微机保护在35KV变电站中的应用

微机保护在35KV变电站中的应用

摘要：公司在安装调试35KV变电站过程中经常遇到主变压器差动保护的一些问题，本文主要介绍影响变压器差动保护的因素，传统保护装置与微机保护装置的特点。通过两种保护装置及原理比较，简要介绍选型装置和改造过程及改造后运行情况和效果。

关键词：电磁型继电器；微机保护；越级跳闸

Abstract:In theinstallation and debuggingoftenencounter some problemsof differential protection of main transformerin35KVsubstation,this paper mainly introduces theinfluencing factorsof the transformer differential protection,the traditionalprotection device and microcomputer protection device.Throughtwo kinds of protective devicesandcomparison principle,briefly introduces theselectiondeviceand transformation process andtransformationafter the operationand effect.

Key words:electromagneticrelay;microprocessor-based protection;override trip

某35KV变电站，31.5MV A主变主保护，原采用许继公司DCD-2A型差动继电器作为主保护，存在区外故障及雷击造成的越级跳闸等问题，给供电安全、安全生产造成巨大影响。采用微机保护改造后，既提高了系统的稳定性，确保供电安全，又能够简化二次接线，减少维护量。

该35KV变电站设31.5MV A主变压器，35KV开关柜KYN61, 10KV开关柜KYN28A,高压侧CT变比1000/5, 低压侧CT变比2500/5,保护设有变压器差动保护、过流保护、过负荷保护、重瓦斯保护、轻瓦斯保护，压器差动保护、重瓦斯保护无时限作用于双侧开关跳闸，过流保护带时限作用于双侧开关跳闸，其他作用于信号。差动保护的构成为许继公司DCD-2A型差动继电器，但据变电站工作人员反映，实际应用中，变压器差动保护几乎每年都出现因为区外故障和雷击线路造成的差动保护越级动作，保护可靠性和选择性较差，从而使供电安全受到很大影响，造成不小的经济损失。

针对存在的问题，我们成立维修改造小组，组织相关人员分析、论证可行性。参照有关书籍文献及运行参数，根据保护及控制要求制定改造方案。

影响变压器差动保护的因素，主要有变压器接线组别、各侧电压等级、CT 变比等因素的影响。主变差动保护要考虑的一个基本原则是要保证正常情况和区外故障时，用以比较的主变高低压侧电流幅值是相等，相位相反或相同，从而在理论上保证差流为0。不管是电磁式或集成电路及现在的微机保护，都要考虑上述三个因素的影响。

电磁式保护，对于接线组别带来的影响通过外部CT接线方式来解决。主变为Y/△接线，高压侧CT二次采用△接线，低压侧CT二次采用Y接线，由保护CT完成相角的归算同时消除零序电流分量的影响。电流由主变高压侧传变到低压侧时，相位前移30度，低压侧CT接成Y/Y，角度没有偏移。高压侧CT接成Y/△，CT二次侧比一次侧（也即主变高压侧）相位也前移了30度。这样就保证了高低压侧CT的二次电流同相位。高压侧CT接成Y/△后，电流幅值增大了√3倍（实际上是线电流），在选择CT变比时，要考虑到这个因素，尽量让流入差动继电器的主变高低压侧电流相等。因为CT都是标准变比，通常不能保证高低压侧二次电流相等，对此一般采取在外回路加装电流变换器或着对具有速饱和铁芯的差动继电器，调整它的平衡线圈的匝数。不过这两种方法，精度都不高。

继电器的基本原理是利用非故障时暂态电流中的非周期分量来磁化变流器的导磁体，提高其饱和程度，从而构成躲过励磁涌流及穿越性故障时不平衡电流的作用。

微机保护同传统保护相比，主要是实现的方法和计算的精度有了很大提高。早期有些微机差动保护，可能是运算速度不够的缘故，相角归算还是采用外部CT接线来消除（如DSA早期某型号产品）。现在的微机差动保护，CT都是采取Y/Y接线，相角归算由内部完成：通过电流矢量相减消除相角误差。主变差动为分相差动，对于Y/△-11接线，同低压侧IAl相比较运算的并不是高压侧Iah，而是Iah*=Iah-Ibh(矢量减)，这样得到的线电流Iah*，角度左移30度，同低压侧Ial同相位。对于Y/△-11接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是：Iah*=Iah-Ibh、Ibh*=Ibh-Ich 、Ich*=Ich-Iah(都为矢量减)。对于Y/△-1接线，参与差流计算的Y侧3相电流量分别是：Iah*=Iah-Ich；Ibh*=Ibh-Iah 、Ich*=Ich-Ibh(都为矢量减)。通过减超前相或滞后相电流的不同，从而实现相角滞后或前移30度。主变变比和CT变比造成的误差都是幅值上的差异，这方面的处理，对于微机保护而言，是非常容易的，输入量（对△侧）或相位归算后的中间量（对Y侧）乘以相应的某个比例系数即可。当然这个系数对Y侧，还要考虑到内部矢量相减，同时造成的幅值增大了√3倍。

以上是基于装置理论和静态情况下的介绍和分析，实际应用中，特别是故障和雷击时暂态的传变过程非常复杂，离散性非常大，现代的研究大量借助仿真技术，建立物理模型，进行故障模拟，并借助微型计算机的发展，实现对故障波形的瞬时采样与计算和逻辑出口，从而使保护的选择性和可靠性大幅度提高。

DCD-2A型差动继电器一旦整定完成，其特性便相对固定下来，能够较好躲避励磁涌流，但对相对复杂的故障和雷击时的暂态传变无法识别，如二次谐波，直流分量，CT铁芯饱和产生的波形畸变等，是造成保护越级跳闸的主要原因。

小组成员广泛了解目前国内外成熟的微机保护产品，对微机保护装置进行选型，最后确定选用南京南瑞继保电气有限公司的产品，型号：RCS-9679C 。原因：一是硬件先进，结构合理，CPU选用美国进口产品，集成电路板采用先进的表面贴装工艺，背板插头采用镀金加环形弹簧等；二是原理先进，少有的三折线比率差动；三是主后备保护一体，符合现场实际，便于安装、接线和调试；四