变压器保护校验方法概要

RCS-978系列变压器保护测试

一、RCS-978型超高压线路成套保护

RCS-978配置：

主保护：稳态比率差动，工频变化量比率差动，零序比率差动，

谐波制动，

后备保护：复合电压闭锁（启动）方向过流

零序方向过流保护

间隙零序过流过压保护

零序过压

稳态比率差动

一、保护原理

基尔霍夫电流定律，流入=流出

（1）差动元件的动作特性

在国内生产的微机型变压器差动保护中，差动元件的动作特性较多采用具有二段折线的动作特性曲线，如下图：

在上图中，I op.min 为差动元件起始动作电流幅值，也称为最小动作电流；

I res.min 为最小制动电流，又称为拐点电流；

K=tan α为制动特性斜率，也称为比率制动系数。

微机变压器差动保护的差动元件采用分相差动，其动作具有比率制动特性。 动作特性为：

拐点前（含拐点）： .min .min ()op op res res I I I I ≥≤

拐点后： .min .min .min () ()op op res res res res I I K I I I I ≥+->

式中 I op ——差动电流的幅值

I res ——制动电流的幅值

也有某些变压器差动保护采用三折线的制动曲线。

（2）动作方程和制动方程：差动电流Iop 和制动电流Ires 的获取

差动电流（即动作电流）：取各侧差动电流互感器（TA ）二次电流相量和的绝对值。 以双绕组变压器为例，

op h l I I I =+

在微机保护中，变压器制动电流的取得方法比较灵活。国内微机保护有以下几种取得方式：

① /2res h l I I I =-

② ()/2res h l I I I =+ ③ max{,}res h l I I I = ④ ()/2res op h l I I I I =--

⑤ res l I I =

二、测试要点：标么值的概念

另：注意，978可以自动辅助计算当前的差流，

但其同时显示的“制流X 相”并不是当前X 相的制动电流，而是当前

X 相制动电流下的动作电流边界！！！

三、试验举例：

保护定值：动作门槛：0.3

差动速断电流：4

I 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.935；

II 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.765；

III 侧（D 接线）二次侧额定电流：3.955

由于该保护的补偿系数由标么值的方式计算，则每一侧的补偿系数是该侧二次侧额定电流的倒数。

1．选择“差动菜单”——“扩展差动”

2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋

K2×I2”；“制动电流Ir ”为“(|K1×I1|＋|K2×I2|)/K ”；“K1＝”“K2＝”分别为各二次侧额定电流的倒数；“K ＝”为2。

3．选择高压侧对低压侧Y/D ，补偿系数k1=1/3.935=0.2541,补偿系数k2=1/3.955=0.2528

4．在“I1,2接线”页面，选择“变压器方式”为“Y/D-11”。

5．在“固定Ir ”页面，设置“变化范围”为“0.0A ”至“4.0A ”；设置“步长”为“0.1A ”。

6．在“搜索Id ”页面，设置“搜索起点”为“10.0”；“终点”为“100.0”；“动作门槛”为“0.3”；有些保护需要复归，则设置“间断时间”大于复归时间。(注：以上电流值的单位没有意义，都是标么值)

7．开始试验

工频变化量比率差动

一、保护原理

12max{|||...|}r m I I I I φφφ?=?+?++?

12...d m I I I I ?=?+?++?

1......

m I ?分别为变压器各侧电流的工频变化量。d I ?为差动电流的工频变化量。r I ?为制动电流的工频变化量，取最大相制动。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS －978系列变压器成套保护装置

工频变化量比率差动不需要用户整定。

保护定值清单：动作门槛：0.2标么值

I 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.935；

II 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.765；

III 侧（D 接线）二次侧额定电流：3.955 由于该保护使用变化量启动，则如果负荷电流为零时，和稳态比率差动相同。

1．选择“差动菜单”——“扩展差动”

2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋K2×I2”；“制动电流Ir ”为“Max(|K1×I1|，|K2×I2|)”；“K1＝”“K2＝”分别为各二次

侧额定电流的倒数。

3．在“I1,2接线”页面，选择“变压器方式”为“Y/D-11”。

4．在“固定Ir ”页面，设置“变化范围”为“0.0A ”至“4.0A ”；设置“步长”为“0.1A ”。

5．在“搜索Id ”页面，设置“搜索起点”为“10.0”；“终点”为“100.0”；“动作门槛”为“0.2A ”；有些保护需要复归，则设置“间断时间”大于复归时间。

