差动保护试验探讨

差动保护广泛应用于电力系统中的干式变压器、母线和短线路保护。差动保护的试验很难模拟，原因如下：一是差动保护中电流回路多，双线圈干式变压器需要高低压电流，三线圈干式变压器需要高、中、低压电流，母线保护需要更多；二、差动保护的核心是向自动化系统的差动继电器或差动保护单元提供差动电流，这就要求每个电流回路的极性必须正确，否则极性不对就会变成和电流；第三，差动保护的特性很难测试。传统的极性检查方法是制作六角图，但新投入运行的干式变压器负荷一般较小，很难制作六角图。而且即使是一对六角图也不能保证保护屏的正确连接(我发现屏内接线错误，制作六角图时保护动作不正确)。我看到过关于如何通过增加干式变压器的负荷来精确制作六角图的文章，比如通过投电容器人为增加主变压器的负荷，以及两个不同变比的主变压器并列后通过产生环流来人为增加主变压器的负荷。笔者认为上述方法与相关操作规程存在矛盾。干式变压器的并联变比是一样的，运行规程中明确规定负荷较轻时不允许投电容器，即试验没问题，也很难与运行人员协调。所以以上方法不方便采用。下面介绍一下我们的经验。我们只在二次回路上测试，不需要人为增加主变压器的负荷，就可以全面系统的验证差动保护的正确性。先先，使用测试箱从保护屏的端子排添加电流，检查保护屏和保护单元的接线正确性。干式变压器的差动保护电流互感器接线传统上对应干式变压器的绕组接线，即干式变压器的绕组连接成星形，对应的电流互感器连接成角形；干式变压器的绕组呈角形连接，对应的电流互感器呈星形连接。这样，干式变压器每侧的电流回路正好相反。自动化系统的电流差动保护单元有的继承了原有的接线方式，有的为了简化接线，要求各侧呈星形，这样一般Y、D-11接线的干式变压器高压侧电流领先低压侧150，接线系数为3。这些差值由计算机处理，较后差分电流为零。以上讨论了电流互感器的连接类型，并通过向保护屏添加模拟电流来进行以下测试，以验证连接是否正确。如果是传统的连接方式，可以加入两个相位相反的模拟电流(可以通过从一侧进入尾部，然后从另一侧从尾部进入头部来实现)。如果所有边都是星形连接，高压侧领先低压侧150进行模拟。自动化系统的电流差动保护单元都有差动电流显示，可以根据显示数据判断接线的正确性。如果是两个电流有效值之差，接线正确；如果是两个电流有效值的和，则极性相反；如果是两个电流的和与差之间的值，相位处理是错误的。如果没有差动电流显示，只能通过动作来判断接线是否正确，即如果没有动作正确，则动作不正确。在测试过程中，您必须彻底理解图纸，并注意接线的极性。可以规定从某一相(头)流入保护屏，以正方向从地(尾)流出。这样，a，b，c #p#分页标题#e#

二、用极性测试法判断变压器和电缆连接是否正确。用极性试验方法，将瞬时电池电流依次施加到电流互感器的一次端子上，在保护屏相应的电流端子上依次观察电流表的偏转方向，判断电流互感器和电流互感器到保护屏的电缆连接是否正确。先先，带上被保护设备(干式变压器、母线或线路等)。)作为节点，然后打开保护屏的电流端子，操作如下：如果电流互感器是星形接线，原因很简单。将DC毫安表的正极探针连接到保护屏这一侧电流回路的某一相电流端，负极探针连接到接地端。如果用电池形成流入节点的电流(正极接远离节点的电流互感器的端子，负极接靠近节点的电流互感器。以上操作是分阶段测试的。如果是Y、D-11型连接干式变压器的角电流互感器的连接回路，保护屏上电流回路的A相电流端子与DC毫安表的正探头连接，C相电流端子与负探头连接。电池在A相变流器中形成一个流入节点的电流矩，手的正向旋转表示A相连接正确。同理，DC毫安表的正探头接保护屏上侧电流电路的B相电流端，负探头接A相电流端。电池在B相变流器中形成一个流入节点的电流矩，指针正转表示B相接线正确；在保护屏上，该侧电流回路的C相电流端子与DC毫安表的正探头相连，B相电流端子与负探头相连。电池在C相电流互感器中形成一个流入节点的电流矩，指针正转表示C相连接正确。在保护屏上，该侧电流回路的C相电流端子与DC毫安表的正探头相连，B相电流端子与负探头相连。电池在C相电流互感器中形成一个流入节点的电流矩，指针正转表示C相连接正确。以上操作并排测试。当然，如果所有侧电流回路的所有相位在上述测试中颠倒，也是正确的。检查保护所有电流回路的极性后，可确保电流互感器和保护屏之间的接线正确。另外，较好部分可以证明保护屏内部接线正确，可以保证整个差动保护的接线正确。

