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主变差动保护比率制动特性的整定分析与现场测试


安 全与 综合 湖 南 电 力 第4 期 %卷 U 4 & & %年 第 $ V VV V V VV V V VV V V VV V V VV V V V VV V V VV V V VV V V VV V V VV V V V VV V V VV V V VV V V VV V V VV V V VV V V

主 变 差 动 保 护 比 率

制 动 特 性 的 整 定 分 析 与 现场 测 试
龚新 丽 ! 李建 香 湖南娄 底电 业局 ! 湖 南 娄底 # " $ % & & & ’



要 (结 合 )* & &系列 主变 微机 差动 保护 !阐 述了 主变差 动保 护的 比率 制动 系数 +, -

及谐波 制动 比的 整定 计算 ! 介 绍了 现场 测试 方法 . 关键词 ( 变 压器 / 差 动保 护 / 制动 系数 / 测 试方 法 中图分 类号 (01% % 文 献标 识码 (* 文 章编 号 ( $ & & 2 & $ 3 " 4 & & % ’ & $ 2 & & 5 & 2 & 5 制 动电流 D 不 起制 动作 用 ! 动作 电 流为 K L MN D K L M O &时 ! 最小 动作 电流 " 当制 动电 流 D D P Q O & ’ . K L MR D K L M O & 时 !进 入 制动 区 ! 动 作电 流随 着制 动电 流的 增大 而增大 ! 即 外 部短 路电 流增大 时 ! 制动 电流 也随 之增 大 ! 使继 电 器的 动作 电流也 相应 增大 ! 从 而有 效地 防止 了变 压 器区 外 故障 时 不 平衡 电 流 过 大差 动 保 护误 动 作 . 动 作特 性如 图 $所 示 .

7 前



差动 保护是 变压 器的 主保 护 ! 能正 确反 映变 压 器内 部相 间故障 ! 且 选择 性好 8 灵 敏度 高 . 但变 压 器励 磁涌 流和外 部短 路产 生的 不平 衡电 流对 其动 作 特性 影响 很大 ! 差动 保护 因此 误动 作 . 目前 采取 的 方法 是 ( 引入比 率制 动防 止外 部短 路的 不平 衡电 流 误动 ! 引 入谐波 制动 躲过 励磁 涌流 的影 响 . 同时 应 加强 对 比率 制 动系 数 及 谐 波制 动 比 的整 定 与 调试 ! 以提 高差 动保护 的正 确动 作率 .

9 :; > >系 列 微机 变 压 器 差 动 <,= 保护
& &系 列 微 机 变 压 器 差 动 保 护 选 择 的 )* +, 制 动 电流 为 ?@ 即变 压 器短 路 A B C D ! C D ! C D H ! EC FC GC 电流 最大 的一侧 电流 . 内 部故 障时 ! 动作 电流 等于 各 侧短 路电 流 之和 ! 制动 电 流 为 短路 电 流 最大 的 一 侧 电流 ! 差动 保 护 可靠 动 作 / 外 部 故 障时 ! 动作 电 流 等 于各 侧电 流差 ! 基 本为 & 制 动电 流 为穿 越 性短 路 电 ! 流最 大的 一侧电 流 ! 差动 保护 可靠 不动 作 . 变 压器 励 磁涌 流包 含 有大 量 的 高次 谐 波 分 量 ! 且 以 4次 谐 波 为主 ! 装置 软件 对各 侧电 流进 行 4 次8 次谐波 识别 ! I 当 4次 " 谐 波电 流与 基波 电流 比的 超过 一定 比 I次 ’ 例时 ! 说明 不是 短路 电流 而是 励磁 涌流 ! 保护 可靠 不 动作 . 图 $ 比 率制 动特 性曲 线

S 比率制动系数与谐波制动比的整定
S O 7 比 率制 动系 数 对 于有 折点的 动作 特性 ! 折线 的斜 率 T是常 数 ! 而 制动 系数 是随着 制动 电流 变化 的 ! 实际 生产 中通 过 整定 T来 满足 制动 系数 的要 求 . 因制 动特 性 主要 是 要求 外部 故障能 可靠 制动 ! 因 此整 定制 动系 数时 必 须考 虑各 侧电流 互感 器型 号 8 变比 不匹 配和 主变 调 压对不 平衡 电流 的影 响 .制特 性曲 线斜 率 T !可按 式 " $ ’ 计算 (

