南瑞主變差動(dòng)保護(hù)調(diào)試篇

本文格式為Word版，下載可任意編輯——南瑞主變差動(dòng)保護(hù)調(diào)試篇經(jīng)驗(yàn)總結(jié)-主變差動(dòng)保護(hù)部分

一、從工程角度出發(fā)所理解的主變差動(dòng)保護(hù)

關(guān)于接線組別和變比的歸算思路

1、影響主變差動(dòng)保護(hù)的幾個(gè)因素

差動(dòng)保護(hù)由于其具有的選擇性好、靈敏度高等一系列優(yōu)點(diǎn)成為變壓器、電動(dòng)機(jī)、母線及短線路等元件的主保護(hù)。這幾種差動(dòng)保護(hù)原理是基本一致的，但主變差動(dòng)保護(hù)還要考慮到變壓器接線組別、各側(cè)電壓等級(jí)、CT變比等因素的影響。所以同其它差動(dòng)保護(hù)相比，主變差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)起來要更繁雜一些。

變壓器變比的影響：由于變壓器變比不同，造成正常狀況下，主變高低壓側(cè)一次電流不一致。譬如：假設(shè)變壓器變比為110KV/10KV，不考慮變壓器本身勵(lì)磁損耗的理想狀況下，流進(jìn)高壓側(cè)電流為1A，則流出低壓側(cè)為11A。這很好理解，三相視在功率S=√3UI。不考慮損耗，高低壓側(cè)流過功率不變，各側(cè)電壓不同，自然一次電流也不同。

CT變比的影響：還是用上面的舉例，假使變壓器低壓側(cè)保護(hù)CT的變比是高壓側(cè)CT變比的11倍，就可以恰好抵消變壓器變比的影響，從而做到正常狀況下，流入保護(hù)裝置（CT二次側(cè)）的電流大小一致。但現(xiàn)實(shí)狀況是，CT變比是根據(jù)變壓器容量來選擇，況且CT變比都是標(biāo)準(zhǔn)的，同樣變壓器變比也是標(biāo)準(zhǔn)化的，這三者的關(guān)系根本無法保證上述的理想比例。假設(shè)變壓器容量為20MKVA，110KV側(cè)CT變比為200/5，低壓側(cè)CT變譬假如為2200/5即可保證一致。但實(shí)際上低壓側(cè)CT變比只能選2000/5或2500/5，這自然造成了主變高低壓側(cè)CT二次電流不同。

變壓器接線組別的影響：變壓器不同的接線組別，除Y/Y或△/△外，都會(huì)導(dǎo)致變壓器高低壓側(cè)電流相位不同。以工程中常見的Y/△-11而言，低壓側(cè)電流將超前高壓側(cè)電流30度。另外假使Y側(cè)為中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，當(dāng)高壓側(cè)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，主變Y側(cè)繞組將流過零序故障電流，該電流將流過主變高壓側(cè)CT,相應(yīng)地會(huì)傳變到CT二次，而主變△側(cè)繞組中感應(yīng)出的零序電流僅能在其繞組內(nèi)部流過，而無法流經(jīng)低壓側(cè)開關(guān)CT。2、為消除上述因素的影響而采取的基本方法

主變差動(dòng)保護(hù)要考慮的一個(gè)基本原則是要保證正常狀況和區(qū)外故障時(shí)，用以比較的主變高低壓側(cè)電流幅值是相等，相位相反或一致（由差流計(jì)算采取的是矢量加和矢量減決定，不過一般是讓其相位相反），從而在理論上保證差流為0。不管是電磁式或集成電路

及現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)，都要考慮上述三個(gè)因素的影響。（以下的探討，都以工程中最常見的Y/△-11而言）

電磁式保護(hù)（譬如工程中常見的LCD-4差動(dòng)繼電器），對(duì)于接線組別帶來的影響（即相位誤差）通過外部CT接線方式來解決。主變?yōu)閅/△接線，高壓側(cè)CT二次采用△接

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線，低壓側(cè)CT二次采用Y接線，由保護(hù)CT完成相角的歸算同時(shí)消除零序電流分量的影響。電流由主變高壓側(cè)傳變到低壓側(cè)時(shí)，相位前移30度，低壓側(cè)CT接成Y/Y，角度沒有偏移。高壓側(cè)CT接成Y/△，CT二次側(cè)比一次側(cè)（也即主變高壓側(cè)）相位也前移了30度。這樣就保證了高低壓側(cè)CT的二次電流同相位。高壓側(cè)CT接成Y/△后，電流幅值增大了√3倍（實(shí)際上是線電流），在選擇CT變比時(shí)，要考慮到這個(gè)因素，盡量讓流入差動(dòng)繼電器的主變高低壓側(cè)電流相等。由于CT都是標(biāo)準(zhǔn)變比，尋常不能保證高低壓側(cè)二次電流相等，對(duì)此一般采取在外回路加裝電流變換器（可以理解為一個(gè)多變比抽頭的小CT）或著對(duì)具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器，調(diào)整它的平衡線圈的匝數(shù)。不過這兩種方法，精度都不高。