6．开始试验

零序比率差动

一、保护原理

零序比率差动保护主要应用于自耦变压器。动作、制动方程如下：

001020max{,,}r cw I I I I =

001020d cw I I I I =++

其中01020,,cw I I I 分别为I 侧、II 侧和公共绕组侧零序电流；0d I 为零序差动电流；0r I 为零序差动制动电流。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS －978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：零序比率差动启动定值：5.0A （1.0In,In=5.0A ）

零差I 侧平衡系数：1

零差II 侧平衡系数：2

零差公共侧平衡系数：2

由于该保护的补偿系数。由于单相故障时的故障电流就是零序电流，则测试仪输出给保护的电流，在高压侧和低压侧都只接A （x ）相电流。

1．选择“差动菜单”——“扩展差动”

2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋K2×I2”；“制动电流Ir ”为“Max(|K1×I1|，|K2×I2|)”；“K1＝”“K2＝”分别为各侧零差补偿系数。

3．在“I1,2接线”页面，选择“变压器方式”为“Y/Y-12”，没有相位补偿。

4．在“固定Ir ”页面，设置“变化范围”为“0.0A ”至“6.0A ”；设置“步长”为“0.1A ”。

5．在“搜索Id ”页面，设置“搜索起点”为“10.0”；“终点”为“100.0”；“动作门槛”为“5.0A ”；有些保护需要复归，则设置“间断时间”大于复归时间。

6．开始试验

注：如果零序比率差动启动定值大于0.5In ，则其拐点电流自动设为In 。否则拐点电流为0.5In

分侧差动保护原理

一、保护原理

12max{,,}r cw I I I I =

12d cw I I I I =++

其中12,,cw I I I 分别为I 侧、II 侧和公共绕组侧零序电流；d I 为零序差动电流；r I 为零序差动制动电流。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS －978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：分侧差动启动定值：1.5A

分侧差动比率制动系数：

由于该保护的补偿系数由标么值的方式计算，则每一侧的补偿系数是该侧二次侧额定电流的倒数。

1．选择“差动菜单”——“扩展差动”

2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋K2×I2”；“制动电流Ir ”为“Max(|K1×I1|，|K2×I2|)”；“K1＝”“K2＝”分别为各二次侧额定电流的倒数。

3．在“I1,2接线”页面，选择“变压器方式”为“Y/Y-12”。

4．在“固定Ir ”页面，设置“变化范围”为“0.0A ”至“12.0A ”；设置“步长”为“1.0A ”。

5．在“搜索Id ”页面，设置“搜索起点”为“10.0”；“终点”为“100.0”；“动作门槛”为“1.5A ”；有些保护需要复归，则设置“间断时间”大于复归时间。

6．开始试验

注：如果分侧差动启动定值大于0.5In ，则其拐点电流自动设为In 。否则拐点电流为0.5In

谐波制动

一、保护原理

RCS-978系列变压器成套保护装置采用三相差动电流中二次谐波、三次谐波的含量来识别励磁涌流。当谐波的大小超过一定的差流基波含量时，判别为励磁涌流。当三相中某一相被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率差动元件。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS－978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：二次谐波制动系数：0.15

动作门槛：0.3标么值

1．选择“差动菜单”——“扩展差动”

2．在“Id,r定义”页面，选择“测试项目”为“谐波制动”；

3．在“I1,2接线”页面，选择“变压器方式”为“Y/D-11”。

4．在“搜索Id”页面，设置“搜索起点”为“10.0”；“终点”为“100.0”；“动作门槛”为“1.5A”；有些保护需要复归，则设置“间断时间”大于复归时间。

5．开始试验

（注：需要将A与x相，B与y相，C与z相电流并起来，加到测试仪的一侧输出）

复合电压闭锁（启动）方向过流

一、保护原理

过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。复合电压指相间电压低启动过流或负序电压高启动过流，即满足以上条件时保护闭锁。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS－978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：复压闭锁负序电压：8V

