变压器差动保护试验方法

我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟, 动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原 理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级, 使我们的日常操作维护更方便、更容易。传统继电器差动保护是通过差动CT的接 线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护 装置的CT全为星型接法，然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行 电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很 大，保护动作。由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧）， 而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障 时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后 正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为 例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。这里我们选择ND300系列数 字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。该型号的差动保护定值（已 设定）见表1：表1NDT302变压器保护装置保护定值单序马&ir«rv.a01SUVA0 1 UVA支压器启制接踱力式illIiaav0 1 kV瓯傭復直定帧JdkvQ I kVi A&HA)A5.00A1 AWA.1 A后备低压制*必5皿0S卫别万貳二 ItwffiA菱动逢1*电逼足甬lKt0 01 Ittt»iai£a81入t咼童动门當电魂。扯0 01有*«动曲親电珞lit0 01 1+ELX制訪曲建料卓0 50fl 01二我识旗创动用倉9.20,01.遲岀“断購讯愤*动压换it出TA脐遇幡If趙宝蛊丄如广I 30h0 Dl It恨据上面变压器的势数稠舉出差动高压侧CT变比为；Tb=2Cfl/E = .差动低压創变比为 Tl=600/5=120.主变高压侧一it畅定电盍扯r-5000/7JxaG=S2. 4Sh,主高压侧二圧駆左电 遵为二Ik=92/40=2.05A?则定信甲的Ir=7? Xlhi-3. WAi谡里一定曹注意匚写h的区别. I是九移柏后的闿 因此河亍再侶，由干厂冢不朗 对此定丈可能凳耳出入TF页会逋谊向議图 具期停祈低压侧一祝戡定电涨为：I|=SOOO/(<J5 X10)=28SrB3A低GEfll二祝粒定电澀郑Ik = 2SS ®/lW=2.41貝衰主登垄犠潯屯 遠些僖保护坡世令自或计勒 并通过莊单宦值琐中刖"内 韶虚姮搭規哄绪用户.无需另外计算使用起釆却薛方便，这也是潦产品的一个特下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理(三相变压器)。这里以Y/A-11 主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成,把低压侧的二次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后再 通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要 相差180度，即是逆极性接入。具体接线见图1:图1而微机保护要求接入保护装置的各侧CT均为Y型接线，显而易见移相是通过软 件来完成的，下面来分析一下微机软件移相原理。ND300系列变压器差动保护软 件移相均是移Y型侧，对于 侧电流的接线，TA二次电流相位不调整。电流平衡以移相后的Y型侧电流为基准，侧电流乘以平衡系数来平衡电流大小。若 侧为-11接线，软件移相的向量图如图2：Id其校正方湖J1下已f 為=IA- 1瓷中：Li加侧尬二枚电而 /、I;、也沖丫刪校正后的各相电乱貝所以逼吐移如果捋人羞动裸护湮百的CT酋诬祓性势;b创爲与la (fflSPJ &相电；ao相同，心与低压側B相电弼，血与比底压國C相电尿，正好拒差曲度，这样雋度羞就彼按正过来了.哄盘相为臥很明葩相京/;= 屁匚 这样陆压测来乎衡高压侧时就有丘=衝殛飙工伪高压侧一锲电鬲&匍旳玉测一袂电爲E丸主变容重d珈山分别丸主变高诋压刘一 建电氐h珀分别为高低侧曲变比很据以上去式可谢算出他主娈保护底压侧平術系数张El= Xx2L=73X X-1.的窑此值也呈由保护寢置在耆内詔定值盟中自甜 Uh 7X3540隅如果心刚为人-1播罐其嫌正方隆如下：厂a二打一/"a = /j- p厂匚=口 一耳由此可以看出如果在高压侧加一相电流，则会产生两相差流，对于主变接线为Y/ -11接线的，如果只在高压侧A相加电流，则A、C相会有差流，只在高压侧B 相加电流，则A、B相会有差流，只在高压侧C相加电流，则B、C相会有差流。 那么如果用只能产生三相电流的继电保护试验仪来做差动保护试验，则所加电流 的方法如下：(1) 高压侧加A相电流，则低压侧要加A、C相电流(用继电保护试验仪的A相 电流作为主变高压侧A相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压 侧A、C相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：0、180、一 180)。