5 T60变压器保护装置差动保护原理分析及整定

T60变压器保护装置差动保护原理分析及整定

田野

(天津电力建设公司调试所，天津300000)

摘要：叙述了T60变压器保护装置的差动保护动作原理，分析动作曲线，并对T60保护中的差动保护主要定值进行了整定。

关键词：变压器；差动保护；整定计算；比例差动

T60变压器管理继电器是美国GE公司最新型的UR系列保护装置，用于大、中、小型两绕组和三绕组变压器的继电器保护装置。作为主保护的比率差动和差动速段和一整到后备保护电流元件为变压器提供了可靠的保护功能。 1 变压器比率差动保护原理

T60变压器管理继电器最基本的保护由谐波制动的双斜率三拐点比例差动保护和差动速断保护组成。保护原理与国内主流差动保护装置除在特性曲线上存在差别外，还有一些自己的特点：根据各侧TA的容量裕度自动选择基本侧，差动电流取两侧电流的向量和，制动电流取两侧电流的最大值；还采用新的涌流的制动方法；为了防止过激磁时保护误动，设置了五次谐波制动。 1.1 比率差动保护的特性曲线。

最新电流，保护装置容易误动；同时流出电流对变压器小匝数匝间短路时的保护灵敏度也有影响。采用比率制动的差动保护，既能在外部短路时有可靠的制动作用，又能在内部短路时有较高的灵敏度，但是它对内部短路时流出电流的适应能力较差，对励磁涌流和过激磁也需采取其他特殊措施。

T60保护装置中采用了双斜率三拐点比例差动元件保护，其动作曲线如图l所示。差动电流为两侧电流的向量和，制动电流取两侧电流的最大值。在差动电流Id对制动电流Ires的坐标图上动作特性为曲线ABCDE。采用这种曲线可以很好地防止外部故障时产生的不平衡电流引起的保护误动。第l段AB与Ires轴平行，其纵坐标lop为保护的最小动作电流，表示无制动状态下的动作电流；第2段BC为斜线，其延长线经过坐标原点0，这样它的斜率就是制动系数，可以保证在区内故障时有较高的灵敏度；第3段DE为斜线，其延长线也经过坐标原点O，可以防止严重穿越性故障产生大差动电流使TA饱和时装置误动；在第2拐点和第3拐点之间的CD段为变换区域，是不定次方函数曲线，继电器自动计算，使曲线在两拐点之间平滑变换，使保护装置的动作特性更接近TA的饱和特性曲线。这样既可以使发生区内轻微故障时保护装置有较高的灵敏度，也可以使其在发生区外故障有较大的穿越电流时保护装置不误动，并且消除了拐点附近的曲线上部的误动和下部的拒动区(图l所示)。

l.2 动态励磁涌流二次谐波制动。

T60最基本的保护元件为谐波制动的双斜率双拐点比例差动元件，还采用新的涌流制动方法。为了防止在变压器空载合闸时产生的励磁涌流，数值可达(6~8)Ie，其特点是有很大的谐波分量、尤以二次谐波为主(20％基波)、容易引起保护误动，采用了改进型动态的励磁涌流二次谐波制动的方法。

比率差动利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据，动作方程如下： Id2=>Kxb*Id，式中Id2为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Id为对应的三相差动电流，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。 2 整定计算

变压器差动保护由双斜率比例差动保护和差动速断保护组成，作为变压器内部故障的主保护，主要反映变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。保护自动选择TA容量较小侧为基本侧，整定计算前首先选择基本侧。 2.1 最小动作电流。

依据DL/T 684-1999(大型发电机变压器继电保护整定计算导则)(《导则》)5.1.3.3，最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即：Iop.min=Krel(Ker+△μ+△m)Ie/nTA=1.5*(0.02+0.05+0)Ie/nTA=0.105 Ie/nTA 式中Krel--可靠系数，一般取1.3-1.5，此处取1.5； Ker--TA比误差，选用的TA为5P级，取0.0l*2；

△ μ --变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值。取

2*2.5%=0. 05；

△ m--TA变比未匹配产生的误差，由于用软件平衡，取0。

在工程实用整定计算中可选取Iop.min=(0.2~0.5)Ie/nTA。一般工程宜采用>=03 Ie/nTA，因此取最小启动电流为0.3倍变压器额定电流。 2.2 斜率l。

根据T60说明书，斜率l应大于非周期分量引起的TA误差产生的不平衡电流。

Sl=Krel*Kap*Kcc*Kee=1.5*2.0*1.0*0.1=0.3

式中Kap--非周期分量系数，两侧同为P级TA，取1.5~2.0，取2.0； Kcc--同型系数，Kcc=l.0；

Ker--比误差，取0.1。

又依据《导则》，制动电流小于0．8-1．0倍额定电流时，差动保护不必具有制动特性。因此取斜率l为30％时，拐点l为l.0。 2.3 拐点2。

根据T60说明书5.5.4，拐点2应小于由于直流分量和剩磁引起TA饱和的电流值。为使变压器绕组内部故障获得较高的灵敏度，希望当制动电流小于2.5-3倍变压器额定电流时，制动量不要增加太快；另外由于拟合曲线起始部分变化较慢，接近第l斜率，因此取最小值2.5倍变压器额定电流为拐点2的电流。 2.4 拐点3。

