金智iPACS5749变压器保护装置技术说明书V203.docx

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金智iPACS5749变压器保护装置技术说明书V203

iPACS-5749变压器保护装置

技术说明书

版本：

V2.03

江苏金智科技股份有限公司

1.1概述

1.1.应用范围

iPACS-5749变压器保护装置适用于66KV、35kV及以下电压等级的双圈变压器。

1.2.保护配置和功能

1.2.1.保护配置

（1）差动速断保护；

（2）比率差动保护（经二次谐波制动）；

（3）高、低侧复压过流保护（各三段）；

（4）零序过流保护（两段）；

（5）过负荷发信；

（6）过载闭锁有载调压；

（7）起动变压器风冷；

（8）零序过电压告警；

（9）TA、TV断线判别。

1.2.2.保护信息功能

（1）支持装置描述的远方查看；

（2）支持系统定值的远方查看；

（3）支持保护定值和区号的远方查看、修改功能；

（4）支持软压板状态的远方查看、投退；

（5）支持装置保护开入状态的远方查看；

（6）支持装置运行状态（包括保护动作元件的状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看；

（7）支持远方对装置信号复归；

（8）支持故障录波上送功能。

支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）通讯规约，配有以太网通讯（100Mbps），超五类线或光纤通讯接口。

2.技术参数

2.1.机械及环境参数

2.1.1.工作环境

温度：

-25℃～+60℃保证正常工作

湿度、压力符合DL478

2.1.2.机械性能

能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应，冲击响应。

2.2.额定电气参数

2.2.1.额定数据

直流电压：

220V，110V允许偏差+15％，－20％

交流电压：

57.7V（相电压），100V（线电压）

交流电流：

5A，1A

频率：

50Hz

2.2.2.功耗

交流电压：

<0.5VA/相

交流电流：

<1.0VA/相（In=5A）

<0.5VA/相（In=1A）

直流：

正常<15W

跳闸<25W

2.2.3.过载能力

交流电压：

1.2倍额定电压：

连续工作；

1.4倍额定电压：

允许10秒。

交流电流：

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

2.3.主要技术指标

2.3.1.差动保护

（1）整组动作时间

a）差动速断：

＜25ms（1.5倍整定值）

b）比率差动:

＜35ms（2倍整定值，无涌流制动情况下）

（2）起动元件

差流电流起动元件，整定范围为0.3Ie～1.5Ie，级差0.01Ie（Ie为被保护变压器的额定电流）。

（3）变压器各侧电流的平衡系数调整通过软件实现，对Y侧最大平衡系数应小于2.3，对△侧最大平衡系数应小于4。

（4）差动速断保护整定范围为4～14Ie。

（5）TA断线可通过整定控制字选择闭锁比率差动保护出口或仅发报警信号。

（6）电流定值误差＜5%

（7）比率差动制动系数0.3～0.75可调

（8）二次谐波制动系数0.1～0.35可调

2.3.2.后备保护

（1）电流定值：

0.1In～20In

（2）定值误差：

＜2.5%

（3）时间定值误差：

＜1%整定值+35ms

（4）电压误差：

2～100V

（5）电压定值误差：

＜2.5%

2.3.3.非电量保护

（1）继电器重动时间延时：

约10ms

（2）非电量回路动作功率：

额定电压下约5W

（3）冷控失电跳闸保护的延时时间可达100分钟，时间误差<1%整定值+20ms

2.3.4.电磁兼容

辐射电磁场干扰试验符合GB/T14598.9的规定；

快速瞬变干扰试验符合GB/T14598.10的规定；

静电放电试验符合GB/T14598.14的规定；

脉冲群干扰试验符合GB/T14598.13的规定；

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合GB/T17626.6的规定；

工频磁场抗扰度试验符合GB/T17626.8的规定；

脉冲磁场抗扰度试验符合GB/T17626.9的规定；

2.3.5.绝缘试验

绝缘试验符合GB/T14598.3-936.0的规定；

冲击电压试验符合GB/T14598.3-938.0的规定。

2.3.6.输出接点容量

信号接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）

其它辅助继电器接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.2A（DC220V，V/R1ms）

跳闸出口接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）

3.软件工作原理

3.1.装置总起动元件

起动CPU设有装置总起动元件，当三相差流的最大值大于差动电流起动定值时，或者高、低压侧三相电流的最大值大于相应的过流定值时，起动元件动作并展宽500ms，开放出口继电器正电源。

