变压器差动保护试验方法.docx
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变压器差动保护试验方法
变压器差动保护试验方法
我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。
传统继电器差动保护是通过差动CT的
接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差
流很大，保护动作。
由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障
时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后
正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。
下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护
为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。
这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。
该型号的差动保护定值
（已设定）见表1:
表1NDT302变压器保护装置保护定值单
仅护夕电N
KBS»
9^HM
01
na
SUVA
01IVA
支压方式
A-l!
方式
I
支压易低压■授鏡方式
A
驱側一次舉定电IE
35kV
01kV
低压■一次19定帧
lOkV
01kV
豎动懿酬TA肋3
200A
1A
豎动awinmww
500A
矍动低压他”原边
600A1A
曼动低压酬TA別边
S.OOA
后备高圧・TA■彷
200A
!
A
焉备磁例TA動边
500A
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02
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12Ie
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比率制动航料露
050
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02
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退岀
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遲岀
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LOOIe-LXItJ01I«
根据上面变压器的参数可以求出差动高压测CT变比沟，Tk=200/5=40,差动低压侧变比为，^=600/5=120.主变高压侧一次额定电流为$I,=5000/（JJX35）=82.48A,主高压测二次颔定电谎为，1乂=82・48/4O=2・05A,则定值中的L=VJXlhe=3.56A.这里一定要注意L与h的区别，leftIW移相后的值，因此有个J7信，由于厂家不同，对此定义可能会有出入，下面会通过向重图具体分析•低压侧一次颔定电流为：
h=5000/（J5X10）=288・68A，低压侧二次额定电流为：
K=288.68/120=2.41A.只要主变参数确定，这些值保护聂直会自动计耸.并通过菜单定值项中的“內够定值妙捏供给用户.无需另外计算，使用起来耳弹芳便.这也是滾产品的一个特色.
下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理（三相变压器）。
这里以Y/△-11主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△，把低压侧的二次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后
再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度，即是逆极性接入。
具体接线见图1:
图1
而微机保护要求接入保护装置的各侧CT均为Y型接线，显而易见移相是通过软
件来完成的，下面来分析一下微机软件移相原理。
ND300系列变压器差动保护软
件移相均是移Y型侧，对于？
侧电流的接线，TA二次电流相位不调整。
电流平衡以移相后的Y型侧电流为基准，△侧电流乘以平衡系数来平衡电流大小。
若？
侧
-11接线，软件移相的向量图如图2:
图2
由此可以看出如果在高压侧加一相电流，则会产生两相差流，对于主变接线为Y/
△-11接线的，如果只在咼压侧A相加电流，则A、C相会有差流，只在咼压侧B
相加电流，则A、B相会有差流，只在高压侧C相加电流，则B、C相会有差流。
那么如果用只能产生三相电流的继电保护试验仪来做差动保护试验，则所加电流
的方法如下:
旦校正方法iflTi
"a=/x-i.I
•■•i'i=Ilcf
■■■■■
式中t/八厶为Y侧TA二袂电為为Y侧校正后B9各相电流.
只mg么務.如果捋入養动保护装■的CT为逆极性接入.划氏与”（ffiEMA相电流）相同，几吕lb（低压侧B相电菽人必与"（低压（MC招电爺）•正好相差180虧这样角废差就被校正过来了•以A相为例，很明县移相氐2；=厲X乙，这样低压侧来平衡高压侧时就有Z=丄/
73XIh=BlXIl,则有81=73X—=75X^/77\=73X—X—»具中缶为低压側平D£/UkTh
rn
衡系如A为高压SM—欢电股，h沏驱侧一谀电甌£为主变容熱叽山分别沏主变高低压侧一次电压.G⑺分别为高fStfflcr变比■祖据以上公式可以算出此主取保护低压側平衡系救划
Bl=73X—X—=^3X—X=1.485.此值也是由保护裝直在•内部定值冃中目动Uh7Jr3540
Httl.
