1、變壓器保護原理及試驗方法,1 變壓器保護的配置,1.1 主保護 1.2 后備保護 1.3 非電量保護,1.1 主保護,變壓器是變電站的電氣主設備，其內部故障的主保護方案之一是差動保護。差動保護在發(fā)電機和線路上的應用是比較簡單的，但作為變壓器內部故障的主保護，差動保護有許多特點和困難。第一，由于變壓器每相原、副邊電流大小和相位不同而產生的不平衡電流；第二，變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構成差動保護所用的電流互感器的額定參數各不相同，因此也要產生不平衡電流；第三，在空載變壓器突然合閘時，或者變壓器外部短路被切除變壓器端電壓突然恢復時，暫態(tài)勵磁電流（即勵磁涌流）的大小幾乎等于短路電流，在這樣大的不

2、平衡電流下，要求差動保護不誤動是一個相當復雜困難的技術問題。,1.2 后備保護,變壓器的后備保護分為兩大類，第一類是相間短路后備保護，第二類是接地短路后備保護。相間短路后備保護有過流保護、復壓（方向）過流保護、負序過流保護、阻抗保護；接地短路后備保護有零序（方向）過流保護、零序過壓保護；另外還有失靈保護、非全相保護等特殊后備保護。,1.3 非電量保護,變壓器還配備有非電量保護，具體來說有輕瓦斯、重瓦斯、壓力釋放、油位異常、油溫高報警、油溫高跳閘、繞溫高報警、繞溫高跳閘、冷卻器全停等保護，對有載調壓變壓器還有調壓輕瓦斯和調壓重瓦斯。 瓦斯保護是變壓器油箱內故障（特別是鐵芯故障）的一種主要保護，無

3、論差動保護或其它內部短路保護如何改進提高性能，都不能代替瓦斯保護。輕瓦斯保護動作只發(fā)信，重瓦斯保護動作跳閘。,油位異常、油溫高報警、繞溫高報警等動作也是只發(fā)信。壓力釋放、油溫高跳閘、繞溫高跳閘等動作后可以是跳閘，也可以是發(fā)信，一般是跳閘，在運行環(huán)境惡劣經常造成誤動的地方可以改為發(fā)信。冷卻器全停作用于跳閘，根據變壓器運行溫度來決定跳閘時間，變壓器廠家會給出一個溫度值，當變壓器溫度低于這個溫度，冷卻器全停后60分鐘跳閘，當變壓器溫度高于這個溫度，冷卻器全停后20分鐘跳閘。,2 變壓器保護的原理,2.1 差動保護的原理 2.2 后備保護的原理,2.1 差動保護的原理,2.1.1 縱差保護的基本原理

4、在變壓器保護中所用的差動保護是縱聯(lián)差動保護，簡稱縱差保護，保護所用CT裝設在被保護元件的兩側。 正常運行或外部故障時，負荷電流或故障電流從一個CT的一次極性端流入，從另一個CT的一次極性端流出，差動電流是兩個CT的二次電流相減，其值理論上等于0，實際上等于不平衡電流，保護不會動作，如圖1所示。,圖1,而在內部故障時，對兩側都有電源點的變壓器，故障電流從兩個CT的一次極性端流入，從非極性端流出流向故障點，對只有一側有電源點的變壓器，故障電流從電源點那側的那個CT的一次極性端流入，從非極性端流出流向故障點，另一側的CT中無電流，差動電流是兩個CT的二次電流相加，其值快速增大，達到差動動作定值后保護

5、動作。如圖2所示。,圖2,在每相并聯(lián)分支數為2以上的發(fā)電機中，可以使用裂相橫差保護，保護所用CT裝設在被保護元件的同一側，正常運行或外部故障時，兩個CT一次繞組中流過大小和方向完全一樣的電流（理論上），差動電流是兩個CT的二次電流相減，其值理論上等于0，實際上等于不平衡電流，當內部故障時，兩個CT一次繞組中流過的電流不再相等，二次的差流增大保護動作。發(fā)電機橫差保護與發(fā)電機縱差保護相比較，橫差保護能保護匝間短路和大負荷時分支繞組開焊等故障。 變壓器保護不采用橫差保護。,2.1.2 比率制動式差動保護 如果不采用比率制動特性，保護動作電流必須按最大外部短路時周期性短路電流所引起的最大不平衡電流來整

6、定，保護動作較慢，可靠性也不高。 所謂比率制動特性差動保護簡單說就是讓差動電流定值隨著制動電流的增大而按某一比率相應的提高。使制動電流在不平衡電流較大的外部故障時制動作用明顯，防止由于不平衡電流引起的保護誤動。而在內部故障時，制動作用最小，保證保護能可靠、靈敏的動作。,圖3,圖3中曲線1為差動回路的不平衡電流，它隨著短路電流的增大而增大。根據差動回路接線方法的不同，在整定時，通過調整不平衡比例系數使得計算機在實時計算時的Ibp最小。曲線2是無制動時差動保護的整定電流，它是按躲過最大不平衡電流Ibpmax來整定的。曲線3為變壓器差動保護區(qū)內短路時的差電流，它隨短路電流的增大而線性的增大。曲線4為

