型数字化变压器保护技术说明书V样本.doc

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PRS-778-D变压器保护装置
技 术 使 用 说 明 书
Ver 1.02

长园深瑞继保自动化有限公司
二〇一〇年八月

PRS-778-D变压器保护装置
技 术 使 用 说 明 书
Ver 1.02

编写:
陈 锐 石磊
审核:
陈远生　侯林　张广嘉
批准:
徐成斌

长园深瑞继保自动化有限公司
二〇一〇年八月

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目 录
1. 概述 4
1.1. 应用范围 4
1.2. 保护配置 4
1.3. 性能特点 5
2. 参数及指标 7
2.1. 机械及环境参数 7
2.2. 额定电气参数 7
2.3. 主要技术指标 7
2.4. 光纤接口参数 8
2.5. 通讯接口 8
3. 功能及原理 9
3.1 启动元件 9
3.2 纵差及分相差动保护逻辑 9
3.3 采样值差动保护 12
3.4 零序比率差动、 分侧差动、 低压侧小区差动保护 13
3.5 差动保护的其它相关元件 15
3.6 过激磁保护 16
3.7 阻抗保护 18
3.8 过流保护 20
3.9 零序过流保护( 中性点接地保护) 21
3.10 过负荷保护 22
3.11 失灵跳三侧保护 23
3.12 PT断线判别元件 23
3.13 CT断线判别元件 24
4. 配置及定值 25
4.1. 装置设备参数定值 25
4.2. 差动保护定值 26
4.3. 差动保护控制字 26
4.4. 高压侧后备保护定值 27
4.5. 高压侧后备保护控制字 28
4.6. 中压侧后备保护定值 29
4.7. 中压侧后备保护控制字 30
4.8. 低后备保护定值 31
4.9. 低后备保护控制字 32
4.10. 公共绕组后备保护定值 32
4.11. 公共绕组后备保护控制字 32
4.12. 自定义定值 32
4.13. 自定义控制字 33
4.14. 保护装置软压板 33
4.15. 保护跳闸矩阵说明 34
5. 硬件说明 37
5.1. 整体结构 37
5.2. 信号接点 37
5.3. 虚端子 37
附录A 装置使用说明 39
A.1 面板布置与显示 39
A.2 菜单界面操作说明 40
附录B 装置调试与投运 47
B.1 调试资料准备 47
B.2 通电前检查 47
B.3 上电检查 47
B.4 整机调试 47
B.5 装置投入运行操作步骤 48
B.6 注意事项 48
附录C 信号及记录通用说明 50
C.1 信号系统 50
C.2 事故分析与过程记录 50
附录D 差动保护整定计算 54
D.1 纵差及分相差动 54
D.2 差动速断 56
D.3 分侧、 零序、 低压侧小区差动 56
附录E 后备保护整定计算 59
E.1 复压闭锁过流 59
E.2 变压器接地运行后备保护 60
E.3 变压器不接地运行后备保护 61
E.4 阻抗保护 62
E.5 自耦变压器中性点零序过电流保护整定计算 63
【附图1】 PRS-778-D面板图和插件图 64
【附图2】 PRS-778-D端子排接线图 65
【附图3】 PRS-778-D外形及安装开孔尺寸图 66

1. 概述
1.1. 应用范围
PRS-778-D型微机变压器保护装置是基于数字化变电站IEC61850标准开发的, 具有全开放式数字接口, 既能够与智能一次设备( 光电互感器、 一次智能开关) 无缝接口, 也兼容传统的一次设备, 支持IEC61850协议的站控层接入、 间隔层的GOOSE闭锁互联和过程层的电子式互感器数字信号接入, 可灵活地用于部分或全部采用智能一次设备的变电站。PRS-778-D型微机变压器成套保护装置按照IEC61850协议提供接口, 无须关注网络类型, 实现灵活组网, 能够适用于过程层直采直跳或各种组网方式。
本说明书针对PRS-778-D微机变压器保护装置适用于500kV电压等级的变压器。它集成了一台变压器的全套电量保护, 主保护和后备保护共用一组CT, 可满足各种电压等级变压器的双套主保护和双套后备保护完全独立配置的要求, 满足变电站综合自动化系统的要求, 适用于各种接线方式的变压器。
1.2. 保护配置
PRS-778-D装置集成了一台变压器的全套电量保护, 每项保护功能均可经过整定或压板设置分别选择投退。后备保护中各项( 段) 保护出口均可由跳闸矩阵来选择, 适用于各种跳闸方式。
表1-1 PRS-778-D 330kV陕西版保护配置

