PCS-978变压器成套保护装置：保护逻辑校验

知识点：后备保护一、交流回路校验二、开关量输入检查

知识点：后备保护

一、交流回路校验

二、开关量输入检查

变压器保护“交流回路校验”与“开关量输入检查”与线路保护类似

三、整组试验

（一）稳态比率差动保护

1. 试验原理

变压器差动保护计算电流由各侧二次电流经软件进行幅值和相位校正后得来，软件计算需要考虑变压器电压等级不同引起二次额定电流不同进行的调整及差动各侧电流的TA变比。

幅值补偿即将差动各侧的二次电流有名值除以本侧的二次额定电流。

相位补偿是针对一次主接线的方式进行的补偿。

PCS-978保护装置在△侧进行两相电流差的运算调整相位，以Y△11的主变压器接线方式为例，变压器各侧TA装置的程序软件采用△->Y变化调整差流平衡，其校正方法如下:

对于Y侧电流进行幅值补偿

对于△侧电流相位补偿与幅值补偿

式中：

I_A、I_B、I_C——Y侧TA二次加进保护装置的有名值电流；

I’_A、I’_B、I’_C——Y侧程序软件计算出的校正电流；

I_a、I_b、I_c——△侧TA二次加进保护装置的有名值电流；

I’_A、I’_B、I’_C——△侧程序软件计算出的校正电流；

I_e1、I_e2——Y、△侧二次额定电流。

各相差动电流：

各相制动电流：

2. 试验条件

试验条件见上表定值。变压器接线方式为Y△11，差动速断电流定值为4I_e，差动启动电流定值为0.4I_e。

现场在PCS-978中“装置参数”中整定好变压器参数之后，保护测量或启动测量菜单中的“差动测量”中能自动计算出“二次额定电流”。具体计算方法如下：

3. 试验接线

以高压侧和低压侧（高、低压侧1分支）Y△11接线试验为例，可以根据继电保护测试仪电流输出数采用三相法或六相法试验接线，比率差动保护试验接线如下图：

4. 差动平衡试验

（1）三相法接线差动平衡试验

差动平衡电流设置方法：

所加B相电流和A相电流大小相等方向相反（一方面为了抵消零序电流，另一方面是为了补偿低压侧相位调整后产生的B相电流）,将求得的值加进保护装置，差动电流约等于0，制动电流接近I_e1。三相法接线差动平衡试验如下图。

（2）六相法接线差动平衡试验

PCS-978变压器成套保护装置：保护逻辑校验（中）

5. 比率差动制动系数校验

（二）差动速断保护试验

（三）TA断线闭锁比率差动试验

5. 比率差动制动系数校验

变压器比率差动动作方程：

比率差动动作方程及动作特性如下图所示：

一般情况下，比率差动第一段曲线较短且斜率低，计算出的斜率误差会较大；第三段曲线斜率较大，试验时所加电流太大对保护装置和仪器有损伤，故不建议校验。

试验选用高压侧和低压侧进行试验，以三相法试验为例：

步骤1：通平衡

继电保护保护测试仪设置（k是转换成标幺值后电流大小，这里取0.5，取其他值均可）：

A相电流：

I_a=kI_e1=0.5*1.882∠0°=0.941∠0°A

B相电流：

I_b=kI_e1=0.5*1.882∠180°=0.941∠180°A

C相电流：

I_c=kI_e3=0.5*√3*7.021∠180°=6.079∠180°A

将设置量加进保护装置，保护装置A与B两相差流接近0，制动电流接近0.5Ie（即Icdqd=0.5Ie）。

步骤2 ：找动作点

固定某侧电流，逐渐增加高压侧A、B两相电流或增加低压侧单相电流，步长设置0.1A，直到比率差动保护动作。

增加继电保护测试仪C相电流，差动动作时，记录此时的差动电流和制动电流数值，跳闸时差动电流0.801I_e，制动电流0.902I_e，制动电流满足0.5I_e≤0.902I_e≤6I_e，该动作点有效。

步骤3： 第二次通平衡

继电保护保护测试仪设置（k是转换成标幺值后电流大小，这里取0.5，取其他值均可）：

A相电流I_a=kI_e₁=1*1.882∠0°=1.882∠0°A

B相电流I_b=kI_e₁=1*1.882∠180°=1.882∠180°A

C相电流I_c=kI_e3=1*√3*7.021∠180°=12.160∠180°A

步骤4： 找第二个动作点

增加继电保护测试仪C相电流，差动动作时，记录此时的差动电流和制动电流数值，跳闸时差动电流1.138I_e，制动电流1.573I_e，制动电流满足0.5I_e≤0.902I_e≤6I_e，该动作点有效。

步骤5： 计算比率差动制动系数

试验所得：

I_cd1=0.801A

I_r1=0.902A

I_cd2=1.138A

I_r2=1.573A

比率差动制动系数：

K=(I_cd2-I_cd1)/(I_r2-I_r1)

=(1.138-0.801)/(1.573-0.902)