微機(jī)保護(hù)同傳統(tǒng)保護(hù)相比，保護(hù)原理并沒有太大的變化，主要是實(shí)現(xiàn)的方法和計(jì)算的精度有了很大提高。早期有些微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，可能是運(yùn)算速度不夠的起因，相角歸算還是采用外部CT接線來消除（如DSA早期某型號(hào)產(chǎn)品）?，F(xiàn)在的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，CT都是采取Y/Y接線，相角歸算由內(nèi)部完成：通過電流矢量相減消除相角誤差。主變差動(dòng)為分相差動(dòng)，對(duì)于Y/△-11接線，同低壓側(cè)IAl相比較運(yùn)算的并不是高壓側(cè)Iah，而是Iah*=Iah-

Ibh(矢量減)，這樣得到的線電流Iah*，角度左移30度，同低壓側(cè)Ial同相位。對(duì)于Y/

△-11接線，參與差流計(jì)算的Y側(cè)3相電流量分別是：Iah*=Iah-Ibh、Ibh*=Ibh-Ich、

Ich*=Ich-Iah(都為矢量減)。對(duì)于Y/△-1接線，參與差流計(jì)算的Y側(cè)3相電流量分別

是：Iah*=Iah-Ich；Ibh*=Ibh-Iah、Ich*=Ich-Ibh(都為矢量減)。通過減超前相或滯后相電流的不同，從而實(shí)現(xiàn)相角滯后或前移30度。（由于用WORD畫矢量圖太麻煩，此處省略示意圖，大家可以自己畫一下）

主變變比和CT變比造成的誤差都是幅值上的差異，這方面的處理，對(duì)于微機(jī)保護(hù)而言，是十分簡(jiǎn)單的，輸入量（對(duì)△側(cè)）或相位歸算后的中間量（對(duì)Y側(cè)）乘以相應(yīng)的某個(gè)比例系數(shù)即可。當(dāng)然這個(gè)系數(shù)對(duì)Y側(cè)，還要考慮到內(nèi)部矢量相減，同時(shí)造成的幅值增大了

√3倍。目前國內(nèi)絕大部分廠商（如南自廠等）的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，是以一側(cè)為基準(zhǔn)（一般

為高壓Y側(cè)），把另一側(cè)的電流值通過一個(gè)比例系數(shù)換算到基準(zhǔn)側(cè)。采取這種方法，裝置定值和動(dòng)作報(bào)告都是采用有名值（即多少安），譬如差動(dòng)速斷定值是18A等等。我們公司的差動(dòng)保護(hù)相位歸算也是采用矢量相減，變比等因素造成的幅值歸算采取的是Ie額定電流標(biāo)幺值的概念，相應(yīng)的定值整定和動(dòng)作報(bào)告也都是采用Ie標(biāo)幺值?，F(xiàn)場(chǎng)好多用戶（包括公司一些新員工），對(duì)此感到較難理解，因此有必要詳細(xì)解釋一下。3、以RCS9671/9679差動(dòng)保護(hù)為例，解釋Ie的概念

Ie是指根據(jù)變壓器的實(shí)際容量求到的額定電流的標(biāo)幺值。我們常說的CT二次額

定電流是5A，這只是一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，而Ie是根據(jù)主變?nèi)萘康玫降?，它所?duì)應(yīng)的電流有名值的具體數(shù)值，對(duì)主變的每一側(cè)都是不同的。

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以以下參數(shù)為例：某臺(tái)主變，容量31.5/20/31.5兆伏安；變比110±4×2.5%／38.5±2×2.5%／11千伏；接線組別Yo/Y/△-12-11；CT變比200/5,500/5,2000/5；CT為Y/Y。