7、具有制動特性的差動繼電器的差動保護特性。在無制動時，曲線3與曲線2相交于B點，這時保護的不動作區(qū)為OB，即保護區(qū)內短路時的短路電流必須大于OB所代表的電流值時，保護才能動作。,在有制動時，曲線3與曲線4相交于A點，短路電流只要大于OA所代表的電流值時，差動電流就能達到差動電流定值，保護即能動作。OAOB，這說明在同樣的區(qū)內短路狀態(tài)下，有制動特性的差動保護比無制動特性的差動保護靈敏度要高。 在實際的變壓器差動保護裝置中，其比率制動特性如圖4所示，圖4中平行于橫坐標的AB段稱為無制動段，它是由啟動電流和最小制動電流構成的，動作值不隨制動電流變化而變化。我們希望制動電流小于變壓器額定電流時無制動作用

8、，通常選取制動電流等于被保護變壓器高壓側的額定電流的二次值。即: Izd=Ie/nLH,圖4,圖4中斜線的斜率為基波制動斜率，以雙繞組變壓器為例，當區(qū)外故障時短路電流中含有大量非周期分量會產生較大不平衡電流，但此時制動電流Izdo增大，當動作電流Idzo大于啟動電流時，制動電流和動作電流的交點D必落在制動區(qū)內。當區(qū)內故障時，差電流即動作電流為全部短路電流之和，制動電流則為兩側短路電流絕對值的平均值，平行于縱、橫軸的二直線交點必落在動作區(qū)內，差動保護可靠動作。,2.1.3 比率制動式差動保護的動作判據 以圖4為例。,2.1 差動保護的原理,式中Icd差動電流 Icdqd差動啟動電流 Izd制動電

9、流 Izdmin最小制動電流 m比例制動斜率 I1變壓器第一側電流 I2變壓器第二側電流,2.1.4 勵磁涌流閉鎖原理 如前所述，變壓器空載合閘或切除外部短路的電壓恢復過程中，全部勵磁涌流將流入差動回路，如果不采取閉鎖措施，勢必造成差動保護的誤動作。勵磁涌流閉鎖原理有兩種： 原理一：諧波制動原理。 勵磁涌流中含有大量的二次諧波I2，保護裝置采用三相差動電流中二次諧波與基波的比值作為勵磁涌流閉鎖判據，動作方程：I2K2xbI1。 K2xb為二次諧波制動系數整定值，推薦為0.15。 滿足動作方程就閉鎖差動保護，否則開放差動保護。,原理二：波形判別原理。 基波的波形是正弦波，完整對稱。勵磁涌流存在大

10、量諧波分量，波形是間斷不對稱的。保護裝置利于三相差動電流的波形判別作為勵磁涌流的識別判據，判斷波形是對稱完整的就開放差動保護，否則就閉鎖差動保護。 由于不能模擬勵磁涌流，無法對波形判別原理進行驗證。,2.1.5 防止過勵磁誤動的五次諧波制動方案 變壓器過壓或過勵磁時，勵磁電流急劇增大，波形嚴重畸變。當過電壓達額定電壓的120%140%，勵磁電流可增至額定電流的10%43%，這個電流將作為不平衡電流流入差動保護的動作回路，完全可能使差動保護誤動作。 傳統(tǒng)的防誤動措施是增設五次諧波制動回路，當過電壓為115%120%時，有最大的五次諧波分量I5，約為基波電流I1的50%，過電壓超過120%時，五次

11、諧波分量將減小，過電壓達140%時，五次諧波是基波的35%。 動作方程：I5K5xbI1， K5xb為五次諧波制動系數整定值，一般由廠家在程序中固定設置，不能由用戶更改。有的廠家整定為0.25。,2.1.6 差動速斷保護 變壓器差動保護原理復雜，裝置中常用到各種濾波環(huán)節(jié)，使保護動作速度比較慢。為了取得在嚴重的內部短路時有高速保護，一般在比率制動式差動保護的基礎上，利用裝置中不經濾波電路的差動電流，將其全波形幅值作為動作量，沒有制動量，這就是差動速斷保護。 差動速斷保護的動作電流應按變壓器空載合閘、有最大勵磁涌流時不誤動作作為整定原則。,2.2 后備保護的原理,2.2.1 過流保護 過流保護用于

12、降壓變壓器，動作電流Idz的整定應考慮躲過切除外部短路后電機自啟動和變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流，動作方程：IIdz 且t Tdz。即短路電流I大于動作電流定值Idz，持續(xù)時間t大于動作時間定值Tdz。一個裝置中可以設置多段過流保護，每段的Idz和Tdz各不相同， Idz越大 Tdz越小。,2.2.2 復壓（方向）過流保護 復壓（方向）過流保護用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當降壓變壓器的過流保護靈敏度不夠時也可采用此后備保護。 復壓過流保護就是在過流保護的基礎上加入復合電壓判據，優(yōu)點是可以提高過流保護的靈敏度。復壓方向過流保護就是在復壓過流保護的基礎上加入方向判據，可以根據現(xiàn)場需要調整保護區(qū)