3.2.保护起动元件

若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值或高、低压侧电流的最大值大于相应的过电流定值，起动元件动作，在起动元件动作后也展宽500ms，保护进入故障测量计算程序。

3.3.比率差动元件

装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：

其中：

为比率制动系数

为差动电流起动定值

3.4.二次谐波制动

在iPACS-5749变压器保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。

即：

式中Id2φmax为A、B、C三相差动电流中的二次谐波最大值，Idφmax为A、B、C三相差动电流的基波的最大值，Kxb为二次谐波制动系数。

满足上式同时闭锁三相比率差动。

3.5.差动速断保护

当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。

用于跳开变压器各侧断路器。

3.6.过流保护

本装置为变压器高、低压侧各设三段过流保护，每段均为一个时限，分别设置整定控制字控制各保护的投退。

高压侧复压过流保护，电流为（I1+I2），低压侧复压过流保护，电流为I3，电压一般取自低压母线PT。

复压动作判据如下：

（1）

（2）

3.7.零序过流保护

装置设有两段零序过流保护，每段两时限。

零序电流为低压侧自产零序电流。

3.8.过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压

装置设有三个独立元件分别对应这三项功能，取最大相电流作为判别。

装置给出一付过负荷接点，一付启动风冷接点，一付过载闭锁有载调压接点。

过负荷、过载闭锁有载调压的返回系数为0.90，启动风冷的返回系数为0.85。

3.9.零序过电压告警

由于变压器低压侧为不接地系统，若发生单相接地故障，则会出现零序过电压。

本装置设有零序过电压报警信号，一般取低压母线PT（零序电压由自产得到），动作后报运行异常信号（BJJ动作）。

3.10.TV断线

TV断线判据如下：

a）正序电压小于30伏，而任一相电流大于0.06In；

b）负序电压大于8伏；

满足上述任一条件后延时10秒报TV断线，装置发出报警信号，待电压恢复后自动恢复正常。

在断线期间，根据整定控制字选择是否退出复合电压闭锁的各段过流保护。

3.11.延时TA报警功能

延时TA断线报警在保护采样程序中进行，当满足以下两个条件中的任一条件，且时间超过10秒时发出TA断线告警信号，不闭锁比率差动保护。

（1）任一相差流大于Ibj整定值；

（2）di2＞α+βdimax；

其中：

di2为差流的负序电流

dimax为三相差流的最大值

α为固定门槛值

β为某一比例系数

3.12.瞬时TA断线报警功能

瞬时TA断线报警在故障测量程序中进行，本装置的TA断线判别是基于以下假设的：

1、TA断线不是多相同时发生的；

2、TA断线与故障不是同时发生的。

满足下述任一条件不进行TA断线判别：

1、起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧TA断线判别；

2、起动后最大相电流大于1.2Ie；

3、起动后任一侧电流比起动前增加；

只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时TA断线判别程序，这也防止了瞬时TA断线的误闭锁。

某侧电流同时满足下列条件认为是TA断线：

1、只有一相电流为零；

2、其它二相电流与起动前电流相等；

通过整定控制字选择，瞬时TA断线判别动作后可只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。

3.13.非电量保护

从变压器本体来的非电量信号（如瓦斯信号等）经过装置重动后给出中央信号、远方信号两组接点，同时装置本身的CPU也可记录非电量动作情况。

对于需要延时跳闸的非电量信号,由装置经过定值设定的延时起动装置的跳闸继电器，而直接跳闸的非电量信号直接起动装置的跳闸继电器。

备用1为一路带延时的非电量保护，出口接点为（603-604），而备用1的另外一个输出（720-722）为继电器重动后直接输出，不带软件延时。

