数字化差动保护的整定计算原理.doc

数字化差动保护的整定计算原理［摘耍］以ABB SPCD3D53里敦字式保护继电器为例，详対分析该保护的整定计算原理、以及与其它公司 同吳产品的不同点.关僅词 敕字成差动保护继电器 A劝保护 &动保护制动曲线 整定计算-、数字化羞动保护的整定ABB的SPAD346C烈差动继电器，可以対变压器进行差动保护、过电流保护、零 序接地保护该型号用丁•差动保护的数字化模件为SPCD3D53,可为变压器提供相间和匝短路保护现就对其整定计算原理进行分析差动保护曲线如图中：⑴3 %(2) 第一拐点 05Ieb, S= A /cdl/ A /bl=0.25 ~ 0.30(3) 第二拐点人円1・5-2・5)/“(4) K = A V A /w=0.5 - 1 (ABB 为 1,西门子0.5)或Mx,取较大者SYD(-)比率制动差动保护段最小起动电流Iqd (P)ABB公司该差动模件的设定值均以设定值对变压器额定电流Z比來标称最小起 动电流称为“基本设定值P”这个设定值取决于TA最大误差(10%)和调压范围 变比校正系数是以调压开关在中间位置来设定的，当开关处于极限位置时，其最人误 差为半个调压范围相位匹配和A/D转换引起的误差最人为2%。

所以最小启动屯 流设定值,一般取为Iqd/Ieb二(20-40)%,即(0. 2〜0・4)leb显然，Iqd值越小, 差动保护灵敏度越高，但又不能无限制地小，否则将引起误动作二） 起动比率s起动比率S是指起动段即比率制动保护第I段（曲线B段）的斜率，它是差动 电流增量对制动电流增量之比即：S=AIed/AIb, S取为0. 25〜0. 30□式中：△led 为差动电流增量（比Iqd增加的量）；Alb为制动电流增量（比第一拐点对应的lb 的增量）0当变压器处于额定电流以下状态时，差动保护动作的条件是差动电流人 于起动电流且Aiea大于设定值即止常误差引起的差动电流被排除在动作值之外三） 保护曲线第一翻转点（国内称拐点）ABB公司设定在制动电流比（Ib/Ieb为0.5的对应点有了 Iqd、S、第一 拐点值，保护曲线的A、B两段就可以整定了B段应是针对较小内部故障电流（如 匝间短路电流）而设置的，但国内产品没有这个B段即比率制动保护第I段（四） 保护曲线第二翻转点（第二拐点）ABB公司产品第二拐点是比率制动保护第I［段的起点，国内产品称“拐点电流” 按ABB公司解释，第二拐点是用来确定变压器通过大负荷电流时因各种误差而产生 的差动电流，一般而言对单功率方向的变压器，其适当的设定值为X轴（lb轴）上2〜 2. 5处的电流，推荐值为1. 5〜2。

即B段曲线与X轴上1.5〜2. 5设定点垂直相交 处五） 比率制动保护II段（曲线C段）的斜率该斜率，ABB公司定为1,西门子公司定为0.5〜0.7,典型值为0.5斜率Ke 依据是：式中：Ke为第II段保护（C线段）斜率（Kc=AIcd2/AIb2） : Kk为可靠系数, 取1. 3〜1.5; Kfz为非周期分量引起的误差，取1.5〜2.0; K,X为两侧TA同型系 数，取0.5〜l;Kic为TA最大误差，取10%; AU为调圧误差，等于调压范围一半 确定了第二拐点和C段斜率并输入模件中，保护曲线C段即比率差动制动B段便整 定好了国产差动模件只设一个拐点，相当于ABB公司的第二拐点，其整定原则基本一 致，即拐点电流取（1.5-2.5） leb,斜率取（0.3〜0. 7） leb六） 差动瞬动保护段的整定ABB公司要求躲开浪涌电流，IdZj=（6-10）Ieb西门子公司按躲开浪涌电流（8-12） led以及躲开保护区内最小短路电流1" 2dmin）取其较大值因为 I2dmin=0. 8661" （3）min=0. 8661 j/ （Xmin（X）+Xb）,所以 整定为：Idzj=8Ied (按国内说法加可靠系数)(1) IdZj=Ij/(Xmin (X) +Xb), Xb二Ud% /Se (2)式中：Ij为基准电流,树脂事业部35kV为1560A, 10kV为5500A; Xmin(X) 为系统至变压器电源侧总电抗标幺值；Xb为变压器阻抗标么值；Id%为变压器阻抗 百分值；Se为变压器额定容量，M・VA。