13、域，既可以作為變壓器本體的后備保護，也可以調整為母線的后備保護。 復合電壓元件由相間低電壓和負序電壓經或門構成，動作方程：UphUphdz 或 U2U2dz，當任一復壓條件滿足時，開放過流保護，沒有復壓條件滿足時，閉鎖過流保護。,復壓方向過流保護就是當復壓條件和過流條件都滿足時還要判斷方向元件，在正方向保護動作，否則閉鎖保護。 復壓方向過流保護中設有多個控制字，用“過流經復壓閉鎖”控制字來控制是否投入復壓元件，用“過流經方向閉鎖”控制字來控制過流保護是否經方向閉鎖，用“過流方向控制字”來控制方向指向。 此外，某些廠家的變壓器保護裝置還設有“TV斷線保護投退原則”控制字，控制字為“1”，當判斷出

14、本側TV斷線時，本側復合電壓元件不滿足條件，但本側過流保護可以經其它側復合電壓閉鎖；控制字為“0”，當判斷出本側TV斷線時，本側復合電壓元件滿足條件，復壓過流保護變?yōu)榧冞^流保護。,2.2.3 負序過流保護 負序過流保護用于不對稱短路。動作方程：I2I2dz 且t Tdz。 2.2.4 阻抗保護 阻抗保護裝設在變壓器的電源側，對于變壓器內部繞組的短路故障往往靈敏度不高，但可以作為低壓母線和饋線故障的后備保護。阻抗元件取阻抗安裝處相間電壓、相間電流。 主變阻抗保護可以通過整定值的設定來選擇采用方向阻抗圓、偏移阻抗圓或全阻抗圓。當阻抗反向定值整定為零時，選擇的是方向阻抗圓；當阻抗正向定值大于反向定值

15、時，選擇的是偏移阻抗圓；當阻抗正向定值等于反向定值時，選擇的是全阻抗圓。,2.2.5 零序（方向)過流保護 接地短路的后備保護毫無例外地采用零序過流保護，動作方程：I0I0dz 且t Tdz，可以設置多段。 對高、中壓側中性點均直接接地自耦變和三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應增設零序方向元件。 和復壓方向過流保護類似，零序方向過流保護也設有多個控制字，用“零序電流經零序電壓閉鎖”控制字來控制是否經零序電壓閉鎖；用“零序過流經方向閉鎖”控制字來控制是否經方向閉鎖；用“零序方向判別用自產零序電流”控制字來選擇方向元件所用的電流；用“零序方向指向”控制字來控制零序方向過流的方向指向。,2.2.6

16、零序過壓保護 對全絕緣的變壓器，中性點直接接地時采用零序過流保護，而在中性點不接地時采用零序過壓保護。 有些變壓器在中性點裝設放電間隙作為過電壓保護，這種變壓器保護的零序過流保護和零序過壓保護就變?yōu)殚g隙零序過流保護和間隙零序過壓保護，在間隙擊穿過程中，間隙零序過壓和零序過流交替出現(xiàn)，有的廠家的裝置一旦零序過壓或零序過流元件動作后，兩個保護就相互展寬，使保護可靠動作。,2.2.7 失靈保護 220kV以上的斷路器發(fā)生拒動時，會危及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定，按繼電保護及安全自動裝置技術規(guī)程的要求220kV及以上的電力網中以及110kV電力網中個別重要部分應裝設斷路器失靈保護。變壓器保護起動斷路器失靈保護時必

17、須設有相電流元件，并且不允許由瓦斯等非電量保護起動失靈保護。 對雙母線（或分段單母線）接線，斷路器失靈保護的出口回路一般是與母聯(lián)差動保護共用的，但失靈起動回路配置在斷路器本身的線路保護裝置或變壓器保護裝置上。我們要說的實際是變壓器保護裝置上的失靈保護的起動回路，它是由變壓器保護動作出口接點與失靈相電流元件的接點串聯(lián)而成,2.2.8 非全相保護 對220kV及以上的斷路器，當發(fā)生非全相運行時可能引起電力網中其它保護越級跳閘造成嚴重事故，按繼電保護及安全自動裝置技術規(guī)程的要求應該裝設非全相保護。 非全相保護由三相不一致開入判據和相電流判據或負序電流判據或零序電流判據相與構成。即保護檢測到有三相不一

18、致開入后，再判斷某一相的相電流判據滿足或負序電流判據也滿足或零序電流判據也滿足，延時到時間定值保護才出口。 可以設置控制字來選擇用相電流判據還是負序電流判據還是用零序電流判據。,3 試驗方法及安全注意事項,3.1 試驗項目 3.2 試驗方法及安全注意事項,3.1 試驗項目,變壓器保護裝置的檢驗分為驗收檢驗、定期檢驗（簡稱定檢）和補充檢驗三大類，定檢又可以分為全部檢驗（簡稱全檢）、部分檢驗（簡稱部檢）和用裝置進行斷路器跳、合閘試驗。檢驗性質不同，所要求的試驗項目和試驗方法也有所不同。 變壓器保護裝置檢驗的試驗項目有：外觀檢查、絕緣試驗、上電檢查、逆變電源檢查、開入量檢查、開出量檢查、模數變換系統(tǒng)