备用2为一路带延时的非电量保护，出口接点为（605-606），而备用2的另外一个输出（920-921）为继电器重动后直接输出，不带软件延时。

非电量原理可分别参考图3.1.1，3.1.2，3.1.3。

图3.1.1直接跳闸的非电量信号接线原理

图3.1.2不需跳闸的非电量信号接线原理

图3.1.3需延时跳闸的非电量信号接线原理

装置设有冷控失电保护。

根据DL/T572-95《电力变压器运行规程》：

强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载运行20min。

如20min后顶层油温尚未达到75℃，则允许上升到75℃，但在这种状态下运行的最长时间不得超过1小时。

冷控失电逻辑图如下图。

图3.1.4冷控失电逻辑图

LKSD表示冷控失电开入，YWG为油温高开入，LKSD和LKSD60为定值控制字。

3.14.装置闭锁和装置告警

当检测到装置本身硬件故障时，发出装置闭锁信号，闭锁整套保护。

硬件故障包括：

RAM、EPROM、出口回路故障、CPLD故障、定值出错和电源故障。

当检测到起动CPU的下列故障：

起动CPU电源故障、起动CPU定值错、起动CPU通讯错时也将发出装置闭锁信号，闭锁整套保护。

平衡系数错和接线方式错也闭锁保护。

当检测到下列故障时，发出运行异常报警，需立即处理：

（1）TA告警（差流越限报警）；

（2）TA断线；

（3）起动CPU长期起动。

（4）过负荷

（5）TV断线

（6）低压侧零序过电压

3.15.对时功能

装置具备软件对时和硬件对时功能。

硬件对时支持秒脉冲对时模式和IRIG-B码对时模式，装置自动识别硬件对时模式，对时误差≤1ms。

对时接口均采用485差分电平输入。

软件对时为通讯报文对时。

一般地，IRIG-B码对时单独使用，差分秒脉冲与软件对时一同使用，不建议IRIG-B码对时与软件对时一同使用。

当装置检测到硬件对时信号时，在液晶主界面上显示对时正常。

3.16.逻辑框图

4.定值内容及整定说明

4.1.系统定值

定值名称

符号

整定值

单位

1

保护定值区号

0～7

2

变压器容量

S

MVA

3

高压侧额定电压

U1N

KV

4

低压侧额定电压

U3N

KV

5

二次额定电压

Un

100

V

6

变压器接线方式

KMODE

00~15

说明：

（1）系统定值和保护行为相关，请务必根据实际情况整定。

（2）定值区号：

本装置提供8个可使用的保护定值区，整定值范围为0～7。

运行定值区可以是其中任意一个，如果要改变运行定值区，有两种方式：

其一是进入系统定值整定菜单，改变定值区号，将其值整定为所要切换的定值区号，按"确认"键，而后再装置复位即可；其二是通过远方修改定值区号，将所要切换的定值区号下装到装置，装置自动复位后即可。

（3）其中接线方式KMODE的整定对应如下：

变压器的一次接线方式

TA接成全星型时“变压器接线方式”整定值

TA在装置外部进行Y/Δ转换时，“变压器接线方式”整定值

Y/Y-12

00

10

Y/△-11

01

11

Y/△-1

02

12

△/△

03

13

△/Y-11

04

14

△/Y-1

05

15

“变压器接线方式”由两位数构成。

十位数代表电流互感器接入方式：

0表示TA接成全星型，由程序进行Y/Δ转换；1表示TA在装置外部进行Y/Δ转换。

个位数则代表变压器一次的接线方式。

（4）系统定值整定举例

例：

已知变压器参数如下：

容量：

31.5兆伏安

电压：

38.5±2×2.5%／11千伏

接线方式：

Yo/△-11

变压器的主接线方式为内桥接线如图：

则表中系统定值整定如下：

变压器容量

S

31.5MVA

一侧额定电压

U1N

38.5kV

二侧额定电压

U3N

11kV

二次额定电压

U2

100V

接线方式

KMODE

1

变压器的容量整定为各侧的最大容量，如上述变压器的各侧额定容量为31.5MVA。

各侧一次额定电压应整定为变压器分接头的中间位置，如上述变压器高压侧的电压为38.5±2×2.5%，则应整定为38.5kV；低压侧的电压为11kV，应整定为11kV；这更能保证装置在各种运行方式下的差动电流较小，可以提高差动保护的性能。

