变压器差动保护比率制动测试方法

变压器差动保护比率制动测试方法

以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，总结了几类变压器保护算法的特点，给出了相应的试验接线方法

和一般性试验步骤。

1 几个基本概念

1.1 比率制动系数

采用比率差动能显著提高变压器保护的灵敏度，国产微机型变压器差动保护常采用具有两段折

线形的动作特性曲线，如图1所示。

I op

I

res

I res.min

图1 比率制动特性曲线图

比率制动曲线有两大决定因素，即动作电流和制动电流，按照预定的算法计算得到动作电流和制动电流，满足比率制动曲线即可动作。

1.2 变压器的Y ，d11接线组[1]

变压器组常采用Y ，d11接线组。需要指出的是，只要是Y ，d 型接线组，就有奇数次接线组别出

现，按照我国电工技术规范，规定Y ，d11接线组为变压器标准接线组。如果出现Y ，d11接线组，在进行差流运算时就必须进行相位校正，这在下文的算法分析中将做详细讨论。

1.3 TA 极性端

按照惯例，保护TA 极性端位于母线侧。对于变压器差动保护，只要确立变压器各侧母线位置，

就不难确定各侧TA 的极性端。而电工学上常采用减极性标注方法对TA 极性端进行标注，照此原则就能对流入保护装置电流的方向进行准确判断。这一点对于确定进行比率差动试验时所加电流的相位很有帮助。

1.4 平衡系数

对于正常运行变压器，不计励磁电流，各侧磁势平衡。这一平衡关系反映到微机保护中，各侧

的二次电流应在微机保护的算法体系下平衡。

将各侧不同的电流值折算成作用相同的电流，相当于将某一侧或两侧的电流乘以修正系数，该

系数叫做平衡系数。

以Yn ，Yn ，d11型自耦变为例，差动保护TA 二次侧采用星形接线，各侧额定电压及TA 变比分别为h h m m l l U n U n U n 、、、、、，若以高压侧为基准，则各侧流入差动保护某相的电流分别为

m l h I I I ===（1） 式中N S 为变压器额定容量。

设以高压侧电流为基准，将其他两侧的电流折算到高压侧的平衡系数分别为bm bl K K 和。则

h m m bm m h h I U n K I U n == （2） h l l bl l h h

I U n K I U n == （3） 对于微机保护装置，可以理解为，在中压侧三相加入1A 正序电流，在高压侧只需要加入bm K 安

培的正序电流即可使微机保护计算差流为零，低压侧同理。

1.5 动作电流与制动电流的计算

引入平衡系数以后动作电流的计算公式为

op h m bm l bl I I I K I K =++ （4）

对于三绕组变压器，制动电流有多种取法，有的取高、中、低压侧TA 二次电流幅值和的一半；

有的取高、中、低压侧TA 二次电流幅值的最大值，具体取法要参看保护装置技术说明书。值得指出的是，所有动作电流、制动电流都要折算到同一侧计算比较才有意义。

2 两类相位校正算法

由于Y ，d11接线组的存在，Y ，d11两侧电流存在一定转角，在进行差流计算时需要将不同连接

组别的电流转换至同一角度方可进行比较。 3.1 星形侧向三角形侧校正的算法

这种算法将各侧电流均折算到三角形侧进行计算比较。其校正算法如下： 星形侧222222222()/3()/3()/3A A B B B C C C A I I I I I I I I I ⎧'=-⎪⎪'=-⎨⎪'=-⎪⎩

（5） 三角形侧222222a a b b c c I I I I I I '⎧=⎪'=⎨⎪'=⎩ （6） 式中2B2C 2A I I I 、、——星形侧TA 二次电流；

2B2C2A

I I I '''、、——星形侧校正后的各相电流； a 2b2c2I I I 、、——三角形侧TA 二次电流；

a

2b2c2I I I '''、、——三角形侧校正后的各相电流。 采用此类算法的主要保护有国电南自的PST-1200、GSGT756，四方的CST31，南瑞继保的LFP-972，许继的WBZ-500H 等产品。

