差動(dòng)保護(hù)原理及校驗(yàn)

差動(dòng)保護(hù)原理保護(hù)的動(dòng)作方程假設(shè)保護(hù)的差動(dòng)電流為Id，制動(dòng)電流為Ir，差動(dòng)門檻定值為Icd，差動(dòng)速斷定值為Isd，拐點(diǎn)1為Ig1，比例制動(dòng)系數(shù)為K1，拐點(diǎn)2為Ig2，比例制動(dòng)系數(shù)為K2，那么國(guó)內(nèi)絕大局部保護(hù)的動(dòng)作方程均為：Id>Icd當(dāng)Ir<Ig時(shí)；Id>Icd+K*(Ir–Ig1)當(dāng)Ig2>Ir>Ig1時(shí)；Id>Icd+K1*(Ig2–Ig1)+K2*〔Ir–Ig2〕當(dāng)Ir>Ig2時(shí)；Id>Isd比例制動(dòng)曲線如上圖所示：以上四個(gè)動(dòng)作方程只要滿足其中一個(gè),保護(hù)就會(huì)動(dòng)作出口。大局部差動(dòng)保護(hù)目前只采用了一個(gè)拐點(diǎn)。即便是存在兩個(gè)拐點(diǎn)的差動(dòng)保護(hù)，為了測(cè)試更方便簡(jiǎn)單，往往也可以在試驗(yàn)前將保護(hù)定值中修改定值為：Ig1=Ig2；K1=K2。從而按只有一個(gè)拐點(diǎn)的方式進(jìn)行測(cè)試。只有一個(gè)拐點(diǎn)的比例制動(dòng)動(dòng)作方程如下：Id>Icd+K*(Ir–Ig)當(dāng)Ir>Ig時(shí)；對(duì)于微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，實(shí)際上比例制動(dòng)和差動(dòng)速斷是兩套保護(hù)，所以很多保護(hù)都設(shè)置了控制字，用于投、退這兩種保護(hù)。測(cè)試差動(dòng)速斷保護(hù)時(shí)，一般應(yīng)將“比例制動(dòng)〞保護(hù)由控制字退出。如果不退出，或有些保護(hù)沒有這種退出功能，那么只有在比例制動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，繼續(xù)增加輸出電流，從保護(hù)的指示燈或有關(guān)報(bào)文判斷差動(dòng)速斷保護(hù)是否動(dòng)作。高、低壓側(cè)電流與差動(dòng)電流、制動(dòng)電流的關(guān)系一般，國(guó)內(nèi)保護(hù)的差動(dòng)電流均采用：Id=|Ih+Il|，可表述為:差動(dòng)電流等于高、低壓側(cè)電流矢量和的絕對(duì)值，因此必須注意加在保護(hù)上下壓側(cè)電流的方向。制動(dòng)電流的方程那么各個(gè)品牌和型號(hào)的保護(hù)往往不同，國(guó)內(nèi)保護(hù)最常見的公式有以下三種：◆Ir=max{|Ih|，|Il|}，正確的表述為：制動(dòng)電流等于高、低壓側(cè)電流幅值的最大值；◆Ir=(|Ih|+|Il|)/K，正確的表述為：制動(dòng)電流等于1/K倍的高、低壓側(cè)電流幅值之和；◆Ir=|Il|，正確的表述為：制動(dòng)電流等于低壓側(cè)電流的幅值。第二個(gè)公式中的K值大局部保護(hù)為2，個(gè)別保護(hù)為1。另外兩個(gè)公式有的保護(hù)也會(huì)采用：Ir=|Ih-Il|/K，Ir=〔|Id|-|Ih|-|Il|〕/K。實(shí)際上，試驗(yàn)時(shí)記錄下的保護(hù)臨界動(dòng)作時(shí)測(cè)試儀輸出的IA、IB的電流值都不能等同與上述的高、低壓側(cè)電流，因?yàn)檫€得考慮上下壓側(cè)的平衡系數(shù)。