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KCT-960微机变压器成套保护测控装置

1．装置简介

KCT-960微机变压器成套保护测控装置，由KCT-961差动保护测控装置、KCT-962后备<含非电量保护）保护测控装置组成。

适用于35kV/66kV电压等级的两圈变压器的成套保护。

装置集保护、控制、测量、通信、录波功能于一体，实现变压器的保护及测控功能。

与KCL-940、KCC-950、KCM-970等系列装置及KX-6100后台监控组成变电站综合自动化系统。

1.1功能配置

1.1.1差动保护测控装置：

KCT-961

●差动保护：

差动速断；

比率差动<二次谐波制动）；

TA断线检测及闭锁差动保护。

●差流越限告警；

●复合电压开出<含TV断线闭锁）；注：

此复压动作开出为高压侧复压开出；

●控制回路异常、弹簧未储能禁止合闸、分合闸总闭锁；

●遥信、遥测、遥控、遥调功能。

注：

KCT-961含主变低压侧断路器操作插件。

实际中需要独立的操作箱及单独测量装置时，需在订货时注明。

采用单独操作箱时，装置的操作插件更换为MCR-7021开入开出插件，保护出口通过开出接到主变各侧操作箱保护跳闸回路中。

1.1.2后备及本体保护测控装置：

KCT-962

●高压侧过流<二段二时限复压闭锁）；

●低压侧过流<二段二时限复压闭锁）；

●低压侧过流反时限<三种标准反时限曲线）；

●高压侧负序过流

●低压侧负序过流

●零序过电压<自产）保护；

●复合电压<低压侧复合电压）；

●高、低压侧过负荷，起动风冷；

●闭锁调压、闭锁备自投；

●控制回路异常、弹簧未储能禁止合闸、分合闸总闭锁；

●本体告警、跳闸信号<本体跳闸由硬件独立完成，不经过逻辑实现）；

●遥信、遥测（可附带测量直流控母电压/主变温度>、遥控功能。

注：

KCT-962含主变高压侧断路器操作插件。

实际中需要独立的操作箱、测控及非电量保护装置时，需在订货时注明。

采用单独操作箱时，装置的操作插件更换为MCR-7021开入开出插件，保护出口通过开出接到主变各侧操作箱保护跳闸回路中。

主变有载调压通过综合测控装置完成。

2.保护原理

装置采用嵌入式实时多任务操作系统，保证了软件系统底层的高度可靠性。

且保护功能独立为一个任务，与测控、通信、显示、自检等功能互不影响，并优先保证保护功能的执行，大大提高保护功能的可靠性和安全性。

2.1比率差动保护

比率制动式差动保护是变压器的主保护。

它反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间、层间短路故障，保护采用二次谐波制动原理，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动。

动作特性如图2-1所示

Ø差动动作方程如下：

Iop>Icd（Ires≤Izd时>

Iop>Icd+S·（Ires–Izd>（Ires>Izd时>

满足上述两个方程差动元件动作，式中：

Iop为差动电流，Icd为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Izd为最小制动电流整定值，S为比率制动特性斜率，两侧电流的方向都以流入变压器为正方向。

两侧电流互感器均以指向变压器为同极性。

对于两侧差动：

Iop=|I1+Kb·I2|

Ires=|I1-Kb·I2|/2

式中：

I1，I2分别为高压侧、低压侧电流互感器二次侧的电流。

Kb差动平衡系数。

Ø二次谐波制动

保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。

动作方程如下：

式中：

Iop2为A，B，C三相差动电流中最大二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，Iop为三相差流中的最大基波电流。