3.2 三角形侧向星形侧校正的算法

这种算法将各侧电流均折算到星角形侧进行计算比较。其校正算法如下：

星形侧220220220()()()A A B B C C I I I I I I I I I '⎧=-⎪'=-⎨⎪'=-⎩ （7） 三角形侧()()()22c22b2a 22c2b2/3/3/3

a a

b

c I I I I I I I I I ⎧'=-⎪⎪'=-⎨⎪'=-⎪⎩ （8）

式中0I ——星形侧零序电流二次值；其余电流含义同3.1节。

采用此类算法的主要保护有南瑞继保的RCS-978，许继的WBH-800H 等产品。

经过上述变换，差动回路两侧电流之间的相位一致。上述转换均通过微机算法在保护装置内部

使两侧差动电流平衡。

3 比率制动系数一般性试验方法

3.1 接线方法

采用不同的试验仪时对不同接线组进行试验时接线方法各不相同。下面从突出概念的角度出发，选取三相试验仪进行说明。三相试验仪只能提供三路电流，每侧可以加入单相或两相电流进项分相测试。设均对A 相进行差动试验，Ⅰ侧为星形接线组，Ⅱ侧也为星形接线组，III 侧为三角形接线组。

1）如果采用往三角形侧校正的算法3.1，利用Ⅰ侧、Ⅱ侧进行比率差动试验。则两侧电流均从A

相流入，N 相流出。此时接线相当于同时对A 、C 两相进行试验。

2）如果采用往三角形侧校正的算法3.1，利用Ⅰ侧、III 侧进行比率差动试验。则Ⅰ侧电流从A

相流入，N 相流出。III 侧电流从A 相流入，C 相流出。此时接线也相当于同时对A 、C 两相进行试验。

3）如果采用往星形侧校正的算法3.2，利用Ⅰ侧、Ⅱ侧进行比率差动试验。则两侧电流均从A 相

流入，B 相流出。此时接线相当于同时对A 、B 两相进行试验。

4）如果采用往星形侧校正的算法3.2，利用Ⅰ侧、III 侧进行比率差动试验。则Ⅰ侧电流从A 相

流入，B 相流出。III 侧电流从A 相流入，N 相流出。此时接线也相当于同时对A 、B 两相进行试验。

其余相测试类比推导。值得注意的是，所加两相测试电流相位应相反，只有这样才会既有差流

又有制动电流，达到测试比率制动系数的目的。

3.2 试验步骤

1）根据比率制动曲线选取两个试验点，求取这两个试验点的坐标，注意两个试验点间隔比较远，这样求取比率系数时误差较小；

2）、选取试验侧和相别，如选择Ⅰ侧、III 侧的A 相进行比率差动试验；

3）根据不同保护装置的算法列出动作电流计算式和制动电流计算式，计算时可以假设某侧电流

较大，且两侧电流方向相反，将相量运算化为代数运算，得到一个二元一次方成组，求解可得到计算电流；

4）将第3步得到的结果换算至试验应加的电流。将第3步所得结果除以平衡系数，如果是需要转

换的一侧，如3.1算法中的星形侧和3.2算法中的三角形侧，需要将电流乘以转换系数需加的电流值；

5）按4.1分析接线完后，在第3步假定较大电流的一侧加入第4步计算所得试验电流值，并在另

一侧加入比第4步计算电流略大的试验电流，逐步减小，直至差动保护动作，得到一组动作电流值；

6）重复上一步，得到两组动作电流后，利用第4步，将试验电流反算得到差动、制动电流；

7）利用两组临界动作电流值和计算公式，计算出动作电流和制动电流；

8）将第7步结果描点，计算得到比率制动系数。

4 算例

某500kV 自耦变的接线方式为Yn ，Yn ，d11，额定容量为750.0MVA ，高、中、低压侧额定电压分

别为525.0kV 、230.0kV 、36.0kV ，高、中、低压侧TA 变比分别为3000/1、3000/1、4000/1，TA 二次负载均为星形接线。保护装置为国电南自GSGT756系列产品，差动定值倍数为0.4，一折段制动电流定值倍数为0.8，二折段制动电流定值倍数为3.0，一折段斜率为0.5。

用三相试验仪测试一折段斜率的方法步骤如下：

1）选取两个测试点，坐标分别为1r I =1A ，1d I =0.5A;2r I =1.5A ，2d I =0.75A 。

2）选取Ⅰ侧、III 侧的A 相进行比率差动试验；

3）列出差动电流和制动电流(GSGT756采用变压器三侧TA 二次电流幅值的最大值作为制动电流)