保护元件
配置方式
备 注
主保护
纵差保护

à包括速断、 比率差动和采样值差动
分相差动保护

à包括速断、 比率差动
低压侧小区差动

分侧差动

零序比率差动保护

各差流越限告警

à只发信
CT断线告警及闭锁差动保护

CT饱和闭锁

à闭锁比率差差动
高压侧后备
相间阻抗保护
2段:
I段4时限
II段4时限

接地阻抗保护
2段:
I段4时限
II段4时限

复压过流保护
1段1时限

零序过流保护
2段:
I段4时限
II段4时限
à 两段都带方向, 方向可整定
过激磁保护

à定时限告警;
à反时限告警或跳闸
过负荷告警
1段1时限

过负荷启动风冷
1段1时限

过负荷闭锁有载调压
1段1时限

失灵跳三侧保护

à高压侧开关失灵经变压器跳各侧
PT断线告警

CT断线告警

中压侧后备
相间阻抗保护
2段:
I段4时限
II段4时限

接地阻抗保护
2段:
I段4时限
II段4时限

复压过流保护
1段1时限

零序过流保护
2段:
I段4时限
II段4时限
à 两段都带方向, 方向可整定
失灵跳三侧保护

à中压侧开关失灵经变压器跳各侧
过负荷告警
1段1时限

过负荷启动风冷
1段1时限

过负荷闭锁有载调压
1段1时限

PT断线告警

CT断线告警

低压侧后备
过流保护
1段3时限

复压过流保护
1段3时限

零序过压告警

过负荷告警
1段1时限

PT断线告警

CT断线告警

公共绕组后备
零序过流保护
1段1时限

过负荷告警
1段1时限

过负荷启动风冷
1段1时限

过负荷闭锁有载调压
1段1时限

1.3. 性能特点
a) 可完全满足数字变电站快速发展及应用需求, 既能够与智能一次设备无缝接口, 同时也兼容传统的一次设备, 可灵活地用于部分或全部采用智能一次设备的变电站。
b) 过程层完全按照IEC61850-9数据传输协议, 实现互感器数字信号接入与共享。
c) 能够独立接变压器各侧的MU, 也可接变压器数据集中器, 实现方式灵活;
d) 间隔层可经过GOOSE实现信号闭锁互联。
e) 装置对外校时可采用IRIG-B码信号校时, 或IEEE 1588同步时钟报文校时。
f) 站控层提供3个独立以太网接口, 采用IEC61850通信协议, 将保护动作事件、 扰动数据等信息上送站控层, 实现数据传递和共享; 同时保留传统的IEC 60870-5-103规约接口。
g) 采用新型LVDS背板总线技术, 保证I/O数据快速交换外, 也提高抗干扰能力和插件扩充能力。
h) 采用完全独立的保护元件和闭锁元件, 闭锁回路可靠。
i) 变压器差动各侧电流的自动平衡补偿: 变压器各侧CT二次电流相位由软件自动调整, 采用Y→△变换调整差流平衡, 便于明确区分涌流和故障的特征, 大大加快保护的动作速度。
j) 完善的稳态差动保护配置: 本装置稳态差动保护由差动电流速断保护和比率差动保护组成。比率差动动作特性采用三折线, 励磁涌流闭锁判据采用本公司独创的二次谐波复合制动原理或波形识别原理。
k) 独特的采样值差动: 采样值差动本身具备识别励磁涌流和外部故障CT饱和的能力, 不需要另外附加励磁涌流制动判据, 同时其数据窗为小于一个周波的短窗, 故能够实现大多数变压器内部故障的快速切除。
l) 完备的CT断线、 短路闭锁与报警功能: 采用可靠的CT断线和短路闭锁功能, 保证装置在CT断线、 短路及交流采样回路故障时不误动。
m) 完善的事故分析功能: 装置具有完善的记录, 包括保护事件记录、 启动记录、 录波记录、 保护投退记录、 装置运行记录、 装置操作记录、 开入记录、 自检记录和闭锁记录等。装置还具有保护逻辑透明化分析功能, 对保护的主要动作逻辑行为有详细的记录, 能动态再现保护动作流程。
n) 完美的人机界面: 正常时液晶可显示时间、 变压器的主接线及差流大小等。键盘操作简单, 采用菜单方式, 仅有八个按键, 易于学习掌握。人机对话中所有的菜单均为简体汉字, 打印的报告也为简体汉字, 使用方便。
2. 参数及指标
2.1. 机械及环境参数
机箱结构尺寸:
482.6mm×177.0mm×283.0mm( 宽×高×深)
正常工作温度:
-10℃～50℃
极限工作温度:
-20℃～60℃
贮存及运输:
-25℃～70℃
相对湿度:
5%～95%
大气压力:
86～106KPa