J 比率制动特性曲线
比 率差 动将 差 动电 流与 穿 越性 电 流相 比 较 ! 以 判别 差动 电 流是 内 部 故障 电 流 还 是不 平 衡 电流 ! 在 同时 满足 电 流差 动 判
收稿日期(4 & & 6 2 & 5 2 4 %

和 比 率 制 动判

时 动作 . 当

改回日期(4 & & 6 2 & % 2 4 -

第E 期 湖 南 电 力 安 全与综 合 I卷 B E I年 第 / h hh h h hh h h hh h h hh h h hh h h h hh h h hh h h hh h h hh h h hh h h h hh h h hh h h hh h h hh h h hh h h hh h h ! " #$% $ ,* . / 0 & ’( )* + 式中 % / 0 接 线相 当复 杂 1 且容 易出 错 7 UV -型系 列差 WOX 动 保护 将变 压器 Q1 R 侧 ST 二次 都设 计接 为星 形接 线 1通过 软件 对变 压器 Q 侧 接入 的电 流进 行相 位和 幅 值补 偿 1 使回路 接线 得到 了有 效的 简化 7 补 偿后 装 置显 示的 电流 C : : B ] 21 : : Y" % Z [O : \ [0 ^" % \ [ 在 Q 型 接线 O: _ [ 0 B ] 21 : ‘" % : _ [O : Z [ 0 B ] 21 侧 加入 单相 电流时 1 保 护同 时测 得两 相电 流 C 加入 T 相 电流 : 测得 T1 加入 V相 电流 : M 相电 流 5 Z[ 时 1 \ [ 时1 则保 护同 时测 得 T1 加入 M 相电 流 : V相 电流 5 _ [ 时 1则 保护 同时 测得 V 1M 相电 流 7且 在采 用单 相电 流 做试 验时 1 保护 显示 测得 的电 流与 所加 电流 值幅 值 相 差 ]2倍 1 而 与同 时 加 入 三相 电 流 没有 差 别 7 现 举 UV /型 现场 测试 实例 1测试 接线 见图 E 7 WOX 取/ 为 电流 互 #$ 为 可靠 系数 1 . 23 / . 4 5 #& ’

感器 同 型系 数 1 取/ 5 ()为 电 流 互 感器 / 6 误差曲 线1 满足 误 差 要 求 取 . / 5 + , 为 变压 器 调 压 引 起 的 相对 误差 1 一般 取相 邻二 档变 压比 的百 分数 7 8 . 9 校 核灵 敏度 在 系统 最 小运 行 方式 下 1 计 算 变压 器 出口 金 属 性短 路的 最 小短 路 电流 : 同 时计 算 出相 应 的 制 1 ; . < ) = 动电 流 : 在 动作特 性曲 线上 查 出相 应的 动 作电 流 > ? ; 1 则 灵敏 系数 #; : @ A 1 ? =" : ; . < ) = B : @ A 条件 C #; ? =D E 7 比率 制动系 数的 选取 为比 率制 动式 差动 保护 动 作可 靠性 的关键 7 因 不同 容量 F 不同 型号 变压 器的 铁 芯励 磁特 性 不 同 1 故 由可 靠 系 数 #$ 最小制动电流 F 还 需根 据各 自的 运 : > ? ; . <) =等 决定 的制 动特 性也 不同 1 行经 验及 厂家设 备说 明书 中的 整定 范围 来选 取 7 8 . G 谐波 制动 系数 整定 谐波 制动系 数根 据变 压器 涌流 的大 小及 系统 中 E次 谐 波 在 基 波 中 的 含 量 来 整 定 7 一 般 在 / H3 E 4 H 之间 7 实际 中变压 器空 投时 励磁 涌流 大 1 如果 整定 的 次 谐波 制动 比偏 高 1E次 谐波制 动能 力偏 小 1差 动 E 保护 往往 误动 7E /年 I月 1E E J K 上渡 变 E号 变 单台 主变 运行 1当 / / J K 上园 线对 侧园 珠岭 变 E号 主变 大修 后做 空投 冲击 试验 1 上渡 变 E号变 L O/ / M N 许继 集成 电路 保护 0差 动保 护误 动跳 闸 1 造 成 / % / J K 母 线 失压 7 误 动 原因 是 由 于高 压 侧 既存 在 冲 击 涌流 又存 在穿越 性负 荷电 流 1 谐波 电流 与基 波电 流 之比 相对 变小了 1 导 致差 动保 护误 动作 7 后 将谐 波 制动 系数 从 退 出差 动出 口压 板 1 重 . E 4调整 为 . E 1 复园 珠岭 变 E号 变 冲 击试 验 1 4次 差动 保 护均 不 动 作7因 此1对 E E / J K 主变 差动 保护 应考 虑回 避 / J K 侧 出 线对 侧 变电 站 变压 器 冲击 时 励 磁涌 流 的 影 响 7 对新 安装或 大修 后的 变压 器按 规定 进行 空投 试 验1 并 进行 录波 1 分 析励 磁涌 流大 小及 谐波 含量 1 按 照实 际情 况调整 二次 谐波 制动 比 7

