变压器差动保护GCT00102技术说明书

GCT-100/102变压器差动保护装置保护原理与调试方法武汉国测科技股份电力自动化事业部10目录装置概述 3保护原理 32.1 概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32.2 差动速断保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42.3 比率制动式差动保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42.4 CT断线闭锁„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„72.5 过负荷保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7定值整定 73.1 定值范围„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„73.2 系统参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„83.3 压板整定信息93.4 定值整定说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„103.5 应用举例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11调试方法 134.1 装置整定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„134.2 功能试验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14附：装置背板端子接线图 1611装置概述GCT-102数字式变压器差动保护装置〔以下简称装置，适用于110kV卷变压器主保护，可集中组屏也可在开关柜就地安装。GCT-100110kV侧电流输入，可集中组屏也可在开关柜就地安装。保护保护功能序号12345678功能名称9差速断比率制动差动保护差流越限告警TATA过负荷告警过负荷启动风冷过负荷闭锁调压本体重瓦斯〔开入信号〕本体轻瓦斯〔开入信号〕有载调压重瓦斯〔开入信号〕有载调压轻瓦斯〔开入信号〕冷却消逝〔开入信号〕压力释放〔开入信号〕温度过高〔开入信号〕温位降低〔开入信号〕2保护原理2保护原理2.1概述：变压器是变电站的主要设备，变压器可能发生的故障有：各相绕组之间的相间短路、的过电流、不正常电压过高引起的过励磁等。一般地，以差动保护作主保护，主变的后备保护作为出线拒动时的后备保护，非电量保护作为主保护的一种补充保护。6.3MVA及以上厂用变压器和并联运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。变压器在正常运行时，理论上流入功率和流出功率是相等的，在主变两侧电压变化很小，且现场的二次CT变比、接线方式和额定电流不变时，凹凸压侧的电流在大小和方向上〔区内故障〕的差动保护。在电磁式保护中，我们可以直观看到保护的原理。我们假设变压器的变比为K，△/Y接线，对于差动保护的高压侧和低压侧CT，实行高侧CT变比/CT1/K的二CT变比关系和对应的Y/CT变比引起+低压侧电流=差动电流=00时，认为变压器处于正常工作状态。实际状况下，差动电流不行能为0，则在差动电流小于某个值时认为变压器出于正常状态。三卷变压器的状况也是类似的。2.2差动速断保护在微机保护中，由于可以通过算法而不用通过电路形式将变压器两侧〔或三侧〕的二次电流进展折算，所以差动保护二次局部的接线可以大大简化，同时对于CT变比的比例关系也没有严格的要求。2.2差动速断保护2.3比率制动式差动保护除故障。2.3比率制动式差动保护比例制动——区分内、外故障，依据分相设置〔低压侧动，引入比例制动的概念。低压侧的电流是同方向的，这就是变压器区内和区外故障的最大不同之处。当外部故障时，制动系数K=差动电流Id/制动电流Ir将会比较小，而当区内故障时，这一比例值将很大。在以下图中可以看到，在制动电流〔Ir〕没有到达拐点电流值〔Iro〕之前，只要差动电流〔Id〕到达门槛值〔Ido〕以上，差动保护就动作，动作曲线是一条平行与横轴的线段〔A—B；在制动电流I〕超过拐点电流Ir〕而差动电流I〕到达门槛值Id〕但是没有到达速断值I〕时，依据肯定比例关系推断进入动作区还是不动区〔比例制动，动作曲线是一条斜率为tgα的倾斜线段；差动电流到达速断值〔Iq〕后，差动不考虑制动条件直接出口，动作区变成和横轴平行的一条直线，进入差流速断区。| I | d 1 2 3 IdI max(| |,| |,| |)r 1 2 3动作区： IqI I ...........................I IId I I

I I

r r0).......I I A Bd d0 r r0 r r0

Ido

附加饱和区0 Iro Ifj Ir其中： I——高侧电流1I ——中侧电流I2——低侧电流3I ——差动电流dI——制动电流r二次谐波闭锁——鉴别励磁涌流谐波制动的概念。过二次谐波占高压侧基波的百分比大小来推断变压器是否真的发生区内故障称做二次谐波制动系数，一般取0.15~0.30〔阅历值。当二次谐波占高压侧基波的比率超过整定的二次谐波制动系数时，差动保护将不会动作，反之可能动作。max(I ,I ,I ) da2 db2 dc2 KI 2d1二次谐波闭锁承受分相制动方式，即本相涌流判据只对本相保护实现制动。其中：d1da1db1dc1I——I ，I d1da1db1dc1