19、檢驗、保護功能及定值檢驗、整組試驗、帶負荷試驗。,3.2 試驗方法及安全注意事項,3.2.1 外觀檢查 對驗收檢驗，外觀檢查應檢查以下5項： 檢查裝置的配置、裝置的型號、額定參數（直流電源額定電壓、交流額定電流、電壓等）是否與設計一致。 抽查主要設備、輔助設備的工藝質量、以及導線與端子采用材料的質量。 檢查屏柜上的標志應正確完整清晰，并與圖紙和運行規(guī)程相符。 檢查裝置輸入回路和電源回路的減緩電磁干擾的器件和措施應符合相關標準和制造廠的技術要求。,將保護屏柜上不參與正常運行的連接片（壓板）取下，防止運行人員誤投壓板。 對定期檢驗，主要檢查以下項目： 檢查裝置內、外部是否清潔無積塵；清掃電路板及屏

20、柜內端子排上的灰塵。 檢查裝置的小開關、撥輪及按鈕是否良好；顯示屏是否清晰、文字清楚。 檢查各插件印刷電路板是否有損傷或變形，連線是否連接好。 檢查各插件上元件是否焊接良好、芯片是否插緊。 檢查各插件上變換器、繼電器是否固定好，有無松動。 檢查裝置橫端子排螺絲是否擰緊，后板配線連接是否良好。,按照裝置技術說明書描述的方法，根據實際需要，檢查、設定并記錄裝置插件內的選擇跳線和撥動開關的位置。 3.2.2 絕緣試驗 3.2.2.1 二次回路的絕緣試驗 安全注意事項： 在對二次回路進行絕緣檢查前，必須確認被保護變壓器的各側斷路器、電流互感器全部停電，交流電壓回路已在電壓切換把手或分線箱處與其它回路斷

21、開，并與其他回路隔離完好。 試驗線的連接要緊固。 與其他保護屏柜的連盤線在另一側也要與保護裝置斷開。 每進行一項絕緣試驗后，須將試驗回路對地放電。,驗收檢驗時，從保護屏柜的端子排處將所有外部引入的回路及電纜全部斷開，分別將電流、電壓、直流控制、信號回路（指非電量開入回路）的所有線芯頭各自連接在一起，用1000V兆歐表測量各回路對地、各回路相互間的絕緣電阻，其阻值均應大于10M。對使用觸點輸出的信號回路，用1000V兆歐表測量電纜每芯對地及其他各芯間的絕緣電阻，其值應不小于1M。 定期檢驗時，從保護屏柜的端子排處將所有外部引入的回路及電纜全部斷開，并將電流、電壓回路的接地點拆開，用1000V兆歐

22、表測量各回路對地的絕緣電阻，其阻值均應大于1M。對使用觸點輸出的信號回路，用1000V兆歐表測量電纜每芯對地的絕緣電阻，其值應不小于1M。,3.2.2.2 裝置的絕緣試驗 安全注意事項： 斷開與其他保護的弱電聯(lián)系。 每進行一項絕緣試驗后，須將試驗回路對地放電。 僅在驗收檢驗時進行裝置絕緣試驗。首先按照裝置技術說明書的要求拔出插件，斷開與其他保護的弱電聯(lián)系、斷開裝置與打印機的連接，在端子排內側分別短接電壓回路、電流回路、直流電源回路、跳合閘回路、開關量輸入回路、開關量輸出回路，用500V兆歐表測量絕緣電阻，要求阻值均大于20M。在測量某一回路對地絕緣時，應將其他各組回路都接地。,3.2.3 上電

23、檢查 安全注意事項： 給裝置上電前，應使用萬用表的直流電壓檔測量直流電源的電壓值，檢查電源電壓是否滿足裝置技術說明書的要求，另外還要對地測量電源的正負極是否與出廠白圖的要求一致。 驗收檢驗時，打開裝置電源，裝置應能正常工作，運行燈點亮；記錄軟件版本號和校驗碼等信息；最后校對時鐘。 定期檢驗時，將以前記錄的版本號和校驗碼與裝置中的版本號和校驗碼進行核對，兩者應該一致。另外還需要校對時鐘。,3.2.4 逆變電源檢查 在有檢查條件時（指有轉接插件且知道電源板上的測量點），應測量逆變電源的各級輸出電壓值。 直流電源緩慢上升時的自啟動性能檢驗可以用如下方法：合上裝置的電源開關，拆掉從直流電源屏來的工作電

