浅谈差动保护的试验

浅谈差动保护的试验
作者：王娟平
来源：《科学与财富》2016年第13期
摘要：牵引变压器的主保护是瓦斯保护和差动保护，瓦斯保护是非电量保护，直观易懂且出错可能性不大；差动保护是电量保护，且涉及3到5个电流互感器，对极性要求很严，二次接线复杂难懂，很容易出错。

对于新牵引变电所、综合自动化改造、更换110KV电流互感器后的差动保护试验非常重要，本文主要讨论通过差动保护试验确保其运行的正确性。

关键词：牵引变压器；差动保护；比率差动；差动速断；试验
引言：对保护装置进行试验就是人为的加电流、电压量，使得保护装置动作，从而看装置动作值与整定值之间存在哪些误差，根据此误差可以对保护装置进行改进或将整定值进行重新核定，这样可使用保护装置满足可靠供电的要求。

试验方法过简会使一些参数未能得到验证，试验方法过于复杂，又大大增加了工作量，因此科学的办法才是既能准确的了解装置性能又大大地节省人力物力。

一、牵引变电所差动保护
定义：差动保护（包括差动速断和比率差动）是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。

变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。

动作原理：差动保护是由变压器两侧的电流互感器二次绕组串联形成环路，差动继电器并接在环路上，因此，根据基尔霍夫电流定律，流入差动继电器的电流等于两侧电流互感器二次绕组电流之差。

在正常情况或差动保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次绕组电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差动电流为零，但如果在差动保护区内发生短路故障，流经继电器的差动电流大于零，继电器动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。

差动保护接线方式：差动保护的接线是根据牵引变压器的不同接线方式和保护装置的厂家不同而变化，综合目前在牵引变电所中使用的差动保护接线方式主要有以下六种：
二、差动保护流互极性试验
1.电流互感器
电流互感器按精度要求不同，分为不同的等级：①0.2 级：指一次电流在额定电流附近时，二次绕组电流误差不超过2%，用于计量；②0.5 级：指一次电流在额定电流附近时，二次绕组电流误差不超过5%，用于测量；③P级：指一次电流为额定电流的30倍时，二次绕组的电流误差不超过5% 用于保护。

在实际中，以高压侧为例，高压侧开关每相电流互感器设有4 个P 级，1 个0.5 级和1 个0.2 级，分别适应两套主保护，两套母差保护及测量和计量用。

2.极性试验
所谓极性，是指铁芯在同一磁通作用下，一次线圈和二次线圈感应出电动势，其中两个同时达到高电位或同时为低电位的那一断称为同极性端。

电流互感器一般采用减极性标注法同名端：当从一次绕组极性端流入电流时，二次侧感应电流从极性端流出，即从一、二同名端通入电流时，产生的磁通方向相同。

电流互感器的极性应接正确，对于差动保护来说，如果电流互感器极性接反，会导致正常运行或外部故障时差动保护的误动作，而发生保护范围内故障时差动保护拒动，所以电流互感器的极性试验尤其重要。

采用干电池测试法进行电流互感器的极性试验，即在电流互感器一次线路上加压，在保护测控屏处用万用表确认。

具体操作如下：
（1）观看确认电流互感器一次P1、P2，电流方向P1指向P2时，二次电流S1为正向，S2为反向（N线），即S1的二次线入装置，S2回到保护测控屏时与差动保护的其它N线并接后接地；如果电流方向为P2指向P1时，二次电流S2为正向，S1为反向（N线），即S2的二次线入装置，S1回到保护测控屏时与差动保护的其它N线并接后接地。