K——二次谐波闭锁系数2为了在变压器内部发生比较严峻故障时避开二次谐波制动引起的差动保护延迟动作制动的约束。2差流越限告警到差动跳闸条件时发差流越限告警信号。CT实行了如下两项措施。的穿越电流流过时抗TA暂态饱和。TA饱和有一个过程，饱和初始的这一段时间里，一次差动电流和制动电流是能够被正确反响的。在区外短路的初始，Id和Ir将沿着差动保护动作特性图中的AB线进入附加制动区，此时装置将闭锁差动保护设定的时间后再开放。闭锁。当下式满足时：

I k I3 31表示该相电流互感器已经饱和，闭锁与该相电流有关的比率差动保护。差动保护规律图启动元件动作A启动元件动作AB＆C软压板差动保护压板＆出口跳各侧〔Id-Id0〕/(Ir-Ir0)>K＆差流>差动保护定值＆B相比率差动C相比率差动Id2Φ/Id1Φ >二次谐波比例系数K2CT断线软压板 断线闭锁掌握字CT断线CTAB＆TC差流越限告警软压板差流越限A相比率差动在CT回路断线的状况下，由于对应相差流的增大，差动保护将启动，而此时变压器本CT断线保护投入受CTCT闭锁差动保护出口受断线闭锁掌握字掌握。(1)|I

|0.1In

且|IH

||I |Q相电流I 且I IWI D WImax(Ida其中：

,I ,Idb

)0.33IcdI 为相电流突变量 I

,I ,Idb

为A,B,C三相差流值I 为比率差动保护动作门槛值 Icd I 为前一次测量电流 I

为额定电流为当前测量电流Q HI 为无流相的差动电流 ID

为无电流门槛，取0.04倍的CT额定电流以上条件同时满足判为CT断线2.5过负荷保护2.5过负荷保护的启动值、动作时限和出口。其原理一样，均为三相式。过负荷告警规律如以下图所示：＆Tgfhn＆＆Tgfhn＆≥1信号显示远传IA≥过负荷定值IB≥过负荷定值IC≥过负荷定值

33定值整定3.1定值范围3.1定值范围4套，对应的定值区号为1、2、3、4。整定时，未使用的保护功能应退出压板，使用的保护功能投入压板，并对相关的掌握字、电流、电压准时限定值进展整定。保护定值见表3-101定值代号KG101定值代号KG1KG2定值名称12定值范围见说明备用2IQD突变量启动电流门槛0.2Ie~1.0Ie3KPM中压侧差动平衡系数见整定说明4KPL低压侧差动平衡系数见整定说明5ISD差动速断电流门槛6.0Ie~20.0Ie6ICD差动电流淌作门槛0.3Ie~0.6Ie7IGD比率制动特性拐点电流0.8Ie~1.2Ie8IFJ附加制动区拐点电流4.0Ie~20.0Ie9TFJ附加制动扩展时间0.0~99.99S10KBL比率制动特性斜率0.3~0.711KXB二次谐波制动比10%~30%12IKF二次谐波制动开放定值4.0Ie~20.0Ie13KXB3三次谐波制动比10%~30%14ICL差流越限告警门槛0.2ICD~0.5ICD15TCL差流越限延时0.0~99.99S16IHL高压侧过负荷定值0.1Ie~20.0Ie17THL高压侧过负荷延时0.0~99.99S18IML中压侧过负荷定值0.1Ie~20.0Ie19TML中压侧过负荷延时0.0~99.99S20ILL低压侧过负荷定值0.1Ie~20.0Ie21TLL低压侧过负荷延时0.0~99.99S22IHF高启动通风定值0.1Ie~20.0Ie23THF高启动通风延时0.0~99.99S24IMF中启动通风定值0.1Ie~20.0Ie25TMF中启动通风延时0.0~99.99S26ITY闭锁调压定值0.1Ie~20.0Ie27说明：TTY闭锁调压延时0.0~99.99S*n电流Ie为变压器高压侧二次额定值，Ie*neH HSeUe_nCT变比3.2系统参数3.2系统参数3-2，3-33-2KMD0含义无校正1Y/YY0/Y/Y2Y/Δ-11Y0/Δ/Δ-113Y/Δ-1Y0/Δ/Δ-14Y0/Δ-11Y0/Y0/Δ-12-1155Y0/Δ-1Y0/Y/Δ-12-13-3系统参数定值表序号系统参数参数范围步长0变压器容量0-50000KVA1KVA1变压器接线型式0-512高压侧额定电压1-250KV1KV3中压侧额定电压1-250KV1KV4低压侧额定电压1-250KV1KV5高压侧CT50-3000A1A6高压侧CT1-5A/7中压侧CT50-3000A1A8中压侧CT1-5A/9低压侧CT50-3000A1A10低压侧CT1-5A/11RS485网地址号0~255112RS485网波特率2400~9600/13IP地址//14子网掩码//15网关地址//161去抖时间0-32023ms1ms172去抖时间0-32023ms1ms183去抖时间0-32023ms1ms194去抖时间0-32023ms1ms205去抖时间0-32023ms1ms216去抖时间0-32023ms1ms227去抖时间0-32023ms1ms238去抖时间0-32023ms1ms249去抖时间0-32023ms1ms2510去抖时间0-32023ms1ms2611去抖时间0-32023ms1ms2712去抖时间0-32023ms1ms2813去抖时间0-32023ms1ms2914去抖时间0-32023ms1ms3015去抖时间0-32023ms1ms3116去抖时间0-32023ms1ms3.3压板整定信息3-4