3.测试差动保护的动作特性。母线和线路保护的动作特性比较简单，这里不再赘述。干式变压器差动保护的动作特性复杂。传统的差动继电器通常使用DC制动。三相干式变压器合闸时励磁涌流的DC分量有时很小，仅依靠DC闭锁是不可靠的。目前自动化系统的差动保护大多采用比率差动和带二次谐波制动的差动速断，其动作特性如图所示。以自动化系统的差动保护单元为例，下面讨论实验方法，其他设备可以参考。为方便起见，三匝干式变压器在高压侧电流Ih、中压侧电流I1和低压侧电流Im中选择两侧电路逐相增加电流。测试箱电流的“头”对应保护单元电流回路的“头”，测试箱电流的“尾”对应保护单元电流回路的“尾”，则差动电流(Ic)等于两侧电流矢量之和，制动电流(Izd)等于两侧电流矢量之差(注意测试箱电流 #p#分页标题#e#

值应经接线系数和平衡系数校正）。 先先试验比率差动。较好，加Ic Imk的工频电流保护不应动作,逐渐调整试验箱电流值使Ic至Imk定值时应可靠动作。第二，加工频电流，逐渐调整电流值使Izd稍大于Isd1，Ic小于Imk+Kb*（Izd-Isd1）时不应动作（Kb为比率制动系数，以下同），Ic至Imk+Kb*（Izd-Isd1）时应可靠动作，逐渐调整电流值使Izd为Isd1和Isd1的中间值，Ic小于Imk+Kb*(Izd-Isd1)时不应动作，Ic至Imk+Kb*(Izd-Isd1)时应可靠动作; 逐渐调整电流值使Izd稍小于Isd2，Ic小于Imk+Kb*（Izd-Isd1）时不应动作，Ic至Imk+Kb*（Izd-Isd1）时应可靠动作。接下来投入二次谐波闭锁，试验二次谐波闭锁比率差动。重复以上试验并且在干式变压器的电源侧同时加二次谐波电流，当I（2）≥Kxb*I（1）且Ic Isd时比率差动不应动作（其中，I（2）为二次谐波的有效值，I（1）为基波的有效值，Kxb为谐波制动系数）。 较后试验差动速断。为了方便起见，只在干式变压器一侧回路逐相加电流，所加电流即为Ic。加IcI〈sd的工频电流保护不应动作，逐渐调整试验箱电流值使Ic至Isd定值时应可靠动作。 以上试验依次在A、B、C三相上分别做，三相都正确动作，说明差动保护的动作特性正确。 如果以上试验完毕，基本上可以保证差动的正确性，设备投运后做六角图再次验证。通常做六角图用功率表法，要求主变负荷不能太小，如果用高精度相位表则可以对负荷要求较低，且快速而简便。

四、结束语 笔者用上述方法检验了数十个差动保护，其中既有差动继电器式的也有自动化系统差动保护单元型的，既有干式变压器（包括两圈的和三圈的）差动保护，也有短线路差动保护，均取得了成功。如果经过以上试验仍然有误动和拒动则应重点做如下检查: 较好，核对定值，看定值是否适合实际工程。第二，检查电流互感器及电缆，看电流互感器的伏安特性是否适合实际工程及电流回路实际负荷是否超过电流互感器的额定负荷。第三，检查硬连接及软设置，看差动、制动、平衡线圈的连接位置是否正确，软卡参数如: 变比、平衡系数、定值等设置是否正确。总之，该方法是一种简便易行，无任何负作用即可对各种差动保护做出系统、全面、准确评价的试验方法。