數字發(fā)電機和干式變壓器差動(dòng)保護的試驗方法

渠道：關(guān)鍵詞：摘要：干式變壓器、發(fā)電機等大型主設備價(jià)格昂貴。干式變壓器和發(fā)電機主保護的縱聯(lián)電流差動(dòng)保護失靈時(shí)，應及時(shí)準確地將其從電力系統中切除，以確保設備不被損壞。模擬發(fā)電機和干式變壓器在實(shí)際故障中的現狀，進(jìn)行差動(dòng)試驗，驗證保護動(dòng)作的正確性是非常重要的。

關(guān)鍵詞：數字差動(dòng)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(dòng)保護，其保護原理成熟，成功率高。從常規的繼電保護到晶體管保護再到現在的微機保護，保護原理沒(méi)有太大變化，但是實(shí)現這種保護的硬件平臺隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展在不斷升級，使得我們日常的操作和維護更加方便和容易。傳統的繼電差動(dòng)保護是通過(guò)差動(dòng)CT的接線(xiàn)方式和變比的不同進(jìn)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(xiàn)，然后通過(guò)軟件移相進(jìn)行角度差修正，通過(guò)平衡系數進(jìn)行電流補償，使差動(dòng)電流在正常運行時(shí)為零，當干式變壓器內部發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)電流很大，保護動(dòng)作。由于干式變壓器正常運行和故障時(shí)至少有六個(gè)電流(高低壓側)，而我們使用的微機保護測試儀只能產(chǎn)生三個(gè)電流，為了模擬主變壓器實(shí)際故障時(shí)的電流情況進(jìn)行差動(dòng)測試，我們需要清楚地了解微機差動(dòng)保護的原理，然后在做出測試結果之前進(jìn)行正確的接線(xiàn)，從而驗證保護動(dòng)作的正確性。

我們以電南京自動(dòng)化設備總廠(chǎng)電網(wǎng)公司ND300系列發(fā)電機變壓器組差動(dòng)保護為例，詳細說(shuō)明測試方法。其他廠(chǎng)家應該也差不多。本文選擇NDT302型ND300系列數字式干式變壓器保護裝置作為試驗對象。本型號差動(dòng)保護整定值(組)見(jiàn)表1:

表1NDT302干式變壓器保護裝置保護定值一覽表

我們先來(lái)分析一下微機差動(dòng)保護的算法原理。以Y/-11主變壓器接線(xiàn)為例，傳統的繼電差動(dòng)保護通過(guò)將主變壓器的二次CT接成和Y形，平衡主變壓器高壓側和低壓側30度相位差，然后通過(guò)二次CT比值的差值平衡電流。接線(xiàn)時(shí)，連接到差動(dòng)繼電器的電流需要相差180度，即反極性連接。具體接線(xiàn)見(jiàn)圖1:

圖1

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

圖2

可以看出，如果在高壓側增加一個(gè)相電流，就會(huì )產(chǎn)生兩個(gè)相位差電流。對于Y/-11接線(xiàn)的主變壓器，如果只在高壓側A加電流，A和C之間會(huì )有差動(dòng)電流；如果只在高壓側B增加電流，則A和B之間會(huì )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(jìn)行差動(dòng)保護測試，加電流的方法如下： #p#分頁(yè)標題#e#

(1)高壓側增加a相，低壓側增加a相和c相(繼電保護測試儀a相作為高壓側a相，繼電保護測試儀b相和c相作為主變壓器低壓側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(dòng)保護，但是如果高壓側只施加A相電流，C相必然會(huì )產(chǎn)生差動(dòng)電流。因此，除了A相電流驗證主變壓器低壓側的微分方程外，還應該向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(diǎn)類(lèi)似。

(2)高壓側加B相，低壓側加A相和B相(高壓側用繼電保護測試儀A相做B相，主變壓器低壓側用繼電保護測試儀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)高壓側加C相，低壓側加C、B相(繼電保護測試儀A相作為高壓側A相，繼電保護測試儀B、C相作為主變壓器低壓側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(dòng)保護的曲線(xiàn)和動(dòng)作方程。該差動(dòng)保護的動(dòng)作曲線(xiàn)如圖3所示：

圖3

比率微分作用方程為：

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

由此可以看出，如果高壓側施加的電流大于5A，則可以通過(guò)將低壓側的電流增加到5.27A以上或1.45A以下來(lái)滿(mǎn)足閾值，并且相A可以在曲線(xiàn)的水平部分移動(dòng)。顯然，由于相移，C相會(huì )產(chǎn)生5A的差動(dòng)電流。所以為了防止C相的差動(dòng)保護，需要在低壓側C加一個(gè)5/1.485=3.37A的電流來(lái)平衡。

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

論值范圍。下面我們來(lái)驗證斜率為K的直線(xiàn)部分動(dòng)作特性（如圖3中的A點(diǎn)），此部分的動(dòng)作方程為：

假設在高壓側加5A電流，要使差動(dòng)動(dòng)作，則低壓側所加電流I要滿(mǎn)足的方程為：

由以上不等式可以看出如果在主變高壓側加5A的電流，則在低壓側A相1.43A7.25A時(shí)，差動(dòng)保護在曲線(xiàn)的直線(xiàn)部分動(dòng)作。

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

參考文獻：

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[2]熊為群、陶然.《繼電保護自動(dòng)裝置及二次回路》.水利電力出版社，1978.8

[3]家電力調度通信中心.《發(fā)電機干式變壓器繼電保護應用》.水利電力出版社#p#分頁(yè)標題#e#

[4]賀家李，宋從矩.《電力系統繼電保護原理》.中電力出版社

來(lái)源：中農村水電及電氣化信息網(wǎng)