假設(shè)測(cè)試儀IA輸出給高壓側(cè)，IB輸出給低壓側(cè)，上下壓側(cè)的平衡系數(shù)分別為K1、K2，那么上下壓側(cè)的電流為：Ih=K1*IA，Il=K2*IB。再代入差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的公式去求出相應(yīng)的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。變壓器接線保護(hù)定值中的變壓器接線類型都是指變壓器一次側(cè)的實(shí)際接線，一般有：Y/?-11型、Y/Y〔Y0〕、Y/?-1等幾種。對(duì)于三卷變，測(cè)試時(shí)，一般也是取其中的兩卷測(cè)試，和兩卷變的測(cè)試方法一樣。六相電流輸出繼保儀差動(dòng)試驗(yàn)的接線方法如果用6相電流繼保儀做差動(dòng)試驗(yàn)，無任變壓器是哪一種接線方式，試驗(yàn)時(shí)接線方法都是：將測(cè)試儀的第一組三相電流IA、IB、IC接入保護(hù)的高壓側(cè)電流輸入端IA、IB、IC，將測(cè)試儀的第二組三相電流Ia、Ib、Ic接入保護(hù)的低〔中〕壓側(cè)電流輸入端Ia、Ib、Ic即可，接線方式非常簡(jiǎn)化。三相電流輸出繼保儀差動(dòng)試驗(yàn)的接線方法用三相電流繼保儀做差動(dòng)試驗(yàn)，那么相對(duì)較復(fù)雜。當(dāng)變壓器接線為Y/Y時(shí)，兩側(cè)本是同相位，TA接線一般為Y/Y，相位不需調(diào)整。當(dāng)變壓器接線為Y/△時(shí)，兩側(cè)不同相位，對(duì)微機(jī)保護(hù)TA接線一般也為Y/Y。如果保護(hù)設(shè)計(jì)為高壓側(cè)內(nèi)部相位補(bǔ)償，那么高壓側(cè)相位需調(diào)整；如果保護(hù)設(shè)計(jì)為低壓側(cè)內(nèi)部相位補(bǔ)償〔如南瑞的RCS-978型保護(hù)〕，那么低壓側(cè)相位需調(diào)整。如果保護(hù)設(shè)計(jì)為無內(nèi)部相位補(bǔ)償，側(cè)靠TA外部接線補(bǔ)償。做“三路電流差動(dòng)〞時(shí)，接線時(shí)，測(cè)試儀的IA固定接差動(dòng)保護(hù)裝置的高側(cè)電流輸入端，IB固定接保護(hù)低〔中〕側(cè)電流輸入端，而IC作為補(bǔ)償電流用，在選高壓側(cè)相位調(diào)整時(shí)作為高壓側(cè)補(bǔ)償電流，選低〔中〕壓側(cè)相位調(diào)整時(shí)作為低〔中〕壓側(cè)補(bǔ)償電流。詳細(xì)試驗(yàn)接線方法當(dāng)變壓器為Y/Y〔Y0〕接線時(shí)，試驗(yàn)的接線很簡(jiǎn)單：測(cè)試A相時(shí)，測(cè)試儀IA接保護(hù)高壓側(cè)的A相，測(cè)試儀的IB接保護(hù)低壓側(cè)的a相，保護(hù)高、低壓側(cè)的中性線短接后，接測(cè)試儀的IN，不存在補(bǔ)償電流問題。如圖。測(cè)試變壓器B、C相時(shí)，接線與上述類似。Y〔Y0〕/Y〔Y0〕接線方式：兩側(cè)均無相位調(diào)整，但有零序修正兩側(cè)均無相位調(diào)整，但無零序修正兩側(cè)均將測(cè)試相與零序修正相接成相間短路方式兩側(cè)均接成單相短路方式當(dāng)變壓器接線類型為Y/?-11時(shí)，如果是高壓側(cè)相位調(diào)整，常見的接線為：測(cè)試變壓器A相時(shí)，測(cè)試儀IA接保護(hù)高壓側(cè)的A相，測(cè)試儀的IB接保護(hù)低壓側(cè)的a相，測(cè)試儀的IC接低壓側(cè)的c相，保護(hù)高、低壓側(cè)的中性線短接后，接測(cè)試儀的IN，其中IC作為補(bǔ)償電流。