a .高 O 低

b .高O中

图 E 测试 接线 图 见表 / P . c 对 保护 测试 时保 护定 值 % 0 表 c 测试时 保护 定值
项 目 参数 项 目 参数 / 4 #Ad #Ae #Af / / /

P 比率制动特性曲线测试方法
系统 中 E 中F E J KQB QB RO / /接线 变压 器高 F 低压 侧电 流存在 相位 差 1 接入 主变 差动 保护 的二 次 电流 需进 行相位 补 偿 1 常规 差动 保护 利 用 S T二次 不同 接线 式 来解 决 C R Q 侧 ST 二次 采用 R 接 线 1 侧 ST 二次 采用 Q 形接 线 7 实际 中的电 流二 次回 路

最小动作电流 : @ A. B T 最小制动电流 : B T > ? ; . 比例制动系 E次 谐 波 制 动 系

/ . E 速断动作电流 B T E . 4 差 动 第 /侧 平 衡 系 . 4 差 动 第 E侧 平 衡 系 . E 差 动 第 2侧 平 衡 系

g2 / g

安 全与 综合 湖 南 电 力 第, 期 8卷 5 , 1 1 8年 第 7 \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ \\ \ \ 整 定值 检验 ! " # 最小 动作 电流 $ % & " ’ 在高 压侧分 别通 入单 相电 流 ( 按公 " , -. ) * + , 式( 动 作电 流等 于 / 0 " 1+ 输 入值 2 30 * 54 6计 算. 为 整定 值的 7 倍. 此时 液晶 显示 动作 报告 为 7 " , 8 " 1 9 比率 差动 -. 通入 单相 电流 ( 动 : 相动 作 ; -. )* + , 作电 流等 于 7 为 整 定值 的 1 三 相均 不 动 " 7 9 . " < 9倍 . 作; 同 样施 加 =相电 流时 . 液晶 显示 动作 报告 为比 率 差动 = 施 加 :相 电 流 时. 动 作报 告 为 比 . - 相动 作 ; 率差 动 : . = 相动 作 > 在中压侧分别通入单相电流同样试验. 此时? 输入 值 2 30@ 5 4 6 ( / 0 " 1+ 在低 压 侧通 入 单相 电 流作 试 验 时 . 输入 ( / 0 " 1+ 值 2 30A > 装置 动 作作 为 ? 低压 侧施 加 动作 电 流时 . 液晶 显示 动作报 告为 本相 动作 > ! " B 比 率制 动特 性斜 率 C测试 高压 侧对 中压 侧模拟 外部 故障 D " 在高 压侧 加 - 相电 流 ( 并固 定 . 低 7为 7 1 -E1 F 压侧 加 - 相电 流 ( 同 时缓 慢减 少低 压 ,为 G -E 7 H 1 F . 侧电 流 ( 至, . " < -E 7 H 1 F . - 相比 率 差动 可靠 动作 > , 另做 7 个点 ( 为9 逐 渐减 少 1 -E 1 F . ( -E 7 H 1 F . 7+ 7 , 至, 计算 斜 ( , . " 1 9 -E7 H 1 F . - 相 比率 差动 可靠 动作 > 率I ? ( / 0 " 7+ J ( 7 30 * 5 4 6K ( , 30@ J+ 7 1 54 6 K , " < 7+ , " H 8 L -M ( R S ( 30* 5 4 6. ( 30@ T+ QD R S 7 1 5 N O P " 7 + QD 7 , 46K , " < 7 T + 9 " 8 8 L -M ( / 0 " ,+ J ( 7 30* 5 4 6 K ( , 30 @ J+ 8 5 46 K , " 1 9+ 7 " < < L -M ( N O P " , + QD R S ( 7 30* 5 4 6. ( , 30@ T+ QD R S 8 5 46K , " 1 9 T + U " 1 U L -M I+ L ( M 5 L ( M+ L , " H 8K / 0 " ,K ( / 0 " 7 N O P " ,K ( N O P " 7 7 " < < M 5 L 9 " 8 8K U " 1 U M+ 1 " H H 5 7 " 8 6+ 1 " 9 1 H8 在 进行 高 压侧 对 低压 侧 的试 验 时 . 