（2）差动保护的大部分厂家，要求主变高低压电流互感器二次线的N线回路接保护测控屏后再接地。

电流互感器是不允许两点及以上接地的，确认办法在保护测控屏把N线的接地点断开，再用万用表测量其它回路对地是否导通，导通则存在多点接地，应排除。

（3）确认完成后使用四节1.5V干电池进行加量，四节干电池串联连接使用，电池负极接N线S2，电池正极等通知再点接S1。

（4）保护测控屏把电流互感器接线端子的连接片断开，用万用表红笔接A441，使用电流量程最小档，有mA档时最好使用mA档。

（5）万用表接线完成后，1人观看表针或读数，同时指挥电流互感器加量人员点碰电流互感器的一次回路，万用表表针或读数有正偏，说明是同铭端，即电流P1指向P2时，S1进装置的接线是正确的。

（6）用相同的办法对差动保护的所有电流互感器进行极性试验，确认接线与图纸和说明书的要求相符。

三、差动保护动作试验
以Y/D-11变压器为例进行说明
1.检查保护装置接线：根据差动保护装置说明书要求，检查二次回路的正确性，高压侧三相电流及低压侧αβ相分别进入装置，高低压流互N线回到保护测控屏后并接入装置及接地。

2.在保护测控屏后面端子牌进行试验接线，
试验前装置接线如“保护试验加电流接线”图进行接线，在保护测控屏后端子牌8D1、
8D2、8D3、8D7、8D8、8D9并8D6端子连接继保仪的5个电流量和1个N量，这6个点分别是IA、IB、IC、Ia、Iβ、IN。

接线时不用断开电流互感器的连接片，主要是防止试验结束后把连接片忘记恢复。

3.加量使差动保护达到平衡
注意：不同保护装置其平衡点的计算不同，现在我们针对许继、南自的保护装置进行计算。

平衡电流的计算：先计算其平衡系数，再定义高压侧或低压侧的电流为1A（“1A”可任意定，注意是其数值必须大于比率差动动作电流值），后根据变流比与平衡系数进行计算。

KPh——平衡系数
查电流互感器变流比得：高压侧流互变比60（300/5），低压侧流互变比200（1000/5），把变比输入上公式，则平衡系数为0.69。

从平衡系数可见，当主变低压侧加电流为1A时，高压侧加电流为0.69A，且相位对应则差动保护达到平衡。

查差动保护装置比率差动动作电流，查得整定值为0，34，上述定义量正确。

根据上述计算，加量数据应为：高压侧IA=0.69A，角度0°，IB=0.69A，角度120°，
IC=0.69A，角度240°；低压侧Ia=1A，角度0°，低压侧Ib=1A，角度120°。

继保仪按上述数据进行设置后，直接加量到装置。

加量后在后台或装置观看差动数据，此时，差动电流约为0A，制动电流约为0.69A。

4.差动保护动作
加量达到差动保护平衡点，确认其差动、制动电流后，分别拔线：
拔IA线应该是A相比率差动动作；
拔IB线应该是B相比率差动动作；
拔IC线应该是C相比率差动动作；
拔Ia线应该是A相比率差动动作；
拔Iβ线应该是B相比率差动动作；
四、差动保护带负荷试运行
通过以上两个试验差动保护装置流互极性试验及差动保护动作试验，可得流互极性正确，流互二次接线基本正确，差动保护装置动作正确。

为了使得装置运行更可靠，我们还要再进行一个试验：差动保护装置带负荷试运行。

即主变受电，主变二次带电抗或电容进行试运行。

开关动作情况：1011、101、201A、201B均合上，再合231、232电容器组，观查差动数据。

观查内容主要是制动电流远大于差动电流，A 相角度为0°，a相与A相基本一致，B相与b相角度基本一致。

则差动保护装置极性、接线、动作全部正确。

五、结论
对差动保护装置通过以上三项试验内容，即差动保护装置流互极性试验、差动保护动作试验、差动保护带负荷试运行。

就可以肯定差动保护装置能正常运行。

参考文献
[1] 许继保护装置WKH-892主变保护说明书.
[2] 凯发保护装置DK3520D主变保护测控装置说明书.
[3] GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准.。