2.2. 额定电气参数
直流工作电源:
220V/110V, 允许偏差: -20％～+15％
数字系统工作电压:
+5V, 允许偏差: ±0.15V
继电器回路工作电压:
+24V, 允许偏差: ±2V
直流电源回路功耗:
全装置不大于30W
直流电源回路过载能力:
80～115%额定电压, 连续工作, 绝缘性能不下降。

2.3. 主要技术指标
2.3.1. 定值精度
电流定值误差:
≤ 5%
电压定值误差:
≤ 5%
阻抗定值误差:
＜1Ω时误差≤5%;
＞1Ω时误差≤3%
时间定值误差:
≤ 1%整定值+40ms
2.3.2. 动作时间
差动速断:
≤ 20ms( 2倍整定值)
比率差动:
≤ 30ms( 2倍整定值)
采样值差动:
≤ 25ms( 2倍整定值)
2.3.3. 输出接点容量
装置出口和信号接点单接点时最大允许接通功率为150W或1250VA, 单副节点最大允许长期接通电流5A, 多副接点并联时接通功率和电流能够适当提高。
2.3.4. 实时时钟
掉电不停计时的实时时钟。该实时时钟具备万年历功能, 能接收微机监控系统的校时。装置内部实时时钟在装置掉电时自动切换为由时钟芯片内部锂电池供电, 在电池无短路及其它异常情况下, 后备电池工作时间不少于 。
2.3.5. 电磁兼容
静电放电抗扰度:
GB/T 17626.4-2
IV级
射频电磁场辐射抗扰度:
GB/T 17626.4-3
III级( 网络IV级)
电快速瞬变脉冲群抗扰度:
GB/T 17626.4-4
IV级
浪涌( 冲击) 抗扰度:
GB/T 17626.4-5
IV级
射频场感应的传导骚扰抗扰度:
GB/T 17626.4-6
III级
工频磁场抗扰度:
GB/T 17626.4-8
IV级
脉冲磁场抗扰度:
GB/T 17626.4-9
V级
阻尼振荡磁场抗扰度:
GB/T 17626.4-10
V级
振荡波抗扰度:
GB/T 17626.4-12
II级( 信号端口)
2.3.6. 绝缘试验
绝缘试验符合:
GB/T14598.3-93 6.0
冲击电压试验符合:
GB/T14598.3-93 8.0
2.4. 光纤接口参数
光纤参数:
多模光纤, ST接口, 光波长850nm(串口)/1310nm(网络)
发送功率:
≥－15dbm
接收灵敏度:
≤－30dbm
与ECT间传送距离:
＜2km
与二次设备间传送距离:
＜2km
2.5. 通讯接口
装置对外提供的通信接口有: 三个TCP/IP以太网接口( 100Base-TX 或100Base-FX) , 三个RS485接口, 一个100MBase-TX (RJ45)调试口, 一个串行打印口, 一路GPS接口( 差分输入或空接点输入, 对秒脉冲、 分脉冲及IRIG-B编码三种校时方式自适应) 。
通信规约采用IEC61850通信协议, 同时保留传统的IEC 60870-5-103规约接口。

