CSC241数字式变压器保护装置.docx

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CSC241数字式变压器保护装置

CSC241系列数字式变压器保护测控装置综述

CSC241系列数字式变压器保护测控装置是适用于66kV及以下电压等级的变压器成套保护装置，由差动保护、后备保护、厂（所）用变保护、接地变保护和非电量保护组成。

1装置型号及基本功能描述

型号名称

基本功能

备注

CSC241A

数字式变压器差动保护装置

差动速断保护

比率差动保护

CT断线功能

差流越限告警功能

非电量保护遥信

变压器差动保护，适用于66kV及以下电压等级的两卷变压器。

CSC241B

数字式变压器后备保护测控装置

三段式过流保护，可经负序过电压、低电压闭锁

启动风扇

闭锁调压

过负荷告警

出口操作回路

遥控、遥信、测量

反应变压器相间故障的后备保护及测控装置，适用于66kV及以下电压等级的变压器。

CSC241C

数字式厂（所）用变保护测控装置

速断保护

过流保护

低电压保护

过负荷保护

零序过流保护

非电量保护

出口操作回路

遥控、遥信、测量

以电流电压及非电量保护为基本配置的所用变压器保护测控装置，适用于66kV及以下电压等级的变电站或发电厂用变压器。

CSC241E

数字式接地变保护测控装置

速断保护

过流保护

高压侧零序过流

低压侧零序过流

零序过压

非电量保护

出口操作回路

遥控、遥信、测量

以电流电压保护为基本配置的接地变压器保护测控装置，适用于66kV及以下电压等级的接地变压器，或兼作站用的接地变压器。

CSC241F

非电量保护装置

重瓦斯、轻瓦斯等本体保护的重动跳闸和发信

标准配置八路跳闸或告警，可扩展为12路。

2CSC241系列数字式变压器保护配置方案

应用场合

变压器类型

保护配置方案

发电厂

2000kVA以下容量的小型厂用变压器

CSC241C

2000kVA及以上容量的大型厂用变压器

CSC241A＋CSC241C

变电所

主变压器

CSC241A＋CSC241B（高压侧）

＋CSC241B（低压侧）＋CSC241F

所用变压器

CSC241C

接地变压器

CSC241E

3主要技术指标及参数

额定参数

直流电压：

220V/110V

交流电压：

100V或

V

交流电流：

1A/5A

系统频率：

50Hz/60Hz

功率消耗

直流回路：

<15W

交流电压回路：

<0.15VA/相

交流电流回路：

<0.25VA/相

过载能力

交流电流：

2In持续工作

20In允许10s

40In允许1s

交流电压：

1.2Un持续工作

1.4Un允许10s

继电器触点容量

跳合闸出口：

5A，DC220V（吸合）

信号触点：

1A，DC220V（吸合）

跳合闸电流

跳闸电流：

0.5～4A

合闸电流：

0.5～4A

定时限过流元件

电流定值：

0.2In～20In

时间定值：

0～20S

定值误差：

<5％整定值

精确工作范围

电压：

0.4V～120V

电流：

0.04In～30In

频率：

40～55Hz/50～65Hz

动作时间

电流速断：

＜40ms（2倍整定值）

零序速断：

＜40ms（2倍整定值）

差动动作：

＜35ms（2倍整定值）

差速动作：

＜30ms（2倍整定值）

监视报告性能

事件记录分辨率：

≤1ms

GPS对时精度：

≤1ms

测量表计精度

电流、电压：

0.2级

功率、电度：

0.5级

通讯端口规范

RS485端口：

最高速率19200bps，屏蔽双绞线接口

以太网:

10BASE-T端口：

UTP5通讯介质，RJ45接口

10BASE-F端口：

多模光纤通讯介质，820nm，ST接口

绝缘性能

绝缘电阻>100MΩ（500V兆欧表）

介质强度GB/T14598.3-1993

冲击电压GB/T14598.3-1993

电磁兼容性能

辐射电磁场干扰:

GB/T14598.9-1995Ⅲ级

快速瞬变干扰:

GB/T14598.10-1996Ⅳ级

脉冲群干扰:

GB/T14598.13-1998Ⅲ级

静电放电干扰:

GB/T14598.14-1998Ⅳ级

射频电磁场辐射干扰:

GB/T17626.3－1998Ⅲ级

浪涌（冲击）干扰:

