变压器保护比率差动试验方法.docx
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变压器保护比率差动试验方法
变压器保护比率差动试验方法
CSC326变压器保护比率差动试验方法
1．比率差动保护特性：
采用常规的三段式折线，如下图：
2．平衡系数的计算：
计算变压器各侧一次额定电流：
式中，
为变压器最大额定容量，
为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。
以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数：
；
；
TAH1、TAM1、TAL1分别为高压侧TA、中压侧TA和低压侧TA的原边值。
3．变压器绕组接线方式的影响：
若使用软件做TA星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。
以11点接线为例，软件对星型侧做以下变换：
式中，
、
、
为Y侧TA二次电流，
、
、
为Y侧校正后的各相电流。
其它接线方式可以类推。
装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。
差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。
4．动作电流和制动电流的计算方法
动作电流和制动电流的计算方法如下：
式中：
为所有侧中最大的相电流，
为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。
5．动作判据
比率差动保护的动作判据如下：
其中：
为差动保护电流定值，
为动作电流，
为制动电流，
为第一段折线的斜率（固定取0.2），
为第二段折线的斜率其值等于比例制动系数定值，
为第三段折线的斜率（固定取0.7）。
程序中按相判别，任一相满足以上条件时，比率差动保护动作。
比率差动保护经过励磁涌流判别、TA断线判别（可选择）后出口。
6．试验方法
注意：
以下各电流量全部是向量，为了计算的方便，把各电流的相位都设置为0度或180度。
这样就可以以正负号来表示和计算。
整体思想是选取若干个制动电流Izd，然后计算出对应比率曲线上的动作电流Idz。
找初始点，（Izd,Idz-M）,然后通过控制外接的电流，固定制动电流Izd，逐渐增加动作电流，直至保护动作，记录数据，并在图纸上描点。
鉴于大多数实验仪只能提供三路电流，所以选取装置的A相一侧作为实验侧，通过改变高压侧A相电流IHA（或中压侧IMA）和低压侧A相电流ILA的大小来控制差动电流Icd和制动电流Izd的大小。
另外，若软件做TA星三角变换，还需通过控制低压侧C相电流ILC来保证C相一侧差流为零。
7．三圈变压器Y/Y/△－12－11接线的实验（在高、低压侧加电流）
比率曲线实验点的确定：
…………………………………..
（1）
………………………………………
（2）
……………………..（3）
先给出一个固定的制动电流IzdA，根据比率差动保护的动作判据可求出该制动电流IzdA对应的动作电流IdzA，设IHA的绝对值恒大于ILA，则可去掉绝对值号。
将IzdA和IdzA代入上面
（1）、
（2）、（3）式联立的方程组可求出对应的IHA、ILA、ILC，即装置外加交流量的大小（此三相电流均为同相，ILA会出现负数的情况，反映到相位上即ILA与其他两相电流反相）。
电流量增量的确定：
为了达到试验目的，在改变加给装置的交流量时，必须保证制动电流不变，只改变一侧的差动电流的大小。
设△Idz为A相差动电流的增量；△IHA为高压侧A相电流的增量；△ILA为低压侧A相电流的增量；△ILC为低压侧A相电流的增量。
由上面
（1）、
（2）、（3）式联立的方程组可求得以下关系式：
……………………………..（4）
……….（5）
由此可得差动电流增量△Idz、高压侧A相电流增量△IHA、低压侧A相电流增量△ILA、低压侧A相电流增量△ILC四者的关系，按这种比例同时增减IHA、ILA、ILC即可达到之增加（减小）动作电流Idz而不改变制动电流Izd的目的。
例如，设定系统定值如下：
额定容量Se=68.5MVA；高、中、低三侧电压为220kV、110kV、11kV；TA变比为300/5、600/5、6000/5；11点接线，软件作星三角变换；Icd=1A，KID=0.5；可求得额定电流Ie=3A,平衡系数KPM=1，KPL=1。
则对应得比率制动曲线如下图：
可由上面
（1）、
（2）、（3）式联立的方程组计算出理论值如下表：
交流量（A）
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
理
论
值
IHA
1.819
2.771
3.724
4.728
6.893
9.058
11.22
22.048
35.212
39.888
44.564
ILA
0.05
-0.40
-0.85
-1.27
-2.02
-2.77
-3.52
-7.27
-11.67
-12.97
-14.27
ILC
1.050
