7UT61差动保护的整定计算原则

７ＵＴ６１变压器差动保护的整定计算原则　

西门子差动保护继电器７ＵＴ６１是继承了７ＵＴ５１的保护原理、并在其第四代保护的软硬件平

台基础上发展起来的，因此原有的７ＵＴ５１的整定计算与保护运行经验对７ＵＴ６１的整定计算极

具参考价值。７ＵＴ６１的整定计算原则结合了自身的保护原理、并符合国家电力行业标准《大

型发电机变压器继电保护整定计算导则》ＤＬ／Ｔ　６８４－１９９９。　

下图是７ＵＴ６１的差动保护原理图，保护原理如上所述。　

作为典型的两卷变压器保护，７ＵＴ６１主要的整定计算项目有：　

１、　差动门槛值ＩＤＩＦＦ＞

２、　比率制动特性曲线１的制动系数ｋ１和曲线１的基准点（曲线１的反向延长线与横坐标的交叉点）　

３、　比率制动特性曲线２的制动系数ｋ２和曲线２的基准点（曲线２的反向延长线与横坐标的交叉点）　

４、　差动速断定值ＩＤＩＦＦ＞＞　

５、　二次谐波制动　

６、　高次谐波制动　

７、　ＣＴ饱和附加制动　

８、　差动动作时间　

一、　差动门槛值ＩＤＩＦＦ＞

差动保护动作门槛值即最小保护动作电流，其整定原则为躲过变压器额定负载下的最大

不平衡电流（见导则）。　

　即 ＩＤＩＦＦ＞　＝Ｋｒｅｌ＊（Ｋｅｒ＋△Ｕ）＊Ｉｅ 式（３－１）　

式中：Ｉｅ为主变二次额定电流，整定时继电器定值选项中本身以Ｉｅ为单位　

Ｋｒｅｌ为可靠系数，一般取１．３－１．５　

Ｋｅｒ为主变各侧电流互感器的比误差，按照规程，一般可取０．０６　

△Ｕ为变压器调压引起的误差，一般可取调压范围中偏离额定值的最大值（百分 值）。　

　按照此计算公式，得到的差动保护动作门槛值往往很小，导则中建议取　

０．３－－－０．５Ｉｅ　

而最近江苏电网连续几次出现主变差动保护误动，且都是差动电流稍大于门槛值的情况。主要是在区外故障切除后电流有效值下降后在主变各侧的电流中仍存在较大的非周期分量及励磁涌流，而此时ＣＴ饱和制动及涌流制动都不一定有效。因此，最直接有效的方法就是再提高差动保护的门槛值。而实际上变压器本身的非电量保护是变压器本体故障的主要保护，原来老式的电磁型差动继电器的动作电流为１．３－－－１．５Ｉｅ，只要其接线正确，误动的情况很少；而换了很灵敏的微机保护之后，其误动的情况反而增加。因此，可以考虑进一步提高差动保护的门槛动作值至０．５－－－－０．８。　

二、差动速断值ＩＤＩＦＦ＞＞　

差动速断保护本质上是纵差保护中的一个辅助保护，当内部故障电流很大时，防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延迟动作。　差电流速断整定值应按躲过变压器初始最大励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定（见导则）。对于７ＵＴ６１来说，差动速断保护是不带任何闭锁和制动的，只要差动电流一达到速断定值，立即无条件跳闸，而其对于外部故障具有自动识别功能，且一般主变空载投入时的最大励磁涌流都要大于最大不平衡电流。因此，我们可以按照躲过主变空载投入时的最大励磁涌流来整定差电流速断定值：　