比较(1) , (2)取其较人者1) 二次谐波制动电流的整流1. 二次谐波制动比设定值(Icd2f/lcdif)o因为正常运行时I2f分量很小,故 设定值一般定为0.15〜0. 2在设置二次谐波制劫功能后，如果变斥器带内部故障 合闸时，不会因谐波制动环节而延长动作时间2. ABB设定二次谐波制动时用SGF2执行,当SGF2/1置“1”时为闭锁:SGF2/1 置“0”时取消闭锁SGF2开关其他档位用途：(1) SGF2/2:浪涌电流含内部故障差动电流时取消二次谐波制动，置“1”，不 取消置“0” O(2) SGF2/3：差动电流5次谐波制动比例超过制动闭锁设定值时，保护制动闭 锁置"I",不闭锁置“0” O(3) SGF2/4:差动电流5次谐波制动II段达到设定值时将,5次谐波制动I段 取消闭锁时置“1” ,不取消闭锁置“0”(4) SGF2/5〜8:备用全部置“0” o 1.85次谐波制动环节应用时注意事项A. 5次谐波制动比设定值lcd5f/lcdlf=0. 30〜0. 35;因为过压120%以下时， Icd5f 5o%Icdlf；过压大于 120%时,Ied5f I ;过压大于 140%时,(Icd5f/Icdif) =0. 35 o所以解除5次谐波闭锁的设定值应该比0. 30小，一般取0. 15〜0. 2左右。

B. SGF2/3 置 “1” , 4 置 “0” : 5 次谐波 I、II段都闭锁;SGF2/3 置 “0” , 4 置:5次谐波I、B段都不闭锁;SGF2/3. 4都置“]” :5次谐波I段闭锁， II段不闭锁；SGF2/3. 4都置“0”： 5次谐波I段不闭锁，II段闭锁九)国产数字式差动继电器的整定国产数字式差动继电器除了没冇内部匹配TA外，基本原理与ABB公司相似，不 同者是保护曲线没有ABB公司所设计的B段，即比率只动差动保护段只有一段，曲 线只有一个拐点设定至于谐波制动方面，不设5次谐波制动，也没有相应设定状 态的开关，比较简易1.如何理解差动保护特性曲线(1) 差动继电器是保护变压器内部故障用的，准确的说是从高压侧TA到低压 侧TA之间，包括由高压开关至变压器高压侧的电缆、低压侧电缆或母线在内，都属 于它的保护范围，称作“保护区” o而对于“保护区”外的故障，差动继电器“不 予理睬”第一拐点定在0.51eb处，含义是变压器在0.51eb负荷电流下，如果出 现人于Iqd值的差动电流，则说明冇故障，就进入曲线保护区，保护会动作2) 在第一拐点之后，即变压器负荷电流超过50%以后，差动继电器的动作取 决于差动电流对制动电流之比，而不是取决于差动电流的绝对值。

因为负荷电流包 括穿越短路电流在内，所产生的差动电流值是随负荷电流大小变化的若以差动电 流绝对值來设定动作值，则整定小了，在人电流时会误动作；设定值人了，小故障 差动电流又动作不了，灵敏度和准确性不能兼顾负荷电流变化时，差动电流和制动电流都随过负荷电流一起变化，两者变化幅 度一致，即差动电流对制动电流之比值不会改变，采用差动比率来设定其动作值， 就不会产生上述缺陷，各种负荷电流下均能准确地判断故障，正I大1此就称其为：“比 率制动差动保护” o(3) 差动继电器动作设定值(比值)均小于1,即不是要差动电流人于制动电 流才能动作，一只要差动电流大于设定的比率制动系数就可以动作4) 差动保护特性曲线是一条“分界线”，曲线下部和右部属于非“保护区”， 即差动电流小于比率制动设定值的区域；曲线上方和左方是是“保护区”，即差动 电流大于比率制动设定值(斜率S和K)的区域第二拐点选在(1・5〜2.5) Ieb; 其含意是第二拐点以下负荷电流维持较高灵敏度，对B段采用较小斜率，以检测出 小故障为匝间短路产牛的差动电流；在笫二拐点以上，负荷电流人了，误差及所产 生的差动电流也大，曲线斜率也大，防止大电流下的误动，而內部故障(如和间短 路)会使差动电流超过斜率规定的比率，从而进入曲线的左上方，继电器动作。

5) 比率制动电流由低庄侧TA及匹配TA以及数字化模件提供，所以它随负荷 电流变化的百分比改变当内部故障时高压侧TA电流增人，而低压侧TA电流即制 动电流不变，差动电流便会超过比率制动设定的差动比，进入保护区，发出动作命 令6) 当差动电流增大，使制动电流对差动电流之比不断降低,如果比值降到30% 以下时，继电器会向动将比率制动系数设定值降低一半，并自动解除制动闭锁，发 出动作命令7） 当差动电流达到该相应符合电流下比率制动系数设定的差动电流的2. 5倍 以上时，继电器会口动解除制动保护段的闭锁而瞬动跳闸8） ABB模件未涉及TA断线时引起的差动保护误动问题，需借助具他模件的 TA断线保护来作为继电器外输闭锁信号，对继电器予以闭锁国内产品附带有TA 断线保护，所以无需外输信号二、结束语ABB公司差动保护继电器在巴陵石化树脂事业部已使用近9年，按本文所述方法 进行整定后，继电器运行稳定可靠，未发生一次误动作。