GB/T17626.5－1999标准III级

机械性能

振动GB/T11287-2000Ⅰ级

冲击GB/T14537-1993Ⅰ级

碰撞GB/T14537-1993Ⅰ级

环境条件

保存温度：

-25℃～+70℃

工作温度：

-10℃～+55℃

相对湿度：

最大不超过95％

大气压力：

86～106kPa

CSC241A数字式变压器差动保护装置

1装置简介

CSC241A为适用于66kV及以下电压等级的两卷变压器差动保护装置，可在开关柜就地安装。

一般需与本系列CSC241B后备保护（或CSC241C厂用变保护）装置构成成套保护。

2主要功能

⏹反应保护区内故障的差动速断保护；

⏹反应保护区内故障经二次谐波制动的比率差动保护；

⏹CT断线功能；

⏹差流越限告警功能；

⏹故障录波；

⏹9路遥信开入采集（包括非电量保护输出接点的采集及信息上传功能）、装置遥信变位、事故遥信；

各种事件SOE等。

3保护元件

3.1差动速断元件

当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于出口。

用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器。

差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流和空投变压器时的励磁涌流，一般取6～12倍的额定电流。

3.2比率差动元件

为了保证内部故障时差动保护灵敏动作，同时防止外部故障时及差动各侧CT特性不一致时暂态不平衡电流引起的误动，本装置采用三段式比率差动原理，其动作方程如下：

其中，

为差动保护的起动电流定值，

为差动电流，

为制动电流。

为可整定的第一拐点电流，

为第二拐点电流（内部固定取为2

，

为变压器高压侧额定电流）,

为可整定制动曲线斜率，

为内部固定的系数（取为0.7）。

，

式中，

和

分别为变压器两侧的电流，均以流入变压器为正方向。

变压器两侧的电流互感器以指向变压器为同极性。

一般整定为0.2～1.2

，

一般整定为0.8～1.2

，

一般整定为0.2～0.7，

取为2

，

取0.7。

在本装置内，变压器各侧电流的相位差由软件自动校正，变压器各侧的电流互感器均采用星形接线。

3.3二次谐波制动元件

利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁的判据。

动作方程如下：

Id2>Kxb·Id

其中Id2为三相差动电流中的二次谐波，Id为对应的三相差动电流，Kxb为二次谐波制动系数。

三相差动电流中只要任一相满足上述条件，均闭锁三相比率差动保护。

Kxb一般取为10％～30％之间。

3.4CT断线

比率差动启动后，需经过瞬时CT断线的检测，保证差流不是由于断线引起的。

判别为CT断线后，发出告警信号，报告CT断线，通过调整控制字可以决定是否闭锁差动保护。

瞬时CT断线判别在满足下列任何一个条件时，将不进行CT断线判别：

启动前某侧最大相电流小于该侧额定电流的20％，则不判该侧；

启动后相电流最大值大于该侧额定电流的120％；

启动后任一侧电流比启动前增加。

在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则判为CT断线：

有一相电流为零；

其余两相电流于启动前电流相等。

瞬时CT断线是否闭锁差动保护可以通过控制字选择投退。

3.5差流越限告警

如差流大于15％的高压侧额定电流，经判别超过10s后，发出差流越限告警信号，但不闭锁差动保护。

这一功能兼起保护装置交流采样回路的监视功能。

3.6非电量保护的事件记录

从变压器本体来的接点经非电量保护装置重动后，输出一组空接点至差动主保护装置进行事件记录，并可通过网络或现场总线将记录上传至后台计算机。

4定值及整定说明

4.1软压板清单：

压板名称

对应功能

差速

差动速断保护功能投退

差动

差动保护功能投退

CT断线

CT断线功能投退

重瓦斯

遥信记录功能投退

调压重瓦斯

遥信记录功能投退

冷却故障

遥信记录功能投退

压力释放

遥信记录功能投退

轻瓦斯

遥信记录功能投退

调压轻瓦斯

遥信记录功能投退

油温高

遥信记录功能投退

需要的功能必须将软压板投入，不采用的功能将相应软压板退出即可。

4.2定值清单：

序号

定值名称