　即 ＩＤＩＦＦ》＝Ｋ＊Ｉｅ 式（３－２）　

其中 Ｋ的大小视变压器容量和系统电抗大小，一般有　

６３００ＫＶＡ以下 ７－－－－１２　

６３００－－－３１５００ＫＶＡ ４．５－－－－７　

４００００－－－－１２００００ＫＶＡ ３－－－６　

１２００００ＫＶＡ以上 ２－－－５　

容量越大，系统电抗越大，Ｋ取值越小　

三、比率制动特性曲线１的制动系数ｋ１及曲线１的基准点　

比率制动特性曲线１是过原点的直线，主要考虑在负荷状态下及区外故障时ＣＴ未达到饱和状态时的ＣＴ误差，此时ＣＴ误差基本与穿越电流大小成比例。　

按照导则可按下式整定Ｋ１，即：　

Ｋ１＝Ｋｒｅｌ（Ｋａｐ＊Ｋｃｃ＊Ｋｅｒ＋△Ｕ） 式（３－３）　

但是考虑到７ＵＴ６１的制动电流为两侧电流的绝对和，而非绝对和的一半，因此可按下式整定：

Ｋ１＝Ｋｒｅｌ（Ｋａｐ＊Ｋｃｃ＊Ｋｅｒ＋△Ｕ）／２ 式（３－４）　

其中：　Ｋｒｅｌ、△Ｕ、Ｋｅｒ 同式（３－１），但Ｋｅｒ应比式（３－１）中大，可取０．１　

Ｋａｐ为非周期分量系数，可取１．５—２．０　

Ｋｃｃ为ＣＴ的同型系数，可取１．０　

一般Ｋ１取０．２５—０．５左右。如果采用两段式比率制动特性，Ｋ１可取小一点，而采用一段式比率制动特性时，可相对取大一点。　

由于差动保护本身极其灵敏，一般都能满足灵敏系数高于２的要求　

曲线１的基准点一般设置为零点。　

四、比率制动特性曲线２的斜率Ｋ２及曲线２的基准点　

含两段比率制动特性的差动保护由于其原理的先进性及灵活性，正越来越多的被其他国

内厂家所吸收和采纳。它主要考虑在大电流区外故障情况下，由于ＣＴ饱和，测量误差增大，因此可以考虑采用更高的制动特性。　

曲线２的基准点取决于曲线２和曲线１之间拐点及曲线２的斜率Ｋ２。　

　拐点与Ｋ２的选取一般与ＣＴ的误差情况相匹配。可根据拐点及Ｋ２确定曲线２的基准点。一般Ｋ２与Ｋ１越接近，基准点的值越小，接近与０点。　

如果希望按照传统的一段式比率制动特性来整定，只需Ｋ２＝Ｋ１，基准点选０即可。　

五、二次谐波制动整定　

二次谐波制动比指的是各相电流中二次谐波分量与基波分量的比值，根据运行经验及整定导则，一般整定为　

１５％－－２０％　

在这里有一个交叉闭锁的问题。由于变压器各相涌流及涌流中出现二次谐波的百分比不尽相同，很容易出现某相涌流超过差动门槛值而二次谐波比达不到１５％的情况，这时候就会造成差动保护误动的情况。虽然不会造成大的损失，但影响不好，因此一般我们都会选择投入交叉闭锁功能。这是考虑到空投主变时总有某相的二次谐波比会高于１５％－－２０％的定值。这样我们就可以有效的闭锁差动保护几个周期。在几个周波之内，励磁涌流会很快的衰减，　从而不会造成差动保护误动。　

还有一个问题，就是万一变压器投入到故障情况下，交叉闭锁会闭锁差动保护的正确动作。这是二次谐波制动原理的差动保护的一个矛盾。因此选择一个合理的交叉闭锁时间很关键。　

现在的变压器抗短路电流有了明显的提高，一般来讲，在０．２Ｓ之内切除内部故障不应烧毁铁芯。考虑到励磁涌流衰减时间及继电器从检测故障到出口跳闸时间的裕度，并根据实际运行经验，通常选择交叉闭锁时间为　

８０－１２０ｍｓ即　４—６个周波　

六、高次谐波制动　

高次谐波制动主要考虑在大容量主变中，当外部故障切除后由于过激磁作用，有可能产生含高次谐波的励磁涌流，从而产生了差动电流，当差动门槛值较低时，有可能造成差动误动。因此，在大容量变压器中可选用高次谐波制动功能。　

根据经验，此时的励磁涌流中五次谐波分量最明显。因此我们可选用五次谐波制动功能。　一般，五次谐波制动比选在３５％左右，　

由于是二次谐波制动之外附加的制动特性，因此可以适当选取较小的闭锁上限值。　即差动电流分量大于该上限值时，就开放差动保护，可选默认值１．５Ｉｅ　

同时交叉闭锁功能可不用，闭锁时间选为０　

七、ＣＴ饱和附加制动特性　

该特性在选用比率制动系数较低的情况下能起到较好的作用。一般根据ＣＴ的误差情况及运行实践可选　

起始制动电流为６—８Ｉｅ，　

闭锁时间为６—８个周波　

八、差动动作时间　

比率差动和差动速断的动作时间一般为０ｓ