如圖：2、Y〔Y0〕/△-11接線方式：Y側(cè)相位調(diào)整,無零序修正,按單相短路接線△側(cè)相位調(diào)整,按單相短路接線IA’=IA-IBIB’=IB-ICIC’=IC-IA△側(cè)的測(cè)試相與被影響相按相間短路接線Y0側(cè)零序修正,Y側(cè)的測(cè)試相與被影響相按相間短路接線由上圖所示向量圖可以看出，高壓側(cè)轉(zhuǎn)換后的電流應(yīng)為：I'A=(IA-IB)/1.732，I'B=(IB-IC)/1.732，I'C=(IC-IA)/1.732，如果只給高壓側(cè)A相通入一個(gè)電流，B、C相不加電流，那么轉(zhuǎn)換后的高壓側(cè)三相電流為：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。所以高壓側(cè)C相上有了電流，并且與A相上的電流大小相等，方向相反。試驗(yàn)時(shí)，為了平衡高壓側(cè)C相上的電流，就在低壓側(cè)的c相上加一補(bǔ)償電流，并且，所加的補(bǔ)償電流應(yīng)與加在低壓側(cè)a相上的電流大小相等，方向相反。但如果要求測(cè)試變壓器的B相或C相時(shí)，又該如何接線呢？同理，如果測(cè)試變壓器的B相，即只給高壓側(cè)的B相加電流，A、C兩相不加電流，依據(jù)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，高壓側(cè)的A相上有了一個(gè)大小相等、方向相反的電流，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)的a相。因此，正確的接線為：測(cè)試儀IA接保護(hù)高壓側(cè)的B相，測(cè)試儀的IB接保護(hù)低壓側(cè)的B相，測(cè)試儀的IC接低壓側(cè)的a相，保護(hù)高、低壓側(cè)的中性線短接后，接測(cè)試儀的IN，其中IC作為補(bǔ)償電流?？紤]到加在低壓側(cè)的兩個(gè)電流具有“大小相等、方向相反〞的特性，試驗(yàn)時(shí)可只給保護(hù)輸入兩路電流。正確的接線為：測(cè)試變壓器A相時(shí)，測(cè)試儀IA接保護(hù)高壓側(cè)的A相，測(cè)試儀的IB接保護(hù)低壓側(cè)的a相，保護(hù)低壓側(cè)a、c相負(fù)極性端短接，低壓側(cè)的c相與保護(hù)高壓側(cè)的中性線短接后，接測(cè)試儀的IN。由上述分析不難發(fā)現(xiàn)，加在保護(hù)低壓側(cè)對(duì)應(yīng)相的電流應(yīng)與加在高壓側(cè)的電流反相，加在低壓側(cè)的補(bǔ)償電流由于要與加在低壓側(cè)對(duì)應(yīng)相的電流反向。所以在測(cè)試變壓器A相時(shí)，當(dāng)測(cè)試儀IA的電流設(shè)為0o，那么測(cè)試儀IB的電流應(yīng)為180o，測(cè)試儀IC的電流應(yīng)為0o。當(dāng)變壓器接線類型為Y/?-1時(shí)，如果是高壓側(cè)相位調(diào)整，常見的接線為：測(cè)試變壓器A相時(shí)，測(cè)試儀IA接保護(hù)高壓側(cè)的A相，測(cè)試儀的IB接保護(hù)低壓側(cè)的a相，測(cè)試儀的IC接低壓側(cè)的b相，保護(hù)高、低壓側(cè)的中性線短接后，接測(cè)試儀的IN，其中IC作為補(bǔ)償電流。