浅谈变压器比率制动作法.docx

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浅谈变压器比率制动作法

.浅谈变压器稳态比率制动作法

随着微机继电保护在电力系统的普及，差动保护作为线路、变压器和母线的主保护以其灵敏度高、动作快，发挥着越来越重要地作用。

差动保护主要的测试项目是稳态比率制动。

在不同的保护对象中，测试变压器比率制动相当麻烦。

原因有三：

第一、要根据变压器容量和接线组别，计算各侧额定电流和确定相位关系；第二、保护厂家不同，差动保护公式是不一样的，有的还需要计算平衡系数；第三、考虑到相位校正、零流抵消等因数，试验接线比较复杂。

综合上述原因，继电保护人员往往不得要领，既浪费时间和精力，测试结果也不准确。

本人结合多年调试经验，总结了一套行之有效的方法，供调试人员参考。

一、认清调试变压器稳态比率制动的目的和重要性。

在继电保护调试队伍中，有一种说法：

调试变压器比率制动相当麻烦，保护设备由厂家把关，不如取消此测试项目。

我认为这种说法是不对的。

第一、基建调试单位是最后一道关卡，如果厂家保护设备在投运和运行中出现问题，难脱干系。

第二、发生过国内某个厂家提供的交流插件，内部小CT相序配置错误，进而影响变压器发电的后果；另外还出现过装置有Y/Δ-1的设置，无此校正功能的现象。

这两个问题都可以通过比率制动测试来发现和解决。

第三，大家都知道，现场外围PT、CT通过点极性和加压、加流的办法，来验证它们的极性和套别的正确性，并且系统投运后，还需做相量，进一步确认PT、CT到保护屏端子排这一段回路的正确性。

但是厂家内部交流变送器极性和相序的确认，是无法通过上述方法来确认的。

最直接、可靠的解决办法就是做比率制动来验证这一环节。

这不仅针对变压器，还包括母线和线路保护设备。

从系统角度来说，比率制动已成为整组传动的重要测试项目。

二、介绍调试变压器稳态比率制动的方法和步骤。

不同厂家，差动保护的公式不同，而且计算方式也不一样。

南瑞公司的计算方式采用标幺值计算差流；四方和南自公司计算方式一样，以高压侧为基准，中低压侧通过平衡系数折算到高压侧来计算差流。

不管计算过程如何不一样，但保护原理都是一样的，通过采集变压器各侧实际电流，经过相位校正和平衡系数计算，归结为统一的折算单位，再计算差动和制动电流，确定差动保护是否动作。

所以，针对各个厂家提供的装置，调试比率制动的总体思路是一致的：

运用逆向计算法，先确定制动电流，通过差动公式，计算理论差动动作电流。

然后采用二元一次方程，求解两侧折算值（南瑞称为标幺值）。

接下来，通过相位校正和平衡系数，计算两侧实际电流值。

采用微机测试仪手动调试菜单，固定一侧电流，调节另一侧电流，装置差动出口动作后，记录实际动作值，根据实际差动动作电流和制动电流，计算制动系数，描绘比率制动曲线，验证交流变送器极性和相序的正确性。

