變壓器比率制動式縱差保護測試

趙佳佳 楊海蛟

摘 要：目前大型變壓器廣泛采用比率制動式縱差保護，文章以DGT801系列數(shù)字式發(fā)電機變壓器組保護裝置為例，使用繼電保護測試儀為保護裝置送入相應(yīng)的電流量，說明變壓器差動保護的測試過程和測試方法。

關(guān)鍵詞：變壓器；比率制動；差動保護；測試

1 變壓器縱差動保護

變壓器縱聯(lián)差動保護能反應(yīng)變壓器內(nèi)部及引出線上的相間短路、變壓器內(nèi)部匝間短路以及大接地電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路故障，是變壓器內(nèi)部及其引出線上短路故障的主保護。此外，變壓器縱差保護還能躲過變壓器空充電及外部短路故障切除后的勵磁涌流。

1.1 保護原理

在DGT801系列數(shù)字式發(fā)電機變壓器保護裝置中，變壓器縱差保護按比較變壓器各側(cè)同名相電流之間的大小和相位構(gòu)成，并采用比率制動原理。圖1以三繞組變壓器為例，為其中一相差動的交流回路接入示意圖。

圖1 變壓器差動保護交流回路接入示意圖

因為保護用測試儀只能提供三個電流的輸出，又要考慮補償電流，所以實際測試過程中只接入發(fā)電機機端電流■l和主變高壓側(cè)電流■h，差動電流、制動電流、動作特性及二次諧波制動公式如下。

差動電流：■d=|■h+■l|（1）

制動電流：■z=max[Ih，Il]（2）

動作特性：

二次諧波制動特性：Id2≥？濁Id（4）

式中：Iq-啟動電流；Kz-比率制動系數(shù)；Ig-拐點電流；Is-差動速斷電流；η-二次諧波制動比；Id2-差動電流中的二次諧波電流分量。變壓器差動保護動作特性如圖2所示。

圖2 變壓器差動保護動作特性

1.2 保護邏輯框圖

為防止變壓器空投或其他異常情況時變壓器勵磁涌流導(dǎo)致差動保護誤動，求出各相差流中二次諧波分量對基波分量比值（即I2w/I1w）的大小，當(dāng)比值大于整定值時，閉鎖差動元件。同時設(shè)置專門的TA斷線信號，并可選擇是否閉鎖差動保護出口。當(dāng)差流很大，大于差動速斷定值時，直接動作于出口跳閘。保護邏輯框圖如圖3所示。

1.3 保護定值整定原則

1.3.1 比率制動系數(shù)Kz（曲線的斜率）。按躲過變壓器出口三相短路時產(chǎn)生的最大暫態(tài)不平衡差流來整定，一般取0.4～0.5。

1.3.2 啟動電流Iq。按能可靠躲過變壓器正常運行時的最大不平衡差流來整定。一般Iq=（0.4～0.5）IN

其中，IN為變壓器基準(zhǔn)側(cè)額定電流。

1.3.3 拐點電流Ig。由于變壓器各側(cè)差動TA的型號和變比不同，因此，各側(cè)TA的暫態(tài)特性差異較大。為躲過近區(qū)故障或區(qū)外遠(yuǎn)處故障切除瞬間產(chǎn)生較大不平衡差流的影響，一般Iq=（0.5～0.7）IN

1.3.4 二次諧波制動比η。為了確保在變壓器內(nèi)部故障導(dǎo)致故障電流波形畸變時，差動保護能可靠動作，又能使差動保護可靠躲過變壓器空投時的勵磁涌流，應(yīng)根據(jù)被保護變壓器的結(jié)構(gòu)、容量和其在系統(tǒng)中的位置，整定出合適的二次諧波制動比。一般η取0.13～0.2。

1.3.5 差動速斷電流Is。按躲過外部短路時的最大不平衡電流和變壓器空投時的勵磁涌流來整定。一般Is=KIN

1.3.6 速斷電流倍數(shù)K

一般取4～10。對于大型發(fā)電廠內(nèi)容量較小的變壓器，可取8～10；對于大容量變壓器，可取4～6；而對于遠(yuǎn)離系統(tǒng)的大型變壓器及中間無開關(guān)的發(fā)電機變壓器組，可取4。

2 測試

2.1 電流量輸入

發(fā)變組保護柜端子排端子和微機保護測試儀的接線方式如表1所示。

表1 接線方式

2.2 定值整定

保護整定值如表2所示。

2.3 測試過程

2.3.1 變壓器比率制動式縱差動保護測試步驟

（1）按表1進行接線。（2）開啟液晶屏的背光電源，在人機界面的主畫面中點擊“投退保護”，在“投退保護”的子畫面點擊投入主變差動保護。（3）按表2對保護定值進行整定。（4）啟動電流定值測試

在發(fā)電機機端側(cè)A相加入0.95A電流，并以其為變量，0.01A為步長，逐漸增大，增大至1.01A時主變差動保護動作，出口燈亮，記錄測試值，填入表2中。（5）比率制動特性測試。變壓器為Y/△-11接線方式，可采用CT接線方式△/Y來校相位，也可采用保護軟件校相位。軟件校相位時差流的算法為：IdA=IYA-IYC+I△B，IdC=IYC-IYA+I△C。例如，進行A相差動比率制動特性測試時，在高壓側(cè)A相和機端A相加入電流，除了A相產(chǎn)生差流，C相也產(chǎn)生差流，因此必須在機端的C相加入相應(yīng)的平衡電流來消除C相差流對A相差動比率制動特性測試的影響。

用軟件進行相位補償后，由于變壓器各側(cè)一次額定電流和各側(cè)TA接差動回路的變比不等，還需要對各側(cè)計算電流進行平衡調(diào)整，來消除不平衡電流對變壓器縱差動保護的影響。主變采用Y，d11接線，變比為20/550kV，發(fā)電機出口側(cè)TA變比n△=25000/5，主變高壓側(cè)TA變比nY=2500/1，以發(fā)電機出口側(cè)TA電流為基準(zhǔn)，可計算出高、低壓側(cè)Kb。