参考范围

单位

备注

1

控制字一

0000～FFFF

无

参见控制字说明

2

控制字二

0000～FFFF

无

备用

3

额定电流

0.2～10

A

高压侧二次值

4

差动速断电流

3Ie～12Ie

A

5

差动起动电流

0.2Ie～1.2Ie

A

6

拐点电流

0.8～1.2

A

7

比率制动系数

0.2～0.7

无

8

二次谐波制动系数

0.10～0.30

无

9

低压侧平衡系数

0.1～10

无

4.3控制字一定义：

位

置0含义

置1含义

D15

CT额定电流5A

CT额定电流1A

D7～14

备用

备用

D6

变压器接线方式

D5

D4

D3

备用

备用

D2

二次谐波制动退出

二次谐波制动投入

D1

CT断线不闭锁差动保护

CT断线闭锁差动保护

D0

备用

备用

4.4变压器接线方式选择说明：

位6

位5

位4

变压器接线方式

0

0

0

变压器为Y/Y-12接线方式

0

0

1

变压器为Y/△-11接线方式

0

1

0

变压器为Y/△-1接线方式

0

1

1

变压器为△/Y-1接线方式

1

0

0

变压器为△/Y-11接线方式

1

0

1

备用接线方式

1

1

0

无此选择

1

1

1

无此选择

4.5定值整定计算方法

变压器各侧CT二次电流相位由软件自校正，对Y侧进行相位校正。

对于Y/Δ-11的接线，其校正方法如下：

Y侧：

Δ侧：

式中，

、

、

为Y侧CT二次电流，

、

、

为Y侧校正后的各相电流；

、

、

为Δ侧CT二次电流，

、

、

为Δ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整定控制字选择正确的接线方式。

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。

4.5.1变压器额定电流：

式中，

为变压器额定容量，

为变压器高压侧额定电压（应以运行的实际电压为准），

为变压器高压侧CT变比。

4.5.2低压侧平衡系数的计算

以高压侧为基准，计算变压器低压侧平衡系数

其中，

为变压器高压侧额定电压，

为变压器低压侧额定电压，

为低压侧CT变比，

为高压侧CT变比。

4.5.3举例

已知变压器参数为：

额定容量Sn＝20MVA，各侧额定电压35±4×2.5％/10.5kV，接线方式为Y/∆-11,高压侧CT变比为600/5，低压侧为1200/5。

则

变压器高压侧额定电流二次值为：

低压侧平衡系数：

以A相为例，A相差流即为：

4.5.4其它整定说明：

比率差动元件的启动值一般取“高压侧额定电流”定值的30％～50％。

比率差动拐点电流一般取0.8～1.2倍的“高压侧额定电流”定值。

比率制动系数一般取0.3～0.7之间。

二次谐波制动系数一般可取0.10～0.3之间。

差动速断元件按考虑躲过变压器的励磁涌流，最严重外部故障时的不平衡电流等情况整定。

5装置端子图

6接线示意图

接线说明：

变压器各侧的电流互感器均采用星形接线，并且以指向变压器为同极性。

7装置配置表及订货须知

订货时需提供以下技术参数：

额定直流电压（220V、110V）；额定交流电流（5A、1A）。

变压器接线方式。

功能的特殊要求。

通讯接口方式及通讯规约。

CSC241B数字式变压器后备保护测控装置

1装置简介

本装置适用于66kV及以下电压等级的大中型变压器的后备保护及测控，按侧配置，可在开关柜就地安装。

对于大型（2000kVA及以上容量）变压器一般需与本系列CSC241A差动保护装置构成成套保护。

2主要功能

2.1主要保护功能

⏹三段复合电压闭锁过流保护，其中低电压闭锁和负序电压闭锁对每一段过流均可单独投退，复合电压闭锁可通过控制字决定使用本侧电压或者对侧电压；

⏹启动风扇功能；

⏹闭锁调压功能；

⏹过负荷告警；

⏹重合闸及加速保护；

⏹出口逻辑可编程整定控制；

⏹独立的操作回路及故障录波。

2.2测控功能

⏹9路开入遥信采集，装置遥信变位、事故遥信

⏹正常断路器遥控分合

⏹Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、P、Q、COSф、Uab、Ubc、Uca等模拟量的遥测

