主变保护现场调试手册.docx
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主变保护现场调试手册
5保护逻辑实验
5.1国网差动保护定值单
⑴设备参数定值
序号
参数名称
定值范围
单位
整定值
1
定值区号
0～XX
无
1
2
被保护设备
满足8个汉字长度
无
3
主变高中压侧额定容量
1～3000
MVA
240
4
主变低压侧额定容量
1～3000
MVA
120
5
高压侧额定电压
1～1200
kV
345
6
中压侧额定电压
1～600
kV
121
7
低压侧额定电压
1～300
kV
35
8
高压侧PT一次值
1～1200
kV
330
9
中压侧PT一次值
1～600
kV
110
10
低压侧PT一次值
1～300
kV
35
11
高压侧CT一次值
1～9999
A
1200
12
高压侧CT二次值
1或5
A
1
13
中压侧CT一次值
1～9999
A
1500
14
中压侧CT二次值
1或5
A
1
15
低压侧外附CT一次值
1～9999
A
1000
16
低压侧外附CT二次值
1或5
A
1
17
低压侧套管CT一次值
1～9999
A
1000
18
低压侧套管CT二次值
1或5
A
1
19
公共绕组CT一次值
1～9999
A
1200
20
公共绕组CT二次值
1或5
A
1
21
高压侧间隙CT一次值
1～9999
A
200
22
高压侧间隙CT二次值
1或5
A
5
23
中压侧间隙CT一次值
1～9999
A
200
24
中压侧间隙CT二次值
1或5
A
5
注1：
变压器为Y0/Y0/D-11接线。
注2：
PT二次值额定线电压为100V。
表5.1：
设备参数定值
整定说明：
1、“定值区号”定值项可选择保护当前运行定值区，但参数定值、跳闸矩阵、软压板定值不分区，该定值项只影响保护定值区。
2、“被保护设备”定值项设置保护设备的名称，打印定值及事件时会显示在打印文档开始，可设置汉字及字符，整定过程中，装置会弹出内码整定方式，相关文字及字符的内码可从Sgview软件查询。
3、“主变高中压侧额定容量”和“主变低压侧额定容量”定值项，按照变压器实际容量整定即可，该定值项用来计算装置的额定电流等参数。
4、“高压侧额定电压”、“中压侧额定电压”、“低压侧额定电压”定值项，按照变压器铭牌额定电压整定，用来计算保护额定电流等参数。
5、“高压侧PT一次值”、“中压侧PT一次值”、“低压侧PT一次值”定值项，按照母线额定电压整定。
6、“高压侧CT一次值”、“中压侧CT一次值”、“低压侧外附CT一次值”、“低压侧套管CT一次值”、“公共绕组CT一次值”、“高压侧间隙CT一次值”、“中压侧间隙CT一次值”定值项，按照各侧CT一次值整定。
7、“高压侧CT二次值”、“中压侧CT二次值”、“低压侧外附CT二次值”、“低压侧套管CT二次值”、“公共绕组CT二次值”、“高压侧间隙CT二次值”、“中压侧间隙CT二次值”定值项，按照各侧CT二次值整定。
⑵差动保护定值
序号
定值名称
定值范围
（Ie为额定电流）
单位
整定值
1
差动速断电流定值
（0.05～20）Ie
无
5
2
差动保护启动电流定值
（0.05～5）Ie
无
0.4
3
二次谐波制动系数
0.05～0.30
无
0.15
4
分侧差动启动电流定值
（0.05～5）Ie
无
0.4
注1：
差动比率制动系数、分侧差动比率制动系数、分相差动比率制动系数、五次谐波制动系数和差流越限告警定值不需整定。
注2：
1、2、3项定值为纵差保护和分相差动保护共用定值。
表5.2：
差动保护定值
如果差动保护启动电流定值计算定值Ifop.min小于80mA（高压侧CT二次值为1A）或400mA（高压侧CT二次值为5A），则直接取Ifop.min为80mA（或400mA）。
整定说明：
1、“差动速断电流定值”定值项为标么值，是高压侧二次额定电流的倍数。
2、“差动保护启动电流定值”定值项为标么值，是高压侧二次额定电流的倍数，为差动保护的最小动作值，不是差动保护启动定值。
3、“二次谐波制动系数”定值项为二次谐波原理时，二次谐波闭锁差动保护定值；该定值项在“二次谐波制动”定值退出时无效。
4、“分侧差动启动电流定值”定值项为标么值，为分侧差动保护动作定值，是高压侧二次额定电流的倍数。
⑶差动保护控制字
序号
控制字名称
整定方式
整定值
1
差动速断
0-退出，1-投入
2
纵差保护
0-退出，1-投入
