數(shù)字發(fā)電機和干式變壓器差動保護的試驗方法

渠道：關(guān)鍵詞：摘要：干式變壓器、發(fā)電機等大型主設(shè)備價格昂貴。干式變壓器和發(fā)電機主保護的縱聯(lián)電流差動保護失靈時，應(yīng)及時準(zhǔn)確地將其從電力系統(tǒng)中切除，以確保設(shè)備不被損壞。模擬發(fā)電機和干式變壓器在實際故障中的現(xiàn)狀，進行差動試驗，驗證保護動作的正確性是非常重要的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字差動保護測試方法

眾所周知，干式變壓器和發(fā)電機的主要電氣保護是縱向電流差動保護，其保護原理成熟，成功率高。從常規(guī)的繼電保護到晶體管保護再到現(xiàn)在的微機保護，保護原理沒有太大變化，但是實現(xiàn)這種保護的硬件平臺隨著電子技術(shù)的發(fā)展在不斷升級，使得我們?nèi)粘５牟僮骱途S護更加方便和容易。傳統(tǒng)的繼電差動保護是通過差動CT的接線方式和變比的不同進行角度修正和電流補償，而微機保護中與保護裝置相連的CT是全星形接線，然后通過軟件移相進行角度差修正，通過平衡系數(shù)進行電流補償，使差動電流在正常運行時為零，當(dāng)干式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，差動電流很大，保護動作。由于干式變壓器正常運行和故障時至少有六個電流(高低壓側(cè))，而我們使用的微機保護測試儀只能產(chǎn)生三個電流，為了模擬主變壓器實際故障時的電流情況進行差動測試，我們需要清楚地了解微機差動保護的原理，然后在做出測試結(jié)果之前進行正確的接線，從而驗證保護動作的正確性。

我們以電南京自動化設(shè)備總廠電網(wǎng)公司ND300系列發(fā)電機變壓器組差動保護為例，詳細(xì)說明測試方法。其他廠家應(yīng)該也差不多。本文選擇NDT302型ND300系列數(shù)字式干式變壓器保護裝置作為試驗對象。本型號差動保護整定值(組)見表1:

表1NDT302干式變壓器保護裝置保護定值一覽表

我們先來分析一下微機差動保護的算法原理。以Y/-11主變壓器接線為例，傳統(tǒng)的繼電差動保護通過將主變壓器的二次CT接成和Y形，平衡主變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)30度相位差，然后通過二次CT比值的差值平衡電流。接線時，連接到差動繼電器的電流需要相差180度，即反極性連接。具體接線見圖1:

圖1

但微機保護要求CT每側(cè)Y型接線連接保護裝置。顯然，相移是由軟件完成的。我們來分析一下微機軟件的移相原理。ND300系列干式變壓器差動保護軟件移相為Y型側(cè)。對于側(cè)電流的連接，TA二次電流的相位不調(diào)整。電流平衡以移相后的Y側(cè)電流為基礎(chǔ)，側(cè)電流乘以平衡系數(shù)平衡電流。如果側(cè)接-11，軟件相移矢量圖如圖2所示：

圖2

可以看出，如果在高壓側(cè)增加一個相電流，就會產(chǎn)生兩個相位差電流。對于Y/-11接線的主變壓器，如果只在高壓側(cè)A加電流，A和C之間會有差動電流；如果只在高壓側(cè)B增加電流，則A和B之間會有不同的電流.那么如果用只能產(chǎn)生三相電流的繼電保護測試儀進行差動保護測試，加電流的方法如下： #p#分頁標(biāo)題#e#

(1)高壓側(cè)增加a相，低壓側(cè)增加a相和c相(繼電保護測試儀a相作為高壓側(cè)a相，繼電保護測試儀b相和c相作為主變壓器低壓側(cè)a相和c相，繼電保護測試儀a相、b相和c相的角度分別為0、180和-180)。我們想測試主變壓器的A相差動保護，但是如果高壓側(cè)只施加A相電流，C相必然會產(chǎn)生差動電流。因此，除了A相電流驗證主變壓器低壓側(cè)的微分方程外，還應(yīng)該向C相施加電流，以平衡C相中A相產(chǎn)生的微分電流。以下兩點類似。

(2)高壓側(cè)加B相，低壓側(cè)加A相和B相(高壓側(cè)用繼電保護測試儀A相做B相，主變壓器低壓側(cè)用繼電保護測試儀B相和C相做B相和A相，繼電保護測試儀A相、B相和C相角度分別為0、180和-180)。

(3)高壓側(cè)加C相，低壓側(cè)加C、B相(繼電保護測試儀A相作為高壓側(cè)A相，繼電保護測試儀B、C相作為主變壓器低壓側(cè)C、B相，繼電保護測試儀A、B、C相角度分別為0、180、-180)。

(4)分析下面差動保護的曲線和動作方程。該差動保護的動作曲線如圖3所示：

圖3

比率微分作用方程為：

保護會起作用。如果現(xiàn)在把5年的電流加到高壓側(cè)A，我們就可以計算出使保護工作在低壓側(cè)水平線段所需的電流范圍。測試的前提是使高低壓側(cè)電流(同相)相差180度。如果A的相電流滿足以下等式，則設(shè)低壓側(cè)待加電流為I:

由此可以看出，如果高壓側(cè)施加的電流大于5A，則可以通過將低壓側(cè)的電流增加到5.27A以上或1.45A以下來滿足閾值，并且相A可以在曲線的水平部分移動。顯然，由于相移，C相會產(chǎn)生5A的差動電流。所以為了防止C相的差動保護，需要在低壓側(cè)C加一個5/1.485=3.37A的電流來平衡。

以上只是一個例子。讀者也可以先將低壓側(cè)電流相加，然后根據(jù)不等式等式計算出差動保護高壓側(cè)要加的電流原理

假設(shè)在高壓側(cè)加5A電流，要使差動動作，則低壓側(cè)所加電流I要滿足的方程為：

由以上不等式可以看出如果在主變高壓側(cè)加5A的電流，則在低壓側(cè)A相1.43A7.25A時，差動保護在曲線的直線部分動作。

以上就是干式變壓器和發(fā)電機數(shù)字式差動保護的試驗方法，本文的主要目的就是通過做試驗來加深繼電保護工作者對差動保護原理的理解，反過來，當(dāng)我們對其原理理解的透徹了，相信還會有更好的試驗方法。

參考文獻：

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