2.2差动速断保护

当差动保护软、硬压板投入时，任一相差动电流大于差动速断整定值时，瞬时动作于出口跳开主变各侧断路器，TA断线不闭锁差流速断保护。

2.3差流越限告警

装置在正常情况下监视变压器各相差流，如果任一相差流大于差流越限定值（一般设为最小动作电流的1/2>，经延时起动告警并做越限事件记录。

2.4TA断线检测

当三相电流都大于0.2倍的二次额定电流且差动电流大于0.1倍的二次额定电流时，启动TA断线判别程序，满足下列条件认为TA断线：

1）断线相电流小于0.04倍的二次额定电流，本侧三相电流中至少有一相电流不变；

2）最大相电流小于1.2倍的二次额定电流。

差动保护逻辑图如图2-2所示

2.5主要技术指标：

1）最小动作电流整定范围：

0.1In～1.5In；

2）最小制动电流整定范围：

0.1In～2In；

3）比率制动系数整定范围：

0.3～0.7；

4）二次谐波制动系数整定范围：

0.1～0.3；

5）差动平衡系数整定范围：

0.1～4；

6）差动速断整定范围：

2In～12In；

7）差动动作时间：

不大于30ms（2倍动作电流下>；

8）差动速断动作时间：

不大于20ms（1.5倍动作电流下>。

2.6差动保护定值整定：

定值整定计算

1）差动最小动作电流一般取变压器额定电流的0.3～0.5倍；

2）比率制动特性斜率一般可取0.5；

3）二次谐波制动系数一般取0.15～0.2；

差动速断按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等情况整定，在2In～12In范围内可调。

定值清单见表1：

表-1

定值名称

整定范围

备注

比率差动保护

最小动作电流

0.1In～1.5In

Icd

最小制动电流

0.1In～2In

Izd

比率制动系数

0.3～0.7

S

谐波制动系数

0.1～0.3

K2

差动平衡系数

0.1～4

低压侧平衡系数Kb

TA断线闭锁投退

投入/退出

“退出”：

不闭锁，“投入”：

闭锁

一次接线方式

“Y/Y－12”接线方式为“0”；“Y/Δ－11”接线方式“1”注

TA断线检测投退

投入/退出

“退出”：

不检测，“投入”：

检测

差流越限保护

差流越限电流

0.1In～2In

Iyx

差流越限延时

0.1s～10s

Tyx

差动速断保护

差动速断动作电流

2In～12In

Isd

注：

装置的TA二次接线方式固定为：

Y/Y。

程序依据一次接线组别自动进行相位补偿。

定值整定计算：

差动最小动作电流：

一般取变压器额定电流的0.3～0.5倍；

比率制动特性斜率：

一般取0.5；

二次谐波制动系数一般取：

一般取0.15～0.2；

差流速断电流：

按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等情况整定，在2In～12In范围内可调。

差动电流及平衡系数的计算：

以实际项目应用中最常见的Y/Δ-11变压器为例。

接入到装置的差动电流固定采用全星形接线（即“Y/Y”接线方式>。

变压器低压侧各相电流分别超前于高压侧各相电流30°，相位补偿由软件完成。

差动电流及平衡系数按常规计算方法计算。

<1）保护软件中差动电流的计算

A相：

IopA=|I1A+Kb·I2A|

IresA=|I1A-Kb·I2A|/2

B相：

IopB=|I1B+Kb·I2B|

IresB=|I1B-Kb·I2B|/2

C相：

IopC=|I1C+Kb·I2C|

IresC=|I1C-Kb·I2C|/2

式中：

I1A、I1B、I1C；I2A、I2B、I2C分别为高、低压侧A、B、C三相电流互感器二次侧电流。

Kb为差动平衡系数。

<2）差动平衡系数的计算

✧计算变压器各侧一次电流

式中：

Sn—变压器额定容量（kVA>，Un—计算侧线电压（kV>,

—计算侧相电流（A>

✧计算各侧流入装置的二次电流

式中：

Kcom为变压器TA二次接线系数，三角形接线Kcom=

，星形接线Kcom=1；na为TA变比。

✧计算平衡系数

差动保护平衡系数可以主变高压侧二次电流为基准，则：

差动平衡系数为：

Kb=inh/inl

式中：

inh—变压器高压侧二次电流；inl—变压器低压侧二次电流。

例：

有一台35kV/10kV变压器，额定容量为5000kVA，变压器采用Y/Δ-11接线，TA二次采用Y/Y接线，高压侧TA变比为200/5，低压侧TA变比为600/5则：