我们要做主变A相差动保护试验，但如果高压侧只加A相电流，C相必然 会产生差流，因此在主变低压侧除了 A相要加电流来验证差动方程外，在C相也 要加上电流来平衡高压侧A相在C相产生的差流。以下两点类同。(2) 高压侧加B相电流，则低压侧要加A、B相电流(用继电保护试验仪的A相 电流作为主变高压侧B相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压 侧B、A相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：0、180、一 180)。(3) 高压侧加C相电流，则低压侧要加C、B相电流(用继电保护试验仪的A相 电流作为主变高压侧A相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压 侧C、B相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：0、180、一 180)。(4) 下面分析一下差动保护的曲线及动作方程。此差动保护的动作曲线如图3：Id逮断功柞区SihitiftKA/71/Ivo-lgdz=_igdival0图3比率差动动作方程为:佥(A - len)L - A > Zcd(A > Igd)(Zr < 血)其中（以三卷变为例h空=|山+山+纠71 +|?2 + 人A =坤L删醞応埶齟趙瞇憚黝1齟I間靛 ft 糊藏h氐i锻歸朋輔諭喩毓由齣蹶L辦贓辦削鵬理卜鮒炯腿郦駆馳,術地怫糾仞HM礙為-WWW-沪淞哪勒训f汕讣抽就剧保护就会动作。如果现在在高压侧A相加5A的电流，我们可以算出在低压侧要使 保护在水平线段部分动作所要加的电流大小范围，试验的前提是使高低压两侧电流（同相）相位相差180度。设低压侧所要加的电流为I,如果A相电流满足以下 方程：f |5-Xt4a5l|>2.85 I<1- 45I（5+1,4851）/2O-56,I<l-43由此看出，如果高压侧所加电流大于5A,则在低压侧加大于5.27A或者小于1.45A 电流就可以满足条件，则A相就可以在曲线的水平段动作。很明显由于移相的原 因，C相会产生5A的差流，因此为防止C相差动保护作，需要在低压侧C相加 5/1.485=3.37A的电流来平衡。以上只是举了一个例子，读者也可以先加低压侧电流，再根据不等式方程求出要 差动保护动作高压侧所要加的电流理论值范围。下面我们来验证斜率为K的直线 部分动作特性（如图3中的A点），此部分的动作方程为：加-3<K2r JgdI>6- 2?或者 X<1.46I>1.43KI.44 或肴 l>6.54假设在高压侧加5A电流，要使差动动作，则低压侧所加电流I要满足的方程为：16-J-4S5l|>2.35*（S+l 40SI） /2>3. 5-L43511-2.85 、!>0. Sb+-価由以上不等式可以看出如果在主变高压侧加5A的电流，则在低压侧A相1.43Avlv1.44A或者大于6.54A的电流，同时在低压侧C相加5，当然如果使用 的继电保护试验仪可以产生六个电流，或者试验仪试验项目中有专门用于做差动 保护试验的，试验起来会更方便。根据定值中发电机的额定参数可以求出：養动CT变比T=8GOa?5:=L60D机端和中性克一歐前定电流口10010000003.732x10 5x1000x0.35（其中p垃电机额定功転 mt电压、-14谀电瓶 肚巾功廨因戟）岌电机着粛二魂25定电眾E,= 1/7=5468,池期立GU査或门牯Li0.21辜=6 D1A拐点电溉q二m眈z乳旳,俶设在试嗣杭端加3A的屯汛 宴僮產动帰护盡曲践的忒平段戏作.划中性点醛加的电蛊I 需衡足 俩电新相差熾厦h；Id >lcc1 lx <Jt»把各牛值帯人上述不等式，则高 ls-llxi.81, I<2.1S 或者 I珀鋭丫 （S+IV2O.29106当中性盘所加I电澀10 回 时.產动擁护在曲纯的水平园卵f下简来I®曲续的钳L謝乳愷在机端希加电術为5A.要毎査动悻护在0?中性宜要|e-? | >o- gi3 (Q/S>3l235-11-dJJ加的电隔】需涸足（两去和相差回禹:I<4.13 或者 I>5.S1I>1.46KXS5 E>7,25所以当中性点所加电流1.46vl7.25A时，差动保护在曲线的直线部分动作。以上就是变压器和发电机数字式差动保护的试验方法，本文的主要目的就是通过 做试验来加深继电保护工作者对差动保护原理的理解，反过来，当我们对其原理 理解的透彻了，相信还会有更好的试验方法。以Y/A-11主变接线为例抿轄上而变压器的播数可以求出差动高压阿CT变比郑T-2W/6 = 4Oa差甜低压侧变比温 Tl=600Z6=1K.主变高压侧一额定电粽丸ISM0/(77X35=S2. 48A住高压刚二洙颔左电 荒为=0三畝40/40=玄0诙 则左信中65 I尸出XlLBFNSSh这里一罡要浬倉匚与h的区别* I.SI,移相后的凰 因底宵个JJ倍，由干厂冢不凤 吋直定丈可誥会脣出入 下酝会通迅向黛图 鑫庸骑抓 低压侧一袂裁启电流为：Ii=5000/t JJ X101=2B8r63A.低压侧二抚颔定电漩郑 U =sae,®/im=2.4u.貝要壬更巻驗踊更 建些信保护：®首辔旨或许臥 并通过菓星宦恒项中ar内 韶定h 探供蜡用户.无需另外计甜 使用起来弓偉方便，这也射轰产册的一个待程高压侧YIA输入丁 3*2.05=3.56A低压侧 lA输入-2.41AIC输入2.41A 然后降IC直到差动动作，记下此刻的lC值。记为IC根据以下公式，算出Id Ir.-Il4- = h+h+h/i + A + hlr =继续取点，取2倍的IA 3倍的IA.直到能画出下图为止.let