3
分相差动保护
0-退出，1-投入
4
低压侧小区差动保护
0-退出，1-投入
5
二次谐波制动
0-退出，1-投入
“1”代表二次谐波制动；
“0”代表其他涌流判别制动
6
分侧差动保护
0-退出，1-投入
7
CT断线闭锁差动保护
0-退出，1-投入
注1：
五次谐波闭锁功能固定投入。
注2：
5项“二次谐波制动”控制字为纵差保护、分相差动保护和故障分量差动保护共用控制字。
注3：
7项“CT断线闭锁差动保护”控制字为纵差保护、分侧差动保护、分相差动保护、低压侧小区差动保护和故障分量差动保护共用控制字。
当置“1”时，CT断线后，差动电流大于1.2Ie时差动应出口跳闸。
表5.3：
差动保护控制字
整定说明：
1、“差动速断”定值项为控制字整定，投退差动速断保护用。
2、“纵差保护”定值项为控制字整定，投退纵差保护用，如本站无低压侧开关CT电流接入保护装置，且低压侧套管电流为全星形接入，纵差保护控制字置“0”。
3、“分相差动保护”定值项为控制字整定，投退分相差动保护用，如本站无低压侧套管电流接入保护装置，分相差动保护控制字置为“0”。
4、“低压侧小区差动保护”定值项为控制字整定，投退低压侧小区差动保护用，如本站无低压侧套管电流或者无低压侧开关CT电流接入，低压侧小区差动保护控制字置“0”。
5、“二次谐波制动”定值项为控制字整定，当该套设备选择二次谐波原理时，请将该定值项置“1”；当该套设备选择波形对称原理时，请将该定值项置“0”。
6、“分测差动保护”定值项为控制字整定，投退分侧差动保护用。
7、“CT断线闭锁差动保护”定值项为控制字整定，当该定值项置“1”时，CT断线后，闭锁差动保护动作，但当差流值大于1.2Ie时仍然开放差动保护；当该定值项置“0”时，CT断线后，不闭锁差动保护。
（4）软压板定值
序号
压板名称
整定方式
整定值
1
主保护
0-退出，1-投入
2
高压侧后备保护
0-退出，1-投入
3
中压侧后备保护
0-退出，1-投入
4
低压侧后备保护
0-退出，1-投入
5
公共绕组后备保护
0-退出，1-投入
6
远方修改定值
0-退出，1-投入
注：
远方修改定值只有软压板，其余均为软硬相与。
表5.4：
软压板定值单
软压板定值的相关说明
远方修改定值仅有软压板。
“远方修改定值”软压板，“远方修改定值”软压板投入时，远方可以修改相关定值（包括参数定值、保护定值、保护功能相关的软压板定值、跳闸矩阵）；“远方修改定值”软压板退出时，远方不能修改相关定值（包括参数定值、保护定值、保护功能相关的软压板定值、跳闸矩阵）。
5.3分相差动保护
分相差动保护是指由变压器高、中压侧外附CT和低压侧三角内部套管（绕组）CT构成的差动保护，该保护能反映压器内部各种故障。
变压器分相差动保护，与纵差动的区别在于低压侧电流的出处不一样，纵差取的是外附CT一般位于开关附近，分相差动取的CT在于变压器低压侧三角绕组内。
由于分相差动也是磁联系，主要体现在电压等级的变动，不通电压等级的电流不能直接拿来作比较，需折算到统一基准，国电南自主变保护均是以高压侧为电流基准，其他侧均折算到高压侧，具体折算公式是由功率相等原则而来，中压侧的折算系数为
，低压侧的折算系数为
，高压侧自身折算系数为1。
但是分相差动低压侧电流取自CT在于变压器低压侧三角绕组内，因此，高中低三侧电流不存在相位差，因此也不需要涉及到转角公式。
做分相差动保护的先决条件：
①在装置正常运行的情况下，在装置的当前运行定值区，表5.4软压板定值菜单中“主保护”控制字置为“投入”，硬压板“主保护”置为“投入”。
SGT756装置可在液晶界面的“压板状态”栏看到压板的有效状态，而PST1200U装置需要在液晶滚动界面上看压板的有效状态。
②表5.3中的“纵差保护”必须置为“退出”，而“分相差动保护”控制字置为“投入”。
5.3.1分相差动保护各侧二次额定电流
高压侧额定电流：
＝0.335A；
中压侧额定电流：
＝0.763A；
低压侧额定电流：
＝2.286A；
式中：
S——变压器高中压侧容量；
CT为全Y接线；
Uh、Um、Ul——变压器高、中、低压侧铭牌电压；
na.h、na.m、na.l——变压器高、中、低压侧CT变比。
注意低压侧额定电流In.l与纵差计算时的不同。
变压器分相差动各侧平衡系数和各侧的电压等级及CT变比都有关。
计算差流时各侧电流均折算至高压侧。
平衡系数的计算：
高压侧平衡系数：
；
中压侧平衡系数：
=0.335/0.763=0.438；
低压侧绕组平衡系数：