24、源，接入可調節(jié)的試驗直流電源，試驗直流電源由零緩慢上升至80%額定電壓值，此時逆變電源插件面板上的電源指示燈應亮，裝置能正常工作。固定試驗直流電源為80%額定電壓值，拉合直流空開，逆變電源應可靠啟動，裝置應能在加80%額定電壓的條件下正常啟動。,3.2.5 開入量檢查 開入量是指外部輸入保護裝置的開關量，驗收檢驗時，應做以下工作： 在端子排上用短接線短接公共端與開入量對應端子的方法檢查所有開入量輸入回路是否正常，檢查完畢后，對投入使用的開關量輸入回路，應在開入量的源頭處，用讓提供觸點的裝置實際動作的方式將開入量發(fā)送到保護裝置，不能讓提供觸點的裝置實際動作的，可以用短接線短接的方式檢查開入量的開

25、入回路。 對保護功能壓板，應在所有功能壓板都退出的情況下，逐一投入功能壓板，檢查裝置的報文是否正確。 對按鈕和轉換開關，應實際按下或轉動，檢查功能是否正常。,在全部檢驗中，僅對使用的開入量進行檢查，而不需對保護功能壓板、按鈕等進行檢查。在部分檢驗中，開入量的檢查可以隨整組試驗一并進行，即只需做從開入量源頭發(fā)送到保護裝置的試驗。 3.2.6 開出量檢查 開出量是指保護裝置輸出的開關量，有跳閘出口接點和信號輸出接點。 在驗收檢驗中，對跳閘出口接點的檢查方法是：不投入待檢查的跳閘出口接點串聯(lián)的出口壓板，投入其他的出口壓板，模擬故障讓保護裝置動作，此時萬用表電阻檔在端子排上測量出口接點的通斷，結果應該

26、不通，投入待檢查的跳閘出口接點串聯(lián)的出口壓板，再次模擬故障讓保護裝置動作，此時萬用表的測量結果為通。,在不投入壓板和投入壓板兩種情況下進行兩次試驗，是為了檢驗跳閘出口接點必須經出口壓板才能輸出。投入所有其他出口壓板是為了檢驗跳閘出口回路無寄生回路，只經本出口回路對應的壓板輸出，不會經別的壓板輸出。 對信號輸出接點的檢查方法是：在信號輸出接點對應的端子上用萬用表電阻檔測量信號輸出接點的通斷，保護不動作時，萬用表的測量結果是不通，保護動作時，萬用表的測量結果是通。這樣檢查完畢后，對投入使用的信號輸出接點，還要帶外回路傳動到接收裝置上。 安全注意事項：在測量跳閘出口接點和信號輸出接點的通斷時，要斷掉

27、開關的操作電源和接收裝置的電源，保證接點輸出端子排上無電壓，不會燒壞萬用表。,在全部檢驗時，僅對投入使用的跳閘出口接點和信號輸出接點按前述方法進行檢查。在部分檢驗時，可以隨整組試驗一并進行，即只需做傳動開關試驗和傳動到信號接收裝置的試驗。 3.2.7 模數變換系統(tǒng)檢驗 3.2.7.1 零點漂移檢驗 零點漂移是裝置不輸入電流、電壓量時，由于外部環(huán)境的干擾和裝置交流采樣元件固有誤差引起的讀數。所以在進行零漂檢查時不能給裝置輸入任何電流、電壓量，通過一段時間的觀察，讀取零漂的最大值作為最終的測量結果。得到測量結果后，應與技術說明書中標出的允許零漂值進行比較，如果小于允許零漂值，則本項檢驗結果合格，如

28、大于允許零漂值，則應對裝置的采樣模塊進行調整，直至零漂小于允許值。,如果經過調整不能滿足要求，則應更換交流采樣插件。另外，對裝置交流采樣插件的調整應由廠家技術人員進行，或在廠家技術人員的指導下進行。 3.2.7.2 電流、電壓幅值和相位檢驗 安全注意事項： 給裝置輸入電流量時，應將電流端子的中間連片斷開，從端子內側加量，不能向CT二次繞組加量。 給裝置輸入電壓量時，如使用的是電流端子，則應將端子的中間連片斷開，從端子內側加量；如使用的是電壓端子，則應將外部電纜從端子上拆開，從端子上加量，不能向外部電纜加量。 試驗儀的接地端子應可靠接地。,在驗收檢驗中，對每一路電流和電壓，分別輸入不同幅值的量進

29、行檢驗，檢驗點數不少于5個。電壓回路原則上檢驗到二次額定電壓即可，電流回路應該檢驗到2倍二次額定電流甚至更高，這是因為在故障時保護裝置輸入的故障電流二次值遠遠大于裝置的二次額定電流值。但要注意所加電流比較大時，裝置的通流時間較短，防止由于長時間給裝置加大電流燒壞裝置。對相互關聯(lián)的電流和電流回路（例如用于變壓器差動保護的高、低壓側電流）、電流和電壓回路（例如用于復壓方向過流保護的變壓器同一側的電流和電壓），還應在額定值時改變電流或電壓的相角，對裝置的相角測量功能進行檢驗。 在全部檢驗時，只需對電流和電壓回路的幅值進行檢驗。在部分檢驗時，只需對電流和電壓回路的幅值在額定值點進行檢驗。,如何判斷檢驗