3-4掌握字定义位10D0三圈变两圈变D1备用备用D2差动速断保护投入差动速断保护未投入D3D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15比率差动保护投入TA饱和投入差流越限告警投入TA断线检测投入TA断线退出比率差动保护高压侧过负荷告警投入中压侧过负荷告警投入低压侧过负荷告警投入高压侧启动通风投入中压侧启动通风投入高压侧闭锁调压投入备用备用比率差动保护未投入TA饱和未投入差流越限告警未投入TA断线检测未投入TA断线不退出比率差动保护高压侧过负荷告警未投入中压侧过负荷告警未投入低压侧过负荷告警未投入高压侧启动通风未投入中压侧启动通风未投入高压侧闭锁调压未投入备用备用3.4定值整定说明3.4定值整定说明IQD为相电流差突变量启动定值，一般选取为0.2In，有时为了考虑提高启动灵敏0.1In。KPM,KPL分别为中压侧及低压侧平衡补偿系数，设变压器高中低压侧二次额定电流分别为IHe,IMe,ILe,补偿时以高压侧二次电流为基准，则平衡系数为：KPM

IHeIMeHeIKPLIHeILe附加制动功能和三次谐波闭锁功能是针对TA饱和的状况而设置，其中附加制动定值IFJ,TFJ是为了抗TA暂态饱和而设置的〔具体见保护原理，建议将IFJ整定为10In,TFJ整40msIFJ20In,TFJ0。三次谐波闭锁针对TAKXB310%~30%为1TAD6TA断线退出比率差动设置为投入时，表示发生TA断线后比率差动保护不再动作，当TA断线退出比率差动设置为退出时，表示TA断线不影响比率差动保护。系统参数中变压器接线型式的设置，当变压器各侧TA二次回路均Y接时，依据变压器的实际绕组接线型式整定该值，软件可以实现差流的相位自动校正。对于“常规”接线的状况，即“TA接线承受星侧角接，角侧星接”的状况，应选择“无校正二次谐波制动开放定值IKF次谐波制动可能延缓保护的动作。建议整定为6In。当差动电流超过此定值时，比率差动不受二次谐波制动的影响。当不用此功能时，建议整定为20In。差动速断的整定值以躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定6倍，假设灵敏度够的话，整定值不小于变压器额定电流的7-9比率差动定值：Ido――差动电流门槛定值为〔0.3-0.6〕InIro――拐点制动电流定值为<1.0InK0.5，以最大负荷侧为制动量0.5倍。二次谐波闭锁系数K20.156In。3.5应用举例3.5应用举例变压器参数如下：额定容量Se=31.5MVA；变比〔110±4×2.5%〕/〔38.5±2×2.5%〕/11kV；Y/Y/△-11CT200/5，KH=40；CT500/5，KM=100；CT2023/5，KL=400；IHe=31500KVA/(√3×110KV×40)=4.14AIMe=31500KVA/(√3×38.5KV×100)=4.72AILe=31500KVA/(√3×11KV×400)=4.13ACT均为Y装置“保护定值”工程中:公用定值：a、突变量启动值：0.8A(IQD为相电流差突变量启动定值，一般选取为0.2In，有时为了考虑提高启动0.1In。)b、差动平衡系数低压侧：1.00中压侧：0.88(KPM,KPL分别为中压侧及低压侧平衡补偿系数，设变压器高中低压侧二次额定电流分别为IHe,IMe,ILeKPM