=0.335/2.286=0.147；
变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。
电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。
5.3.2分相差动保护差流、制动电流计算
分相差动采用相电流计算，不需要作移相处理。
；
；
；
----经折算后的各侧相电流矢量值。
--变压器高、中、低侧绕组的平衡系数（
，
，
）。
差动电流：
；
；
；
制动电流：
；
；
。
综上所述，绕组Y/Y/△-11接线的差动保护，
A相差流计算公式为IACD=IAH+IAM*
+IAL*
；
B相差流计算公式为IBCD=IBH+IBM*
+IBL*
；
C相差流计算公式为ICCD=ICH+ICM*
+ICL*
；
IAH、IBH、ICH分别表示高压侧A、B、C相的输入电流；
IAM、IBM、ICM分别表示中压侧A、B、C相的输入电流；
IAL、IBL、ICL分别表示低压侧A、B、C相的输入电流；
HCT、MCT、LCT分别表示高压侧、中压侧、低压侧的TA变比值；
HDY、MDY、LDY分别表示高压侧、中压侧、低压侧的额定电压值；
5.3.3分相差保护的最小动作值测试
由于差动定值取得是标幺值，差动启动定值为Ifop.min＝0.4*
=0.134A。
在高、中、低绕组侧加入单侧单相突变电流。
确保1.05倍定值能可靠动作，0.95倍定值可靠不动作。
由于纵差保护的最小动作值为0.134A。
则高压侧的最小动作值应为0.134A，1.05倍可靠动作值为0.141A，0.95倍可靠不动作值为0.127A。
而高、中、低绕组侧平衡系数为1、0.438、0.147，则各侧所加的电流值如表5.9所示（电流单位A）：
高压侧
中压侧
低压侧
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
1.05倍可靠动作
0.141
0.141
0.141
0.322
0.322
0.322
0.960
0.960
0.960
0.95倍可靠不动作
0.127A
0.127A
0.127A
0.290
0.290
0.290
0.832
0.864
0.864
表5.9分相差动保护最小值试验数据
5.3.4分相差动二次谐波试验方法
同纵差保护二次谐波实验方法
5.3.5分相差动五次谐波试验方法
同纵差保护五次谐波实验方法
5.3.6分相差动CT断线闭锁差动试验方法
CT断线是指保护装置正常运行时，各侧电流无异常，差流能达到平衡的状态下，突然有其中某一侧的某一相突然无流，在这种情况下，差流必然不平衡，由于差动定值一般均小于高压侧二次额定电流，此时如果不采取措施，差动就会误动，因此设置CT断线闭锁差动保护元件。
试验方法，前面我们已经计算出差动保护高、中、低三侧二次额定电流依次为0.335A、0.763A、2.286A。
实验数据如表5.10所示（电流单位为A）：
高压侧
低压绕组CT侧
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
幅值（A）
0.335
0.335
0.335
2.286
2.286
2.286
相位（°）
0
-120
120
180
60
300
表5.10高压侧与低压绕组CT做CT断线闭锁分相差动保护时试验数据
类似的方法可做高、中或高、低绕组侧的CT断线闭锁试验，注意加电流时同名相相位相差180°。
电流加在高、低压侧，在输入如上电流后，负荷可达到平衡。
由于装置存在突变量启动，等主保护启动返回之后，同时液晶板显示差流基本为0后，突然拔掉其中任何一相电流，此时发CT断线告警信号、同时伴有保护启动报文，点亮装置面板上面的“保护启动”灯。
若此时“CT断线闭锁差动保护”控制字置“退出”，差动保护动作。
若此时“CT断线闭锁差动保护”控制字置“投入”，差动保护可靠不动作。
继续增加非断线相电流，直至产生的差流大于1.2倍的高压侧二次额定电流，此时差动保护可靠动作。
5.3.7分相差比率制动测试
比率制动，是为了防止区外故障时不平衡电流的增大而引起的误动，可以简单理解为，随着制动电流的增大，差动动作定值也随之增大。
纵差比率制动曲线图5.9所示：
图5.9分相差动保护比率制动曲线
纵坐标代表制动电流，横坐标代表制动电流。
要理解比率制动，就要了解差流的计算，制动电流的选取原则，
差动电流：
；
；
；；
制动电流：
；