=0.502，实验计算所得K值约等于0.5（斜率固定为0.5）。

（二）差动速断保护试验

在高压侧加电流。如在高压侧A、B相加

差动速断保护可靠动作：

I=I_sd*1.05=4*1.882*1.05=7.904A

差动速断保护可靠不动作：

I=I_sd*0.95=4*1.882*0.95=7.151A

试验接线同比率差动保护试验，如果在高压侧加单相电流，则动作值需再乘以1.5（高压侧每相都要减去零序电流I₀）。

（三）TA断线闭锁比率差动试验

此试验接线采用六相法输出，再主变压器高低压侧各加Ie的三相电流，使之平衡无差流。撤掉其中任一相电流，“TA断线闭锁差动保护”控制字置0，差动保护动作；“TA断线闭锁差动保护”控制字置1，差动保护不动作。

TA断线闭锁“低值比率差动”和“工频变化差动”，但不闭锁“差动速断保护”和”高值比率差动”。

（四）复合电压闭锁方向过流

1. 试验原理

2. 试验条件

3. 试验接线

4. 复压过流定值校验

5. 复压闭锁校验

6. 方向闭锁校验

（五）零序方向过流保护

1. 试验原理

2. 试验条件

3. 零序过流保护定值校验

4. 方向闭锁校验

（六）阻抗保护

略

（七）高压侧间隙零序保护试验

1. 试验原理

2. 试验条件

3. 间隙过流保护定值校验

4. 零序过压保护定值校验

（八）高压侧失灵联跳

1. 试验原理

2. 试验条件

3. 试验步骤

（九）二次谐波闭锁比率差动

（四）复合电压闭锁方向过流

1. 试验原理

（1）方向元件

方向元件采用正序电压，并带有记忆，在近区三相短路时方向元件无死区，采用零度接线方式，用对应相的正序电压与相电流进行比相，通过定值选择方向指向变压器或指向系统。方向元件动作区如下图所示：

（2）复合电压闭锁元件

复合电压元件是指相间电压低或者负序电压高，在控制字投入的情况下，过流保护默认经本侧复合电压元件闭锁，也可以通过专设的控制字选择是否同时经其他侧的复压元件闭锁。

不同型号变压器保护装置对于复压闭锁的处理并不相同，具体参照说明书（例如：PCS-978高、中压侧复压元件为各侧并联，低压侧复压只取本侧）。

高、中压侧PT断线只需没有电压即可，而低压侧PT断线不仅要没有电压还需要通入小电流。

2. 试验条件

（1）高压侧后备保护试验定值

投入“高压侧后备保护”硬压板和“投高压侧电压”硬压板。

高压侧后备保护跳闸矩阵说明：

① 复压过流I、II段跳各侧开关；

② 零序过流I段指向变压器，跳各侧开关；

③ 间隙过流、零序过压跳各侧开关；高压侧失灵联跳主变三侧开关。

3. 试验接线

试验仪的：

A相电流作为主变压器的高压侧的相电流，同时也是自产零序电流；

B相电流作为主变压器高压侧的外接零序电流；

C相作为主变压器高压侧的间隙零序电流。

4. 复压过流定值校验 （以复压过流I段为例，投入复压过流I段保护压板，退出其他段压板）

加任一相电流8.747（1.05倍定值），过流保护动作；

加任一相电流7.913（0.95倍定值），过流保护不动作。

有些版本的主变压器过流保护在TV断线时退出，故要先加三相对称的电压33V（能使TV断线信号消失且复压元件开放），待TV断线信号消失后再加1.05倍定值的电流，也可以采用变量的方式将电流从小加到大，过流保护动作。

5. 复压闭锁校验

① 低电压闭锁定值校验：

状态1：加三相对称电压44V，时间大于10s（保证TV断线告警信号消失且复合电压闭锁元件不开放），三相电流为0；

状态2：等到报警灯熄灭后，加入单相电流8.747A（1.05倍定值），保护不动作；

状态3：降低三相电压至0.95*(70/1.732)=38.4V左右，过流保护动作，低电压元件满足。

② 负序电压闭锁定值

状态1：加三相对称电压61V，时间大于10s（保证TV断线告警信号消失且复合电压闭锁元件不开放），三相电流为0。

状态2：等到报警灯熄灭后，加入A相电流8.747A（1.05倍定值），同时将A相电压降低（或增加）至61-6×3=43V（61+6×3=79V），过流保护动作，负序电压元件满足。

