RET316型变压器纵联差动保护优化方案

1.动作特性和动作判据

（1）差动电流和制动电流计算 正常时，两侧TA二次电流正方向指向被保护设备的和电流接线方式时，为

差动电流：

制动电流：（当cosα＞0时）

制动电流：I_res=0（当cosα≤0时）

式中，、、变压器各侧TA二次电流相量；α为和的相角差。其中，，。

（2）动作判据 RET316型变压器差动保护动作判据和发电机基本相同。所不同的是：增加了变压器空载合闸时躲励磁涌流的二次谐波制动判据；不经二次谐波制动和不受制动电流I_res控制的差动速断保护；动作区和制动区分解点b的可整定范围为1.25～2.5（可取b=1.5～2）。

（3）动作特性 动作特性如图4-7所示，动作特性折线段为ABCDE，差动速断动作区为GE。

2.整定量的计算

（1）基准侧设置和通道系数、平衡系数的计算 RET316型变压器差动保护基准侧固定设置于高压侧。由于变压器两侧一次额定电流及TA变比（电流比）既不相同，又不匹配，同时，RET316型变压器差动保护动作整定值是以继电器额定电流（TA二次额定电流为5A或1A）为基准的相对值，为了能以变压器额定二次电流（变压器二次额定电流变换至TA的二次额定电流）为基准，并能使两侧电流平衡，保护装置设置可整定的模拟量通道系数R₁、R₂、R₃和变压器各侧幅值平衡（匹配、补偿）辅助系数α₁、α₂、α₃。

图4-7 RET316型变压器纵联差动保护动作特性

（2）模拟量通道系数R₁、R₂、R₃的计算 模拟量通道系数R₁、R₂、R₃设置后，接入该通道所有保护都分别以设定的R₁、R₂、R₃对应的基准电流I_tn1=R₁I_rn1、I_tn1=R₂I_rn2、I_tn3=R₁I_rn3整定和动作。有

式中，R₁、R₂、R₃分别为1～3TA模拟量通道系数，具有各侧幅值平衡功能，当按上式计算值在整定范围内，则可取变压器各侧幅值平衡辅助系数α₁=α₂=α₃=1；I_T.N1、I_T.N2、I_T.N3分别为变压器1侧、2侧、3侧同一基准容量时的一次额定电流；I_TA.N1、I_TA.N2、I_TA.N3分别为变压器1侧、2侧、3侧TA一次额定电流；I_t.n1、I_t.n2、I_t.n3分别为变压器1侧、2侧、3侧同一基准容量时的二次额定电流；I_TA.n1、I_TA.n2、I_TA.n3分别为变压器1侧、2侧、3侧TA二次额定电流；n_TA.1、n_TA.2、n_TA.3分别为变压器各侧TA变比（电流比）；I_r.n1、I_r.n2、I_r.n3分别为变压器1侧、2侧、3侧继电器的额定电流。R₁、R₂、R₃的整定范围为0.5～2。

（3）各侧幅值平衡辅助系数α₁、α₂、α₃的计算

α₁、α₂、α₃的整定范围为0.05～2.2。

当各侧TA为差动保护独立使用，且R₁、R₂、R₃计算值超过0.5～2范围时，则可由α₁、α₂、α₃进行各侧幅值平衡，按上式的计算值α₁、α₂、α₃在整定范围内可取R₁=R₂=R₃=1，由α₁、α₂、α₃进行各侧幅值平衡。当单独用R₁、R₂、R₃或α₁、α₂、α₃平衡补偿后，则整定基准电流为变压器二次额定电流I_t.n1、I_t.n2、I_t.n3。

（4）R₁、R₂、R₃和α₁、α₂、α₃联合幅值的平衡计算 当单独计算R₁、R₂、R₃或α₁、α₂、α₃超出整定范围时，则可将对R₁、R₂、R₃和α₁、α₂、α₃进行联合幅值平衡计算，以达到要求的平衡。计算方法为

式中，K为变压器参考容量系数，变压器参考容量为K倍的变压器额定容量。

当同时采用R₁、R₂、R₃和α₁、α₂、α₃及K值后，则整定基准电流既不是继电器的额定电流，也不是变压器二次额定电流，应是变压器参考额定电流KI_t.n1、KI_t.n2、KI_t.n3。