額定電流計(jì)算公式Ie=S/(√3U)/CT變比

高壓側(cè)Ie=31500KVA/(1.732*110KV)/200/5=165.337A/40=4.133A中壓側(cè)Ie=31500KVA/(1.732*38.5KV)/500/5=472.39A/100=4.723A低壓側(cè)Ie=31500KVA/(1.732*11KV)/2000/5=1653.37A/400=4.133A當(dāng)高壓側(cè)CT二次流出電流為4.133A時(shí),說明本側(cè)流出的功率為變壓器的額定功率,這就是Ie的物理含義，對(duì)中壓側(cè)、低壓側(cè)物理意義是一致的。差動(dòng)保護(hù)在每一側(cè)采集到的電流除以該側(cè)的Ie電流值，得到各側(cè)電流相對(duì)于本側(cè)額定電流的比例值（標(biāo)幺值）。采用各側(cè)的Ie標(biāo)幺值直接參與差流計(jì)算，而不是采用電流有名值，相應(yīng)的定值及報(bào)告都是顯示的是多少Ie。譬如說高壓側(cè)二次電流為4.133A，程序會(huì)把這個(gè)值除以高壓側(cè)（4.133A），得到標(biāo)幺值1Ie；中壓側(cè)電流為-1.42A，得到標(biāo)幺值-0.3Ie；低壓側(cè)電流為-2.89A，得到標(biāo)幺值-0.7Ie。程序計(jì)算差流時(shí)會(huì)把這三側(cè)Ie相加求得到差流Id=0Ie。

注意：上例中提及的主變高壓側(cè)及中壓側(cè)的Ie，與裝置中Ieh及Iem不是同一個(gè)量，后者是前者的√3倍。

求一次額定電流求2次額定電流S:主變?nèi)萘?三側(cè)都按最大容量來U:本側(cè)額定線電壓

求Ie具體值的公式里包含了變壓器容量、電壓變比、每側(cè)CT變比這幾個(gè)參數(shù)?；?/p>

于能量守衡的原理（忽略主變本身損耗），計(jì)算時(shí)容量都采用同一個(gè)最大容量（應(yīng)注意對(duì)于35KV側(cè)，額定參數(shù)是20MVA，但計(jì)算時(shí)還是要用31.5MVA）。得到的每側(cè)額定值作為本

側(cè)的基準(zhǔn)，實(shí)際電流除以該基準(zhǔn)，就得到可以直接用以統(tǒng)一運(yùn)算的標(biāo)幺值。整個(gè)計(jì)算的過程，就消除了由主變電壓變比和CT變比因素所造成的影響。其它公司以一側(cè)為基準(zhǔn)，其它側(cè)往基準(zhǔn)側(cè)歸算。我們的差動(dòng)分別以各側(cè)額定為基準(zhǔn)，各側(cè)實(shí)際電流都往本側(cè)歸算；思路都是一致的，但是我個(gè)人感覺還是Ie的概念更好一些，更符合物理意義。舉個(gè)通俗的例子，把高壓側(cè)電流比做黃金、低壓側(cè)電流比做白銀，兩者沒法直接通過比較重量來比較價(jià)

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值。我們都把其折合成美元，就可以統(tǒng)一比較了。Ie在差動(dòng)歸算中，就起了一個(gè)美元的作用。Ie是一個(gè)標(biāo)幺值，是一個(gè)可以統(tǒng)一計(jì)算的中間度量單位（轉(zhuǎn)換單位）。4、以RCS9671/9679差動(dòng)保護(hù)為例，從調(diào)試角度出發(fā)理解的差動(dòng)歸算思路

我們?cè)诒疚囊婚_頭就提到了主變電壓變比、CT變比還有接線組別的影響。采用Ie的概念和計(jì)算方法后，可以消除掉電壓變比和CT變比對(duì)幅值的影響。對(duì)接線組別（相位）的影響，以RCS9671/9679程序里是這樣做的。若系統(tǒng)設(shè)置菜單里，接線組別設(shè)置為△/△（CT都是Y/Y接線，也即由裝置內(nèi)部完成歸算），程序?qū)﹄娏鞑蓸訑?shù)據(jù)不做相角上的任何歸算處理，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)整定內(nèi)容，計(jì)算出各側(cè)Ie具體值，實(shí)際采樣值同本側(cè)Ie相除，得出本側(cè)以Ie標(biāo)幺值所表示的電流值參與差流計(jì)算。當(dāng)接線組別設(shè)置為Y/△-11，程序?qū)側(cè)電流采樣數(shù)據(jù)首先進(jìn)行相角調(diào)整，即參與差流計(jì)算的Iah*=Ia-Ib（矢量減），Ibh*=Ib-Ic，Ich*=Ic-Ia.這樣一減，得到的矢量電流相位前移了30度，完成相位的歸算。但幅值同時(shí)也增大了√3倍（線電流和相電流的關(guān)系，這很好理解）。程序里對(duì)矢量相減得到的值會(huì)同時(shí)固定除以√3，以保證只調(diào)整相位，不改變大小。對(duì)Y/△-1，處理過程一樣，只是矢量相減的相別發(fā)生一下變化：Iah*=Ia-Ic（矢量減），Ibh*=Ib-Ia，Ich*=Ic-Ib.也要固定的對(duì)幅值除以√3。