；
。
差动电流，取的是各侧电流的矢量和，制动电流，取得是各侧电流的绝对值的和的一半，注意（这里所说的电流是指各侧电流统一归算到高压侧基准后的电流，或者说各侧电流折算成差流后的电流，折算公式和系数前面已经写明，并非真正实际从实验仪输出的电流），制动曲线如上图所示，PST1200U第一个拐点为0.8Ie，第二个拐点为3Ie，制动系数为0.5和0.7；而SGT756第一个拐点为Ie，第二个拐点为3Ie，制动系数为0.5和0.7（Ie为高压侧二次额定电流，等同于
）。
下面举一个高低压侧比率制动实验数值计算方法，以上述定值为例，取1.5倍制动电流。
如图5.10所示：
图5.10选取1.5倍额流时分相差动保护比率制动曲线
可见，此时的差动定值已经不是Ifop.min，而是Ifop.min+（1.5-0.8）*0.5=0.75Ie
可得如下公式，差动电流Icd=|IH+IL|=0.75Ie
制动电流Ir=（|IH|+|IL|）/2=1.5Ie
假设高压侧电流比低压侧大，且相位相反，可得公式如下：
IH-IL=0.75Ie，（IH+IL）/2=1.5Ie
IH=1.875Ie，IL=1.125Ie
而高、中、低侧绕组平衡系数为1、0.438、0.147，转换到实际应该加的电流应该为Ih=IH=1.875*0.335A=0.628A，Il=IL/0.147=1.125*0.335A/0.147=2.564A，
由于分相保护不存在角度差的问题，所以如果在高压侧加一相A相电流，而在低压侧加一相A相电流的的时候，只需相位与高压侧相反即可。
所以最终所加的电流应该为IAH=0.628A，IAL=2.564A。
做实验的时候，将IAL所加电流稍微抬升一点，设置成变量，慢慢降低IAL电流，差动保护动作，记录所加的电流值，与实际计算所得值，偏差不超过5%即可。
（电流单位为A）
高压侧（相位均为0°）
低压绕组侧（相位均为180°）
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
做A相比率差动
0.628
0
0
2.564
0
0
做B相比率差动
0
0.628
0
0
2.564
0
做C相比率差动
0
0
0.628
0
0
2.564
表5.111.5倍额流时高、低绕组分相比率差动试验数据
类似的方法可作高、中或中、低绕组的分相比率差动保护。
下面举一个高低压侧比率制动实验数值计算方法，以上述定值为例，取4倍制动电流。
如下图示：
图5.11选取4倍额流时分相差动保护比率制动曲线
可以看到，此时的差动定值已经不是Ifop.min，而是Ifop.min+（3-0.8）*0.5+（4-3）*0.7=2.2Ie
可得如下公式，差动电流Icd=|IH+IL|=2.2Ie，制动电流Ir=（|IH|+|IL|）/2=4Ie
假设高压侧电流比低压侧大，且相位相反，可得公式如下：
IH-IL=2.2Ie，（IH+IL）/2=4Ie
IH=5.1Ie,IL=2.9Ie
而高、中、公共侧平衡系数为1、0.438、0.147，转换到实际应该加的电流应该为：
Ih=IH=5.1*0.335A=1.709A，Il=IL/0.153=2.9*0.335A/0.147=6.61A，
由于分相保护不存在角度差的问题，所以如果在高压侧加一相A相电流，而在低压侧加一相A相电流的的时候，只需相位与高压侧相反即可。
所以最终所加的电流应该为IAH=1.709A，IAL=6.61A
做实验的时候，将IAL所加电流稍微抬升一点，设置变量，慢慢降低IAL电流，差动保护动作，记录所加的电流值，与实际计算所得值，偏差不超过5%即可。
（电流单位为A）
高压侧（相位均为0°）
低压绕组侧（相位均为180°）
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
做A相比率差动
1.709
0
0
6.61
0
0
做B相比率差动
0
1.709
0
0
6.61
0
做C相比率差动
0
0
1.709
0
0
6.61
表5.124倍额流时高、低绕组分相比率差动试验数据
类似的方法可作高、中或中、低绕组的分相比率差动保护。
5.3.8分相差动速断保护
当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。
差动速断保护不经任何闭锁条件直接出口。
①分相差速断保护逻辑图
图5.12分相差动速断保护逻辑框图
②分相差速断最小值测试
条件：
