入电压绝对值大于25mV时相对误差小于1％，输入电压绝对值大于2.5mV时相对误差小于10％。
提供100M光纤以太网通道扩展模拟量输入通道和开关量输入输出通道；
提供波特率大于2Mbps的HDLC通信接口与监控及通信模件交换数据。
3．3监控及通信模件性能
峰值速度为280MIPS的32位CPU；
32～256M字节随机存储器；
8～512M字节电子盘；
14路16位模数转换系统；
双100/10Base－TX以太网，其中一路可用软件切换为100/10Base－FX；
RS－232通信口，兼作打印机接口；
RS－422/485通信口；
提供波特率大于2Mbps的HDLC通信接口与主控制模件交换数据
显示控制器支持256色VGA液晶显示器。
3．4面板模件性能
640×480TFT液晶显示器；
触摸屏输入设备；
0～20个指示灯；
USB1.0接口。
3．5开关量输入模件性能
16通道
分辨率为0.5ms；
输入额定电压为24V、110V或220V；
输入大于70％Un可靠动作；
输入小于50％Un可靠不动作。
3．6开关量输出模件性能
16通道
动作延时：
6ms（包括继电器固有时间）
接点负载电流：
5A（220VAC）、0.5A（220VDC）；
接点负载电压：
220VAC、220VDC
接点负载功率：
2000VA、300W
4保护原理
4.1差动保护
（一）
4.1.1启动元件
保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。
各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。
启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。
任一启动元件动作则保护启动。
a）差电流突变量启动元件的判据为：
|iφ（t）-2iφ（t-T）+iφ（t-2T）|>0.5Icd；
其中：
φ为a,b,c三种相别；
Icd为差动保护动作定值；
当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。
b）差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。
该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。
差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。
4.1.2差动电流速断保护元件
本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：
Id>Isd
其中：
Id为变压器差动电流
Isd为差动电流速断保护定值
4.1.3二次谐波制动元件
本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动,其动作判据为：
I
>Id*XB2；
其中：
I
为差动电流中的二次谐波含量；
Id为变压器差动电流；
XB2为差动保护二次谐波制动系数；
4.1.4波形对称判别元件
本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。
当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时，本保护能瞬时动作。
本保护原理已申请国家专利，专利号为ZL-95-1-12781.0。
4.1.5五次谐波制动元件
本元件是为了在变压器过励磁时防止差动保护误动,其动作判据为：
I
>Id*XBB5
其中：
I
为差动电流中的五次谐波含量；
Id为变压器差动电流
XBB5为差动保护五次谐波制动系数,软件设定为0.38；
4.1.6比率制动元件
本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为：
两侧差动：
Icdd=|I1+I2|；Izdd=max（|I1|,|I2|）；
三侧差动：
Icdd=|I1+I2+I3|；Izdd=max（|I1|,|I2|,|I3|）；
四侧差动：
Icdd=|I1+I2+I3+I4|；Izdd=max（|I1|,|I2|,|I3|,|I4|）；
五侧差动：
Icdd=|I1+I2+I3+I4+I5|；Izdd=（|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|）/2；
（1）Icdd≥Icd
（2）Izdd<=Izd
或3Izd>Izdd>IzdIcdd-Icd≥K1*（Izdd-Izd）
或Izdd>3IzdIcdd-Icd-K1*2Izd≥K2*（Izdd-3Izd）
其中：
I1为I侧电流；I2为II侧电流；
I3为III侧电流；I4为IV侧电流；
I5为V侧电流；Icd为差动保护电流定值；
Icdd为变压器差动电流；Izdd为变压器差动保护制动电流，
Izd为差动保护比率制动拐点电流定值,软件设定为高压侧额定电流值；
K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7；
4.1.7TA回路异常判别元件
本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。
其动作判据为：
（1）|⊿iφ|≥0.1In且|IH|<|IQ|；
（2）相电流≤IWI且ID≥IWI；
（3）max（Ida,Idb,Idc）>0.33Icd