具体步骤如下：

（以南瑞和南自公司220kV主变装置为例）

1.收集现场变压器容量、接线组别和各侧差动CT变比等技术参数，计算各侧二次额定电流。

2.在微保装置上，针对不同厂家，做好差动定值方面设置。

需要注意的有四点：

1）装置内部变压器接线组别设置要与现场吻合。

2）注意检查功能硬压板和装置软压板是否投入。

在设置上，TA断线后要求开放差动，否则，在调试过程中，出现CT断线会闭锁差动保护，影响调试结果。

4）差动动作电流定值应为变压器二次额定电流的（0.3—0.7）倍，设置时不要超出这个范围。

3．确定制动电流，计算差动电流。

厂家说明书上列出差动保护动作方程,在制动电流计算上，两个厂家不一样。

南自：

Ir=max（|I1|,|I2|,|I3|）

南瑞：

Ir=0.5（|I1|+|I2|+|I3|）

南自装置制动电流选用各侧折算值的最大值,而南瑞装置制动电流选用各侧标幺值之和的一半。

差动电流计算公式是一样的：

Id=（|I1+I2+I3|），即为折算值或标幺值和的绝对值。

上述差动、制动公式反映的是矢量方程式，如何转化为代数方程式呢？

下面谈一谈电流角度的转换。

在技术说明书上，各个厂家要求差动极性以各侧母线为正，都指向变压器。

测试比率制动时，往往要求两侧角度互为180度。

从变压器运行角度考虑，两侧电流角度互为180度（Y0/Y0-12），说明变压器属于正常负荷运行或发生穿越性故障，装置应无差流。

所以，差动的代数方程式应为：

Id=I1-I2

南瑞制动电流代数方程式应为：

Ir=0.5（I1+I2）

南自制动电流代数方程式应为：

Ir=max（I1,I2）

两个厂家都采用双拐点、三折线。

南瑞制动拐点是0.5Ie和6Ie，比率系数为0.2、0.5、0.75；南自制动拐点是1Ie和3Ie，比率系数为0.5、0.7。

一般，在制动电流坐标上取五个点即可。

确定好5个制动电流值后，根据厂家提供的差动公式，计算差动动作电流。

以南瑞为例。

Id>0.2Ir+IcdqdIr≤0.5Ie

（1）

Id>0.5（Ir-0.5Ie）+0.1Ie+Icdqd0.5Ie≤Ir≤6Ie

（2）

Id>0.75（Ir-6Ie）+0.5（5.5Ie）+0.1Ie+IcdqdIr≥6Ie（3）

Icdqd:

差动电流启动值，现场一般设为0.3Ie。

Ie：

变压器各侧额定电流。

Ir分别取为0.4Ie、0.5Ie、1.0Ie、6Ie、7Ie。

根据制动电流取值的范围，选择不同的差动方程式，带入制动电流，计算这5个差动电流边界动作值。

计算结果：

Ir1=0.4IeId1=0.38Ie

Ir2=0.5IeId2=0.40Ie

Ir3=1.0IeId3=0.65Ie

Ir4=6.0IeId4=3.15Ie

Ir5=7.0IeId2=3.90Ie

以南自为例。

Id≥IcdqdIr≤1.0Ie

（1）

Id≥0.5（Ir-Ie）+Icdqd1.0Ie≤Ir≤3Ie

（2）

Id≥1.0Ie+0.7（Ir-3Ie）+IcdqdIr≥3Ie（3）

Icdqd:

差动电流启动值，现场一般设为0.6Ie。

Ie：

变压器高压侧二次额定电流，为第一个拐点电流。

Ir分别取为0.8Ie、1.0Ie、1.5Ie、3Ie、4Ie。

根据制动电流取值的范围，选择不同的差动方程式，带入制动电流，计算这5个差动电流边界动作值。

计算结果：

Ir1=0.8IeId1=0.60Ie

Ir2=1.0IeId2=0.60Ie

Ir3=1.5IeId3=0.85Ie

Ir4=3.0IeId4=1.60Ie

Ir5=4.0IeId2=2.30Ie

4．根据制动电流和差动电流的结果，运用一元二次方程，求解两侧折算值或标幺值I1、I2。

南瑞：

I1+I2=2Ir

I1-I2=Id

南自：

Ir=max（I1,I2）高对中、高对低或中对低取高压侧或中压侧I1为最大值。

简化方程：

I1=Ir

I1-I2=Id

5．计算I1、I2之后，运用相位校正和平衡系数计算，求出两侧电流值。

南瑞产品（以Y/Δ-11为例）

变压器星形侧公式为：

IA=（IA’-I0）；IB=（IB’-I0）；IC=（IC’-I0）

每相差动通道考虑零流的影响，原因在于：

在区外故障时，由于零序励磁电流及变压器低压侧三角内零序环流的影响，高压侧、中压侧的零序电流是不等的，正是由于这个零序电流的影响，造成了各侧电流相位的差异，如果直接用相电流进行差动保护，很容易造成误动。