在装置正常运行的情况下，在装置的当前运行定值区，表5.4软压板定值菜单中“主保护”控制字置为“投入”，硬压板“主保护”置为“投入”。
SGT756装置可在液晶界面的“压板状态”栏看到压板的有效状态，而PST1200U装置需要在液晶滚动界面上看压板的有效状态。
表5.3中的“差动速断”置为“投入”。
突变加入单侧单相电流。
分相速断保护定值为5*0.335A=1.673A，则1.05倍定值可靠动作值为1.757A，0.95倍定值可靠不动作值为1.585A。
由于于高、中、低压侧平衡系数为1、0.438、0.147。
故各侧测试时所加的电流大小如表5.13所示：
（电流单位为：
A）
高压侧
中压侧
低压侧绕组
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
1.05倍可靠动作
1.757
1.757
1.757
4.015
4.015
4.015
11.95
11.95
11.95
0.95倍可靠不动作
1.585
1.585
1.585
3.615
3.615
3.615
10.78
10.78
10.78
表5.13分相差动速断保护最小值试验数据
5.4小区差动保护
由变压器低压侧三角形两相绕组内部CT和一个反映两相绕组差电流的外附CT构成的差动保护；该保护反应低压侧绕组和低压侧绕组至低压侧外附CT短引线故障；小区差动各侧平衡系数，只和各侧的CT变比有关；外附CT的平衡系数是1，套管CT的平衡系数是Nar/Nal（Nar是套管CT变比，Nal外附），计算差流时各侧电流均折算至低压侧外附CT；采用相电流计算，不需要作移相处理；电流互感器各侧的极性都以母线侧为基准；比例制动曲线为3折段；经过CT断线判别和CT饱和判别；
5.4.1基准电流
本装置以高压侧二次额定电流为基准电流，而高压侧二次额定电流计算公式为：
。
根据表5.1的数据计算得
=0.335A。
低压侧二次额定电流计算公式为：
；根据表5.1的数据计算得
=3.959A。
式中：
S——变压器高中压侧容量；
CT为全Y接线；
Uh、Ul——变压器高、低压侧铭牌电压；
na.h、na.l——变压器高、低压侧外附CT变比比值。
5.4.2差动保护启动电流定值
也就是低压侧小区差动保护的最小动作电流值，根据表5.2的数据得到分侧差动启动电流定值为：
Ifop.min＝0.4*
=0.134A。
5.4.3低压侧小区差动平衡系数
低压侧小区差动各侧平衡系数，只和各侧的CT变比有关。
低压侧外附CT平衡系数：
；
低压侧套管CT平衡系数：
。
na.l，na.r分别为低压侧外附CT和低压侧套管CT的CT变比，计算差流时各侧电流均折算至低压侧外附CT。
5.4.4低压侧小区差动保护差流计算方式
低压侧小区差动采用相电流计算，不需要作移相处理。
电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。
；
；
；
----折算后的低压侧套管CT相电流矢量值。
差动电流：
；
；
；
制动电流：
；
；
。
----折算后的低压侧外附CT相电流矢量值。
5.4.5低压侧小区差动比率制动曲线
图5.13小区差动保护比率制动曲线
低压侧小区差动保护为比例差动保护，比例制动曲线为3折段。
说明：
①在此制动曲线图中，Ie为高压侧的二次额定电流，与前面的
的含义一致。
注意：
PST1200U的第一个拐点电流是1Ie，其余参数相同。
5.4.6低压侧小区差动逻辑图
图5.14低压侧小区差动保护逻辑图
5.4.7低压侧小区差动保护的试验方法及数据
条件：
在装置正常运行的情况下，在装置的当前运行定值区，表5.4软压板定值菜单中“主保护”控制字置为“投入”，硬压板“主保护”置为“投入”。
SGT756装置可在液晶界面的“压板状态”栏看到压板的有效状态，而PST1200U装置需要在液晶滚动界面上看压板的有效状态。
表5.3的“差动保护控制字”单元的“低压侧小区差动保护”控制字置为“投入”，其它保护控制字退出，尤其是“纵差保护”控制字必须置为“退出”。
①低压侧小区差动保护的最小动作值测试
在低压侧外附CT、低压侧绕组CT加入单侧单相突变电流。
确保1.05倍定值（1.05*0.134A=0.1407A）能可靠动作，0.95倍定值（0.95*0.134A=0.1273A）可靠不动作。
由于低压侧小区差动保护的最小动作
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