3. 功能及原理
3.1 启动元件
PRS-778S装置利用双保护主板( BCPU和PCPU) 互为闭锁启动, 启动元件动作后, 开放出口正电源; 同时, 针对不同的保护设置不同的启动元件。各保护元件只有在本身动作且另一主板上相应的启动元件动作后才能跳闸出口。
差动启动元件:
纵差启动元件: max{Ida,Idb,Idc}>纵差启动电流定值
分相差启动元件: max{Ida,Idb,Idc}>分相差动启动电流定值
低压侧小区差启动元件: max{Ida,Idb,Idc}>低压侧小区差动启动电流定值
分侧差启动元件: max{Ida,Idb,Idc}>分侧差动启动电流定值
零序比差启动元件: Id0 >零序差动启动定值
高( 中) 压侧后备保护启动:
相电流启动元件: max{Ia,Ib,Ic} >相电流启动定值
相电流突变量启动元件: max{∆Ia, ∆Ib, ∆Ic} >固定门槛值
零序电流启动元件: 零序电流 >零序电流启动定值
负序电流启动元件: 负序电流 >负序电流启动定值
过激磁启动元件: 过激磁倍数 >过激磁倍数启动定值
低压侧后备保护启动:
相电流启动元件: max{Ia,Ib,Ic} >相电流启动定值
公共绕组后备保护启动:
零序电流启动元件: 公共绕组零序电流 >零序电流启动定值

注:
”相电流启动定值”为相应侧所有相电流过流元件定值的最小值;
”零序电流启动定值”为相应侧所有零序过流元件定值的最小值;
【注意】: 各启动元件的启动定值不需要整定。
3.2 纵差及分相差动保护逻辑
3.2.1 差动特性

图3-1 差动保护动作特性
该差动特性适用于纵差保护和分相差动保护, 只是两种差动保护的差流和制动电流计算不一样。差流和制动电流的计算见附录D。
3.2.2 差动速断
任一相差流大于整定值( 差动速断电流定值) 时, 该保护瞬时动作切除变压器。动作逻辑及动作特性分别见图3-2和图3-1。定值按躲过最大励磁涌流整定, 返回系数取0.95。作为差动保护范围内严重故障的保护, CT断线不闭锁该保护。

图3-2 差动速断逻辑框图
3.2.3 比率差动保护
比率差动保护的动作逻辑如图3-3所示, 比率差动保护的动作特性采用三折线方式实现( 见图3-1) 。图3-1中为差动电流, 为制动电流; 为”比率差动启动电流定值”, 为”差动速断电流定值”。比率差动启动电流定值用以躲过变压器正常运行时的不平衡电流, 返回系数取0.95。

图3-3 比率差动逻辑框图

3.2.4 比率差动动作方程
比率差动保护的动作方程如下:
( 3-1)
式中 : 为差动电流, , 为制动电流, ( , … ,分别为差动各侧电流) 。
3.2.5 励磁涌流闭锁原理
装置的励磁涌流闭锁方式有以下两种, 用户可经过 ”二次谐波制动”控制字来选择使用, 若整定为”1”, 表示采用二次谐波复合制动原理; 若整定为”0”, 表示采用波形识别原理。若考虑保护的双重化配置, 则比率差动保护其中一套采用二次谐波复合制动原理, 另一套采用波形识别原理。3.2.5.1 二次谐波
利用三相差电流中的二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据, 其动作方程如下:
( 3-2)
式中: 为每相差动电流中的二次谐波, 为对应相差动电流的基波, 为二次谐波制动系数整定值。
对纵差保护本装置采用我公司独创的二次谐波复合逻辑制动原理, 该原理已为大量的运行经验所证实。具体如下:
1) 对U/D接线变压器, 差流反映U形接线侧两相电流相量差。变压器在U形接线侧空投时, 单相电流中较强的涌流特征( 二次谐波含量或间断角) 在两相电流相减后, 差流中的涌流特征可能减弱。这种情况下, 从差流提取二次谐波分量实现制动的传统方法可能失效。本装置变压器U侧的CT也按U形接入, 故当差流二次谐波未能制动时, 可进一步用原始两个相电流中的二次谐波进行制动, 这就大大提高了涌流制动的可靠性。
2) 常规二次谐波涌流制动原理在任一相差流涌流制动时, 闭锁全部三相比率差动保护, 称为”或”制动逻辑。若单纯用”或”逻辑进行制动, 空投于故障变压器时, 差动保护的动作速度有可能较慢。本装置则根据涌流和故障电流在三相差流中的反映, 采用涌流复合制动逻辑: 在变压器无故障时采用”或”逻辑制动方式可靠地避开涌流, 空投于故障变压器时自动转换为分相制动方式, 保证了空投于故障变压器时比率差动保护仍能快速灵敏动作。
对分相差动保护, 由于本相差流只与本相有关与其它相无关, 故采用本相涌流只制动本相差动的特征。由于现场二次谐波大多数整定为15~20%, 随着变压器工作磁通密度的提高, 励磁涌流中的二次谐波含量越来越小, 可能制动失效。为了保证空投的可靠性, 利用励磁涌流中含有的直流分量较为丰富的特征, 采用直流助增制动特性, 可靠性大大提高且不影响正常故障动作速度。
3.2.5.2 波形识别
故障时, 差流基本上是工频正弦波, 而励磁涌流时, 有大量的谐波分量存在, 波形发生畸变、 间断和不对称。利用算法识别出这种畸变, 即可识别出励磁涌流。
故障时, 有如下表示式成立:
( 3-3)
式中: 为的半波积分值, 为的半波积分值; 为波形不对称系数。为差流导数前半波某一点的数值, 为差流导数后半波对应点的数值。
一般整定为0.1～0.2之间, 装置内部固定取0.15。
3.2.6 过激磁闭锁原理
装置中采用差动电流的五次谐波与基波的比值作为过激磁闭锁判据来闭锁差动保护。判据如下:
( 3-4)
式中: 为每相差动电流中的五次谐波, 为对应相差动电流的基波, 为五次谐波制动系数( 装置内固定, 取为0.35) 。
3.3 采样值差动保护
采样值差动是微机保护特有的一种差动保护, 它将传统的相量转变为各采样点( 瞬时值) 的比率差动, 并依靠多点重复判断来保证可靠性。采样值差动保护的逻辑图如图3-4所示。