30、的結果是否合格，對電流和電壓，是用引用誤差來進行判斷，用實測值減去標準值，得數除以額定值換算成百分數。一般保護裝置的測量允許誤差是5，當電流值比較小時（比如額定電流是1A的裝置外加電流小于0.1A時），廠家給出的允許誤差會大于5，需要查閱廠家說明書來確定。相角的允許誤差一般是個固定的角度，可以從廠家技術說明書中查閱到。,3.2.8 保護功能及定值檢驗 3.2.8.1 差動保護 3.2.8.2 過流保護 3.2.8.3 復壓（方向）過流保護 3.2.8.4 負序過流保護 3.2.8.5 阻抗保護 3.2.8.6 零序（方向)過流保護 3.2.8.7 零序過壓保護 3.2.8.8 失靈保護 3.2

31、.8.9 非全相保護 3.2.8.10 非電量保護,變壓器保護中有多個功能獨立的保護，當發(fā)生故障時，可能有多個保護同時動作，我們在對保護功能和定值進行檢驗時，采用不投壓板、退出控制字、改變定值等手段讓大多數保護不動作，只有我們需要動作的保護能動作從而對它的功能和定值進行檢驗。 3.2.8.1 差動保護 首先，我們要了解一下變壓器的轉角問題。變壓器高、低壓側繞組可以分別接成星形（用Y表示）和三角形（用表示），高、地壓側繞組采用不同的接線組合就構成了不同的連接組別，常用的連接組別有Y/Y-12,Y/-11。在Y/Y-12接線中，高、低壓側的電流不存在轉角，而在 Y/-11接線中，三角形側的電流比星

32、形側超前30，存在30的角差。 為了消除Y/-11接線中存在的30角差,可以采取兩種方式，一種是方式將星形側電流前移30，例如南自廠的PST-1200系列變壓器保護裝置，轉換公式如下：,式中，Ia、Ib、Ic是外加電流，實際運行時就是CT二次電流。 Ia、Ib、Ic是保護裝置用于計算差流的電流。從公式可以知道， Ia比Ia超前30，達到了前移30的目的，但Ia的幅值比Ia的幅值大3倍，裝置在計算平衡系數時考慮這個3。 在給這類裝置星形側加單相電流時，比如加了Ia，裝置顯示有兩相電流， Ia Ia ， Ic Ia。三相同時加電流時則沒有這個問題，三角形側也沒有這個問題。 另一種方式是將三角形側電

33、流后移30，例如南瑞繼保的RCS-978系列變壓器保護裝置，轉換公式如下：,式中，Ia、Ib、Ic是外加電流，實際運行時就是CT二次電流。 Ia、Ib、Ic是保護裝置用于計算差流的電流。從公式可以知道， Ia比Ia滯后30，達到了后移30的目的，且Ia的幅值比Ia的幅值相等。 在給這類裝置三角形側加單相電流時，比如加了Ia，裝置顯示有兩相電流， Ia Ia /3， Ib Ia/ 3 。三相同時加電流時則沒有這個問題，星形側也沒有這個問題。,變壓器除了存在轉角問題外，還要注意平衡系數。由于變壓器各側的額定電壓不同，導致各側的額定電流也不同，因此各側所用PT、CT的變比也不同，必須用平衡系數來調整

34、由于各側電壓等級不同而造成的各側二次電流大小不一致。 根據能量守恒定律，SHn=SLn SHn是變壓器高壓側額定容量，SLn是變壓器低壓側額定容量。 SHnUH1n*IH1n SLnUL1n*IL1n UH1n、IH1n是高壓側額定一次電壓和一次電流 UL1n、IL1n是低壓側額定一次電壓和一次電流 再將PT、CT的變比考慮進去有下式：,SHnUH2n*nHPT*IH2n*nHCT SLnUL2n*nLPT*IL2n*nLCT UH2n、IH2n是高壓側額定二次電壓和二次電流 UL2n、IL2n是低壓側額定二次電壓和二次電流 nHPT是高壓側PT變比， nHCT是高壓側CT變比 nLPT是低壓

35、側PT變比， nLCT是低壓側CT變比 整理后可以得出：,一般固定高壓側平衡系數為1，Kph就是低壓側的變比平衡系數。 南自的PST-1200系列保護,就是按上述公式計算平衡系數的，只是在星形側需要進行星三角轉換，星形側又是高壓側時，高壓側的平衡系數是1/3。低壓側按上述公式進行計算。 南瑞繼保的RCS-978系列保護的平衡系數與上述方法不一樣，大家可以根據技術說明書提供的公式來進行計算。 下面開始介紹差動保護各個定值項的檢驗方法。 差流越限電流，這是一個只報警的保護，當變壓器保護中的差流達到差流越限電流定值但未達到最小動作電流時，裝置只告警不動作。試驗接線參考下圖。,校驗時應分相進行，驗收檢