=5000/<

·35）；

=5000/<

·10）；

=1·

/<200/5）=

/40=5000/<

·35）/40；

=1·

/<600/5）=

/120=5000/<

·10）/120；

Kb=inh/inl=0.86。

注解：

在实际应用中，平衡系数需要主变带负荷检查时进行进一步的修正。

2.7遥控调压

远方控制变压器分接头的调节，控制有载调压变压器分接头的“升”、“降”、“停”。

达到升压、降压及紧急停止调节的目的。

定值清单见表2：

表-2

定值名称

整定范围

备注

遥控调压

滑档测试时间

2s～100s

Tcs

档位编码方式

0～2

“0”二进制码，“1”BCD码，“2“带正负显示的二进制码。

2.8复合电压

判据说明：

复合电压元件由负序过电压和低电压两部分组成。

负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障。

当复合电压投入时，下列两个条件中任何一个条件满足时，复合电压元件动作。

（1>U2>U2U2为负序电压整定值；

（2>U

复合电压逻辑图如图2-3所示

定值清单见表3：

表-3

定值名称

整定范围

备注

复合电压保护

低电压定值

30V～100V

UL

负序电压定值

2.0V～100V

U2

2.9高压侧二段二时限复压闭锁过流保护

过流保护具有软、硬压板进行投退，当高压侧任一相电流大于定值时，经整定延时动作。

复合电压闭锁：

本侧复压为计算复压，对侧为复压开入<由差动保护装置计算并开出，提供高压侧过流做复压闭锁）。

复压由控制字选择投退，复压不投时，过流不经复合电压闭锁。

复压投，也可以选择TV断线，是否自动退出复压闭锁。

若投入复压自动退出，TV断线时过流保护不经复合电压闭锁。

高压侧过流逻辑图如图2-4所示

定值清单见表4：

表-4

定值名称

整定范围

备注

高压侧二段二时限复合电压闭锁过流保护

保护投退

投入/退出

“0”退出，“1”投入

动作电流

0.1In～10In

一时限

0.0s～10s

跳低分段<母联）

二时限

0.1s～10s

全跳

复压闭锁投退

投入/退出

“退出”：

不闭锁，“投入”：

闭锁

TV断线自动退出复压元件投退

投入/退出

“退出”：

不自动，“投入”：

自动

2.10低压侧二段二时限复压闭锁过流保护、一段低压侧过流（定>反时限保护

<1）低压侧过流二段二时限保护可通过软、硬压板进行分别投退，各自有相对的独立定值。

当低压侧任一相电流大于定值时，经延整定延时动作跳闸。

复压闭锁：

计算出本侧复压，并读取对侧复压开入<由差动保护装置计算开出，提供低压侧过流做复压闭锁）。

复压由控制字选择投退，复压不投时，过流不经复合电压闭锁。

复压投入时，可以选择TV断线时，是否自动退出复压闭锁元件。

若投入复压闭锁自动退出，TV断线时，过流保护不经复合电压闭锁。

<2）低压侧过流反时限保护：

反时限过流保护由以下三条曲线<0-代表定时限，1-代表一般反时限，2-代表非常反时限，3-代表极端反时限）组成，公式如下：

一般反时限：

<1）

非常反时限：

<2）

<3）

极端反时限：

式中：

I——故障电流，Ip——整定电流，Tp——时间整定常数，t——动作时间

低压侧过流二段二时限逻辑图如图2-5所示

低压侧过流反时限逻辑图如图2-6所示

定值清单见表5：

表-5

定值名称

整定范围

备注

低压侧二段二时限复压闭锁过流保护

低压侧过流保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～10In

一时限

0.0s～10s

跳低分段<母联）

二时限

0.1s～10s

跳本侧

复压闭锁投退

投入/退出

“退出”：

不闭锁，“投入”：

闭锁

TV断线自动退出复压元件投退

投入/退出

“退出”：

不自动，“投入”：

自动

低压侧Ⅲ段过流保护（反时限>

低压侧过流反时限保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～3In

复压闭锁投退

投入/退出

“退出”：

不闭锁，“投入”：

闭锁

TV断线自动退出复压元件投退

投入/退出

“退出”：

不自动，“投入”：

自动

延时时间

0.01s～10s

注

反时限方式

0～3

0--定时限，1--一般反时限

2--非常反时限，3--极端反时限

注：