根据T60说明书，拐点3是第2斜率的起点，应小于仅由交流分量引起TA饱和的电流值。因保护用TA为5P20，20倍额定电流时误差不超过5％，为使绕组内部短路获得较高的灵敏度，区外故障有足够的制动电流，因此取5倍变压器额定电流为拐点3对应的电流值。 2.5 斜率2。

根据T60说明书，斜率2应大于最严重外部故障(即一侧TA饱和，另一侧未饱和)情况下产生的斜率，此值可高达95%~98％。考虑电厂实际情况，如最大外部短路电流未达到低压侧TA额定电流饱和区，可依据《导则》5．1．3．3的 第2种整定方法：S2=Krel(Kap Kec Ker+ A~+Am)=0．375

考虑与斜率l配合，斜率2取60％。

2．6比例差动元件灵敏度校验。纵差保护的 灵敏系数按最小运行方式下变压器负荷侧区内 两相金属性短路考虑，这时只有系统提供的短路 电流Il。差动电流Id为两侧电流的向量和的绝对 值，制动电流Ires取最大侧电流的绝对值。 Id=l II+12 I

Ire~ nax(1 II U I2 D，即Id=Ires-~ I2 I

根据制动电流Ires，利用保护装置的调试软 件在自动生成的动作特性曲线上查得对应的动 作电流I ，则灵敏系数Ksen=Id／l >2’要求Ksen 2。

2．7差动速断的整定。依据DL／T 684-l999

《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》(《导 则》)5．1_3．5，差动速断是一个辅助保护，其作用是 当内部严重故障时实现快速跳闸，整定值应按能 躲过变压器空载投入时的最大励磁涌流或外部 短路最大不平衡电流整定。 Iop=K Ie／na=l0 Iefna

式中K—倍数，6300KVA及以下7-12倍， 这里取l0倍；Iop一差动速断动作电流。

3、总结。提高变压器保护的可靠性对电网的 安全稳定运行有极其重要的作用，结合当前的先 进技术、综合采用技术和管理手段能够大大提高 变压器保护的可靠性。美国GE公司UR系列保

护装置原理较完善，考虑周到，其动作特性曲线可 更好地与TA饱和特性相匹配，能同时满足保护 装置的可靠性和灵敏性，采用了动态励磁涌流二 次谐波制动方法。这些新原理、新方法的出现，将 大大提高了主设备保护的灵敏度和鉴别各种故 障的能力。 参考文献

[1]王维俭，侯炳蕴 大机组继电保护理论基础[M]． 北京：水利电力出版社．198

[2]王维俭．电气主设备继电保护原理及应用(第2 版)[M]．北京：中国电力出版社，2002．

[3]~i／r 6841999，大型发电机变压器继电保护整 定计算导则Es]．

[4／1\数字式变压器保护装置使用说明书．

F35 多功能馈线管理继电器在单母线分段系统的应用

一、 F35 继电器简介

F35可完成定时限（包括瞬时）及反时限的相、中线、接地和灵敏接地的保护 ，反时限具有13种标准曲线形状 (IEEE/IEC/IAC/I2T) 或用Flex CurveTM 自定义曲线，还可完成低电压和低频元件及4次可编程重合闸/每馈线，其他功能还包括电力表计、电流和电压向量的显示，以及输人输出接点状态，输入、保护功能与输出之间的逻辑关系可以用逻辑方程式 (FlexLogicTM) （灵活逻辑）进行重新编程，对辅助元件和接线的要求非常少，复杂的方案可以很容易地实施。另外，F35型继电器的输入接点可以是无源接点或有源接点，输出接点可以分为A型、C型或快速C型，接点输入/输出能力也可以扩大。

F35有三个通信口，可以独立或同时运行。RS232可以在面板上进行访问。RS485支持MODdBu RTU规约，波特率可高达115kbps。第三个通信口可为RS485或支持MMS／UCA2和ModBusTCP／IP规约的10Mbps以太网口，也可以将以太口选为10BaseF或冗余10BaseF。这些高的波特率能使系统宽带通信而不会牺牲速度，可以把远方输入／输出用LAN (局域网) 进行传输，减少了辅助元件和接线的需求。

GE公司免费的Windows软件UPRC可访问所有的继电器信息，并且能在PC机上快速的以图形方式取得和显示数据。除逻辑图的自动生成功能之外，

URPC的FlexLogicTM软件接口简化了控制方案的编程，由于其友好的用户界面设计，每个逻辑方程确定参数是一行一行地输入的，这就使它们很容易确定和配置。在控制逻辑方案需要改变时，利用URPC软件，通过插入/删除特性和上载到F35，现有的FlexLogicTM方案可以很方便地进行修改，这就显著地减少了重新配置的工作，节省时间、金钱和其他保护贵的资源。 二、 模块选择