36、驗時，還應從每一側的電流回路加電流進行試驗。例如，一臺有高、中、低三側的變壓器，需要分別從高壓側A相、高壓側B相、高壓側C相、中壓側A相、中壓側B相、中壓側C相、低壓側A相、低壓側B相、低壓側C相加電流進行校驗。 校驗的方法有兩種，一種是讓試驗儀輸出一個接近定值的量，再調整輸出量，當裝置動作時，記錄動作量，動作量減定值再除以定值就是動作量誤差，誤差不超過5就合格。例如定值是1A，讓試驗儀輸出0.9A，再以步長0.01A增加輸出量，直到裝置動作，動作量大于等于0.95A小于等于1.05A就可以判定裝置中合格。 另一種方法就是給裝置輸出0.95倍定值和1.05倍定值，0.95倍定值時裝置可靠不動作

37、，1.05倍定值時可靠動作，就可以判定裝置中合格。 注1，所加電流要將平衡系數計算在內，定值除以平衡系數才是外加電流值。例如定值是1A，高壓側平衡系數是,1，試驗儀需輸出的電流按1A的0.95倍和1.05倍計算，中壓側的平衡系數是0.5，對中壓側進行檢驗時試驗儀需輸出的電流則要按2A的0.95倍和1.05倍計算。 注2，所加電流還要將星三角轉換帶來的影響考慮進去。例如，某一變壓器是Y/-11接線，高壓側是星形接線，低壓側是三角形接線。當所用保護是南自廠的PST-1200系列變壓器保護裝置時，高壓側電流需要進行轉換，當給A相加1A的電流時，裝置顯示A、C相有電流，且幅值只有0.577A，必須加1

38、.732A，裝置A、C相的電流才是1A。所以定值是1A，此時要按1.732A的0.95倍和1.05倍來對裝置進行校驗，A、C相會同時動作；低壓側電流不需要進行轉換，給裝置A相加1A電流，裝置就顯示A相有1A電流，只需按1A的0.95倍和1.05倍來對裝置進行校驗。,當所用保護是南瑞繼保的RCS-978系列變壓器保護裝置時，高壓側電流不需要進行轉換，給裝置A相加1A電流，裝置就顯示A相有1A電流，只需按1A的0.95倍和1.05倍來對裝置進行校驗。低壓側電流需要進行轉換，當給A相加1A的電流時，裝置顯示A、B相有電流，且幅值只有0.577A，必須加1.732A，裝置A、B相的電流才是1A。所以定

39、值是1A，此時要按1.732A的0.95倍和1.05倍來對裝置進行校驗，A、B相會同時動作。 當上述兩種情況都存在時，例如用南瑞保護，高壓側是星形側，低壓側是三角形接線，低壓側平衡系數0.5，定值1A，那么試驗儀的輸出量就要按3.464A的0.95倍和1.05倍來提供。 差流越限只報警，如果要測量整組出口時間，只能用信號輸出接點來停表。測時間用1.2倍定值進行。,最小動作電流，也可以叫比率差動啟動電流，校驗方法和差流越限電流的一樣，連平衡系數、星三角轉換的處理都一樣，測量整組時間要用跳閘出口接點進行，原則上要測量每一個跳閘出口的整組時間，差動保護的整組時間應該在30ms左右，不超過35ms。如

40、果用1.2倍定值測出的整組時間不滿足上述要求，應改用1.5倍（甚至2倍）定值來測量整組時間。 差動速斷電流，校驗方法和差流越限電流的一樣，連平衡系數、星三角轉換的處理都一樣，測量整組時間要用跳閘出口接點進行，原則上要測量每一個跳閘出口的整組時間，差動速斷的整組時間應該在20ms左右，不超過25ms。直接用1.5倍（甚至2倍）定值來測量整組時間，需要注意的是差動速斷電流的定值本身就比較大，考慮平衡系數和星三角轉換后再放大1.5倍，試驗儀需要輸出的電流可能達到50-60A，如果所用試驗儀不能輸出這么大的,電流，可以用疊加法，將試驗儀A、B、C三相電流的相位調成一致，再并聯(lián)起來，需要輸出60A，每相

41、輸出20A就行了。另外，在輸入這么大的電流的情況下，保護裝置能承受時間很短（可以查閱技術說明書來確定），加大電流的時間一定不能超過說明書規(guī)定的時間，試驗儀中可以設置“故障持續(xù)時間”，從零到幾十秒之間隨試驗人員設定，到時間試驗儀就自動切斷輸出。為安全起見，還可以用改小差動速斷定值、改大平衡系數等手段讓試驗儀需要輸出的電流變小來進行試驗。 制動斜率校驗，也被稱為比率差動特性試驗。以圖4曲線來作說明，最小動作電流定值校驗就是校驗曲線的AB段，差動速斷電流定值校驗就是校驗曲線C點之后的部分。而制動斜率的校驗就是校驗曲線的BC段，B點和C點是拐點，試驗中，要讓裝置測量到的制動電流大于B點對應,的制動電流

