变压器比率制动式纵差保护测试

赵佳佳 杨海蛟

摘 要：目前大型变压器广泛采用比率制动式纵差保护，文章以DGT801系列数字式发电机变压器组保护装置为例，使用继电保护测试仪为保护装置送入相应的电流量，说明变压器差动保护的测试过程和测试方法。

关键词：变压器；比率制动；差动保护；测试

1 变压器纵差动保护

变压器纵联差动保护能反应变压器内部及引出线上的相间短路、变压器内部匝间短路以及大接地电流系统侧的单相接地短路故障，是变压器内部及其引出线上短路故障的主保护。此外，变压器纵差保护还能躲过变压器空充电及外部短路故障切除后的励磁涌流。

1.1 保护原理

在DGT801系列数字式发电机变压器保护装置中，变压器纵差保护按比较变压器各侧同名相电流之间的大小和相位构成，并采用比率制动原理。图1以三绕组变压器为例，为其中一相差动的交流回路接入示意图。

图1 变压器差动保护交流回路接入示意图

因为保护用测试仪只能提供三个电流的输出，又要考虑补偿电流，所以实际测试过程中只接入发电机机端电流■l和主变高压侧电流■h，差动电流、制动电流、动作特性及二次谐波制动公式如下。

差动电流：■d=|■h+■l|（1）

制动电流：■z=max[Ih，Il]（2）

动作特性：

二次谐波制动特性：Id2≥？浊Id（4）

式中：Iq-启动电流；Kz-比率制动系数；Ig-拐点电流；Is-差动速断电流；η-二次谐波制动比；Id2-差动电流中的二次谐波电流分量。变压器差动保护动作特性如图2所示。

图2 变压器差动保护动作特性

1.2 保护逻辑框图

为防止变压器空投或其他异常情况时变压器励磁涌流导致差动保护误动，求出各相差流中二次谐波分量对基波分量比值（即I2w/I1w）的大小，当比值大于整定值时，闭锁差动元件。同时设置专门的TA断线信号，并可选择是否闭锁差动保护出口。当差流很大，大于差动速断定值时，直接动作于出口跳闸。保护逻辑框图如图3所示。

1.3 保护定值整定原则

1.3.1 比率制动系数Kz（曲线的斜率）。按躲过变压器出口三相短路时产生的最大暂态不平衡差流来整定，一般取0.4～0.5。

1.3.2 启动电流Iq。按能可靠躲过变压器正常运行时的最大不平衡差流来整定。一般Iq=（0.4～0.5）IN

其中，IN为变压器基准侧额定电流。

1.3.3 拐点电流Ig。由于变压器各侧差动TA的型号和变比不同，因此，各侧TA的暂态特性差异较大。为躲过近区故障或区外远处故障切除瞬间产生较大不平衡差流的影响，一般Iq=（0.5～0.7）IN

1.3.4 二次谐波制动比η。为了确保在变压器内部故障导致故障电流波形畸变时，差动保护能可靠动作，又能使差动保护可靠躲过变压器空投时的励磁涌流，应根据被保护变压器的结构、容量和其在系统中的位置，整定出合适的二次谐波制动比。一般η取0.13～0.2。

1.3.5 差动速断电流Is。按躲过外部短路时的最大不平衡电流和变压器空投时的励磁涌流来整定。一般Is=KIN

1.3.6 速断电流倍数K

一般取4～10。对于大型发电厂内容量较小的变压器，可取8～10；对于大容量变压器，可取4～6；而对于远离系统的大型变压器及中间无开关的发电机变压器组，可取4。

2 测试

2.1 电流量输入

发变组保护柜端子排端子和微机保护测试仪的接线方式如表1所示。

表1 接线方式

2.2 定值整定

保护整定值如表2所示。

2.3 测试过程

2.3.1 变压器比率制动式纵差动保护测试步骤

（1）按表1进行接线。（2）开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中点击“投退保护”，在“投退保护”的子画面点击投入主变差动保护。（3）按表2对保护定值进行整定。（4）启动电流定值测试

在发电机机端侧A相加入0.95A电流，并以其为变量，0.01A为步长，逐渐增大，增大至1.01A时主变差动保护动作，出口灯亮，记录测试值，填入表2中。（5）比率制动特性测试。变压器為Y/△-11接线方式，可采用CT接线方式△/Y来校相位，也可采用保护软件校相位。软件校相位时差流的算法为：IdA=IYA-IYC+I△B，IdC=IYC-IYA+I△C。例如，进行A相差动比率制动特性测试时，在高压侧A相和机端A相加入电流，除了A相产生差流，C相也产生差流，因此必须在机端的C相加入相应的平衡电流来消除C相差流对A相差动比率制动特性测试的影响。

用软件进行相位补偿后，由于变压器各侧一次额定电流和各侧TA接差动回路的变比不等，还需要对各侧计算电流进行平衡调整，来消除不平衡电流对变压器纵差动保护的影响。主变采用Y，d11接线，变比为20/550kV，发电机出口侧TA变比n△=25000/5，主变高压侧TA变比nY=2500/1，以发电机出口侧TA电流为基准，可计算出高、低压侧Kb。