图3-4 采样值差动逻辑框图

采样值差动保护的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个”速动段”( 其定值远低于差动速断定值, 且数据窗小于一个周波) , 有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响。它可快速切除绝大多数非轻微的变压器相间、 接地故障。其动作方程为:
( 3-5)
式中: 为采样值差动电流, , 为采样值制动电流, ( , … ,分别为变压器各侧电流的瞬时采样值) ; 为采样值差动启动电流( 装置内固定, 取为) ; 为采样值差动比率制动系数( 装置内固定, 取为0.6) 。采样值差动保护可作为对常规差动的补充, 其原理本身具备抗CT饱和特性, 不需另外附加抗CT饱和闭锁的措施。

图3-5 采样值差动保护动作特性

采样值差动保护具有很强的躲涌流能力, 因此不需要再附加涌流闭锁判据。采样值差动判据的返回条件是稳态差流小于”比率差动启动电流定值”( ) 。
由于采样值差动反映的是时变的瞬时值, 且由多点重复判断来保证可靠性, 因此其有效动作值有一个下限值和上限值。二者之间有些工况能动, 有些工况不能动, 称为模糊区。在本装置中模糊区为, 模糊比为。
3.4 零序比率差动、 分侧差动、 低压侧小区差动保护
3.4.1 差动特性

图3-6 零序、 分侧、 低压侧小区比率差动保护动作特性
该差动特性适用于零序比差、 分侧比差保护和低压侧小区差动保护, 只是各差动保护的差流和制动电流计算不一样。差流和制动电流的计算见附录D。另外各差动保护的比率制动系数不相同。
3.4.2 动作逻辑图
动作逻辑图以零序差动为例, 分侧和低压侧小区差动保护类同。