改变单相电压1V时负序电压升高1/3。

6. 方向闭锁校验

状态1：加三相对称电压33V，时间大于10s（保证TV断线告警信号消失且复合电压闭锁元件开放），三相电流为0；

状态2：等到报警灯熄灭后，加入单相电流8.747A∠135°（1.05倍定值），保护不动作；

状态3：加入单相电流8.747A∠-45°，保护动作；

（五）零序方向过流保护

1. 试验原理

零序方向元件使用的电压固定为自产零序电压，使用的电流可以通过定值选择用自产零序或者外接零序TA。其方向指向可以在定值中整定指向变压器或者指向系统。

当“零序方向指向”控制字为1时，方向指向变压器,方向灵敏角为255°；当“零序方向指向”控制字为0时，表示方向指向系统，方向灵敏角为75°。其动作特性如下图。

各型号对于TV断线时方向元件的处理并不相同，具体应参照说明书。

2. 试验条件

投入“高压侧后备保护”硬压板和软压板及“投高压侧电压”硬压板。试验定值设置见下表（先退出复压过流保护）。

试验接线同高压侧后备保护试验接线。

3. 零序过流保护定值校验

在A相通入电流4.379A（零序过流I段定值的1.05倍），不加电压，保护动作；

通入电流小于定值3.962A（零序过流I段定值的0.95），不加电压，保护不动作。

“零序过流1段采用自产零序”控制字置0，则采用外接零序作为动作值。

有些版本的零序过流保护所用零序电流固定用自产零序电流或外接零序电流，如PCS-978GE中零序I段固定用自产，零序II段固定用外接零序电流。

4. 方向闭锁校验

判方向所用电流电压固定为自产零序电流和自产零序电压。

状态1：先加三相电压，其中A相电压稍大些，时间大于10s（保证TV断线告警信号消失且有零序电压），三相电流为0（如果A相电压小于其他两相，则零序电压的相位为180°，则动作区要倒过来看）。

状态2：等到高压侧TV断线消失后，在A相加入3.962A电流，电流相位同A相电压，零序过流保护不动作。

状态3：改变A相电流相位与A相电压反向，零序过流保护动作。

（六）阻抗保护

略

（七）高压侧间隙零序保护试验

1. 试验原理

保护设有一段间隙零序过流保护和一段零序过压保护，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一定时间后计时。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逻辑定值的整定值均以间隙零序过流保护的整定值为准。

2. 试验条件

投入“高压侧后备保护”硬压板和软压板及“投高压侧电压”硬压板。

3. 间隙过流保护定值校验

间隙零序过流保护电流定值固定为一次值100A。（如间隙TA变比为1000/5，一次值取100A，则二次零序电流动作值为0.5A）。

4. 零序过压保护定值校验

（PCS-978G零序过电压保护定值固定为180V）

在A、B相通入大小相等方向相反的电压91V，零序过电压保护动作；

在A、B相通入大小相等方向相反的电压89V，零序过电压保护不动作；

PCS-978零序过电压保护定值固定为180V；

间隙过压保护电压取外接时零压定值固定为180V；取自产时零压定值固定为120V。

（大部分继电保护测试仪单相最大输出电压为120V或125V），故校验180V定值时可以加相间电压。

零序电压采用外接零序电压试验：

零序电压采用自产零序电压试验：

（八）高压侧失灵联跳

1. 试验原理

装置设有高压侧失灵联跳功能，用于母差或其他失灵保护装置通过变压器保护跳主变压器各侧的方式。当外部动作接点经失灵联跳开入接点进入装置后，经过装置的电流元件、并带50ms延时跳主变压器各侧断路器。

电流元件判据（逻辑关系：或）：

① 相电流大于1.1Ie（高压侧额定电流）

② 零序电流大于0.1In

③ 负序电流大于0.1In

④ 电流突变量判据满足

2. 试验条件

投入高压侧后备保护硬压板和软压板。“高压侧失灵经主变跳闸”控制字置1，并按需求整定“高失灵联跳”跳闸控制字。

3. 试验步骤

在主变高压侧A相通入满足上述“电流元件判据”的电流，然后由母差保护做主变跳闸出口同时发失灵联跳给主变侧（或者可以短接屏柜端子1QD1和1QD6：高压侧失灵联跳开入），高压侧失灵联跳保护动作。

当失灵联跳开入超过3s后，装置报“失灵联跳开入报警”，并闭锁失灵联跳功能。

（九）二次谐波闭锁比率差动

二次谐波闭锁比率差动试验时，最好选择在变压器保护其中一侧的某一相基波上叠加二次谐波，因多相叠加时不同相的二次谐波会相互影响，不易确定差流中的二次谐波含量。选择主变压器高压侧A相作为试验相。

接线同比率差动试验。

谐波闭锁采用或的关系，闭锁方程为

1. 先保证该基波电流能使比率差动保护动作：

继电保护测试仪“谐波”试验菜单中A相基波电流设置为10A，叠加的二次谐波电流为0，加进保护装置。差动保护跳闸。

2. 加入谐波后变压器差动保护不动作：

继电保护测试仪A相基波电流设置为10A，叠加二次谐波电流为1.7A（大于15%），加进保护装置。变压器差动保护不动作。

基波电流不变，减小二次谐波电流幅值到近1.5A使差动跳闸（步长0.01A）。

也可不采用继电保护测试仪中“谐波”试验菜单，直接在电流端子上通入两路电流，如下图，A相加基波，B相加谐波

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