趙佳佳 楊海蛟

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

關(guān)鍵詞：變壓器；比率制動(dòng)；差動(dòng)保護(hù)；測(cè)試

1 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)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(hù)。此外，變壓器縱差保護(hù)還能躲過變壓器空充電及外部短路故障切除后的勵(lì)磁涌流。

1.1 保護(hù)原理

在DGT801系列數(shù)字式發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)裝置中，變壓器縱差保護(hù)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(dòng)原理。圖1以三繞組變壓器為例，為其中一相差動(dòng)的交流回路接入示意圖。

圖1 變壓器差動(dòng)保護(hù)交流回路接入示意圖

因?yàn)楸Ｗo(hù)用測(cè)試儀只能提供三個(gè)電流的輸出，又要考慮補(bǔ)償電流，所以實(shí)際測(cè)試過程中只接入發(fā)電機(jī)機(jī)端電流■l和主變高壓側(cè)電流■h，差動(dòng)電流、制動(dòng)電流、動(dòng)作特性及二次諧波制動(dòng)公式如下。

差動(dòng)電流：■d=|■h+■l|（1）

制動(dòng)電流：■z=max[Ih，Il]（2）

動(dòng)作特性：

二次諧波制動(dòng)特性：Id2≥？濁Id（4）

式中：Iq-啟動(dòng)電流；Kz-比率制動(dòng)系數(shù)；Ig-拐點(diǎn)電流；Is-差動(dòng)速斷電流；η-二次諧波制動(dòng)比；Id2-差動(dòng)電流中的二次諧波電流分量。變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性如圖2所示。

圖2 變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性

1.2 保護(hù)邏輯框圖

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

1.3 保護(hù)定值整定原則

1.3.1 比率制動(dòng)系數(shù)Kz（曲線的斜率）。按躲過變壓器出口三相短路時(shí)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(dòng)電流Iq。按能可靠躲過變壓器正常運(yùn)行時(shí)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(diǎn)電流Ig。由于變壓器各側(cè)差動(dòng)TA的型號(hào)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(dòng)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(shí)，差動(dòng)保護(hù)能可靠動(dòng)作，又能使差動(dòng)保護(hù)可靠躲過變壓器空投時(shí)的勵(lì)磁涌流，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)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(dòng)比。一般η取0.13～0.2。

1.3.5 差動(dòng)速斷電流Is。按躲過外部短路時(shí)的最大不平衡電流和變壓器空投時(shí)的勵(lì)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(duì)于大型發(fā)電廠內(nèi)容量較小的變壓器，可取8～10；對(duì)于大容量變壓器，可取4～6；而對(duì)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(jī)變壓器組，可取4。

2 測(cè)試

2.1 電流量輸入

發(fā)變組保護(hù)柜端子排端子和微機(jī)保護(hù)測(cè)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(hù)整定值如表2所示。

2.3 測(cè)試過程

2.3.1 變壓器比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)測(cè)試步驟

（1）按表1進(jìn)行接線。（2）開啟液晶屏的背光電源，在人機(jī)界面的主畫面中點(diǎn)擊“投退保護(hù)”，在“投退保護(hù)”的子畫面點(diǎn)擊投入主變差動(dòng)保護(hù)。（3）按表2對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行整定。（4）啟動(dòng)電流定值測(cè)試

在發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)A相加入0.95A電流，并以其為變量，0.01A為步長(zhǎng)，逐漸增大，增大至1.01A時(shí)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，出口燈亮，記錄測(cè)試值，填入表2中。（5）比率制動(dòng)特性測(cè)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(hù)軟件校相位。軟件校相位時(shí)差流的算法為：IdA=IYA-IYC+I△B，IdC=IYC-IYA+I△C。例如，進(jìn)行A相差動(dòng)比率制動(dòng)特性測(cè)試時(shí)，在高壓側(cè)A相和機(jī)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(jī)端的C相加入相應(yīng)的平衡電流來消除C相差流對(duì)A相差動(dòng)比率制動(dòng)特性測(cè)試的影響。

用軟件進(jìn)行相位補(bǔ)償后，由于變壓器各側(cè)一次額定電流和各側(cè)TA接差動(dòng)回路的變比不等，還需要對(duì)各側(cè)計(jì)算電流進(jìn)行平衡調(diào)整，來消除不平衡電流對(duì)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的影響。主變采用Y，d11接線，變比為20/550kV，發(fā)電機(jī)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(jī)出口側(cè)TA電流為基準(zhǔn)，可計(jì)算出高、低壓側(cè)Kb。