图3-7 零序、 分侧、 低压侧小区比率差动逻辑框图
3.4.3 零差动作方程
零序比率差动保护的动作方程如下:
( 3-6)
式中 : , ( 、 、 、 分别为高压侧1分支、 高压侧2分支、 中压侧和公共绕组的自产零序电流) 。比率制动系数( 装置内固定, 取为0.6) 。零差门槛值与分侧差动门槛值一致。
零序比差各侧的零序电流均由各侧三相绕组自产得到, 这样既减少CT的个数又避免各侧零序CT极性校验问题。
为避免由于CT 暂态特性差异和CT 饱和造成的区外相间短路故障时的”错误的差动回路零序
电流”对零序比率差动的影响, 装置除了采用CT 饱和判据来避免外还采用各侧正序电流制动, 零序比差动作时各侧零序电流必须达到正序电流的一定比例。
3.4.4 分侧差动作方程
分侧差动保护的动作方程如下:
( 3-7)
式中 : , 为制动电流, , ( , … ,分别为分侧差动各侧电流) 。比率制动系数( 装置内固定, 取为0.6) 。
3.4.5 低压侧小区差动动作方程
适用于低压侧有绕组套管CT和开关CT的自耦变压器。
低压侧小区差动保护的动作方程如下:
( 3-8)
式中 : , 为制动电流, , ( , … ,分别为低压侧小区差动保护各侧电流) 。为变压器低压侧二次额定电流。
3.5 差动保护的其它相关元件
3.5.1 差流和零序差流越限监视
为防止装置交流输入和数据采集系统故障, 以及防止变压器运行时出现较大差流, 当任一差动任一相差流大于对应”差动启动电流定值”0.5倍的时间超过8秒种时发出差流越限告警信号。差流元件对差动保护无任何影响。
装置有以下差流越限元件:
l 纵差差流越限元件
l 分相差流越限元件
l 低压侧小区差流越限元件
l 分侧差流越限元件
l 零差越限元件
当某个差动保护退出, 其对应的差流越限元件也相应退出。
3.5.2 CT断线告警及闭锁差动保护
此判据为差动保护CT断线判据。
首先, 不考虑多侧CT断线和故障同时发生的可能性。在此前提下, 可利用以下特征区分是CT断线还是故障, 如果是CT断线, 再具体识别断线相。
单相或两相断线:

CT断线
故障
电流变化情况
仅断线侧电流突变
多侧电流突变
电流变化趋势
由大变小
由小变大
电流幅值情况

电流突变的标准是突变量是否大于5～10%IN。
CT断线达8秒钟发告警信号, 经过整定控制是否瞬时闭锁相关的差动保护; CT断线返回条件是本侧无负序电流, 即本侧负序电流小于CT断线负序电流门槛( 固定值) 。
CT断线闭锁比率差动按下面原则:
1) 当”CT断线闭锁差动保护”整定为”1”时, CT断线或短路闭锁比率差动保护( 对于纵差比率差动和分相比率差动保护, 当差流小于1.2Ie时闭锁差动保护, 大于1.2Ie时不闭锁差动保护; 对于小区差动保护, 当差流小于1.2ILe时闭锁差动保护, 大于1.2ILe时不闭锁差动保护。此处Ie指变压器高压侧二次额定电流, ILe指变压器低压侧二次额定电流) ;
2) 当”CT断线闭锁差动保护”整定为”0”时, CT断线或短路不闭锁比率差动保护;
注: ”CT断线闭锁差动保护”针对所有差动保护都有效( 纵差速断保护、 分相差速断保护和采样值差动保护除外) 。
需要说明的是CT断线闭锁功能主要是为了防止CT断线而引起差动保护误动, 它遵循以下几点原则: 一是不考虑多侧CT断线和故障同时发生; 二是故障与CT断线同时发生允许差动保护跳闸; 三是先CT断线后发生故障闭锁相关保护; 四是先发生故障后CT断线保护应出口跳闸。
3.5.3 CT饱和闭锁
为防止在区外故障时, 由于CT饱和原因造成差动保护发生误动, 装置有CT饱和检测元件判别CT是否饱和, 并确定是否闭锁相关差动保护。
在区内故障时会有:
( 3-9)
式中: n为变压器共有的侧数。
上式左边相当于制动电流, 右边相当于差动电流, 在区外故障或区外故障且CT饱和时上式都不成立。实际上若差流是由于CT饱和产生, 差流都是在CT饱和后一段时间产生, 因此装置中利用制动电流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和, 若饱和则自动抬高比率差动制动系数, 保证差动的可靠性, 同时能保证区外故障饱和转区内故障时快速动作。
3.6 过激磁保护
装置设有定时限过激磁告警和反时限过激磁保护。过激磁保护逻辑如图3-8所示。
l 过激磁保护只配置在高压侧。
以下叙述中的过激磁倍数为: , 其中和分别为变压器高压侧母线电压的标幺值和频率的标幺值。