用于反时限方式时，时间定值范围推荐在0.1s～1s之间；用于定时限方式时，时间定值范围推荐在0.1s～10s之间。

2.11高压侧负序过流保护

装置设有高压侧负序过流保护功能。

该保护通过软压板进行投退，当高压侧负序电流大于定值时，经整定延时动作。

动作并可由控制字选择告警或跳闸。

高压侧负序过流逻辑图如图2-7所示

定值清单见表6：

表-6

定值名称

整定范围

备注

高压侧负序电流保护

保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～10In

延时时间

0.1s～10s

跳闸/告警投退

投入/退出

“退出”：

告警，“投入”：

跳闸

2.12低压侧负序过流保护

装置设有低压侧负序过流保护功能。

该保护通过软压板进行投退，当低压侧负序电流大于定值时，经整定延时动作。

动作并可由控制字选择告警或跳闸。

低压侧负序过流逻辑图如图2-8所示

定值清单见表7：

表-7

定值名称

整定范围

备注

低压侧负序电流保护

保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～10In

延时时间

0.1s～10s

跳闸/告警投退

投入/退出

“退出”：

告警，“投入”：

跳闸

2.13零序电压<自产）保护

零序电压保护软压板投入，自产零序电压大于定值时，经整定延时动作于告警。

TV断线时闭锁。

零序电压保护逻辑图如图2-9所示

定值清单见表8：

表-8

定值名称

整定范围

备注

零序电压保护

保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电压

10V～100V

延时时间

0.1s～10s

2.14TV断线检测

1>最大线电压与最小线电压差大于18V，且3Uo大于8V；

2>三个线电压均小于18V，高、低压侧任一相有流<>0.04In或>0.2A）；

3>3Uo大于8V，最大线电压小于18V，且高、低压侧任一相有流<>0.04In或>0.2A）。

当TV断线检测控制字投入时，满足以上任一条件，3s后报TV断线，并根据控制字闭锁/开放本侧复压功能；不满足以上情况，且线电压均大于80V，5s后TV断线返回。

TV断线检测原理图如图2-10所示

2.15高压侧过负荷保护

高压侧过负荷保护软压板投入，当负荷电流大于整定值时，经整定延时动作。

动作可由控制字选择告警或跳闸。

高压侧过负荷保护逻辑图如图2-11所示

定值清单见表9：

表-9

定值名称

整定范围

备注

高压侧过负荷保护

保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～10In

延时时间

0.1s～10s

跳闸/告警投退

投入/退出

“退出”：

告警，“投入”：

跳闸

2.16低压侧过负荷

低压侧过负荷保护软压板投入，当负荷电流大于整定值时，经整定延时动作。

动作可由控制字选择告警或跳闸。

低压侧过负荷保护逻辑图如图2-12所示

定值清单见表10：

表－10

定值名称

整定范围

备注

低压侧过负荷保护

保护投退

投入/退出

“退出”：

保护退出，“投入”：

保护投入

动作电流

0.1In～10In

延时时间

0.1s～10s

跳闸/告警投退

投入/退出

“退出”：

告警，“投入”：

跳闸

2.17闭锁调压

当高压侧电流大于闭锁调压定值，闭锁调压压板投入时，经整定延时闭锁调压开出动作，闭锁变压器分接头的调节。

闭锁调压逻辑图如图2-13所示：

定值清单见表11：

表-11

定值名称

整定范围

备注

闭锁调压保护

闭锁调压投退

投入/退出

“退出”：

不闭锁，“投入”：

闭锁

动作电流

0.1In～10In

动作时间

0.1s～10s

2.18起动风冷

当高压侧电流大于定值，且起动风冷压板投入时，经整定延时起动风冷开出动作。

起动风冷逻辑图如图2-14所示：

定值清单见表12：

表-12

定值名称

整定范围

备注

起动风冷保护

起动风冷投退

投入/退出

“退出”：

不起动，“投入”：

起动

动作电流

0.1In～10In

动作时间

0.1s～10s

2.19控制回路异常告警

装置通过外接断路器跳、合闸线圈采集断路器的跳位与合位，当控制电源及断路器位置辅助触点正常时，必有且只有一个跳位或合位；否则，经3s延时报控制回路异常告警信号，异常不闭锁保护。

