变压器差动保护比率制动测试方法

1 变压器差动保护比率制动测试方法 以Yn，Yn，d11型自耦变为例，总结了几类变压器保护算法的特点，给出了相应的试验接线方法和一般性试验步骤。 1 几个基本概念 1.1 比率制动系数 采用比率差动能显著提高变压器保护的灵敏度，国产微机型变压器差动保护常采用具有两段折线形的动作特性曲线，如图1所示。 Iop

Iop.min α 0 Ires

Ires.min

图1 比率制动特性曲线图 比率制动曲线有两大决定因素，即动作电流和制动电流，按照预定的算法计算得到动作电流和

制动电流，满足比率制动曲线即可动作。 1.2 变压器的Y，d11接线组[1] 变压器组常采用Y，d11接线组。需要指出的是，只要是Y，d型接线组，就有奇数次接线组别出现，按照我国电工技术规范，规定Y，d11接线组为变压器标准接线组。如果出现Y，d11接线组，在进行差流运算时就必须进行相位校正，这在下文的算法分析中将做详细讨论。 1.3 TA极性端 按照惯例，保护TA极性端位于母线侧。对于变压器差动保护，只要确立变压器各侧母线位置，就不难确定各侧TA的极性端。而电工学上常采用减极性标注方法对TA极性端进行标注，照此原则就能对流入保护装置电流的方向进行准确判断。这一点对于确定进行比率差动试验时所加电流的相位很有帮助。 1.4 平衡系数 对于正常运行变压器，不计励磁电流，各侧磁势平衡。这一平衡关系反映到微机保护中，各侧的二次电流应在微机保护的算法体系下平衡。 将各侧不同的电流值折算成作用相同的电流，相当于将某一侧或两侧的电流乘以修正系数，该系数叫做平衡系数。 以Yn，Yn，d11型自耦变为例，差动保护TA二次侧采用星形接线，各侧额定电压及TA变比分别

为hhmmllUnUnUn、、、、、，若以高压侧为基准，则各侧流入差动保护某相的电流分别为

mlmmll333NNNhhh

SSSIIIUnUnUn；； （1）

式中NS为变压器额定容量。 设以高压侧电流为基准，将其他两侧的电流折算到高压侧的平衡系数分别为bmblKK和。则 2

hmmbmmhhIUnKIUn （2） hllbl

lhh

IUnKIUn （3）

对于微机保护装置，可以理解为，在中压侧三相加入1A正序电流，在高压侧只需要加入bmK安培的正序电流即可使微机保护计算差流为零，低压侧同理。 1.5 动作电流与制动电流的计算 引入平衡系数以后动作电流的计算公式为

ophmbmlblIIIKIK （4）

对于三绕组变压器，制动电流有多种取法，有的取高、中、低压侧TA二次电流幅值和的一半；有的取高、中、低压侧TA二次电流幅值的最大值，具体取法要参看保护装置技术说明书。值得指出的是，所有动作电流、制动电流都要折算到同一侧计算比较才有意义。 2 两类相位校正算法 由于Y，d11接线组的存在，Y，d11两侧电流存在一定转角，在进行差流计算时需要将不同连接组别的电流转换至同一角度方可进行比较。 3.1 星形侧向三角形侧校正的算法 这种算法将各侧电流均折算到三角形侧进行计算比较。其校正算法如下：

星形侧222222222()/3()/3()/3AABBBCCCAIIIIIIIII （5） 三角形侧222222aabbccIIIIII （6） 式中2B2C2AIII、、——星形侧TA二次电流； 2B2C2AIII、、——星形侧校正后的各相电流；

a2b2c2III、、——三角形侧TA二次电流；

a2b2c2III、、——三角形侧校正后的各相电流。

采用此类算法的主要保护有国电南自的PST-1200、GSGT756，四方的CST31，南瑞继保的LFP-972，许继的WBZ-500H等产品。 3.2 三角形侧向星形侧校正的算法 这种算法将各侧电流均折算到星角形侧进行计算比较。其校正算法如下：

星形侧220220220()()()AABBCCIIIIIIIII （7） 三角形侧22c22b2a22c2b2/3/3/3aabcIIIIIIIII （8） 式中0I——星形侧零序电流二次值；其余电流含义同3.1节。 采用此类算法的主要保护有南瑞继保的RCS-978，许继的WBH-800H等产品。 经过上述变换，差动回路两侧电流之间的相位一致。上述转换均通过微机算法在保护装置内部 3