图3-8 过激磁保护逻辑框图
3.6.1 定时限过激磁告警
如图3-8所示, 装置设有一段定时限过激磁告警, 固定投入。
3.6.2 反时限过激磁保护
反时限过激磁保护可由”过激磁保护跳闸”控制字选择是否出口跳闸, 该控制字整定为”1”时, 代表作用于跳闸; 整定为”0”时, 代表作用于信号。
过激磁对变压器造成的危害主要表现为变压器局部过热, 因此利用”有效值”的概念来计算过激磁倍数, 即:
( 3-10)
式中: 为过激磁开始到计算时刻的时间; 为过激磁测量倍数, 为随时间变化的函数( 这样由式( 3-10) 计算所得的过激磁测量倍数中既含有当前时刻的过激磁信息, 也含有过激磁启动后各时间段的累积过激磁信息) 。
反时限特性如图3-9所示。反时限过激磁保护的主要优点是其动作特性能够与不同的变压器过激磁倍数曲线进行较好的配合。

图3-9 反时限动作特性
反时限动作方程为:
( 3-11)
式中: 为计算的有效过激磁倍数。对应图3-9, 为某一过激磁对应的累计时间, 由和反时限曲线得到。
给定的反时限动作曲线由7组输入定值确定。反时限过激磁保护经过对给定的反时限动作特性曲线进行线性化处理, 在计算得到过激磁倍数后, 采用分段线性插值求出对应的动作时间, 实现反时限特性。
为了保证反时限过激磁保护动作特性与变压器的过激磁能力相匹配, 7组反时限过激磁定值需根据变压器制造厂提供的变压器过激磁曲线确定。整定时需注意有如下关系成立:
1) 过激磁1段倍数需整定, 其余各段倍数按级差0.05递增。
2) ”反时限过激磁1段时间”>”反时限过激磁2段时间” >”反时限过激磁3段时间” >”反时限过激磁4段时间” >”反时限过激磁5段时间” >”反时限过激磁6段时间” >”反时限过激磁7段时间”。
3.7 阻抗保护
装置分别配置高、 中侧相间和接地阻抗保护, 作为变压器( 引线、 母线及相邻线路) 相间和接地故障的后备保护。
① 高压侧: II段4时限相间阻抗、 II段4时限接地阻抗;
② 中压侧: II段4时限相间阻抗、 II段4时限接地阻抗;
③ 低压侧: 无。
阻抗特性如图3-10所示。

Zset1为指向变压器阻抗定值 Zset2为指向母线阻抗定值
图3-10 阻抗保护动作特性图
1) 阻抗保护动作特性说明
① 相间阻抗保护采用0°接线, 电压取各线电压, 电流取对应的线电流。
② 灵敏角固定为80度。
③ 固定经振荡闭锁。
2) 启动元件
a) ”负序零序”启动元件
满足以下条件时, 开放阻抗保护
( 3-12)
式中: 为启动电流门槛( 固定值) 。
b) 相电流突变量启动
满足以下条件时, 开放阻抗保护40ms, 期间若阻抗元件动作则保持。
( 3-13)
式中: ∆I为相电流突变量, 为固定门槛。
3) 相间阻抗保护动作判据
( 3-14)
式中: 为某相间电压; 为与对应的线电流; 、 为相间阻抗整定值。
4) 接地阻抗保护动作判据
( 3-15)
式中: 为接地阻抗零序补偿系数, 可整定; 、 为接地阻抗整定值。由于接地阻抗零序补偿系数只须补偿指向系统的阻抗值, 故忽略负荷电流情况下接地阻抗判据为:
( 3-16)
5) 振荡闭锁
阻抗保护经振荡闭锁, 原则如下:
1) 在启动元件动作起始的160ms内无条件开放阻抗保护。
2) 不对称故障开放条件为: 。
3) 对称故障开放条件为:
a) , 延时150ms开放;
b) , 延时500ms开放。
6) 其它说明
a) PT断线或异常对阻抗保护的影响
PT断线或异常时自动退出阻抗保护。
b) 本侧PT检修对阻抗保护的影响
当本侧PT检修时, 为避免阻抗保护的误动作, 需退出”X侧电压投入”硬压板, 此时阻抗保护自动退出。
7) 逻辑图
阻抗保护的逻辑图如图3-11所示。

