巧用算数用好SIEMENS 7UT6X型数字保护继电器

2017-11-04江苏国信靖江发电有限公司陈俊

中国设备工程 2017年20期

特约撰稿人：江苏国信靖江发电有限公司陈俊

特约撰稿人：江苏国信靖江发电有限公司陈俊

江苏国信靖江电厂（以下简称国信靖江电厂）一期2×660MW超超临界发电机组工程，其发变组保护通过招标选用了西门子公司生产的7UM62、7UT68、7SJ68、7UW50系列继保装置。根据反措要求，发变组保护采用了双重化配置。本文主要结合该公司的主变7UT6X型数字差动保护原理，同时介绍差动保护整定计算，着重分析差动保护整定计算原则，供有关人员参考。

SIEMENS 7UT6X型数字式差动保护继电器简介

装置简介：该装置带2次谐波制动的比率差动和高电流的差动速断,变压器过激磁的5次谐波制动功能，抗外部严重短路的情况下CT饱和的附加稳定特性曲线。通常情况下，CT的二次接线均可为星形接法，对不同的变压器接线组别和CT的不同变比，有内部向量匹配和比例匹配之功能，具有多套后备保护功能，即热过负荷保护、后备过流保护和零序过流保护等功能，发生故障时，装置进行故障录波，通过跳闸继电器、通信口、信号继电器和信号灯等执行其保护功能。

装置电流的归算：装置差动保护的动作值是基于被保护对象的二次额定电流。在正常情况下，变压器各侧负荷电流均为相同百分比的值，在额定负荷下的高低压侧电流都为“1”即100%，忽略了矢量的匹配和CT变比等繁杂计算的影响，类似“标幺值”的计算方法。

即 I⋆=I/In

式中：I为负荷电流;I n为额定电流。

7UT6X保护装置会根据额定容量、额定电压以及CT变比，自

动进行各侧电流的折算,各侧额定的一次电流如下：

式中：I n为变压器各侧额定一次电流，

S n为变压器额定容量，U n为变压器各侧的额定电压。

则变压器的二次额定电流为：

式中：Intr为变压器各侧额定二次电流，In7ut为保护装置7UT61额定输入电流（1A或5A），Inct为变压器各侧所用CT的一次额定电流。

差动原理：

差流、制动电流计算方法：

对应的制动曲线为：

图1 差动保护特性曲线

曲线b是以K 1（地址1241）为斜率，以Base Point1(地址1242)为基点的一条直线。Base Point1的大小决定了继电器什么时候开始提高动作值，即比率制动开始发挥作用。K 1值的大小，考虑两方面因素：一是变压器调压造成的两侧电流不平衡而产生的差流，二是主变两侧CT的误差。两者的综合误差，乘以可靠性系数。得到的差动电流，与制动电流的比值即为斜率K 1,通常在0．2～0．5之间，发生区内故障时，I diff≈I stab（不考虑负荷的情况下），此时K1≈1,可见工作点在曲线之上，即在动作区内，装置能可靠正确地动作；反之，当发生区外故障时，不论故障离变压器有多近，故障性质多么严重，由于I diff≈0,很大，因此K值很小→0，工作点在曲线下面（即在制动区内），保护不会误动，可靠性很高。

计算K1时，通常以电流互感器变比误差最大为10%来考虑，当穿越性短路电流较大使电流互感器变比误差超过10%时，K1特性曲线将难以保证保护的选择性，增加了特性曲线C。

曲线C是以K 2（地址1243）为斜率，以Base Point2(地址1244)为基点的一条直线。基点Base Point2的整定，先确定K1与K2的交点，即CT饱和时增加稳定性的起始点，然后根据曲线K 2的斜率，利用三角关系可以算出曲线K2与横坐标的交点，也即为Base Point2的定值的大小。根据国信靖江电厂现场调试结果分析，Base Point2的大小通常为2．5倍的额定运行电流。

曲线d是高定值差动速断Idiff ＞＞，在Idiff ＞＞情况下，保护不受谐波制动的影响，不考虑任何制动因素,只要达到定值保护动作出口。

谐波制动特性：

为了保证主变空载送电保护不误动，采用了二次谐波制动。当二次谐波分量大于整定值时，即变压器空载送电时产生很大的励磁涌流，闭锁功能保证装置在此时不误动。另外，本装置二次谐波制动分为相制动和相间制动（也叫交叉闭锁功能），采用交叉闭锁功能，即只要其中一相电流的二次谐波值达到整定值时，就闭锁三相的差动保护，闭锁时间不宜太长，可设定为3～5周波。

为了防止变压器过励磁而引起差动保护误动，通常在220kV以上电压等级的变压器中，设立5次谐波制动，5次谐波的工作原理与要点跟上面所述的二次谐波相类似，这里不再重复。

零序电流的影响消除：

对于7UT6X型微机保护而言，各侧差动电流互感器均以Y形接入，零序电流的影响消除是在保护内部自动计算完成，利用了一个相量矩阵将零序电流和相量平衡结合在一起同时完成，该保护中零序电流处理有3种对应于不同矩阵公式的方法（注：对应变压器不同钟点接线的相量矩阵也是不同）。

不消除：

即对零序电流不做处理，差动保护范围内无变压器中性点接地或无其他人为中性点接地情况（注：一般是指不接地系统、消弧线圈系统、接地系统中的变压器d侧、接地系统中本身中性点不接地的变压器Y侧等情况），其计算公式为：

上式中，IA、IB、IC为继电器实际参与差动电流及制动电流计算的各相电流，而IL1、IL2、IL3为外部输入的二次电流向量(标幺值)。

消除：

仅用矩阵来消除零序电流如下:

式中，IL1、IL2、IL3、IA、IB、IC含义同上所述。此矩阵适用于Yn/d11接线的情况下的Y侧。这样消除后，可防止区外接地故障时误动，但区内接地故障时差动保护灵敏度会降低。例如：江苏某600MW电厂发变组保护也是采用西门子保护，因500kV线路受雷击造成线路单相接地，主变差动保护动作造成发电机组停运的事故发生，经分析是保护装置未采用有零序电流消除措施造成主变差动保护误动。

修正：

将中性点电流互感器上电流引入矩阵的措施来处理零序电流，用于差动保护范围内变压器中性点接地或其它中性点接地的情况（一般是指接地系统中变压器Y侧中性点接地等情况），中性接地点上装有电流互感器时（I7接零序变压器零序CT），才能用此功能。该方法既可在区外接地故障时消除零序电流，又可保证在区内接地故障时差动保护灵敏度不降低。