其中：
⊿iφ为相电流突变量Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值；
Icd为差动保护电流定值In为额定电流
IQ前一次测量电流IH当前测量电流
ID无流相的差动电流IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；
以上条件同时满足判TA断线，仅条件（3）满足，判为差流越限。
4.1.8变压器各侧电流相位补偿元件
本元件是为了对Y/△变压器的Y型侧电流相位进行补偿。
本元件根据变压器绕组及TA接线方式自动补偿，补偿方式为：
当TA为Y型接线，变压器绕组为Y型：
Ia’=（IA-IB）/
；Ib’=（IB-IC）/
；Ic’=（IC-IA）/
；
当TA为△型接线，变压器绕组为Y型：
Ia’=IA/
；Ib’=IB/
；Ic’=IC/
；
差动保护原理图
4.2差动保护
（二）
国产变压器差动保护主要为防止励磁涌流时保护误动作，通常利用励磁涌流中含有大量的谐波分量进行制动，750kV电力系统中，谐波分量的变化可能使励磁涌流的特征不如330kV或500kV电力系统中明显，采用磁通制动原理可以有效地减小谐波分量变化带来的影响，使变压器保护快速切除区内故障，其基本原理可以概述如下：
如图所示为Yn，dll两卷式变压器的简化模型，设变压器变比为1：
1。
设L1和L2为两侧绕组的漏电感，并假定L1=L2=L，同时考虑
可得：
通常情况下
，因此可以得到：
根据变压器的励磁曲线，当铁心未饱和时，Lm约为常数，而Lm减小时意味着铁心开始饱和，由此可以作为励磁涌流的判别依据。
本差动保护采用点对点技术，可在5ms内判别出变压器的差流是故障电流还是变压器的励磁涌流。
针对磁通制动原理的特性，需利用变压器低压侧套管CT做基本差动保护。
注：
如上图所示需在TA2与TA3之间增加辅助电流差动保护CT极性都以母线侧为正，可满足变压器保护的全范围保护。
4.3差动保护（三）
差动保护（三）为零序差动和分相差动保护，适用于自耦变压器。
4.3.1启动元件
同4.1.1
4.3.2比率制动元件
同4.1.5
4.3.3TA回路异常判别元件
同4.1.6
4.4失灵启动判别（PST-1206B）
本元件共有三个电流判别元件和多个时间继电器回路。
电流判别元件为开关失灵保护提供电流判别。
延时元件为非电量保护和开关失灵保护提供计时功能。
失灵保护启动回路原理图
4.5非电量保护
该保护由单独机箱来实现，参见PST-12系列操作箱及本体保护装置。
4.6后备保护
4.6.1相间阻抗保护
本保护反应相间短路故障,可作为变压器的后备保护.交流回路采用0°接线,电压电流取自本侧的PT和CT。
相间距离由偏移阻抗元件ZPY组成（=bc,ca,ab）。
相间阻抗算法为：
Z=U/I，=bc,ca,ab
相间距离偏移阻抗动作特性如图4.1的黑实线所示。
偏移门坎根据RZD和ZZD自动调整。
R分量的偏移门坎取
即取
的较小值。
X分量的偏移门坎取
即取
的较小值。
本保护配置一段二时限.
相间阻抗保护向量示意图如下:
图4.1相间阻抗保护原理图
4.6.2接地阻抗保护
本保护反应单相接地故障,可作为变压器的后备保护.交流回路采用0°接线,电压电流取自本侧的PT和CT。
接地距离由偏移阻抗元件ZPY组成（=a,b,c）。
接地阻抗算法为：
Z=U/（I+KrI0），=a,b,c
其中：
Kr零序补偿系数
接地距离偏移阻抗元件特性如图4.2的黑实线所示。
偏移门坎根据RZD和ZZD自动调整。
R分量的偏移门坎取
即取
的较小值。
X分量的偏移门坎取
即取
的较小值。
为了使各段的电阻分量便于配合，本特性电阻侧的边界线的倾角与线路阻抗角Ф相同，这样，在保护各段范围内，具有相同的耐故障电阻能力。
接地阻抗保护向量示意图如下:
图4.2接地动作特性
本保护配置一段二时限，每一时限的跳闸逻辑可通过调试PC机整定。
4.6.3复合电压闭锁过流保护
本保护反应相间短路故障,可作为变压器的后备保护。
本保护包括以下元件：
1）低电压元件，电压取自本侧的PT或变压器各侧PT，动作判据为：
Uca其中：
Uca为线电压；
Uddy为低电压定值；
2）负序电压元件，电压取自本侧的PT或变压器各侧PT，动作判据为：
U2>Ufx;
其中：
U2为负序电压；
Ufx为负序电压定值；
3）过流元件，电流取自本侧的CT。
动作判据为：
Ia>Ifgl;
Ib>Ifgl;
Ic>Ifgl;
以上三个条件为“或”的关系，其中：
Ia,Ib,Ic为三相电流；
Ifgl为过电流定值；
本保护配置一段两时限,每一时限的跳闸逻辑可通过调试PC机整定.
注：
本保护的低电压元件和负序电压元件可通过控制字投退；若两元件退出，则本保护变为速断过流保护。
4.6.4零序（方向）过流保护
本保护反应单相接地故障,可作为变压器的后备保护.交流回路采用0°接线,电压电流取自本侧的PT和CT。
PT断线时，本保护的方向元件退出。
PT断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。
本保护包括以下元件：
1）零序电压闭锁元件，动作判据为：
3U0>3V;
其中：
3U0为零序电压，取自本侧零序PT。
2）零序过流元件，动作判据为：
3I0>I0gl;
其中：
3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流。
I0gl为零序过流
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