如圖：3、Y〔Y0〕/△-1接線方式：△側(cè)相位調(diào)整,按單相短路接線Y側(cè)相位調(diào)整,無零序修正,按單相短路接線Ia’=Ia-IbIb’=Ib-IcIc’=Ic-IaY0側(cè)零序修正,Y側(cè)的測(cè)試相與△側(cè)的測(cè)試相與被影響相按相間短路接線被影響相按相間短路接線注意：微機(jī)差動(dòng)保護(hù)是相比照擬復(fù)雜的一個(gè)保護(hù)，所以調(diào)試起來也難免會(huì)遇到些問題，一般對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大的有以下幾點(diǎn)：1、平衡系數(shù)的設(shè)置，平衡系數(shù)設(shè)置不對(duì)可能會(huì)使測(cè)試出來的曲線與整定的曲線偏差較大。2、高壓那么平衡系數(shù)的取值不對(duì)，將對(duì)試驗(yàn)造成影響。無論變壓器ＣＴ采用哪種接線方式，均可按以下方法確定高壓側(cè)的平衡系數(shù)：在進(jìn)行差動(dòng)門檻時(shí)，如果實(shí)測(cè)的動(dòng)作電流等于1.732倍的整定值時(shí)，那么計(jì)算時(shí)高壓側(cè)平衡系數(shù)取1.732，如果實(shí)測(cè)的動(dòng)作電流等于整定值時(shí)，那么計(jì)算時(shí)高壓側(cè)平衡系數(shù)取1。備注：低〔中〕壓側(cè)的平衡系數(shù)按定值單如實(shí)填寫即可。3、制動(dòng)公式的選擇，制動(dòng)公式選擇不對(duì)會(huì)使測(cè)試出來的曲線以及計(jì)算出來的制動(dòng)系數(shù)都會(huì)和保護(hù)的整定值有很大的偏差，甚至完全不對(duì)。4、用三相電流做試驗(yàn)時(shí)，假設(shè)補(bǔ)償電流未加進(jìn)去，試驗(yàn)時(shí)往往是第一個(gè)動(dòng)作點(diǎn)動(dòng)作正確，而其后的動(dòng)作點(diǎn)都是加上電流就動(dòng)作。這是因?yàn)槲醇友a(bǔ)償電流，雖然我們要做的試驗(yàn)相沒滿足差動(dòng)動(dòng)作條件，但是補(bǔ)償相的差流會(huì)超過差動(dòng)整定值，所以保護(hù)很快出口。幾種常用的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)的參數(shù)設(shè)置說明變壓器不同接線方式所對(duì)應(yīng)的電流之間的相位差如下表格：變壓器接線方式高壓側(cè)電流相位低壓側(cè)電流相位Y/Y-120o180oY/△-110o210oY/△-10o150o—大局部保護(hù)的參數(shù)定值直接給出電流值，比方，差動(dòng)門檻值：2A，單位為：A。但也有局部保護(hù)給出的各項(xiàng)定值不是電流值，而只是一個(gè)系數(shù)。比方，差動(dòng)門檻值：0.3，沒有單位。實(shí)際上，這是以“標(biāo)么值〞的形式給出保護(hù)定值。將標(biāo)么值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電流，一般可按以下方法：實(shí)際的電流值=標(biāo)么值×高壓側(cè)額定電流?！耦~定電流的計(jì)算方法Ie1=Sn/〔1.732﹡U1n﹡CT1〕Ie2=Sn/〔1.732﹡U2n﹡CT2〕注釋：Ie1、Ie2——變壓器I、II側(cè)二次額定電流Sn——變壓器最大額定容量U1n、U2n——變壓器I、II側(cè)一次額定電壓CT1、CT2——變壓器I、II側(cè)CT變比值備注：有的保護(hù)自身有計(jì)算功能，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)：其計(jì)算出的Ie1、Ie2未考慮上述公式里的1.732。比方，計(jì)算Ie1時(shí)，直接按公式：Ie1=Sn/〔1.732﹡U1n﹡CT1〕。