⏹各种事件SOE等

⏹2路脉冲P、Q输入

3保护元件

3.1过电流保护

装置实时计算并进行三段过流判别，每段均为一个时限，各段电流及时间定值可独立整定，可通过控制字分别控制各段电流保护的投退。

装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作逻辑如下图：

注：

I为相电流，Idzn为n段电流定值，Tn为n段延时定值

本后备保护中跳闸出口逻辑可以通过控制字整定,参见控制字2。

3.2低电压闭锁

在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。

通过控制字可分别决定三段电流保护是否经过低电压闭锁。

3.3负序电压闭锁

由三个线电压计算得到，当负序电压大于负序过电压定值时，开放被闭锁保护。

可以同低电压闭锁元件共同构成复合电压闭锁元件，与过电流元件构成复合电压过电流保护。

本元件也可通过控制字决定闭锁任何一段电流保护元件。

3.4过负荷保护

过负荷元件监视三相保护电流，其动作条件为：

MAX（Iϕ）>Ifh

注：

其中Ifh为过负荷电流定值。

经过负荷保护延时定值动作于装置告警，输出“告警”接点。

3.5闭锁调压功能

装置监视三相保护电流的任何一相，满足条件：

MAX（Iϕ）>Ity

其中Ity为调压闭锁电流定值。

经调压闭锁延时定值，动作于专用输出端子X6-19～X6-20。

用户需在技术合同中注明是常开还是常闭接点，缺省配置为常闭接点。

3.6启动风扇功能

监视三相保护电流的任何一相，满足条件：

MAX（Iϕ）>Ifs

注：

其中Ifs为启动风扇电流定值。

经启动风扇延时定值，动作于输出接点端子X6-17～X6-18。

3.7重合闸及加速功能

本功能只适用于本装置所对应的断路器，无法完成变压器对侧断路器的重合。

重合闸功能同本系列产品线路保护装置。

3.8PT断线检测

PT断线判据同线路保护。

装置在检测到PT断线后，退出电压元件。

PT断线检测功能可以通过“模拟量自检”控制字投退。

4定值及整定说明

4.1软压板清单：

压板名称

对应功能

电流Ⅰ段

电流Ⅰ段保护功能投退

电流Ⅱ段

电流Ⅱ段保护功能投退

电流Ⅲ段

电流Ⅲ段保护功能投退

过负荷

过负荷功能投退

启动通风

启动通风功能投退

闭锁调压

闭锁调压功能投退

重合闸

重合功能投退

加速

加速功能投退

备用1

备用1功能投退

备用2

备用2功能投退

需要的功能必须将软压板投入，不采用的功能将相应软压板退出即可。

4.2定值清单

序号

定值名称

整定范围

单位

备注

1

控制字一

0000～FFFF

无

参见控制字说明

2

控制字二

0000～FFFF

无

参见控制字说明

3

过流I段电流

（0.05～20）In

A

4

过流I段时间

0.0～32.00

S

5

过流II段电流

（0.05～20）In

A

6

过流II段时间

0.1～32.00

S

7

过流III段电流

（0.05～20）In

A

8

过电流III段时间

0.1～32.00

S

9

低电压闭锁定值

1.0～100.0

V

线电压

10

负序电压闭锁定值

1.0～120.0

V

11

过负荷电流

（0.05～20）In

A

12

过负荷时间

0.2～200.00

S

13

启动风冷电流

（0.05～20）In

A

14

启动风冷时间

0.1～200.00

S

15

闭锁调压电流

（0.05～20）In

A

16

闭锁调压时间

0.1～200.00

S

17

重合闸时间

0.2～32.00

S

18

加速段电流

（0.05～20）In

A

19

电流加速段时间

0.0～3.00

S

20

测量CT变比（kA/A）

0.001～10.0

无

一次电流/（二次电流*1000）

21

PT变比（kV/V）

0.01～10.0

无

一次电压/（二次电压*1000）

4.3控制字1定义

位

置0含义

置1含义

D15

模拟量自检退出

模拟量自检投入

D14

CT额定电流为5A

CT额定电流为1A

D9～D13

备用

备用

D8

开关偷跳不重合

开关偷跳重合

D7

备用

备用

D6*

闭锁电压取对侧电压U2

闭锁电压取本侧电压U1

D5

过流保护I段经低压闭锁退出

过流保护I段经低压闭锁投入

D4

过流保护II段经低压闭锁退出

过流保护II段经低压闭锁投入

D3

过流保护III段经低压闭锁退出

过流保护III段经低压闭锁投入

D2

过流保护I段经负序过压闭锁退出

过流保护I段经负序过压闭锁投入

D1

过流保护II段经负序过压闭锁退出

过流保护II段经负序过压闭锁投入

D0

过流保护Ⅲ段经负序过压闭锁退出

过流保护III段经负序过压闭锁投入

注：

U1指由端子X3:

1～X3:

4输入的本侧电压，U2指由端子X1:

1～X1:

4输入的对侧电压。

4.4控制字2定义

位

置0含义

置1含义

D15

备用

备用

D14

备用

备用

D13

备用

备用

D12

备用

备用

D11

备用

备用

D10

过流Ⅲ段跳分段退出

过流Ⅲ段跳分段投入

D9

过流Ⅱ段跳分段退出

过流Ⅱ段跳分段投入

D8

过流Ⅰ段跳分段退出

过流Ⅰ段跳分段投入

D7

备用

备用

D6*

过流Ⅱ段跳对侧退出

过流Ⅱ段跳对侧投入

D5

过流Ⅱ段跳对侧退出

过流Ⅱ段跳对侧投入

D4

过流Ⅰ段跳对侧退出

过流Ⅰ段跳对侧投入

D3

备用

备用

D2

过流Ⅲ段跳本侧退出

过流Ⅲ段跳本侧投入

D1

过流Ⅱ段跳本侧退出

过流Ⅱ段跳本侧投入

D0

过流Ⅰ段跳本侧退出

过流Ⅰ段跳本侧投入

说明：

⏹CT变比为专用测量变比，整定方法：

例如一次侧CT变比为600/5=120，则整定为120/1000=0.12；10kVPT变比10000/100=100，则整定比100/1000=0.1。

⏹以上提供的清单为标准配置下的设置，其内容可能会与装置实际显示清单不符，此时均以装置实际显示为准。

5装置端子图

6接线示意图

接线说明：

上图为高压侧后备保护接线示意图。

测量用电压取自本侧电压，保护用电压由灵敏度确定取自本侧电压或对侧电压，因而现场需引入两组PT接线至本装置。

7装置配置表及订货须知

订货时需提供以下技术参数：

额定直流电压（220V、110V）

额定交流电流、交流电压、系统频率

跳合闸电流

功能的特殊要求

通讯接口方式及通讯规约。

CSC241C数字式厂（所）用变压器保护测控装置

1装置简介

本装置适用于所用或厂用变压器的保护及测控，可在开关柜就地安装。

对于发电厂大型（2000kVA及以上容量）变压器一般需与本系列CSC241A差动保护装置构成全套保护。

2主要功能

2.1保护功能

⏹反映相间故障的速断保护

⏹过流保护

⏹过负荷告警或跳闸功能

⏹可独立设置的加速段，反映于自动投入至永久故障

⏹反映直接接地系统单相接地故障的零序电流保护，可选择为定时限方式或反时限方式运行

⏹经电流闭锁的失压保护

⏹非电量保护

2.2测控功能

⏹9路开入遥信采集,装置遥信变位、事故遥信

⏹正常断路器遥控分合

⏹Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、P、Q、COSф等模拟量的遥测

⏹各种事件SOE等

⏹2路脉冲P、Q输入

3保护元件

3.1过电流保护

本装置设定时限速断及过流保护，分别通过相应软压板控制其投退，电流及时间定值可独立整定。

3.2过负荷保护

过负荷元件监视三相电流，其动作条件为：

MAX（IΦ）>Ifh其中Ifh为过负荷电流定值。

过负荷报警与跳闸的延时分别由不同时间定值控制。

3.3电流加速元件

变压器手动或自动投入至永久故障时，检测任一相电流大于电流加速定值时，经电流加速延时定值延时后，跳开相应开关。

3.4零序过电流元件

检测变压器中性点CT或变压器高低压侧零序滤过器的零序电流，在变压器负载熔断器拒绝熔断时，作为其后备保护。

为了与熔断器熔断地时间特性相配合，中性点或低压侧零序电流保护采用反时限特性曲线如下：

t=τ×IeL/（I0L-IRE）

其中，IeL为变压器低压侧的额定电流，计算二次值时必须以中性点CT变比折算；I0L为当前的零序电流；IRE为基准值，以躲过的低压侧正常运行时的最大不平衡电流，通常取0.25倍的低压侧额定电流；τ为零序保护动作时间，与熔断器相配合的时间常数。

如果不采用反时限特性，可通过控制字选择使用定时限方式的零序过流元件。

高压侧零序电流保护一般采用定时限方式，与变压器负载熔断器的时间特性相配合。

3.5低电压保护

利用这一元件，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，可自动判定是否切除负荷。

注：

I>Iyl为变压器有电流；母线需有压保持2秒以上，即低电压元件需经母线电压从高到低的一个突变才能动作。

3.6非电量保护

从变压器本体来的非电量接点接至装置的开关量输入端子。

接收到非电量信号后，跳闸与否由软压板决定。

如软压板退出，则响应开关量只作为普通遥信量；软压板投入才作为非电量输入。

非电量输出发告警信号还是跳闸出口由相关控制字选择。

装置跳闸或发出告警信号后，进行事件记录，并可通过网络口或现场总线将记录上传至后台计算机。

装置面板的信号灯为灵活起见，仅示以非电量1、非电量2、非电量3、非电量4共四种信号。

各非电量的具体意义，应根据各工程的具体端子接入情况而定。

一般情况下，默认非电量1为重瓦斯输入端，非电量2为轻瓦斯输入端，非电量3为调压重瓦斯输入端，非电量4为调压轻瓦斯输入端或过温输入端。

4定值及整定说明

4.1软压板清单

压板名称

对应功能

电流速断

电流速断保护功能投