复压闭锁低相间电压：60V（相当于相电压35V）

过流I段定值：3A

1．“本侧退电压硬压板”退出，“本侧退电压软压板”退出

2．选择“整组试验”菜单

3．选择“故障类型”为“任意故障”。设置故障电压为57V，三相对称，设置A相故障电流为4A，B、C相电流为零，三相对称。

4．开始试验。

5．开始试验后，等待TV断线告警结束后，进入故障状态。由于复合电压闭锁，虽然电流大于过流I段定值，保护不动作。

6．试验结束后，重新选择“故障类型”为“任意故障”。设置故障电压为20V，三相对称，设置A相故障电流为4A，B、C相电流为零，三相对称。

7．开始试验后，等待TV断线告警结束后，进入故障状态。此时复合电压闭锁解除，过流I段动作。

零序方向过流保护

一、保护原理

零序过流保护，主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。通过整定控制字可控制各段零序过流是否经方向闭锁，是否经零序电压闭锁，是否经谐波闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS－978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：零序I段定值：2A

零序电压闭锁定值：10V

1．“本侧退电压硬压板”退出，“本侧退电压软压板”退出。“零序I段的方向指向”置1。2．选择“整组试验”菜单

3．选择“故障类型”为“A相接地”。设置“整定阻抗”为1Ω，78°，使得零序电压大于10V。选择“故障方向”为“正向故障”。

4．开始试验。等到TV断线告警结束后进入故障，零序过流I段动作。

5．选择“故障类型”为“A相接地”。设置“整定阻抗”为1Ω，78°，使得零序电压大于10V。选择“故障方向”为“反向故障”。

6．开始试验。等到TV断线告警结束后进入故障，零序过流I段经方向闭锁，不动作。7．试验结束后，开始第三次试验。选择“故障类型”为“A相接地”。设置“整定阻抗”为15Ω，78°，使得零序电压小于10V。选择“故障方向”为“正向故障”。

8．开始试验。等到TV断线告警结束后进入故障，零序过流I段经零序电压闭锁，不动作。谐波制动测试：

1．必须使用外接零序，“零序I段用自产零序电流”置0；谐波制动含量定值为7％

2．选择“状态序列”菜单，状态1为稳态，电压为57.735V，三相对称，三相电流均为0；

状态2为故障状态，通过短路计算设置故障。短路阻抗为0.95Ω，78°，短路电流为2.5A，正向故障；Ux为54.315V，-180°。将Ix与Ia两并输出。Ix电流为0.1A，频率100Hz 3．开始试验。零序过流动作。

4．试验结束后，将Ix电流改为0.5A。开始试验，由于谐波制动，零序过流不动作。

间隙零序过流过压保护

一、保护原理

装置设有一段两时限间隙零序过流保护和一段两时限零序过压保护，来作为变压器中性点经间隙接地运行时的接地故障后备保护。间隙零序过流保护、零序过压保护动作并展宽20ms后计时。考虑到在间隙击穿过程中，零序过流和零序过压可能交替出现，装置设有“间隙保护方式”控制字。当“间隙保护方式”控制字为“1”时，零序过压和零序过流元件动作后相互保持，此时间隙保护的动作时间整定值和跳闸控制字的整定值均以间隙零序过流保护的整定值为准。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS－978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：间隙零序起动电流：1.0A

间隙过流定值：2.0A

间隙零序第一时限：0.0S

1．接上“间隙零序电流”线，Ia接I侧间隙零序电流

2．选择“电流电压”菜单

3．设置电压57.735三相对称。设置电流A相为3.0A，B、C相为0.0A.。

4．开始试验。间隙零序过流动作。

零序过压

一、保护原理

由于220kV～500kV变压器低压侧常为不接地系统，装置设有一段零序过压保护作为变压器低压侧接地故障保护。

二、试验举例

南京南瑞继保RCS－978系列变压器成套保护装置

保护定值清单：III侧零序过压启动值：10V

III侧零序过压定值：40V

III侧零序过压报警定值：20V

III侧零序过压第一时限：0.0S

III侧零序过压报警时限：0.0S

1．III侧零序电压接Ua

2．选择“电流电压”菜单

3．设置Ua为25.0V，其他相电压为零；三相电流为零；

4．开始试验。零序过压告警。

5．试验结束后，开始第二次试验。设置Ua为50.0V，其他相电压为零；三相电流为零；6．开始试验。零序过压动作。