如果也测为接疑.其校正方法如下*厂#=厶一厶*rZj-iAiudc°i■
（1）高压侧加A相电流，则低压侧要加A、C相电流（用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧A相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压
侧A、C相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：
0、180、—180）。
我们要做主变A相差动保护试验，但如果高压侧只加A相电流，C相必然会产生差流，因此在主变低压侧除了A相要加电流来验证差动方程外，在C相
也要加上电流来平衡高压侧A相在C相产生的差流。
以下两点类同。
（2）高压侧加B相电流，则低压侧要加A、B相电流（用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧B相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压侧B、A相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：
0、180、
—180）。
（3）高压侧加C相电流，则低压侧要加C、B相电流（用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧A相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压侧C、B相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：
0、180、
—180）。
（4）下面分析一下差动保护的曲线及动作方程。
此差动保护的动作曲线如图3:
图3
比率差动动作方程为
Id>Icd+ATx（A-Zgq）（&>Zgq）
IZf>1CD（b霄z
其中（以三卷变为例）：
•••
Id-|/i+Za+lz|
11+Z2+/%
2
坤iw®i砌*阿飆i砌靛
L加同81减謝）
L〈（讦山战逖）
保护就会动作。
如果现在在高压侧A相加5A的电流，我们可以算出在低压侧要
使保护在水平线段部分动作所要加的电流大小范围，试验的前提是使高低压两侧
电流（同相）相位相差180度。
设低压侧所要加的电流为I，如果A相电流满足
以下方程：
I15"1*4851185・
I（5+1.4851）/20.56
1>5・27或者1<1<45
KL43
由此看出，如果高压侧所加电流大于5A，则在低压侧加大于5.27A或者小于1.45A电流就可以满足条件，则A相就可以在曲线的水平段动作。
很明显由于移相的原
因，C相会产生5A的差流，因此为防止C相差动保护作，需要在低压侧C相加
5/1.485=3.37A的电流来平衡。
以上只是举了一个例子，读者也可以先加低压侧电流，再根据不等式方程求出要
差动保护动作高压侧所要加的电流理论值范围。
下面我们来验证斜率为K的直线
部分动作特性（如图3中的A点），此部分的动作方程为：
la—led
lr_Zgfii
假设在高压侧加5A电流，要使差动动作，则低压侧所加电流I要满足的方程为:
|5-1.485l|>2,85»
（卩1.4851）/2〉队5&
\5J4851卜2.85、°g
（5+1.4851）/2^3.56*
I>5.27或者K1.45
1>1,43
K1.44或看P6.54
由以上不等式可以看出如果在主变高压侧加5A的电流，则在低压侧A相
1.43AVK1.44A或者大于6.54A的电流，同时在低压侧C相加5，当然如果使用的继电保护试验仪可以产生六个电流，或者试验仪试验项目中有专门用于做差动
保护试验的，试验起来会更方便。
根据定值中发电机的额定参数可以求出:
机播和中性点一次倾定电濒
（其中P为发电机魏宣功率"发电机差动-flffi定电壷
壘动门桥
拐点电新
假设在试验81机端加3A需満足（两电涼相荃⑻厦h
rL>L»
—把各个值带入上述不等式，则有
r|3-1|>0.81（
1（3+1）/20.23
応100x1000000
J=p/V3甘==6468.3A
1732x10.5x1000x085
U为一伙电压I为一次电氐cosd功率因瞰）
h=1打=6购氐3/1600=4*04A
U=0.2Ie=0.61A
的电Sb豐便差动保护在蛇的水平段动作，则中性点軽加的电證I
K2.19或肴1>3,81
I他46
所以当中性点所如电涼IQ19A时.査动保护在曲线的水平段动作.
卜曲来做曲线的另一弱分.设在机端所加电毓为恥.要便羞动保护在葩的百绽动iL则中性点嬰
加的电版I需荷足（两电壷相差L80度h
15-1（>0.81,
（5+1）/2>3.23
P-JI-O5J
>0.5
1<4・19或看1>5,81
I>1.46
K3.651X29
所以当中性点所加电流1.46VI7.25A时，差动保护在曲线的直线部分动作。
以上就是变压器和发电机数字式差动保护的试验方法，本文的主要目的就是通过做试验来加深继电保护工作者对差动保护原理的理解，反过来，当我们对其原理理解的透彻了，相信还会有更好的试验方法。
以Y/△-11主变接线为例
根据上面变压器的参救可以求出差动高压侧CT变比为；T,=200/6=40.差动低压侧变比为；Ti=600/5=120・主变高压侧一次馥定电編为xI（=5000/（J7X35）=82.48A,主高压侧二袂孤定电壺郑1^=82.48/40=2.05A-则定值中的1<=7?
XIhe=3.56Ai这里一定鉴注意匚与h的区别，人是I.移相后的仏因此脣个命他由于厂家不同.对此定义可能会有出入.下面会徹过向鬣图具体分杭低压侧一次離定电徹为；1*=5000/（75X10）=288,68A・低压IM二次8!
定电壺知K=288,68/120=2,41*.只鼻主变歩数确定.这些11保护聂置会自动计算.并通过系单定11项中»T內部定值捽握供给用户.无需另外计It使用起来了瞎芳瓯这也量谨产品的一个特色.
高压侧YIA输入"3*2.05=3.56A
低压侧△Ia输入-2.41AIc输入2.41A
然后降％，直到差动动作，记下此刻的Ic值。
记为Ic
根据以下公式，算出IdIr.
Zr=|A+Z3+/3|
It=
继续取点，取2倍的IA3倍的IA…直到能画出下图为止
4
速断动住反
Id畑
差动动作区
ICD
■
•
1
1—
Igd
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