（5）额定电压二次值输入100V既可。

4.2.保护定值

主保护定值：

定值名称

符号

整定值

单位

1

一侧TA一次额定值

CT11

KA

2

一侧TA二次额定值

CT12

5/1

A

3

二侧TA一次额定值

CT21

KA

4

二侧TA二次额定值

CT22

5/1

A

5

三侧TA一次额定值

CT31

KA

6

三侧TA二次额定值

CT32

5/1

A

7

差动电流起动值

Icdqd

0.3～1.5Ie

Ie

8

差动速断定值

Isdzd

4～14Ie

Ie

9

比率差动制动系数

Kbl

0.3～0.75

10

二次谐波制动系数

Kxb

0.1～0.35

11

TA报警门槛值

Ibj

0.05～0.2Ie

Ie

12

冷控失电时间延时

TLKSD

0.0～100

分

以下为整定控制字SWn，当该位置“1”时相应功能投入，置“0”相应功能退出

1

投差动速断

CDSD

0/1

2

投比率差动

BLCD

0/1

3

TADX闭锁比率差动

DXBS

0/1

4

投冷控失电

LKSD

0/1

5

冷控失电经油温高

YWG

0/1

6

冷控失电60分出口

LKSD60

0/1

后备保护定值：

序号

定值名称

定值

整定范围

整定步长

备注

1

复压闭锁负序电压定值

U2zd

2～57v

0.01V

按相整定

2

复压闭锁相间低电压定值

Ulzd

2～100v

0.01V

按线整定

3

高压侧过流Ⅰ段定值

HI1zd

0.1In～20In

0.01A

4

高压侧过流Ⅱ段定值

HI2zd

0.1In～20In

0.01A

5

高压侧过流Ⅲ段定值

HI3zd

0.1In～20In

0.01A

6

高压侧过流Ⅰ段时间

HT1zd

0.05～100S

0.01S

7

高压侧过流Ⅱ段时间

HT2zd

0.05～100S

0.01S

8

高压侧过流Ⅲ段时间

HT3zd

0.05～100S

0.01S

9

低压侧过流Ⅰ段定值

LI1zd

0.1In～20In

0.01A

10

低压侧过流Ⅱ段定值

LI2zd

0.1In～20In

0.01A

11

低压侧过流Ⅲ段定值

LI3zd

0.1In～20In

0.01A

12

低压侧过流Ⅰ段时间

LT1zd

0.05～100S

0.01S

13

低压侧过流Ⅱ段时间

LT2zd

0.05～100S

0.01S

14

低压侧过流Ⅲ段时间

LT3zd

0.05～100S

0.01S

15

零序过流Ⅰ段定值

I01zd

0.1In～20In

0.01A

3I0

16

零序过流Ⅱ段定值

I02zd

0.1In～20In

0.01A

3I0

17

零序过流Ⅰ段Ⅰ时限

T011zd

0～100S

0.01S

18

零序过流Ⅰ段Ⅱ时限

T012zd

0～100S

0.01S

19

零序过流Ⅱ段Ⅰ时限

T021zd

0～100S

0.01S

20

零序过流Ⅱ段Ⅱ时限

T022zd

0～100S

0.01S

21

过负荷电流定值

Igfh

0.1In～3In

0.01A

22

过负荷延时

Tgfh

0.05～100S

0.01S

23

启动风冷电流定值

Iqdfl

0.1In～3In

0.01A

24

启动风冷延时

Tqdfl

0.05～100S

0.01S

25

过载闭锁调压电流定值

Ibsty

0.1In～3In

0.01A

26

过载闭锁调压延时

Tbsty

0.05～100S

0.01S

27

零序过电压告警定值

U0gyzd

0～100V

0.01V

U0

28

零序过电压告警延时

T0gyzd

0～100S

0.01S

29

备用1跳闸时间

Tby1

0～100S

0.01S

30

备用2跳闸时间

Tby2

0～100F

0.01F

31

出口1

CK1

000000000000000～111111*********

1

32

出口2

CK2

000000000000000～111111*********

1

33

出口3

CK3

000000000000000～111111*********

1

34

出口4

CK4

000000000000000～111111*********

1

