變壓器差動(dòng)斜率保護(hù)計(jì)算方法

鐘季耘

電流差動(dòng)保護(hù)是繼電保護(hù)中的一種保護(hù)，是輸入電流互感器的兩端電流矢量差，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的動(dòng)作值時(shí)啟動(dòng)動(dòng)作元件。保護(hù)范圍是在CT兩端之間的設(shè)備（可以是線路、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備），這里主要介紹變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定理工作的，是變壓器電氣量的主保護(hù)（規(guī)程規(guī)定電壓等級(jí)在10KV以上，容量在10MVA及以上的變壓器需配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)），可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部繞組相間和接地故障，又可反應(yīng)引出線至電流互感器之間的相間及接地故障，還可反應(yīng)一定程度上的內(nèi)部繞組匝間短路故障。當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時(shí)，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動(dòng)繼電器不動(dòng)作;當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)（或多側(cè)）像故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)保護(hù)裝置感應(yīng)到二次電流的和正比如故障點(diǎn)電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作。一般小容量的用雙折線差動(dòng)保護(hù)，大容量用三折線差動(dòng)保護(hù)，我們主要涉及的是三折線差動(dòng)保護(hù)，如圖1。圖中Id為差動(dòng)電流、Ir為制動(dòng)電流，Iset為差動(dòng)電流啟動(dòng)值，Isd為差動(dòng)速動(dòng)啟動(dòng)值。變壓器差動(dòng)微機(jī)保護(hù)裝置有西門子微機(jī)保護(hù)裝置、南瑞微機(jī)保護(hù)裝置、四方微機(jī)保護(hù)裝置等，這里主要介紹差動(dòng)斜率保護(hù)的計(jì)算方法。

在變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置中首先應(yīng)該通過(guò)定值單知道變壓器容量S、變比n和額定電壓UN，利用公式計(jì)算出變壓器一、二次側(cè)的額定電流值，兩側(cè)TA型號(hào)（一般是相同的），最后一般都折算為二次值;然后再定值單里知道差動(dòng)啟動(dòng)值是0.2Ie（這里僅以0.2Ie為例也可以為其他值，以實(shí)際為準(zhǔn)）、速斷值為5Ie（這里僅以5Ie為例也可以是其他值，以實(shí)際為準(zhǔn)），最后計(jì)算差動(dòng)比率制動(dòng)斜率特性還需要知道其第一基點(diǎn)（第一基點(diǎn)是圖1中AB直線延長(zhǎng)線與X軸的交點(diǎn)橫坐標(biāo)）與第一斜率和第二基點(diǎn)（第二基點(diǎn)是圖1中CD直線延長(zhǎng)線與X軸的交點(diǎn)橫坐標(biāo)）與第二斜率（這里我們?nèi)〉谝换c(diǎn)為原點(diǎn)、第一斜率為0.25;第二基點(diǎn)為2.5Ie、第二斜率為0.5），然后根據(jù)三折線（以制動(dòng)電流為X軸，差動(dòng)電流為Y軸）利用數(shù)學(xué)知識(shí)任意在兩段斜線上任意各取兩個(gè)不同點(diǎn)（兩點(diǎn)確定一條直線，但需要注意的是兩點(diǎn)不能是轉(zhuǎn)折點(diǎn)），而且計(jì)算出的差動(dòng)電流必須大于差動(dòng)啟動(dòng)值、小于速斷值。在做差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)該做精度校驗(yàn)，然后用ONLLY在電流電壓界面做差動(dòng)啟動(dòng)值和速斷啟動(dòng)值如圖2，時(shí)間在交流時(shí)間界面（如圖3）

輸入啟動(dòng)值的1.2倍電流值測(cè)時(shí)間，我們?cè)谧龅臅r(shí)候，會(huì)碰到速斷電流比較大，這時(shí)候需要疊加，由于我們裝置輸出限制問(wèn)題，大電流

不能加太長(zhǎng)時(shí)間，太長(zhǎng)時(shí)間（一般是15秒）容易燒壞試驗(yàn)線。所以，我們就在時(shí)間界面輸入電流，以時(shí)間來(lái)卡速斷啟動(dòng)電流值（如圖4）;B（Ir2，Id2）、C（Ir3，Id3）、D（Ir4，Id4），其中A、B兩點(diǎn)在斜率為0.25的直線上，C、D兩點(diǎn)在0.5的直線上，有數(shù)學(xué)知識(shí)可得：

同理可得2點(diǎn)的坐標(biāo)為（x，y）：

根據(jù)上述可知1點(diǎn)、2點(diǎn)、3點(diǎn)坐標(biāo)分別為1（0.8Ie，0.2Ie）、2（5Ie，1.25Ie）、3（12.5Ie，5Ie），同時(shí)可得出A、B、C、D的坐標(biāo)分別為A（1.6Ie，0.4Ie）、B（4Ie，1Ie）、C（7.5Ie，2.5Ie）

、D（9.5Ie，3.5Ie）。此時(shí)可以得出A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一次側(cè)與二次側(cè)電流分別為I1、I2。根據(jù)公式可得即A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一次側(cè)與二次側(cè)電流分別為Ie和0.6Ie即

同理可得

根據(jù)上訴得出的A、B、C、D四點(diǎn)變壓器兩側(cè)電流互感器的電流值，這時(shí)候需要注意變壓器是什么接法，這里以Y/△-11為例;計(jì)算好電流值與角度之后打開(kāi)ONLLY電流界面在Ia、Ib、Ic處輸入M1側(cè)的電流值，Ix、Iy、Iz處輸入M2側(cè)的電流值（此電流值大于原計(jì)算值），固定M1測(cè)電流值（固定一側(cè)電流值是為了做比較的參考值），向下減M2側(cè)電流值直到其動(dòng)作，記下此刻的動(dòng)作電流值，其他幾點(diǎn)也用相同的方法做值;此方法也可以改變電流M1側(cè)的電流值（此電流值小于原計(jì)算值），則固定M2測(cè)電流值（固定一側(cè)電流值是為了做比較的參考值），向上加M1側(cè)電流值直到其動(dòng)作，記下此刻的動(dòng)作電流值。其次，在我們按照傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的方法即在電流電壓界面或者交流時(shí)間界面做其動(dòng)作值或者時(shí)間。