控制回路异常逻辑图如图2-15所示：

2.20非电量保护

非电量保护设有：

重瓦斯、调压重瓦斯、温度高、油位高、油位低、压力释放、本体轻瓦斯告警、调压轻瓦斯告警、风冷消失；非电量插件独立完成非电量跳闸。

不依赖于CPU，即使在保护装置电源消失时仍能正确动作。

非电量为一单独的插件，可以做成单独的非电量保护装置。

装置正常工作时，本体插件将非电量信息传输给CPU插件，作SOE报告记录、灯光指示等，当非电量告警或动作时，装置面板非电量灯会亮起。

非电量保护逻辑图如图2-16所示

2.21定值范围及说明

进行定值整定操作时，未使用的保护功能应退出压板，要投入的保护功能应投入压板，并对保护相关的控制字、电流、电压及时限等定值进行整定。

（保护装置初次使用时，必须进行合理的定值整定方可正常运行>。

KCT-960系列微机变压器保护定值表见表13、表14。

表13：

KCT-961变压器差动保护定值表

序号

定值名称

控制字/数据

最小值

最大值

量纲

1

高压侧一次电压变比

数据

60

660

2

高压侧一次电流变比

数据

10

600

3

二次额定电流定值<缺省：

5A）

数据

1

5

A

4

一、二级密码<缺省：

****）

数据

0000

9999

5

差动速断定值

数据

2In

12In

A

6

TA断线检测投退

控制字

投入

退出

7

比率差动最小动作电流定值

数据

0.1In

1.5In

A

8

比率差动最小制动电流定值

数据

0.1In

2In

A

9

比率制动系数

数据

0.30

0.70

10

二次谐波制动系数

数据

0.10

0.3

11

差动低压侧平衡系数

数据

0.1

4

12

TA断线闭锁差动保护投退

控制字

投入

退出

13

一次接线方式

数据

0

1

14

差流越限定值

数据

0.1In

2In

A

15

差流越限延时

数据

0.1

10

s

16

零序电压定值

数据

10

100

V

17

零序电压延时

数据

0.1

10

s

18

TV断线检测投退

控制字

投入

退出

19

低电压定值

数据

30

100

V

20

负序电压定值

数据

2

100

V

21

复压闭锁投退

控制字

投入

退出

22

遥控调压滑档测试时间

数据

2

100

s

23

档位编码方式

数据

0

2

表14：

KCT-962变压器后备保护定值表

序号

定值名称

控制字/数据

最小值

最大值

量纲

1

低压侧一次电压变比

数据

60

350

2

低压侧一次电流变比

数据

10

600

3

二次额定电流定值<缺省：

5A）

数据

1

5

A

4

一、二级密码<缺省：

****）

数据

0000

9999

5

低电压定值

数据

30

100

V

6

负序电压定值

数据

2.0

100

V

7

复压闭锁投退

控制字

投入

退出

8

TV断线检测投退

控制字

投入

退出

9

TV断线复压元件自动退出投退

控制字

投入

退出

10

高压侧过流Ⅰ段复压投退

控制字

投入

退出

11

高压侧Ⅰ段复压过流定值

数据

0.1In

10In

A

12

高压侧复压过流Ⅰ段一时限

数据

0.1

10

s

13

高压侧复压过流Ⅰ段二时限

数据

0.1

10

s

14

高压侧过流Ⅱ段复压投退

控制字

投入

退出

15

高压侧Ⅱ段复压过流定值

数据

0.1In

10In

A

16

高压侧复压过流Ⅱ段一时限

数据

0.1

10

s

17

高压侧复压过流Ⅱ段二时限

数据

0.1

10

s

18

低压侧过流Ⅰ段复压投退

控制字

投入

退出

19

低压侧复压Ⅰ段过流定值

数据

0.1In

10In

A

20

低压侧复压过流Ⅰ段一时限

数据

0.1

10

s

21

低压侧复压过流Ⅰ段二时限

数据

0.1

10

s

22

低压侧复压过流Ⅱ段复压投退

控制字

投入

退出

23

低压侧Ⅱ段复压过流定值

数据

0.1In

10In

A

24

低压侧复压过流Ⅱ段一时限

数据

0.1

10

s

25

低压侧复压过流Ⅱ段二时限

数据

0.1

10

s

26

低压侧Ⅲ段过流复压投退

控制字

投入

退出

27

低压侧Ⅲ段复压过流定值

数据

0.1In

10In

A

28

低压侧Ⅲ段复压过流时限

数据

0.1

10

s

29

Ⅲ段过流反时限方式

数据

0

3

30

高压侧负序电流定值

数据

0.1In

10In

A

31

高压侧负序过流时限

数据

0.1

10

s

32

高压侧负序跳闸投退

控制字

投入

退出

33

高压侧过负荷定值

数据

0.1In

10In

A

34

高压侧过负荷时限

数据

0.1

10

s

35

高压侧过负荷跳闸投退

控制字

投入

退出

36

起动风冷定值

数据

0.1In

10In

A

37

起动风冷时限

数据

0.1

10

s

38

闭锁调压定值

数据

0.1I