42、，小于C點對應的制動電流，試驗至少應在兩個不同的制動電流下測出相應的差動電流才能算出BC段的斜率。試驗方法是：分別在保護裝置兩側電流回路的同一相（例如A相）上加相角差180的電流，考慮在需要進行星三角轉換的一側加單相電流裝置測量到的是兩相電流（例如是A、B相），需要在另一側的B相加一個補償電流不讓B相產生差流使保護動作，固定進行星三角轉換的一側的電流不變，增大另一側A相所加電流，直至差動保護動作，記錄兩側A相所加的電流，改變制動電流，再重復上述過程。用兩次記錄的數據按照技術說明書中的公式算出差動電流和制動電流即可算出BC段的斜率，與整定值進行比較，誤差應該不超過5。,諧波制動系數校驗，可以用試

43、驗儀的諧波測試功能進行，在諧波測試模塊中設置好基波量，不加諧波，啟動試驗儀，保證保護裝置可靠動作，停止試驗儀，設置好諧波分量的比例，比如二次諧波制動系數是0.15，就設置諧波分量為0.145，啟動試驗儀，如保護動作就停止試驗儀，增加諧波分量0.001，再次啟動試驗儀，直到保護不動作，記錄此時的諧波分量與定值進行比較。 還可以用疊加法進行試驗，用試驗儀的一相輸出基波，另一相輸出諧波（改變他的頻率為100Hz就是二次諧波，改為250Hz就是五次諧波），兩相并聯(lián)輸入到保護裝置中就可以進行試驗了。,TA斷線閉鎖差動保護功能驗證，當裝置中“TA斷線閉鎖比率差動”控制字為“1”時，先讓裝置發(fā)TA斷線信號，

44、再讓差流大于最小動作電流，此時差動保護不應動作；當裝置中“TA斷線閉鎖比率差動”控制字為“0”時，先讓裝置發(fā)TA斷線信號，再讓差流大于最小動作電流，此時差動保護應動作。 3.2.8.2 過流保護 過流保護的校驗比較簡單，要么就是加一個比定值略小的電流，然后按固定步長增加這個電流，直至裝置動作，為減小保護延時定值對動作定值校驗速度和精度的影響，可在校驗動作定值時將延時時間改為最小，以下保護相同；要么就加0.95倍定值不動作，加1.05倍定值可靠動作，最后再用1.2倍定值來測量一下整組出口時間。只是要分相進行校驗，每一段定值都要校驗，還要測量每一段的整組動作時間，整組動作時間與時間定值之差也不能大

45、于5。,3.2.8.3 復壓（方向）過流保護 過流定值的校驗，方法同過流保護的一樣，只是要讓復壓條件滿足，且在試驗過程中退出或滿足方向元件，總之就是要將復壓方向過流保護變成純過流保護來對過流定值進行校驗。 復壓定值的校驗，退出或滿足方向元件，滿足過流條件。對低電壓定值的校驗方法是：加正常的三相電壓，此時保護不動作，按固定步長降低某一相電壓，直到保護動作，記錄動作電壓與低電壓定值進行比較。對負序電壓定值的校驗方法是：改變低電壓定值為0V，保證不加電壓的情況下保護也不動作，然后給裝置加負序電壓直至保護動作。加負序電壓的方法有兩種，一種是改變試驗儀輸出電壓的相序，一種是加單相電壓讓裝置自己計算負序電

46、壓，U=3U2。,方向元件動作區(qū)和靈敏角的校驗，投入方向元件，讓復壓條件和過流條件滿足，改變電壓和電流的夾角，測出保護的動作區(qū)，然后算出靈敏角。舉例說明，南瑞RCS978系列變壓器保護裝置，整定復壓方向過流保護的方向指向變壓器，理論靈敏角是45，理論動作區(qū)是315順時針到135 ，測試時我們先設定電壓和電流的夾角是314 ，然后按固定步長0.1增加夾角，比如增加到315.5 時保護動作，記錄下這個角度，重新設定電壓和電流的夾角是136，然后按固定步長0.1減小夾角，比如減小到135.5時保護動作，記錄下這個角度，靈敏角135.5 （135.5+360-315.5）245.5，動作區(qū)是315.5

47、順時針到135.5。實際上測量到的動作區(qū)都略小于180。,控制字的功能校驗，對驗收檢驗，要改變各控制字的投退，對控制字改變后的功能進行檢驗。例如“過流經復壓閉鎖”控制字投“1”時，裝置必須滿足過流條件和復壓條件才能動作，而投“0”時，變?yōu)檫^流保護，只要過流條件滿足即可動作?！斑^流經方向閉鎖”控制字投“1”時，保護帶方向，在動作區(qū)內動作，反方向則不動作，投“0”時，保護不帶方向。 3.2.8.4 負序過流保護 校驗方法同過流保護，加負序電流的方法同負序電壓，改變試驗儀的電流相序或加單相電流，I3I2。 3.2.8.5 阻抗保護 阻抗保護的校驗方法和線路保護中的距離保護基本一樣，手動校驗時，固定所加電流，減小電壓的幅值直到保護動作。對偏移阻抗圓，可以在阻抗角上校驗正向阻抗定