要特別說明的是對(duì)接線組別Y/Y的變壓器，程序?qū)蓚?cè)均作了Y→△變換，目的主要是消除高壓側(cè)CT中可能流過的零序電流對(duì)差流的影響，確保高壓側(cè)發(fā)生區(qū)外接地故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)。

看到這里，細(xì)心的同事可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，在本文中Ie的計(jì)算公式同RCS9671/9679調(diào)試大綱里寫的不大一樣。在《調(diào)試大綱》里，主變△側(cè)Ie的計(jì)算公式同Y側(cè)Ie的計(jì)算公式不同，Y側(cè)Ie的計(jì)算公式：Ie=S/U/CT變比（沒有除以√3）。而本文中Ie的計(jì)算公式△側(cè)和Y側(cè)是一致的。《調(diào)試大綱》里Y側(cè)的公式并不是沒有除以√3，而實(shí)際上是按Ie=（S/√3U/CT變比）×√3，對(duì)Y側(cè)Ie擴(kuò)大了√3倍，從公式字面上看類似是沒有除這個(gè)√3?！墩{(diào)試大綱》這樣寫實(shí)際上已經(jīng)考慮了Y側(cè)√3的接線系數(shù)。不過我個(gè)人認(rèn)為，從物理概念上講，Ie的計(jì)算公式對(duì)Y或△側(cè)都是一樣的，應(yīng)按3相功率來考慮。（RCS系列主變保護(hù)程序是根據(jù)輸入的主變參數(shù)自動(dòng)計(jì)算Ie的，因此Ie與平衡系數(shù)密切相關(guān)。特別要注意的是裝置中的差動(dòng)起動(dòng)電流值及差動(dòng)速動(dòng)定值都與Ie有關(guān)，裝置中涉及到的Ie均為經(jīng)過接線系數(shù)調(diào)整以后的各側(cè)額定電流值。在定值整定過程中，若裝置報(bào)“平衡系數(shù)錯(cuò)〞，可通過改變系統(tǒng)參數(shù)中的變壓器容量來消除，但此時(shí)應(yīng)注意將裝置中的差動(dòng)起動(dòng)電流值及差動(dòng)速動(dòng)定值作相應(yīng)變動(dòng)。

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我們還是以上文所提到的主變參數(shù)來舉例說明具體處理思路（該主變參數(shù)同《RCS9671/79調(diào)試大綱》里舉例的主變參數(shù)一致）。設(shè)主接線為Y/△-11，CT為Y/Y接線。我們計(jì)算出高壓側(cè)（Y側(cè)）Ie=4.133A（按本文公式）,《調(diào)試大綱》是乘以√3的，

Ie=4.133A×1.732=7.158A。

當(dāng)在保護(hù)裝置高壓側(cè)輸入三相對(duì)稱電流IA=4.133A（角差120度，同正常運(yùn)行狀況），程序依照整定的接線組別，首先進(jìn)行相角歸算（矢量相減），由于ABC三相都有電流，且角差120，得到Iah*=Ia-Ib=1.732×Ia×∠30°;Ibh*=Ib-Ic=1.732×Ib×∠30°；Ich*=Ic-Ia=1.732×Ic×∠30°。幅值增大了√3，相角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了30°。相位歸算后的向量，程序會(huì)再除以√3,以消除由于矢量相減而導(dǎo)致的幅值增大√3倍。再除以本側(cè)Ie值4.133A，把有名值換算成標(biāo)幺值(注:實(shí)際上程序是乘以平衡系數(shù),內(nèi)部計(jì)算按相對(duì)于5A的標(biāo)幺值來的。這樣解釋是為了便于理解Ie物理概念,以下一致)。由于△側(cè)無電流輸入，

差流為零，故裝置顯示ABC相差流分別為1Ie。

在保護(hù)裝置高壓側(cè)輸入單相電流IA=4.133A，裝置顯示A、C兩相都有差流，差流Iacd=0.577Ie;Iccd=0.577Ie。程序同樣首先進(jìn)行相角歸算，即矢量相減。Iah*=Ia-Ib=Ia（Ib=0）；Ibh*=Ib-Ic=0（Ib=0，Ic=0）；Ich*=Ic-Ia=0-Ia=-Ia。雖然只有A相電流，但經(jīng)過這一步處理后，在C相也由于計(jì)算產(chǎn)生了差流。