這是因?yàn)槠湓谟?jì)算差動(dòng)、制動(dòng)電流時(shí)，在平衡系數(shù)中考慮了1.732的關(guān)系。以變壓器Y/Y/△-11接線為例，各側(cè)平衡系數(shù)〔以K1、K2、K3表示〕的計(jì)算方法如下：K1=1/1.732=0.577K2=U2n﹡CT2/〔1.732﹡U1n﹡CT1〕K2=U3n﹡CT3/〔U1n﹡CT1〕如果將高壓側(cè)平衡系數(shù)設(shè)置為1，其它側(cè)統(tǒng)一歸算至高壓側(cè)時(shí)，計(jì)算公式如下：K1=1K2=U2n﹡CT2/〔U1n﹡CT1〕K2=1.732﹡U3n﹡CT3/〔U1n﹡CT1〕以電流的方式來計(jì)算平衡系數(shù)的方法一般是：K1=1K2=Ie1/Ie2K3=Ie1/Ie3注釋：K1、K2、K3——變壓器I、II、III側(cè)平衡系數(shù)Ie1、Ie2、Ie3——變壓器I、II、III側(cè)二次額定電流U1n、U2n、U3n——變壓器I、II、III側(cè)一次額定電壓CT1、CT2、CT3——變壓器I、II、III側(cè)CT變比值備注：差動(dòng)保護(hù)的平衡系數(shù)不一而同，有的保護(hù)的計(jì)算方法可能與上述不同，試驗(yàn)時(shí)請(qǐng)參考相應(yīng)的說明書。舉例：例一：南瑞RCS-978制動(dòng)特性說明：上述曲線實(shí)際上有三個(gè)拐點(diǎn)，Ig1=0，Ig2=0.5Ie，Ig3=6Ie試驗(yàn)接線因本保護(hù)為低壓側(cè)轉(zhuǎn)角，與常見的高壓側(cè)轉(zhuǎn)角的變壓器保護(hù)不同。6個(gè)電流輸出Y/Y兩側(cè)試驗(yàn)〔以下簡(jiǎn)稱為I側(cè)、II側(cè)〕I側(cè)、II側(cè)三相均以正極性接入，I、II側(cè)的對(duì)應(yīng)相電流互錯(cuò)180°。用“交流試驗(yàn)〞各在I側(cè)、II側(cè)參加電流I*〔標(biāo)么值，I*倍額定電流，其基值為對(duì)應(yīng)側(cè)的額定電流〕，裝置應(yīng)無差流。例如，I*取0.5，實(shí)際應(yīng)在Y側(cè)參加0.5*Ie1〔Ie1為I側(cè)的額定電流〕三相電流，在II側(cè)參加0.5*Ie2〔Ie2為△側(cè)的額定電流〕三相電流，裝置應(yīng)無差流。Y/△-11兩側(cè)試驗(yàn)〔以下簡(jiǎn)稱為I側(cè)、III側(cè)〕I側(cè)、III側(cè)三相均以正極性接入，I側(cè)電流應(yīng)超前III側(cè)的對(duì)應(yīng)相電流150°。用“交流試驗(yàn)〞各在I側(cè)、III側(cè)參加電流I*〔標(biāo)么值，I*倍額定電流，其基值為對(duì)應(yīng)側(cè)的額定電流〕，裝置應(yīng)無差流。例如，I*取1，實(shí)際應(yīng)在I側(cè)參加1*Ie1〔Ie1為Y側(cè)的額定電流〕三相電流，在III側(cè)參加1*Ie2〔Ie2為△側(cè)的額定電流〕三相電流，裝置應(yīng)無差流。3個(gè)電流輸出Y/Y兩側(cè)試驗(yàn)〔以下簡(jiǎn)稱為I側(cè)、II側(cè)〕當(dāng)進(jìn)行I、II側(cè)〔為Y/Y接線〕試驗(yàn)時(shí)，在任意一側(cè)A相參加電流I*，根據(jù)裝置的調(diào)相位方法有〔以下公式中的電流均為矢量〕：IA’=IA-I0；IB’=IB-I0；IC’=IC-I0又因?yàn)椋簗3I0’|=|IA+IB+IC|=I所以：|IA’|=2I*/3|IB’|=I*/3|IC’|=I*/3即B、C兩相都會(huì)受到影響，為了防止此影響，以使試驗(yàn)更容易進(jìn)行，I、II側(cè)采用的接線方式均為：電流從A相極性端進(jìn)入，流出后進(jìn)入B相非極性端，由B相極性端流回測(cè)試儀。