【例4-10】 某高压厂用变压器参数见表4-2，采用RET316型变压器纵联差动保护。试计算平衡系数。

表4-2 厂用变压器参数

【解】 （1）平衡系数的计算。

R₁=I_T.N1/I_TA.N1=1097/6000=0.1828

R₂=3482.5/5000=0.6965

α₁=I_TA.N1/I_T.N1=6000/1097=5.469

α₂=I_TA.N2/I_T.N2=5000/3482.5=1.4358

由上述计算可知，单独使用R₁、R₂和α₁、α₂等系数，均超过其整定范围，所以只能用R₁、R₂和α₁、α₂联合平衡系数。

1）1侧平衡系数，由于变压器高压侧额定电流与TA一次额定电流相差太大，而模拟量通道的补偿系数R₁计算值太小，α₁计算值太大。整定差动保护的参考基准额定容量就不能以变压器的容量作为参考基准额定容量，I_TA.N1、I_T.N1是由一次设备参数决定的，R₁、α₁、K三者之间由联系决定，还需考虑R₁、α₁可取值范围及步长（α₁步长为0.01；R1步长为0.001），而且还要考虑差动最小动作电流整定值取值范围及步长（，步长为0.1），因为K与的关系为。于是取可整定最小值R₁=0.5；由1侧幅值平衡系数，如取K=1，则α₁=2.735＞2.2，为此取可整定最小值R₁=0.5和接近可整定最大值α₁=2.05计算，或。当R₁=0.5、α₁=2.05、K=1.333选定后，差动保护高压侧基准电流为I_t.n1=1.333×0.914=1.219。

2）2侧幅值平衡系数，当K值决定后，取α₂=1、K=1.333，可计算。

当K≠1时，输入装置的整定值不是以变压器额定容量为基准，而应以变压器参考额定容量KS_N为基准计算。以上计算极易出错，在保护调试过程中，当实测差动保护动作电流和计算值不符或实测差动保护不平衡电流较大（正常应接近为0）或超过标准时，应首先检查R₁、R₂、R₃和α₁、α₂、α₃整定值计算和设置的正确性。

（2）变压器绕组接线组别补偿设置。根据变压器的实际联结组别，设置各侧绕组接线补偿整定值，以达到各侧电流相位的补偿功能。

1）1侧绕组接线补偿s₁设置Y或d。

2）2侧绕组接线补偿s₂设置Y或d。

3）3侧绕组接线补偿s₃设置Y或d。

（3）动作整定计算。

1）最小动作电流整定值的计算。按躲过额定负荷时不平衡电流式（4-1）计算，通常可取I_dop.min=（0.3～0.5）I_t.n，。由于制动特性延长线通过原点，装置能自动产生起始拐点，一般取I_dop.min=0.3I_t.n，整定值。当变压器参考容量系数K≠1时，应换算成变压器参考额定容量为基准时的整定值；实际最小动作电流。

2）制动系数斜率的计算。其理论计算按下式计算：

S=K_rel（K_apK_ccK_er+ΔU+Δm）

取S=0.5，起始拐点电流，额定电流时的动作电流I_dop.n=SI_t.n。

3）动作特性转换点（动作区和制动区的分界点）b的计算。b按小于变压器区外短路故障时的短路电流计算，一般取计算值b=I_res/I_t.n=1.5～2.0，整定值应以变压器参考额定容量为基准计算，整定值b_set=b/K。

4）二次谐波制动系数K_2w的计算。K_2w=10%～15%，RET316型变压器差动保护一般取K_2w=10%，并采用交叉制动。

5）高起动值取，，使用时应有开入量控制，当变压器过励磁时，需要将最小动作电流自动提高至高起动值0.75I_t.n时，可采用过励磁判据信号，由过励磁判据信号开入量自动将最小动作电流提高至0.75I_t.n。整定时一般不用此功能（不接开入量控制功能就自动退出）。

6）差动速断动作电流整定值I_dop.qu.set的计算。

①按躲过变压器空载合闸时的励磁涌流计算，大型变压器一般计算值取I_dop.qu=（3～4）I_t.n。

②按躲过变压器穿越性故障时最大不平衡电流计算，计算值取I_dop.qu=0.375I_k.max

③输入装置的整定值以换算至变压器参考额定容量为基准，I_dop.qu.set=I_dop.qu/K。当变压器参考容量系数K≠1时，输入装置的整定值均应换算至变压器参考额定容量为基准时的整定值，最小动作电流整定值I_dop.min.set=I_dop.min/K。K=1.333≠1时计算整定值和输入装置的整定关系见表4-3。