以下整定控制字，控制字位置“1”相应功能投入，置“0”相应功能退出

1

高压侧过流Ⅰ段投入

HL1

0/1

2

高压侧过流Ⅱ段投入

HL2

0/1

3

高压侧过流Ⅲ段投入

HL3

0/1

4

高压侧过流Ⅰ段经复压闭锁

UBHL1

0/1

5

高压侧过流Ⅱ段经复压闭锁

UBHL2

0/1

6

高压侧过流Ⅲ段经复压闭锁

UBHL3

0/1

7

低压侧过流Ⅰ段投入

LL1

0/1

8

低压侧过流Ⅱ段投入

LL2

0/1

9

低压侧过流Ⅲ段投入

LL3

0/1

10

低压侧过流Ⅰ段经复压闭锁

UBLL1

0/1

11

低压侧过流Ⅱ段经复压闭锁

UBLL2

0/1

12

低压侧过流Ⅲ段经复压闭锁

UBLL3

0/1

13

零序过流Ⅰ段第一时限投入

L011

0/1

14

零序过流Ⅰ段第二时限投入

L012

0/1

15

零序过流Ⅱ段第一时限投入

L021

0/1

16

零序过流Ⅱ段第二时限投入

L022

0/1

17

投备用1延时跳闸

FDL1

0/1

18

投备用2延时跳闸

FDL2

0/1

19

TV断线检测

PTDX

0/1

20

TV断线退出与电压有关保护

TUL

0/1

说明：

（1）在整定定值前必须先整定保护定值区号。

（2）装置通过变压器容量、变压器各侧额定电压和各侧TA变比及接线方式的整定，自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y／Δ转换及平衡系数调整。

平衡系数的内部算法如下：

以Kmode=1为例:

对于变压器Y接线侧

对于变压器Δ接线侧

对Y侧最大平衡系数应小于2.3，对△侧最大平衡系数应小于4。

（3）定值中的Ie为根据变压器最大额定容量归算到本侧TA二次的等值额定电流值,即等值额定电流值考虑了接线系数，为Y→Δ变换后的额定电流值。

计算公式如下：

对应变压器的Y侧（例如第一侧）

对应变压器的Δ侧（例如第二侧）

（4）差动保护启动电流的整定

为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定。

（5）差动速断保护

*差动速断保护可以快速切除内部严重故障，防止由于电流互感器饱和引起的比例差动保护延时动作。

其整定值应按躲过变压器的励磁涌流和外部故障时的不平衡电流。

（6）其中断线闭锁（DXBS）控制字投入后，一旦瞬时TA断线判别元件动作，则闭锁比率差动保护出口，其它保护元件正常运行，运行灯不熄灭。

比率差动保护出口闭锁后，将一直保持，报警灯不熄灭，直到按面板上的“上”键＋“下”键或有信号复归开入或在远方复归。

反之，若断线闭锁（DXBS）控制字整定为“0”，则瞬时TA断线判别元件动作后仅发告警信号，所有保护元件均正常运行，恢复正常后报警灯也不熄灭，直到按面板上的“上”键＋“下”键或有信号复归开入或在远方复归。

（7）若保护无桥侧电流，将桥侧“TA一次额定值”置为0，“TA二次额定值”置为5或1，并将该侧电流输入短接，实现两侧差动。

例如：

有一台Y/△-11两圈变压器，只需要实现两侧差动，可将高压侧TA接入第一侧，低压侧TA接入第三侧。

将“定值设置”中的“保护定值”菜单下的“二侧TA一次额定值”整定为0，根据接线方式对照表，选择Kmode=01。

（8）本装置中出口1、出口2、出口3、出口4可以自由整定为任一个电量保护。

位数

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

元件

出口

备用

备用

备用

L022

L021

L012

L011

DL3

DL2

DL1

HL3

HL2

HL1

BLCD

CDSD

CK1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

CK2

CK3

CK4

其中：

行表示保护元件，列表示要动作的跳闸出口继电器。

整定方法:

在保护元件与要动作的跳闸出口继电器的空格处填1,其它空格填0，则可得到跳闸方式。

例如：

CDSD要动作于跳闸出口继电器1，则在CDSD所在列，CK1所在行的交叉处置1；否则，置0。

L011也要动作于跳闸出口继电器1，则在L011所在列，CK1所在行的交叉处置1；否则，置0。

如此，在CK1列可得到二进制位串：

CK1=000000100000001

若某一组出口不用，如CK4不用可以全整为0，即：

000000000000000。

4.3.通讯参数

序号

名称

整