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SEL-387用于变压器差动保护的整定计算及探讨

时间:2010-06-18 来源: 编辑: 点击:次 字体设置:
摘 要:简述了SEL-387继电器的基本原理及特性,并详细分析了SEL-387用于变压器差动保护的整定计算原则,提出了实际应用中的问题和建议。
  关键词:SEL-387 差动保护 整定计算 变压器

1 引言

  一座110kv变电站全站保护采用了美国SEL系列产品,在运行中性能良好,现结合实际情况,对用SEL-387构成的变压器差动保护进行简单的原理分析,以及对变压器差动保护的整定计算进行探讨。

 

2 SEL-387电流差动继电器的比率制动差动保护

  SEL-387继电器可用于变压器、电动机等的差动保护,具有数字补偿特性,能适应各种变压器和TA的接线形式。SEL-387具有灵活的SELOgic控制方程,用户可以按系统及操作要求定制保护、控制等逻辑功能。SEL-387继电器的制动元件具有双折线、可调百分比制动特性,差动元件可选择由二次和五次谐波元件闭锁,其比率制动差动特性如图1。

  差动保护计算采用以差动电流线圈各侧二次额定电流为基准的电流标幺值进行运算,动作电流(IOP)为各侧电流标幺值矢量和,制动电流(IRT)为各侧电流标幺值以标量方式相加,并除以2,如果动作量大于曲线中相应的制动量,且动作量满足最小动作值,将发生跳闸,动作公式如下(差动按接入三侧电流为例,公式中电流为标幺值):

  ⑴差动电流计算:IOP=|I1+I2+I3|

  ⑵制动电流计算:IRT=0.5*(|I1|+|I2+|I3|)

  在满负荷穿越电流条件下,所有流进变压器的电流和等于1,而所有流出变压器的电流和等于-1,此时IOP计算应得出1+(-1)=0。IRT计算应得出(|1|+|-1|)/2=1;对于一个平衡的穿越性故障,如果故障电流为5A,其理想的计算结果为IOP=0和IRT=5;对于内部故障,因为IOP值较大,只需要选择合适的制动曲线即可。

2 SEL-387电流差动继电器作为变压器差动保护时的整定计算

  本例中以三圈变为例进行整定计算的说明,变压器中性点不接地,差动电流引入变压器高、中、低三侧。

⑴变压器各侧二次额定电流的计算:详细计算如下表格,表格中当TA接线为Y型时,接线系数Kjx=1, 接线为d型时,接线系数Kjx=

 

  对于SEL-387电流差动继电器来说,只需要输入变压器的基本参数、各侧TA变比及连接方式,各侧的二次额定电流值即自动计算出来,不需整定,其表达式为:


  软件中的整定过程:

  ① MVA:变压器最大容量的整定。

  ② E87W1~E87W3:E87Wn指定了哪些绕组输入用于差动计算,E87Wn选Y,投入相应绕组;选N,退出相应绕组。

  ③ VWDG1~VWDG3:输入变压器各端的额定线电压。

  ④ CTR1~CTR3:将TA额定一次电流除以二次电流即为TA变比输入。

  ⑤ W1CT到W3CT:继电器必须明确每个绕组TA是三角连接还是星型连接,输入Y或D。

⑵相位的补偿:

  变压器由于存在星型和三角形绕组,如果TA接线仅有星型连接时,必须进行相角调整,如对于Y/Y/d-11联结组别的变压器,如果变压器各侧TA接线均为星型时,整定为:

  ① ICOM=Y:定义了输入电流是否需要进行相角补偿。

  ② W1CTC=12 W2CTC=12 W3CTC=11

⑶差电流速断:U87P

  按躲过变压器励磁涌流和外部短路最大不平衡电流整定,整定值为TAPn的倍数,视变压器的具体容量来整定,一般整定为6~8(TAPn)。

⑷差动保护最小动作电流:O87P

  按躲过变压器额定负载时的最大不平衡电流整定,整定值为TAPn的倍数,一般整定为0.3~0.5(TAPn)。

⑸比率制动斜率:SLP1,SLP2

  SLP1、SLP2分别为两条折线的斜率,当用于单折线特性时,需要整定SLP2=OFF。

⑹起始制动电流:IRS0

  因为SLP1折线经过原点,所以该值无法整定(保护中也没有该定值整定项),只能通过差动保护最小动作电流和折线斜率来间接进行整定,因为整定计算规程规定起始制动电流为(0.8~1.0)TAPn, 最小动作电流整定为(0.3~0.5)TAPn,对于单折线特性斜率一般整定为0.5,即同时满足如下条件:

  因此斜率整定为0.5时IOP必须在(0.4~0.5)TAPn的范围内整定;按照说明书推荐斜率为0.4,此时IOP必须在(0.32~0.4)TAPn的范围内整定。

⑺独立谐波闭锁方式选择:IHBL

  可通过整定选择按相独立闭锁或交叉闭锁,如果设为N,当三相之中任一相的谐波电流达到整定值时闭锁三相,反之设定为Y,仅闭锁相应相。

⑻二次谐波闭锁百分比:PCT2

  在空投变压器时会在变压器电源侧产生很大的励磁涌流,可能引起差动保护误动。励磁涌流在第一周波产生的二次谐波电流与基波电流之比通常超过30%,因此利用二次谐波电流来识别励磁涌流现象并防止差动保护误动,一般可整定为15%~20%。


⑼五次谐波闭锁百分比:PCT5

  五次谐波闭锁防止过励磁时的误动作,变压器在过电压115%-120%时,五次谐波分量最大达到基波电流的50%,过电压超过120%时,五次谐波分量将减小,当过电压达到140%时,五次谐波分量为基波电流的35%,此时严重威胁变压器的安全运行,因此一般五次谐波制动比整定为30%-35%,要退出五次谐波闭锁可设置PCT5为OFF。

⑽SEL-387跳闸逻辑方程的设置:

以上仅为简单的跳闸逻辑示例,当比率差动87R或差电流速断87U继电器动作时,TR4跳闸变量置位(动作),TR4逻辑输出使TRIP4动作,引起OUT104置位,对应开出继电器接点OUT104闭合, 从而驱动变压器三侧断路器跳闸。跳闸逻辑的解除通过ULTR4实现,其定义为当变压器各侧三相电流均检测为无流时置位,当然必要时可以编程监视断路器跳闸位置继电器的动作情况。

3 应用中的几个问题

⑴SEL-387差动保护没有TA断线闭锁功能,这样当TA断线时,差动保护有可能误动作,TA断线闭锁应可以根据实际需要实现闭锁跳闸或告警功能。

⑵如上分析,当比率差动保护采用单折线特性,斜率和最小差动动作电流的整定要互相配合,验证动作条件是否满足整定计算规程。

⑶谐波闭锁方式的探讨:在变压器空载合闸时,如果该变压器的一相绕组存在匝间短路故障,匝间短路的故障相电流具有内部短路电流的特征,差动保护理应动作,此时若选择交叉闭锁,差动保护直至励磁涌流衰减到不满足纵差保护闭锁条件时才能动作,延长了变压器的故障持续时间,因此是不可取的。

参考文献

  1 王维俭.电气主设备继电保护原理与应用.北京:中国电力出版社,1996.


  2 王维俭.发电机变压器继电保护应用.北京:中国电力出版社,1998.

  3 DL/T 684-1999,大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

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