IHeIMeHeIKPLIHeILeKPMKPL分别为中，低压侧平衡补偿系数，补偿时将中、低压侧运算均是在电流相位校正和平衡补偿的根底上进展的〕c、三卷变压器：投差动定值：a、速断值：24.9A 差动速断：投b、比例差动： 启动值：2A拐点值：3.7A 斜率：0.5c、附加制动区：拐点值：90A 延时值：0S 比率制动：投d、CT〔TATA再动作；当TA断线退出比率差动设置为退出时，表示TA断线不影响比率差动〕e、谐波制动比：二次18%三次20%〔附加制动功能和三次谐波闭锁功能是针对TAIFJ,TFJTAIFJ10In,TFJ40ms，假设不用该功能，建议将IFJ20In,TFJ0TA稳态饱和的状况，三次谐波制动比KXB3整定为10%-30。开放值24A〔二次谐波制动开放定值IKF设置的目的是为了防止变压器发生严峻内部故障时，二次谐波制动可能延缓保护的动作。建议整定为6In。当差动电流超过此定值时，比率差动不受二次谐波制动的影响。当不用此功能时，建议整定为20In〕抗CT饱和 退〔假设抗TA饱和掌握字设置为退出，附加制动功能和三次谐波闭锁功能自动退〕CT断线检测 投差流越限：告警值：1A 延时值：10S 差流越限 投过负荷： 高侧过负荷定值4.14A 延时值：10S中侧过负荷定值4.74A 延时值：10S低侧过负荷定值7.20A 延时值：10S高侧过负荷 退 中侧过负荷 退 低侧过负荷 退闭锁调压定值：4A 延时值：1S 闭锁调压：退启动通风： 高压侧通风启动值：3.3A 延时值：10S启动通风：退中压侧通风启动值：3.3A 延时值：10S启动通风：退装置“系统信息”工程中：变压器参数：31MVA接线方式：Y/Y/△-11〔系统参数中变压器接线型式的设置，当变压器各侧TAY变压器的实际绕组接线型式整定该值〈此例中为Y/Y/△-11流的相位自动校正。对于“常规”接线的状况，即“TA接线承受星侧角接，角侧星接”的状况，应选择“无校正〕装置“掌握操作”工程中：压板投退：差动速断投比例差动投差流越限投高侧过负荷退中侧过负荷退低侧过负荷退高侧启动通风退中侧启动通风退高侧闭锁调压退〔建议过负荷和启动通风定值整定在配套的后备保护装置中〕采样分析举例：变压器参数如下：额定容量Se=10MVA；110/10kV；Y/△-11CT100/5，KH=20；CT600/5，KL=120；IHe=10000KVA/〔√3×110KV×20〕=2.62AILe=10000KVA/〔√3×10KV×120〕=4.81ACT均为Y故在“系统信息”——“变压器参数”工程下，选择主变的实际组别“Y/△-11”在“保护定值”——“公用定值”工程下，填入平衡系数低压侧：IHe／ILe＝0.55投运后在GCT-100装置上二次电流采样值为：高侧电流：Ｉha＝０.４５∠０.００°Ｉhb＝０.４５∠２４２°Ｉhc＝０.４４∠１１８°低侧电流：Ｉla＝０.７９∠２１２°Ｉlb＝０.７８∠９３°Ｉlc＝０.７８∠３２９°差流：Ｉda＝０.００Ｉdb＝０.０１Ｉdc＝０.０１44调试方法4.14.1按以下定值整定装置：突变量定值：0.5A 低侧平衡系数：1差动速断电流：10A 差流门槛值：1.0A拐点制动值：1.0A 附加制动拐点值：3.5A延时 1S折线斜率：0.4 二次谐波制动比：0.18 三次谐波制动比：0.20开放值：9.5A 差流越限值：0.5A 延时 0.2S高压侧过负荷 1A延时 5S 低压侧过负荷 3A延时 5S高压侧启动通风1A延时 5S 高压侧闭锁调压 1.5A延时 5S4.1.２按以下掌握字整定装置：差动速断投 差流越限投 比例制动投CT断线检测投 抗CT饱和投 CT断线退出比例差动投高压侧过负荷退 低压侧过负荷退高压侧启动通风退 闭锁调压 退4.２功能试验4.２功能试验差动动作值试验差动动作值试验投入“比率差动”软压板，其它压板退出，依次在装置的高压侧、低压侧的A、B、C相参加单相电流0.90A，步长+0.01A，观看差流，缓慢加至差动保护动作，记录动作值。说明：CT假设CT接为“双YY/D-1动作值为：定值×√3，1.731.00差流越限试验假设CTY-Y1.00动作差流越限试验差动速断试验投入“差流越限”压板，其它压板退出。差动动作试验方式参加电流0.40A，并每次0.01A缓慢加至差流越限动作。差动速断试验比率制动曲线的测定A、B、C相参加9.8A0.01A比率制动曲线的测定投入“比率差动”,退出“CT断线检测”掌握字比例制动曲线如以下图所示：ABAB附加饱和区I | |d 1 3Iq Ir=MAX〔I1、I3〕I I ...........................I IIdo

d I II

I I

r r0).......I I0 Iro Ifj Ir

d d0 r r0 r r0K=Id-Id0/Ir-Ir0分别作AB相和CA相为例，做比率差动试验的方法：在高、低两侧A一样时加电流〔测