比率差动试验方法

比率差动保护实验方法
汉川供电公司石巍
主题词比率差动实验方法
随着综合自动化装置的普遍推广使用，变压器比率差动保护得到了广泛的使用，但是由于厂家众多，计算方法和保护原理略有差异，而且没有统一的实验方法，尤其是比率制动中制动特性实验不准确，给运行和维护带来了不便，下面介绍两种比较简单和实用的，用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法。

一、比率差动原理简介：
差动动作方程如下：
Id>Icd (Ir<Ird)
Id>Icd+k*(Ir-Ird) (Ir>Ird)
式中：Id——差动电流
Ir——制动电流
Icd——差动门槛定值（最小动作值）
Ird——拐点电流定值
k——比率制动系数
多数厂家采用以下公式计算差动电流；
Id=︱İh+İl︱（1）
制动电流的公式较多，有以下几种：
Ir=︱İh-İl︱/2 (2)
Ir=︱İh-İl︱(3)
Ir=max｛︱İ1︱，︱İ2︱，︱İ3︱…︱İn︱｝(4)
为方便起见，以下就采用比较简单常用的公式（3）。

由于变压器差动保护二次CT为全星形接线，对于一次绕组为Y/∆，Y/Y/∆，Y/∆/∆，Y形接线的二次电流与∆形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿，补偿的方式为：İA=（İA’—İB’）/1.732/K hp
İB=（İB’—İC’）/1.732/K hp
İC=（İC’—İA’）/1.732/K hp
其中İA、İB、İC为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流），İA’、İB’、İC’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流。

K hp为高压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），一般设定为1。

这样经过软件补偿后，在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时，保护会同时测到两相电流，加入A相电流，则保护同时测到A、C两相电流；加入B相电流，则保护同时测到B、A两相电流；加入C相电流，则保护同时测到C、B两相电流。

对于绕组为∆形接线的二次电流就不需要软件补偿相位，只要对由于CT变比不同引起的二次电流系数进行补偿了，电流计算公式为：
İa=İa’ /K lp
İa’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流；İa为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流）。

唯一要注意的是保护装置要求低压侧电流与高压侧电流反相位输入，高压侧的A相与低压侧的A相间应相差150度。

K lp为低压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），与保护用的CT
变比大小有关。

这样，差动保护差流的计算公式就可写成：
Ida=︱İhA+İla︱=︱（İA’—İB’）/1.732/K hp +İla/K lp︱（5）
Idb=︱İhB+İlb︱=︱（İB’—İC’）/1.732/K hp +İlb/K lp︱（6）
Idc=︱İhC+İlc︱=︱（İC’—İA’）/1.732/K hp +İlc/K lp︱（7）
制动电流的计算公式为：
Ida=︱İhA—İla︱=︱（İA’—İB’）/1.732/K hp—İla/K lp︱（8）
Idb=︱İhB—İlb︱=︱（İB’—İC’）/1.732/K hp—İlb/K lp︱（9）
Idc=︱İhC—İlc︱=︱（İC’—İA’）/1.732/K hp—İlc/K lp︱（10）
二、实验方法简介：
下面以变压器一次绕组接线方式为Y/∆的形式为例介绍比率差动保护性能的实验方法：
1、最小动作电流（Icd）：
高压侧实验公式为：I=1.732*Icd/K hp
低压侧实验公式为：I=Icd/K lp
式中：I为实验所施加的实验电流值；
K hp、K lp为高压及低压侧的平衡系数；
Icd为最小动作电流整定值。

按变压器各侧A、B、C分别施加电流I，保护应可靠动作，误差应符合技术条件的要求，必须注意的高压侧实验与低压侧实验不同的是：通入A相电流，A、C相动作；通入B相电流，B、A相动作；通入C相电流，C、B相动作；
2、制动特性斜率K
制动特性斜率实验时，要同时输入两侧电流，而且要注意两侧电流的相位关系，但是一般的保护测试仪只能同时输出三相电流，这样就要找出一种能满足测试要求
的实验方法。

根据式（5）、（6）、（7）及差动保护动作方程：
在做A相的实验时：
令İB’= İC’=0，则Idb=0，
如要求Idc=0，则İA’ /1.732/K hp=İlc/K lp
即İlc= K lp*İA’ /1.732/K hp
因此高压侧A相加电流I1⁄ 0 º，低压侧A、C相电流分别为I2⁄-150 º，I3⁄- 3 0º，固定I1，I3大小为I3= K lp* I1 /1.732/K hp，改变I2的大小，测出保护刚好动作时的电流大小，就可计算出制动特性斜率K，然后改变I1，I3大小，再测出另外的动作点。

制动特性斜率K的公式为：
K=（Id-Icd）/(Ir-Ird)=（I1 /1.732/K hp- I3/ K lp- Icd）/ I1 /1.732/K hp+ I3/ K lp-Ird）如果根据以上的公式推导就可得到一种只需同时输出三相电流就可测试差动保护的实验方法了。

具体的接线方法为：
同理，如果令İB’= İC’，
则Idb=0，
İC=（İC’—İA’）/1.732/K hp=（İB’—İA’）/1.732/K hp=—İA
假设İbl=0, İcl=-İal
则有İa=-İc，
所以Ida=︱İhA+İla︱
Idb=︱İhB+İlb︱=0
Idc=︱İhC+İlc︱=︱-İhA+（-İla）︱=Ida
为达到İB’= İC’、İbl=0, İcl=-İal可用下面的接线方式：
注意∆形绕组电流回路的N没有接到Y形绕组电流回路的N上，而是用Ic接到N上，这样才能满足假设条件。

于是就可以在高压侧A相加电流I1⁄0 º，B、C 相并联后加I3⁄- 12 0º，低压侧A相电流为I2⁄-150 º，固定I1、I3，I3大小为I3= 2* I1，改变I2的大小，测出保护刚好动作时的电流大小，就可计算出制动特性斜率K，K 值计算公式同上法。

三、结论：
两种实验方法没有本质的区别，都是通过公式推导，找出补偿电流的补偿方式，计算补偿电流的大小和角度关系，然后再应用到实际中去；但通过比较不难发现后一种方法比前一种方法所加补偿电流计算方法简单，相位角与实际运行时一致，而且可同时测量两相的差动保护。

总之只要通过了解保护的原理，掌握其内在的关系就不难找到简单而实用的方法。