1.600
2.150
2.730
3.980
5.230
6.480
12.730
20.330
23.030
25.730
Idz
1.10
1.20
1.30
1.46
1.96
2.46
2.96
5.46
8.66
10.06
11.46
Izd
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
10.0
16.0
18.0
20.0
实际值
IHA
ILA
ILC
报文
Idz
Izd
由（4）、（5）式可求出△Idz、△IHA、△ILA、△ILC的对应数值：
△IHA（A）
0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1
△ILA（A）
0.0058
0.058
0.115
0.174
0.232
0.260
0.58
△ILC（A）
0.0058
0.058
0.115
0.174
0.232
0.260
0.58
△Idz（A）
0.0115
0.115
0.230
0.345
0.460
0.575
1.15
注意：
只有IHA、ILA和ILC三者同时增加或减小时才能保证制动电流不变。
当ILA为负数时，增加△ILA意味着ILA的绝对值的减小，因此，反映的测试仪上就是幅值相应的减小（而不是增大），相位反相。
8．三圈变压器Y/Y/△－12－11接线的实验（在高、中压侧加电流）
比率曲线实验点的确定：
…………………………………..（6）
………………………………（7）
…………………………………..（8）
………………………………（9）
由上面四个式子可以看出，当在YY侧加电流时，软件均对其做TA星三角变换，所以在只加高压侧和低压侧A相电流时，A相一侧和C相一侧的差流、制动电流大小相等。
所以可以只加IHA和IMA进行实验。
先给出一个固定的制动电流IzdA，根据比率差动保护的动作判据可求出该制动电流IzdA对应的动作电流IdzA，设IHA的绝对值恒大于IMA，则可去掉绝对值号。
将IzdA和IdzA代入上面（6）、（7）式联立的方程组可求出对应的IHA、IMA，即装置外加交流量的大小（此两相电流均为同相，IMA会出现负数的情况，反映到相位上即IMA与IHA反相）。
……………………………………（9）
…………………………..（10）
电流量增量的确定：
为了达到试验目的，在改变加给装置的交流量时，必须保证制动电流不变，只改变一侧的差动电流的大小。
设△Idz为A相（C相）差动电流的增量；△IHA为高压侧A相电流的增量；△IMA为中压侧A相电流的增量；由上面（6）、（7）式联立的方程组可求得以下关系式：
………………………………….（11）
…………………………….（12）
由此可得差动电流增量△Idz、高压侧A相电流增量△IHA、中压侧A相电流增量△IMA两者的关系，按这种比例同时增减IHA、IMA即可达到之增加（减小）动作电流Idz而不改变制动电流Izd的目的。
例如，设定系统定值如下：
额定容量Se=68.5MVA；高、中、低三侧电压为220kV、110kV、11kV；TA变比为300/5、600/5、6000/5；11点接线，软件作星三角变换；Icd=1A，KID=0.5；可求得额定电流Ie=3A,平衡系数KPM=1，KPL=1。
则对应得比率制动曲线如下图：
可由上面（9）、（10）两式计算出理论值如下表：
交流量（A）
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
理
论
值
IHA
1.819
2.771
3.724
4.728
6.893
9.058
11.22
22.048
35.212
39.888
44.564
IMA
0.087
-0.693
-1.472
-2.200
-3.499
-4.798
-6.097
-12.591
-20.212
-22.464
-24.716
Idz
1.10
1.20
1.30
1.46
1.96
2.46
2.96
5.46
8.66
10.06
11.46
Izd
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
10.0
16.0
18.0
20.0
实际值
IMA
IHA
报文
Idz
Izd
由（11）、（12）式可求出△Idz、△IHA、△IMA的对应数值：
△IHA（A）
0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1
△IMA（A）
0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1
△Idz（A）
0.0115
0.115
0.230
0.345
0.460
0.575
1.15
注意：
只有IHA、IMA两者同时增加或减小时才能保证制动电流不变。
当IMA为负数时，增加△IMA意味着IMA的绝对值的减小，因此，反映的测试仪上就是幅值相应的减小（而不是增大），相位反相。
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