当 高压 侧 端 子排 加 - 相 电流 时 . 由 于软 件对 V 侧接 线方 式补 偿 的 作 用 .装 置 内 部 同 时 也 能 测 得 : 相 电 流 为 故 此 时 必 须 在 低 压 侧 : 相 加 7个 电 流 ( 7 E7 H 1 F . 与 高压 侧电 流 ( 大 小等 于 ( ( 6 E1 F L 7 同相位 . 7 5 4 6M 起抵 消作 用 . 以 免做 - 相试 验时 . :相也 动作 造成 误 常 规保 护测试 制动 特性 曲线 可以 在差 动绕 组和 制 动绕 组分 别通入 动作 电流 及制 动电 流 . 经重 复多 次 试验 后 . 即可得 出特 性曲 线 > 变压 器微 机差 动保 护 利用 强大 的软件 功能 . 使 其非 常复 杂的 交流 电流 回 路接 线得 到了简 化 . 大大 提高 了保 护可 靠性 . 但 对 保护 性能 的检验 和调 试不 能因 此而 简化 > 差 动保 护 的制 动特 性曲线 的精 确性 是决 定保 护装 置正 确动 作 的关 键 . 故制动 特性 曲线 的测 试是 整套 保护 装置 的 调试 重点 > 实际 工作 中 . 认为 制动 系数 微机 装置 已 固有 . 不 用测试 . 或 者试 验方 法未 掌握 好导 致调 试 工作 相对 复杂 . 因而 可能 忽略 比率 制动 特性 的测 试 > 经 过对 不同型 号的 变压 器微 机保 护的 测试 . 发 现 上述 方法 简单易 行 .精 确度 高 .有 一定 实用价 值 > 判 断> 同样做 =相试 验时 . 在低 压侧 - 相电 流通 入补 偿 电流 . 做 :相 试验 时 . 在 低压 侧 =相 电流 通入 补偿 电 流> 高压 侧对 中压 侧模 拟外 部故 障 W " 将 一相 电流 ( 为9 接 入高 压侧 - 相 电流 -E1 F 7 端 子. 一相电 流 ( 接 入中 压侧 - 相 电流端 子 . , E7 H 1 F 逐 渐减 少 ( 比 率差 动 可靠 动作 > 另 , 至, " 9 < -E 7 H 1 F . 做7 个点 ( 逐 渐减 少 ( 至6 -E 1 F . " 1 H -E7 H 1 F . 7+ G , 比 率差 动可 靠动作 > 计算 I ? ( ( 30* K ( 30@ 5 / 0+ J 7 , 4 6. ( N O P + QD R S ( 7 30* 5 4 6. ( , 30@ 5 4 6T . I+ 高压 侧对 中压 L ( M 5 L ( M +1 " U < > / 0 " ,K ( / 0 " 7 N O P " ,K ( N O P " 7 侧 试验 不需 加补偿 电流 > ! " X 谐波 制动 比测 试 利用微机测试仪 的谐波迭加功能进行此项试 验. 在 单侧 施 加 7 " ,倍 最小 动 作 电 流的 单 相 基波 电

流. 高. 中侧 输出 电流 ( 低压 侧 ( +7 " , ( 30L / 0 " 1 4 65 同 时迭 加 , 次 谐波 量 3, + 3, +7 " , ( / 0 " 1 5 30M . " 1 L 3, 为 微 机测 试 仪 输 出 ,次 谐 波占 基 波 的 比例 . 3, " 1为 保 护装 置 ,次谐波 制动 系数 定值 M 以 此合 成电 流突 . 加 到差 动 保护 应 可靠 动 作 . 同 样 当 迭回 ,次 谐波 量 为L 装 置 应 可靠 不 动 > 实 测? 3, + 3, " 1Y 1 " 1 6 M时 .

高 压侧 加基 波 (+ 7 " ,2 7 " ,2 4 65 7+ , " U < -. ,次谐 波 1 " , 6 (+ 1 " 9 8 U -.装置 不动 作 >

Z 结



[6 , [


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