表4-3K=1.333时计算整定值和输入装置的整定值关系表

【例4-11】 已知厂用变压器额定容量为1.25MVA，电压比为6.3±2×2.5%/0.4，高压侧额定电流I_TN=114.6A，低压侧额定电流I_TNL=1804A，短路电压百分比U_k%=6%，联结组标号为Yyn0，运行电压比为6.3/0.4，运行电流比为114.6/1804，厂变高压侧电流互感器变比（电流比）为300/5，中性点侧零序电流互感器变比（电流比）为2000/5。厂变正序阻抗相对值为4.8。因变压器联结组标号为Yyn0，零序阻抗X_T0=9X_T1=9×4.8=43.2，系统至6.3kV母线阻抗X_s=0.444，高压电缆阻抗不计。低压母线电动机总额定电流为1700A，实际参加自起动的电动机额定电流不超过1500A。试确定电流保护、零序电流保护方案。

【解】 1.短路电流计算(https://www.xing528.com)

（1）变压器低压侧母线三相短路电流为

(其中9160为基准电流)

（2）变压器高压侧出口三相短路电流为

（3）变压器低压侧母线单相接地短路电流为

2.电流速断保护

（1）按躲低压母线三相短路整定：

I_op=K_relI⁽³⁾_k.max=1.3×511.8A=665.3A

（2）按躲励磁涌流整定：

I_op=KI_TN=12×114.6A=1375A（其中K=12）

（3）二次动作电流的计算：(取，I_op.2=23A)

二次动作电流以继电器额定电流（I_rn=5A）倍数整定为

（4）变压器高压侧入口短路的灵敏度计算：

（5）动作时间：

t_op=0

3.定时限过电流保护

（1）电动机自起动电流的计算：

参加电动机自起动容量

式中，I_st.Σ为电动机群总自起动电流；K_st.Σ为电动机群总自起动电流倍数，取平均值K_st.Σ=4～4.5；S_M.Σ为参加自起动电动机额定容量之和（MVA）；U_MN为电动机额定电压；U_TN为变压器低压侧额定电压。

（2）定时限过电流保护动作电流。按躲过电动机自起动电流整定：

(取，I_op=7A)

继电器动作电流倍数为

（3）电动机自起动时低压母线电压相对值计算：

式中，U_k%为变压器短路电压百分值。

则

因U_st.m＞60%，不必切除Ⅱ、Ⅲ类电动机。

（4）变压器低压母线三相短路灵敏度为

（5）保护动作时间与低压侧最长动作时间配合。

4.低压侧零序过电流保护

（1）动作电流。

1）按躲过正常运行最大不平衡电流整定：

根据经验公式为3I_op=0.25I_T.n=0.25×1804A=451A

2）与300A熔断器配合，为与熔断器很好配合，单相一次保护动作电流取1800A。中性点零序电流互感器变比（电流比）为2000/5，，动作电流倍数为，而综合型SPAJ140保护变压器中性点零序过电流最大整定值为0.8I_n，则一次动作电流3I_0.set=0.8I_n=0.8×5×400A=1600A。

3）低压母线单相接地时灵敏度为

（2）动作时间。用正常反时限特性，即

式中电流为二次值，取T_0.op.set=0.3s时，经计算与额定电流为300A的熔断器能很好地配合，配合情况见表4-4。

表4-4 单相接地与熔断器特性配合表

【例4-12】 已知低压变压器额定容量S_N=1250kVA，额定电流I_N=114.6A，U_k%=6%，低压母线三相短路电流I_k=1637A，电动机自起动电流倍数I_st.Σ=4，电动机自起动时间t_st.Σ=6s，电流互感器变比（电流比）为330/5，二次额定电流I_n=114.6A/60=1.91A，低压馈线最长动作时间t_op.max=0.3s。计算反时限过负荷整定值。

【解】 （1）起动电流整定值。按躲过厂变高压侧额定电流计算，即I_op.set=K_relI_n=1.15×1.91A=2.2A

一次动作电流：I_op=2.2×60A=132A

（2）动作方程的选定。厂变反时限过负荷保护选用超常反时限动作时间特性。

（3）动作时间的计算。按躲过电动机自起动时间计算，即

t_op=K_relt_st.Σ=1.3×6s=8s（其中可靠系数K_rel=1.2～1.5）

（4）反时限过负荷保护动作时间整定值T_set的计算。

1）躲过电动机自起动时间按下式计算：

2）按和低压馈线最长动作时间配合级差Δt计算：

取I_op.set=2.2A、T_op.set=1.336s。

将整定值代入反时限过负荷保护动作方程可计算出不同电流时的动作时间，并可得到反时限过负荷保护动作时间整定特性，见表4-5。

表4-5 反时限过负荷保护动作时间整定特性表