图3-11 ( 相间、 接地) 阻抗保护逻辑框图
3.8 过流保护
装置设有过流保护来作为变压器相间故障的后备保护。过流保护经延时跳闸。
l 过流保护在各侧的配置情况为:
① 高压侧: 1段1时限, 复压闭锁, 不带方向;
② 中压侧: 1段1时限, 复压闭锁, 不带方向;
③ 低压侧: 2段, 每段3时限, I段为纯过流元件, II段经复压闭锁, 不带方向。
1) 过流元件
过流保护动作方程为:
( 3-17)
式中: I为三相电流, 为动作电流整定值。
低压侧过流保护和复压闭锁过流保护均同时采用外附CT电流和三角内部套管( 绕组) CT电流, 两组电流由装置软件折算公用相同定值, 按或门出口。
2) 复压闭锁元件
复压闭锁元件为:
( 3-18)
式中: U为三个线电压中的最小值, 为低电压整定值; U2为负序电压, 为负序电压整定值。
3) 逻辑图
参照前述的配置说明, 装置各侧的复合电压闭锁过流保护的逻辑如图3-12所示( 图中未标明段数和时限数, 图中逻辑对各段各时限保护普遍适用, 根据配置情况, 相应的判断及投退定值取为各段各时限的具体值) 。

图3-12 ( 复合电压闭锁) 过流保护逻辑框图
4) 其它说明
① PT断线对复压元件的影响
高、 中压侧复压元件由各侧电压经”或”门构成; 低压侧复压元件取本侧( 或本分支) 电压。高、 中压侧PT断线后, 受其它侧复压元件控制; 低压侧PT断线后, 本侧( 或本分支) 复压闭锁过流保护不经复压元件控制, 变为纯过流。
② 本侧电压退出对复压元件的影响
各侧均设有”本侧电压投入”硬压板, PT正常运行时该压板投入。当本侧PT检修或旁路代路未切换PT时, 为了保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确性, 需退出”本侧电压投入”硬压板。当该压板退出后, 对复压元件的影响同PT断线时的处理原则相同。
3.9 零序过流保护( 中性点接地保护)
装置设有零序过流保护, 作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。
① 高压侧: 2段, 每段4时限, 带方向, 方向可整定。
② 中压侧: 2段, 每段4时限, 带方向, 方向可整定。
③ 低压侧: 无。
④ 公共绕组: 1段1时限, 不带方向。
1) 方向元件
方向元件所采用的零序电流、 零序电压均为自产零序电流和自产零序电压。
高、 中压侧零序过流元件采用自产零序电流; 自耦变压器公共绕组零序电流保护宜采用自产零序电流, 变压器不具备时, 可采用外接中性点CT电流。
零序功率方向根据零序电流与零序电压的夹角确定。方向指向变压器时, 方向灵敏角为-90º; 方向指向系统时, 方向灵敏角为90º。

2) 其它说明
a) CT断线或异常对零序方向过流保护的影响
CT断线或异常时, 本侧零序方向过流保护退出方向元件。
b) PT断线或异常对零序方向过流保护的影响
PT断线或异常时, 本侧零序方向过流保护退出方向元件。
c) 本侧PT检修对零序方向过流保护的影响
本侧PT检修时需退出”X侧电压投入”硬压板, 此时本侧零序方向过流保护退出方向元件。
d) 公共绕组零序过流保护
当公共绕组控制字”零序过流保护跳闸”整定为”1”时, 代表作用于跳闸; 整定为”0”时, 代表作用于信号。
3) 逻辑图
零序过流保护的逻辑图如图3-13所示。

图3-13 零序过流保护逻辑框图
3.10 过负荷保护
装置设有过负荷告警, 各侧过负荷告警功能固定投入。各侧过负荷电流定值固定取本侧额定电流的1.1倍, 告警延时固定取6s。
l 过负荷保护在各侧的配置情况为:
① 高压侧: 过负荷告警、 过负荷启动风冷、 过负荷闭锁有载调压;
② 中压侧: 过负荷告警;
③ 低压侧: 过负荷告警;
④ 公共绕组: 过负荷告警。
3.11 失灵跳三侧保护
装置设有变压器高、 中压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。变压器高压侧或中压断路器失灵保护动作接点开入后,