微机变压器差动保护常识
(1) 变压器接线
保护定值中的变压器接线类型都是指变压器一次侧的实际接线,一般有:Y / ∆-11型、Y / Y(Y0)、Y / ∆-1等几种。对于三卷变,测试时,一般也是取其中的两卷测试,和两卷变的测试方法一样。
(2) 高压侧平衡系数
目前,大部分微机保护均采用由保护内部通过计算的方式进行星-三角的数值和相位的自矫正,因此,尽管变压器是Y / ∆-11接线,但其CT采用Y / Y接线,从而使外部接线更加简单。当然,也有一部分微机保护不这样,仍然有变压器的CT接线进行矫正。
因为差动保护的定值单中并没有高压侧平衡系数,这给测试和计算带来了不便。我们知道,高压侧平衡系数默认为1,但常常又测得实际值为1.732。按以下方法确定高压侧的平衡系数:
在进行差动门槛和速断值测试时,如果实测的动作电流等于1.732倍的整定值时,则计算时高压侧平衡系数取1.732,如果实测的动作电流等于整定值时,则计算时高压侧平衡系数取1。
(3) 试验接线方法
当变压器接线类型为Y / Y(Y0)时,试验的接线很简单:测试A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,保护高、低压侧的中性线短接后,接测试仪的IN,不存在补偿电流问题。测试变压器B、C相时,接线与上述类似。
当变压器接线类型为Y / ∆-11时,常见的接线为:测试变压器A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,测试仪的IC接低压侧的c相,保护高、低压侧的中性线短接后,接测试仪的IN,其中IC作为补偿电流。但如果要求测试变压器的B相或C相时,又该如何接线呢?
由右图所示向量图可以看出,高压侧转换后的电流应为:I'A
= ( IA - IB ) / 1.732,I'B = ( IB - IC ) / 1.732,I'C
= ( IC - IA ) / 1.732,如果只给高压侧A相通入一个电流,B、C相不加电流,则转换后的高压侧三相电流为:
I'A = ( IA - IB ) / 1.732 = ( IA -
0) / 1.732 = IA / 1.732;
I'B = ( IB - IC ) / 1.732 = ( 0 - 0
) / 1.732 = 0;
I'C = ( IC - IA ) / 1.732 = ( 0 - IA ) / 1.732 = - IA / 1.732。
所以高压侧C相上有了电流,并且与A相上的电流大小相等,方向相反。试验时,为了平衡高压侧C相上的电流,就在低压侧的c相上加一补偿电流,并且,所加的补偿电流应与加在低压侧a相上的电流大小相等,方向相反。
同理,如果测试变压器的B相,即只给高压侧的B相加电流,A、C两相不加电流,依据上述公式得:
I'A = ( IA - IB ) / 1.732 = ( 0 -
IB) / 1.732 = -IB / 1.732;
I'B = ( IB - IC ) / 1.732 = ( IB - 0
) / 1.732 = IB / 1.732;
I'C = ( IC - IA ) / 1.732 = ( 0 - 0 ) / 1.732 = 0。
由此看出,高压侧的A相上有了一个大小相等、方向相反的电流,试验时应补偿低压侧的a相。因此,正确的接线为:测试仪IA接保护高压侧的B相,测试仪的IB接保护低压侧的B相,测试仪的IC接低压侧的a相,保护高、低压侧的中性线短接后,接测试仪的IN,其中IC作为补偿电流。
考虑到加在低压侧的两个电流具有“大小相等、方向相反”的特性,试验时可只需给保护输入两路电流。正确的接线为:测试变压器A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,保护低压侧a、c相负极性端短接,低压侧的c相与保护高压侧的中性线短接后,接测试仪的IN。
由上述分析不难发现,加在保护低压侧对应相的电流应与加在高压侧的电流反相,加在低压侧的补偿电流由要与加在低压侧对应相的电流反向。所以在测试变压器A相时,当测试仪IA的电流设为0º,则测试仪IB的电流应为180º,测试仪IC的电流应为0º。
(4) 保护的动作方程
假设保护的差动电流为Id,制动电流为Ir,差动门槛定值为Icd,差动速断定值为Isd,拐点1为Ig1,比例制动系数为K1,拐点2为Ig2,比例制动系数为K2,则国内绝大部分保护的动作方程均为:
Id > Icd 当 Ir
< Ig 时;
Id > Icd + K * ( Ir – Ig1
) 当 Ig2 > Ir > Ig1 时;
Id
> Icd + K1 * ( Ig2 – Ig1 ) + K2 * ( Ir – Ig2) 当 Ir > Ig2 时;
Id > Isd
比例制动曲线如右图所示。
以上四个动作方程只要满足其中一个,保护就会动作出���。
大部分差动保护目前只采用了一个拐点。即便是存在两个拐点的差动保护,为了测试更方便简单,往往也可以在试验前将保护定值中修改定值为:Ig1
= Ig2;K1 = K2。从而按只有一个拐点的方式进行测试。只有一个拐点的比例制动动作方程如下:
Id
> Icd + K * ( Ir – Ig ) 当 Ir
> Ig 时;
对于微机差动保护,实际上比例制动和速断保护是两套保护,所以很多保护都设置了控制字,用于投、退这两种保护。
无任是比例制动保护,还是速断保护,它们动作出口的时间都非常短,一般在30-60ms之间,而这两种保护往往又共用一个出口接点,这给测试工作带来一些不便。测试差动速断保护时,一般应将“比例制动”保护由控制字退出。如果不退出,或有些保护没有这种退出功能,则只有在比例制动保护动作后,继续增加输出电流,从保护的指示灯或有关报文判断差动速断保护是否动作。
(5) 高、低压侧电流与差动电流、制动电流的关系
值得注意的是,试验期间,通过改变测试仪某一相电流至保护动作,此时测试仪输出的电流并非动作电流或制动电流,更不能受差动继电器的动作原理影响,认为加在高压侧的就是动作电流,加在低压侧的就是制动电流。微机差动保护并不是直接比较高低压侧的电流大小动作的,而是判断是否满足上述的动作方程。那高、低压侧电流与差动电流、制动电流的关系是怎样的呢?
一般,国内保护的差动电流均采用:Id
= | Ih + Il |,可表述为:差动电流等于高、低压侧电流矢量和的**值,因此必须注意加在保护高低压侧电流的方向。
制动电流的方程则各个品牌和型号的保护往往不同,国内保护*常见的公式有以下三种:
1. Ir = max{ | Ih |,|
Il | },正确的表述为:制动电流等于高、低压侧电流幅值的*大值;
2. Ir = ( | Ih | + | Il | ) / K ,正确的表述为:制动电流等于1/K倍的高、低压侧电流幅值之和;
3. Ir = | Il | ,正确的表述为:制动电流等于低压侧电流的幅值。
公式2 中的K值大部分保护为2,个别保护为1。
另外两个公式有的保护也会采用:Ir
= | Ih - Il | / K ,Ir =( |
Id | - | Ih | - | Il | )/ K
。
实际上,试验时记录下的保护临界动作时测试仪输出的IA、IB的电流值都不能等同与上述的高、低压侧电流,因为还得考虑高低压侧的平衡系数。假设测试仪IA输出给高压侧,IB输出给低压侧,高低压侧的平衡系数分别为 K1、K2,则高低压侧的电流为:Ih = K1 * IA,Il = K2 * IB。再代入差动电流和制动电流的公式去求出相应的差动电流和制动电流。