完成。这两种校正算法，被转换侧除以3是由于在转换时把电流放大了3倍，需要除以3才能使两侧差动电流平衡。 3 比率制动系数一般性试验方法 3.1 接线方法 采用不同的试验仪时对不同接线组进行试验时接线方法各不相同。下面从突出概念的角度出发，选取三相试验仪进行说明。三相试验仪只能提供三路电流，每侧可以加入单相或两相电流进项分相测试。设均对A相进行差动试验，Ⅰ侧为星形接线组，Ⅱ侧也为星形接线组，III侧为三角形接线组。 1）如果采用往三角形侧校正的算法3.1，利用Ⅰ侧、Ⅱ侧进行比率差动试验。则两侧电流均从A相流入，N相流出。此时接线相当于同时对A、C两相进行试验。 2）如果采用往三角形侧校正的算法3.1，利用Ⅰ侧、III侧进行比率差动试验。则Ⅰ侧电流从A相流入，N相流出。III侧电流从A相流入，C相流出。此时接线也相当于同时对A、C两相进行试验。 3）如果采用往星形侧校正的算法3.2，利用Ⅰ侧、Ⅱ侧进行比率差动试验。则两侧电流均从A相流入，B相流出。此时接线相当于同时对A、B两相进行试验。 4）如果采用往星形侧校正的算法3.2，利用Ⅰ侧、III侧进行比率差动试验。则Ⅰ侧电流从A相流入，B相流出。III侧电流从A相流入，N相流出。此时接线也相当于同时对A、B两相进行试验。 其余相测试类比推导。值得注意的是，所加两相测试电流相位应相反，只有这样才会既有差流又有制动电流，达到测试比率制动系数的目的。 3.2 试验步骤 1）根据比率制动曲线选取两个试验点，求取这两个试验点的坐标，注意两个试验点间隔比较远，这样求取比率系数时误差较小； 2）、选取试验侧和相别，如选择Ⅰ侧、III侧的A相进行比率差动试验； 3）根据不同保护装置的算法列出动作电流计算式和制动电流计算式，计算时可以假设某侧电流较大，且两侧电流方向相反，将相量运算化为代数运算，得到一个二元一次方成组，求解可得到计算电流； 4）将第3步得到的结果换算至试验应加的电流。将第3步所得结果除以平衡系数，如果是需要转

换的一侧，如3.1算法中的星形侧和3.2算法中的三角形侧，需要将电流乘以转换系数3，得到试验需加的电流值； 5）按4.1分析接线完后，在第3步假定较大电流的一侧加入第4步计算所得试验电流值，并在另一侧加入比第4步计算电流略大的试验电流，逐步减小，直至差动保护动作，得到一组动作电流值； 6）重复上一步，得到两组动作电流后，利用第4步，将试验电流反算得到差动、制动电流； 7）利用两组临界动作电流值和计算公式，计算出动作电流和制动电流； 8）将第7步结果描点，计算得到比率制动系数。 4 算例 某500kV自耦变的接线方式为Yn，Yn，d11，额定容量为750.0MVA，高、中、低压侧额定电压分别为525.0kV、230.0kV、36.0kV，高、中、低压侧TA变比分别为3000/1、3000/1、4000/1，TA二次负载均为星形接线。保护装置为国电南自GSGT756系列产品，差动定值倍数为0.4，一折段制动电流定值倍数为0.8，二折段制动电流定值倍数为3.0，一折段斜率为0.5。 用三相试验仪测试一折段斜率的方法步骤如下：

1）选取两个测试点，坐标分别为1rI=1A，1dI=0.5A;2rI=1.5A，2dI=0.75A。 2）选取Ⅰ侧、III侧的A相进行比率差动试验； 3）列出差动电流和制动电流(GSGT756采用变压器三侧TA二次电流幅值的最大值作为制动电流) 4

计算方程，求得计算电流值，以1rI=1A，1dI=0.5A为例，方程为： 0.15.011111rhdlhIIIII

；求得0.11hI，5.01lI。

4）由装置计算电流求解试验电流。Ⅰ侧需要转换至三角形侧进行比较，故Ⅰ侧试验电流需用装置计算乘以1.732；III侧需除以平衡系数（0.0914）得到试验电流值。 5）利用三相试验仪，在Ⅰ侧AN间加入电流1.73A0，在III侧AC间加入比电流5.47A180幅

值稍大的电流，不断减小III侧电流，记录动作边界动作电流值73.11hIA,5.401lIA；

60.22hIA,8.202lIA。

6）得到两组边界数据后，利用第3、4步，反算1rI试验=0.9988，1dI试验=0.5051，2rI试验=1.5011，

2dI试验=0.7516，进一步求得比率制动系数为2121dddrrIIKII试验试验试验试验试验0.4907。