這樣：|3I0’|=|IA+IB+IC|=|I*+〔-I*〕所以：|IA’|=I*|IB’|=-I*|IC’|=0I、II側(cè)參加的電流相角為180°，大小為I*，裝置應(yīng)無差流。Y/△-11兩側(cè)試驗(yàn)〔以下簡(jiǎn)稱為I側(cè)、III側(cè)〕在進(jìn)行I、III試驗(yàn)時(shí)，采用的接線方式為：I側(cè)電流從A相極性端進(jìn)入，流出后進(jìn)入B相非極性端，由B相極性端流回測(cè)試儀；III側(cè)電流從A相極性端進(jìn)入，由A相非極性端流回測(cè)試儀。這樣I側(cè)有：|IA’|=I*|IB’|=-I*|IC’|=0III側(cè)為：|Ia’|=|〔Ia-Ic〕|/1.732=I*/1.732；|Ib’|=|〔Ib-Ia〕|/1.73=I*/1.7322；|Ic’|=|〔Ic-Ib〕|/1.732=0I、III側(cè)參加的電流相相角為180°，I側(cè)大小為I*，III側(cè)為1.732I*，裝置應(yīng)無差流。接線圖如下：測(cè)試儀輸出兩路電流，自行補(bǔ)償測(cè)試儀輸出三路電流，IC為補(bǔ)償電流例二：北京德威特DVP-9000變壓器接線方式Y(jié)/△-11，高壓側(cè)相位調(diào)整。為方便說明，現(xiàn)假設(shè)某變壓器參數(shù)及其計(jì)算值為：工程高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)變壓器最大容量Ｓe50000KVA接線方式Y(jié)/△-11各側(cè)CT變比n600A//1000A/變壓器一次額定電壓110KV/38.5KV變壓器二次額定電流2.187/3.749各側(cè)平衡系數(shù)Ｋ1/0.990變壓器主保護(hù)定值：比例制動(dòng)公式：Id=|IH+IL|，Ir=|IH+IL|/2差動(dòng)起動(dòng)電流：1.5Ｉe比例制動(dòng)系數(shù)：K1=0.4,K2=0.7拐點(diǎn)電流：Ir1=3.00Ie,Ir2=7.50Ie差動(dòng)速斷：18.75A計(jì)算額定電流:IeH=Sn/〔1.732﹡U1n﹡CT1〕=50000KVA/(1.732*110KV*600A/5A)=2.187AIeL=Sn/〔1.732﹡U2n﹡CT2〕=50000KVA/(1.732*38.5KV*1000A/5A)=3.749A如果將高壓側(cè)平衡系數(shù)設(shè)置為1，低壓側(cè)統(tǒng)一歸算至高壓側(cè)時(shí)，低壓側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算公式如下：KL=IeL/(IeH*K)=3.749/(2.187*1.732)=0.990注：K是接線系數(shù)，取1.732.注釋：KH、KL——變壓器I、II側(cè)平衡系數(shù)IeH、IeL——變壓器I、II側(cè)二次額定電流U1n、U2n——變壓器I、II側(cè)一次額定電壓CT1、CT2——變壓器I、II側(cè)CT變比值比例制動(dòng)系數(shù)測(cè)試與計(jì)算試驗(yàn)接線如下圖：測(cè)試儀輸出兩路電流，自行補(bǔ)償測(cè)試儀輸出三路電流，IC為補(bǔ)償電流局部保護(hù)廠家的差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)北京四方：CST-141B，-200B系列〔高壓側(cè)相位調(diào)整〕比率制動(dòng)公式：雙繞組，Y/△-11：Id=|I1+I2|，Ir=|I1-I2|/2平衡系