数字式发电机和干式变压器差动保护的试验方法

数字发电机和干式变压器差动保护的试验方法

渠道：关键词：摘要：干式变压器、发电机等大型主设备价格昂贵。干式变压器和发电机主保护的纵联电流差动保护失灵时，应及时准确地将其从电力系统中切除，以确保设备不被损坏。模拟发电机和干式变压器在实际故障中的现状，进行差动试验，验证保护动作的正确性是非常重要的。

关键词：数字差动保护测试方法

众所周知，干式变压器和发电机的主要电气保护是纵向电流差动保护，其保护原理成熟，成功率高。从常规的继电保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理没有太大变化，但是实现这种保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使得我们日常的操作和维护更加方便和容易。传统的继电差动保护是通过差动CT的接线方式和变比的不同进行角度修正和电流补偿，而微机保护中与保护装置相连的CT是全星形接线，然后通过软件移相进行角度差修正，通过平衡系数进行电流补偿，使差动电流在正常运行时为零，当干式变压器内部发生故障时，差动电流很大，保护动作。由于干式变压器正常运行和故障时至少有六个电流(高低压侧)，而我们使用的微机保护测试仪只能产生三个电流，为了模拟主变压器实际故障时的电流情况进行差动测试，我们需要清楚地了解微机差动保护的原理，然后在做出测试结果之前进行正确的接线，从而验证保护动作的正确性。

我们以电南京自动化设备总厂电网公司ND300系列发电机变压器组差动保护为例，详细说明测试方法。其他厂家应该也差不多。本文选择NDT302型ND300系列数字式干式变压器保护装置作为试验对象。本型号差动保护整定值(组)见表1:

表1NDT302干式变压器保护装置保护定值一览表

我们先来分析一下微机差动保护的算法原理。以Y/-11主变压器接线为例，传统的继电差动保护通过将主变压器的二次CT接成和Y形，平衡主变压器高压侧和低压侧30度相位差，然后通过二次CT比值的差值平衡电流。接线时，连接到差动继电器的电流需要相差180度，即反极性连接。具体接线见图1:

图1

但微机保护要求CT每侧Y型接线连接保护装置。显然，相移是由软件完成的。我们来分析一下微机软件的移相原理。ND300系列干式变压器差动保护软件移相为Y型侧。对于侧电流的连接，TA二次电流的相位不调整。电流平衡以移相后的Y侧电流为基础，侧电流乘以平衡系数平衡电流。如果侧接-11，软件相移矢量图如图2所示：

图2

可以看出，如果在高压侧增加一个相电流，就会产生两个相位差电流。对于Y/-11接线的主变压器，如果只在高压侧A加电流，A和C之间会有差动电流；如果只在高压侧B增加电流，则A和B之间会有不同的电流.那么如果用只能产生三相电流的继电保护测试仪进行差动保护测试，加电流的方法如下： #p#分页标题#e#

(1)高压侧增加a相，低压侧增加a相和c相(继电保护测试仪a相作为高压侧a相，继电保护测试仪b相和c相作为主变压器低压侧a相和c相，继电保护测试仪a相、b相和c相的角度分别为0、180和-180)。我们想测试主变压器的A相差动保护，但是如果高压侧只施加A相电流，C相必然会产生差动电流。因此，除了A相电流验证主变压器低压侧的微分方程外，还应该向C相施加电流，以平衡C相中A相产生的微分电流。以下两点类似。

(2)高压侧加B相，低压侧加A相和B相(高压侧用继电保护测试仪A相做B相，主变压器低压侧用继电保护测试仪B相和C相做B相和A相，继电保护测试仪A相、B相和C相角度分别为0、180和-180)。

(3)高压侧加C相，低压侧加C、B相(继电保护测试仪A相作为高压侧A相，继电保护测试仪B、C相作为主变压器低压侧C、B相，继电保护测试仪A、B、C相角度分别为0、180、-180)。

(4)分析下面差动保护的曲线和动作方程。该差动保护的动作曲线如图3所示：

图3

比率微分作用方程为：

保护会起作用。如果现在把5年的电流加到高压侧A，我们就可以计算出使保护工作在低压侧水平线段所需的电流范围。测试的前提是使高低压侧电流(同相)相差180度。如果A的相电流满足以下等式，则设低压侧待加电流为I:

由此可以看出，如果高压侧施加的电流大于5A，则可以通过将低压侧的电流增加到5.27A以上或1.45A以下来满足阈值，并且相A可以在曲线的水平部分移动。显然，由于相移，C相会产生5A的差动电流。所以为了防止C相的差动保护，需要在低压侧C加一个5/1.485=3.37A的电流来平衡。

以上只是一个例子。读者也可以先将低压侧电流相加，然后根据不等式等式计算出差动保护高压侧要加的电流原理

论值范围。下面我们来验证斜率为K的直线部分动作特性（如图3中的A点），此部分的动作方程为：

假设在高压侧加5A电流，要使差动动作，则低压侧所加电流I要满足的方程为：

由以上不等式可以看出如果在主变高压侧加5A的电流，则在低压侧A相1.43A7.25A时，差动保护在曲线的直线部分动作。

以上就是干式变压器和发电机数字式差动保护的试验方法，本文的主要目的就是通过做试验来加深继电保护工作者对差动保护原理的理解，反过来，当我们对其原理理解的透彻了，相信还会有更好的试验方法。

参考文献：

[1]杨新民、杨隽琳.《电力系统微机保护培训教材》.中电力出版社。

[2]熊为群、陶然.《继电保护自动装置及二次回路》.水利电力出版社，1978.8

[3]家电力调度通信中心.《发电机干式变压器继电保护应用》.水利电力出版社#p#分页标题#e#

[4]贺家李，宋从矩.《电力系统继电保护原理》.中电力出版社

来源：中农村水电及电气化信息网