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北极星电力网技术频道 作者:陈杰云 2003/3/24 0:00:00
摘 要：目前变压器都安装了差动保护，并引入比率制动式差动继电器，以保障电力系统的安全运行水平。为此，介绍变压器差动保护的制动特性曲线及现场测试方法。
关键词：变压器；差动保护；制动特性；测试方法
1 前言
变压器是现代电力系统中的主要电气设备之一。由于变压器发生故障时造成的影响很大，故应加强对其继电保护装置功能的调试，以提高电力系统的安全运行水平。变压器保护装置中最重要一项配置——差动保护，就是为了防御变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路。同时，由于差动保护选择性好，灵敏度高，因此，我们还应该考虑该保护能躲过励磁涌流和外部短路所产生的不平衡电流，同时应在变压器过励磁时能不误动。
2 差动保护中引入比率制动特性曲线
变压器在正常负荷状态下，电流互感器的误差很小。这时，差动保护的差回路不平衡电流也很小，但随着外部短路电流的增大，电流互感器就可能饱和，误差也随之增大，这时的不平衡电流也随之增大。当电流超过保护动作电流时，差动保护就会误动，因此，为了防止变压器区外故障发生时差动保护误动作，我们希望引入一种继电器，其动作特性是：它的动作电流将随着不平衡电流的增大而按比例增大，并且比不平衡电流增大的还要快，这样误动就不会出现。因此，我们在差动保护中引入了比率制动式差动继电器，它除了以差动电流作为动作电流外，还引入了外部短路电流作为制动电流。当外部短路电流增大时，制动电流也随之增大，使继电器的动作电流也相应增大，从而有效地防止了变压器区外故障发生时差动保护误动作，制动特性曲线见图1。
由图1可知，该保护继电器能可靠地躲过外部故障时的不平衡电流，能有效地防止变压器区外故障发生时保护误动作，因此，差动保护的制动特性曲线的精确性是决定保护装置正确动作的关键，故制动特性曲线的测试是整套保护装置的调试重点。
3 制动特性曲线的测试方法
以往在实际工作中，由于试验仪器所限，我们很容易忽略比率制动特性的测试，认为制动系数装置已固有，不用测试，结果往往造成保护装置因调试工作不细致而误动作。但随着现场试验仪器的不断先进，我们必须把这项工作做好。常规保护测试制动特性曲线可以在差动绕组和制动绕组分别通入动作电流及制动电流，经重复多次试验后，即可得出特性曲线。但是，随着变压器微机保护在电力系统中的广泛应用，我们又如何测试微机保护的比率制动特性曲线呢?笔者根据在现场对变压器微机保护多次调试总结出的经验看，微机差动保护制动系统只能在高、低压侧模拟区外故障通入电流，并经过计算动作电流和制动电流来求得。现介绍一种简单可靠且精确性高的测试方法，供大家参考，测试接线见图2。
为了方便计算，我们可以先假设变压器接线组分别为Y、y0，电流互感器变比的电流补偿系数为1，并根据现场变压器绕组的不同分为两类。
第一类，两绕组制动特性差动保护。
用两个电流源(可定为IA、Ia相，两相电流夹角为180°)将IA相、Ia相电流分别接在保护装置的高、低压侧，调整两相电流，令IA=Ia，此时Id=0。然后模拟区外故障，Ia相电流恒定不变，IA相电流增大使差动电流Id增大直致保护动作。此时：
动作电流Id=IA-Ia；制动电流Ir=IA+Ia；
则制动系数(即求出图1中的曲线斜率)Kb1为：
Kb1=(Id-Icd)/(Ir-IB)
式中Icd为最小动作电流；IB为拐点电流。
重复上述试验，固定不同的Ia值，调整不同的IA值，使其可进行保护动作，即可求得曲线。由此可使计算出的Kb1值与整定的Kb1值相符。
第二类：多绕组制动特性差动保护。
这时，动作电流为各侧电流同极性相加，制动电流取各侧电流中的最大值电流。当发生区外故障时，差动电流为不平衡电流，制动电流为最大侧的故障电流。此时，测试方法与第一类相同，可假设Ia恒定不变，减小IA电流来增大差动电流Id，即：
动作电流Id=Ia-IA；制动电流Ir=Ia；
则制动系数Kb1=(Id-Icd)/(Ir-IB)
计算出制动系数Kb1与装置整定值Kb1相符。
以上介绍的测试方法只考虑了变压器接线绕组为Y、y0，电流互感器变比的电流补偿系数为1的情况。但在现场工作中，可能会碰到变压器接线绕组为Y、Δ，电流互感器变比的电流补偿系数不为1的情况，这时，我们需要考虑其他补偿系数的影响。
4 结论
经过笔者在现场对不同型号的变压器微机保护的制动系数的测试，发现此方法简单易行，精确度高，值得向大家推广。
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