數字式發電機和干式變壓器差動保護的試驗方法
數字發電機和干式變壓器差動保護的試驗方法
渠道：關鍵詞：摘要：干式變壓器、發電機等大型主設備價格昂貴。干式變壓器和發電機主保護的縱聯電流差動保護失靈時，應及時準確地將其從電力系統中切除，以確保設備不被損壞。模擬發電機和干式變壓器在實際故障中的現狀，進行差動試驗，驗證保護動作的正確性是非常重要的。
關鍵詞：數字差動保護測試方法
眾所周知，干式變壓器和發電機的主要電氣保護是縱向電流差動保護，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，保護原理沒有太大變化，但是實現這種保護的硬件平臺隨著電子技術的發展在不斷升級，使得我們日常的操作和維護更加方便和容易。傳統的繼電差動保護是通過差動CT的接線方式和變比的不同進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，然后通過軟件移相進行角度差修正，通過平衡系數進行電流補償，使差動電流在正常運行時為零，當干式變壓器內部發生故障時，差動電流很大，保護動作。由于干式變壓器正常運行和故障時至少有六個電流(高低壓側)，而我們使用的微機保護測試儀只能產生三個電流，為了模擬主變壓器實際故障時的電流情況進行差動測試，我們需要清楚地了解微機差動保護的原理，然后在做出測試結果之前進行正確的接線，從而驗證保護動作的正確性。
我們以電南京自動化設備總廠電網公司ND300系列發電機變壓器組差動保護為例，詳細說明測試方法。其他廠家應該也差不多。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。本型號差動保護整定值(組)見表1:
表1NDT302干式變壓器保護裝置保護定值一覽表
我們先來分析一下微機差動保護的算法原理。以Y/-11主變壓器接線為例，傳統的繼電差動保護通過將主變壓器的二次CT接成和Y形，平衡主變壓器高壓側和低壓側30度相位差，然后通過二次CT比值的差值平衡電流。接線時，連接到差動繼電器的電流需要相差180度，即反極性連接。具體接線見圖1:
圖1
但微機保護要求CT每側Y型接線連接保護裝置。顯然，相移是由軟件完成的。我們來分析一下微機軟件的移相原理。ND300系列干式變壓器差動保護軟件移相為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相電流，就會產生兩個相位差電流。對于Y/-11接線的主變壓器，如果只在高壓側A加電流，A和C之間會有差動電流；如果只在高壓側B增加電流，則A和B之間會有不同的電流.那么如果用只能產生三相電流的繼電保護測試儀進行差動保護測試，加電流的方法如下： #p#分頁標題#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相差動保護，但是如果高壓側只施加A相電流，C相必然會產生差動電流。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相產生的微分電流。以下兩點類似。
(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)分析下面差動保護的曲線和動作方程。該差動保護的動作曲線如圖3所示：
圖3
比率微分作用方程為：
保護會起作用。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，則可以通過將低壓側的電流增加到5.27A以上或1.45A以下來滿足閾值，并且相A可以在曲線的水平部分移動。顯然，由于相移，C相會產生5A的差動電流。所以為了防止C相的差動保護，需要在低壓側C加一個5/1.485=3.37A的電流來平衡。
以上只是一個例子。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保護高壓側要加的電流原理
論值范圍。下面我們來驗證斜率為K的直線部分動作特性（如圖3中的A點），此部分的動作方程為：假設在高壓側加5A電流，要使差動動作，則低壓側所加電流I要滿足的方程為：
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，差動保護在曲線的直線部分動作。
以上就是干式變壓器和發電機數字式差動保護的試驗方法，本文的主要目的就是通過做試驗來加深繼電保護工作者對差動保護原理的理解，反過來，當我們對其原理理解的透徹了，相信還會有更好的試驗方法。
參考文獻：
[1]楊新民、楊雋琳.《電力系統微機保護培訓教材》.中電力出版社。
[2]熊為群、陶然.《繼電保護自動裝置及二次回路》.水利電力出版社，1978.8
[3]家電力調度通信中心.《發電機干式變壓器繼電保護應用》.水利電力出版社#p#分頁標題#e#
[4]賀家李，宋從矩.《電力系統繼電保護原理》.中電力出版社
來源：中農村水電及電氣化信息網