所以通过软件方法消除零序电流。

变压器三角侧公式为：

Ia=（Ia’-Ic’）/√3；Ib=（Ib’-Ia’）/√3；Ic=（Ic’-Ib’）/√3

特点是在低压侧进行相位校正。

针对三卷变压器，通常做高对中、高对低和中对低。

对于高对中，实际上是星形对星形，考虑零序电流的影响，需要抵消零流。

如何抵消呢？

在试验接线上想办法。

大家知道，3I0=IA+IB+IC，试验仪A相引出的测试线从高压侧A相极性端引入，试验仪N相引出的测试线接到高压侧B相极性端，高压侧C相无电流。

如果所加电流为I高，3I0=I高-I高+0=0，通过这个办法，抵消了零序电流，高压侧差动A、B通道同时有I高/Ie倍差流，但彼此角度互为180度。

中压侧同理，试验仪B相引出的测试线从中压侧A相极性端引入，短接中压侧B相极性端与高压侧B相极性端，中压侧C相无电流。

3I0=I中-I中+0=0，抵消了零序电流，中压侧差动A、B通道同时有I中/Ie倍差流，彼此角度也互为180度。

上述方法验证了高中侧A、B变送器的极性，高中C相变送器极性没有确认。

需用相同的测试方法，将测试仪A相测试线接到高压C相极性端，测试仪N相接到高压A或B相极性端，将测试仪B相测试线接到中压C相极性端，中压A或B相极性端与高压A或B相极性端短接。

简化公式后，高、中星形公式即变为：

I高A’=I高A*I高e；I高B’=I高B*I高e；I高C’=I高C*I高e。

I中A’=I中A*I中e；I中B’=I中B中*I中e；I中C’=I中C*I中e。

I高A=I1I中A=I2或I高B=I1I中B=I2或I高C=I1I中C=I2。

I高A、I高B、I高C：

通过差动、制动电流计算后的高压侧标幺值。

I中A、I中B、I中C：

通过差动、制动电流计算后的中压侧标幺值。

I高e、I中e：

变压器高、中侧二次额定电流。

I高A’、I高B’、I高C’：

测试仪需输出的高压侧实际电流。

I中A’、I中B’、I中C’：

测试仪需输出的中压侧实际电流。

高对低、中对低属于星形对三角。

既存在零流，又有相位校正。

还是在试验接线上想办法，来简化计算公式。

主要谈一谈高对低，将测试仪A相测试线接到高压侧A相极性端，N相测试线接到高压侧B相极性端，测试仪B相测试线接到低压侧A相极性端，低压侧A相非极性端与高压侧B相极性端短接。

测试仪A相电流为I高，测试仪B相电流为I低，3I0=I高-I高+0=0，通过这个办法，抵消了零序电流，高压侧差动A、B通道同时有I高/Ie倍差流，但彼此角度互为180度。

低压侧由于有相位校正的关系，在低压侧A相通入电流后，在差动A和B相通道有I低/（√3Ie）倍差流，彼此角度互为180度。

低压侧C相变送器极性验证方法：

将测试仪A相测试线接到高压侧C相极性端，N相测试线接到高压侧A相极性端，测试仪B相测试线接到低压侧C相极性端，低压侧C相非极性端与高压侧A相极性端短接。

简化公式后：

I高A’=I高A*I高e；I高B’=I高B*I高e；I高C’=I高C*I高e。

I低A’=√3I低A*I低e；I低B’=√3I低B*I低e；I低C’=√3I低C*I低e。

I高A=I1I低A=I2或I高B=I1I低B=I2或I高C=I1I低C=I2。

I高A、I高B、I高C：

通过差动、制动电流计算后的高压侧标幺值。

I低A、I低B、I低C：

通过差动、制动电流计算后的低压侧标幺值。

I高e、I低e：

变压器高、低侧二次额定电流。

I高A’、I高B’、I高C’：

测试仪需输出的高压侧实际电流。

I低A’、I低B’、I低C’：

测试仪需输出的低压侧实际电流。

需要指出：

上面谈到的是Y/Δ-11试验方法，如果系统采用Y/Δ-1，星形对星形测试方法不变，但是星形对三角的测试接线发生了变化。

变压器Y/Δ-1三角侧公式：

Ia=（Ia’-Ib’）/√3；Ib=（Ib’-Ic’）/√3；Ic=（Ic’-Ia’）/√3

将测试仪A相测试线接到高压侧A相极性端，N相测试线接到高压侧C相极性端，测试仪B相测试线接到低压侧A相极性端，低压侧A相非极性端与高压侧C相极性端短接。

低压侧B相变送器极性验证方法：

将测试仪A相测试线接到高压侧B相极性端，N相测试线接到高压侧A相极性端，测试仪B相测试线接到低压侧B相极性端，低压侧B相非极性端与高压侧A相极性端短接。

南自设备：

（以Y/Δ-11为例）

变压器高压侧公式为