SAI-3580D數(shù)字式變壓器保護裝置

一、概述

  SAI3580D適用于 110KV 及以下電壓等級的雙圈變壓器，滿足差動的要求,以復合電壓閉鎖過流保護為基本配置的變壓器保護裝置。保護裝置可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。

  保護功能的主要配置：

  l 差動速斷

  l 二次諧波制動的比率差動

  l CT斷線閉鎖差動

  l 冷卻故障延時出口

  l 三段復合電壓閉鎖的定時限方向過流保護（Ⅰ、Ⅱ段可帶方向）

  l 三段接地零序保護（Ⅰ、Ⅱ段兩時限，Ⅲ段選跳）

  l 不接地零序保護（一段定值二段時限的零序過壓保護、間隙零序過流保護）

  l 保護出口采用控制字選擇跳閘方式，可靈活整定

  l 過負荷告警

  l 重合閘

  l 獨立加速段

  l 電流啟動通風

  l 電流閉鎖調壓

  測控功能配置

  l 9路強電遙信開入采集

  l 裝置失電告警，裝置事故信號，裝置告警信號

  l 斷路器分合

  l 模擬量遙測：Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、COSθ、F

  二、保護原理說明2.1、差動速斷

  當任一相差動電流大于差動速斷整定值時，動作于出口繼電器。用于在變壓器差動區(qū)發(fā)生嚴重故障情況下快速切除變壓器。差動速斷定值應能躲過外部故障的不平衡電流和空投變壓器時的勵磁涌流，并考慮到電流互感器飽和因素，一般取6～12倍的額定電流。

  其動作條件如下：

  其中 Id為差流，Isd為差動速斷定值

  2.2、比率差動

  采用常規(guī)比率差動原理，其動作方程如下：

  Id>Iqd Ir ≤Ig

  Id-Iqd>Kcd*(Ir-Ig) Ig

  Id-Iqd-Kcd*(3Ie-Ig)>0.7(Ir-2.5Ie) Ir>2.5Ie

  Kcd 為比率制動系數(shù)

  Iqd 為差動電流起動定值

  Id 為差動電流 Id=｜I1+I2 ｜

  Ir 為制動電流 Ir=0.5(｜I1｜+｜I2｜ )

  由于變壓器各側電流可經(jīng)軟件進行 Y／△調整，故外部可采用全星形接線方式。采用全星形接線方式對減小電流互感器的二次負荷和改善電流互感器的工作性能有很大好處。

  其動作曲線如下圖：

  建議將元件中的拐點電流Ig設定為1.0倍的高壓側額定電流，以保證匝間短路在制動電流小于額定電流即Ir < Ie時，沒有制動作用。

  差動電流門檻判據(jù)不宜過小，建議取Iqd＝(0.3～0.5) Ie。

  比率制動系數(shù)Kcd建議取值范圍為0.3～0.7。

  對于雙圈變：

  Id ＝∣· H +· L∣

  Ir ＝∣· H-· L∣/2

  在本裝置內，各側電流均以流入變壓器為正方向，相位差由軟件自動進行校正。變壓器各側的電流互感器均采用星形接線，并且以指向變壓器為同極性。

  2.3、二次諧波制動

  利用三相差動電流中的二次諧波作為勵磁涌流閉鎖的判據(jù)。動作方程如下：

  Id2 > Kxb·Id

  其中Id2為三相差動電流中的二次諧波，Id為對應的三相差動電流，Kxb為二次諧波制動系數(shù)。三相差動電流中只要任一相滿足上述條件，均閉鎖三相比率差動保護。Kxb 一般取為10％～30％之間。

  2.4 、CT斷線報警及閉鎖

  具有瞬時CT斷線閉鎖或告警功能及差流越限告警功能。

  2.4.1、瞬時CT斷線

  比率差動啟動后，需經(jīng)過瞬時CT斷線的檢測，保證差流不是由于斷線引起的。判別為CT斷線后，發(fā)出告警信號，報告CT斷線，通過調整控制字可以決定是否閉鎖差動保護。

  瞬時CT斷線判別在滿足下列任何一個條件時，將不進行CT斷線判別：

  1) 啟動前某側相電流小于該側額定電流的20％，則不判該側；

  2) 啟動后相電流值大于該側額定電流的120％；

  3) 啟動后任一側電流比啟動前增加。

  在上述三個條件均不滿足的情況下，如某一側同時滿足以下條件，則判為CT斷線：

  1) 只有一相電流為零；

  2) 其余兩相電流于啟動前電流相等。

  2.4.2、差流越限告警

  如差流大于15％的高壓側額定電流，經(jīng)判別過10s后，發(fā)出告警信號。并報告差流越限，但不閉鎖差動保護。這一功能兼起保護裝置交流采樣回路的監(jiān)視功能。

  2.5、復合電壓閉鎖方向過流保護

  本裝置設三段復合電壓閉鎖過流保護，各段電流及時間定值可獨立整定，分別設置整定控制字控制這三段保護的投退。Ⅰ、Ⅱ段可帶方向閉鎖，由控制字選擇，方向元件采用正序電壓極化，方向元件和電流元件接成按相起動方式。方向元件帶有記憶功能以消除近處三相短路時方向元件的死區(qū)。方向元件靈敏角為 45 度。復合電壓元件可由控制字選擇取本側、取對側或取各側。復合電壓由低電壓和負序電壓元件或門構成，可通過控制字選擇投退。當某側 PT 檢修而變壓器正常運行時，通過控制字退出該側復壓及方向元件。

  2.6、零序（間隙零序）過流

  對于110KV及以上電壓等級的變壓器需要設置接地保護，本裝置根據(jù)三種接地方式均設有保護：

  1)中性點直接接地運行：設置有三段零序過流保護，I、II段各兩個時限，可帶方向閉鎖；III段一個時限，作為選跳出口（如跳開接于同一母線的不接地運行的分級絕緣變壓器）。

  2)中性點不接地運行：裝置設有一段兩時限零序過壓保護，時限出口跳閘用于縮短故障范圍，第二時限均跳主變各側開關。

  3)中性點不接地運行：裝置設有一段兩時限間隙零序過流保護，時限出口跳閘用于縮短故障范圍，第二時限均跳主變各側開關。

  2.7、過負荷告警

  過負荷監(jiān)視三相的電流，其動作條件為： Ia,Ib,Ic任意一相大于過負荷電流定值Ifh，經(jīng)延時發(fā)信號。

  2.8、過流啟動通風

  過流啟動通風元件監(jiān)視三相的電流，其動作條件為：Ia,Ib,Ic任意一相大于過負荷電流定值Iqdfl，經(jīng)延時出口。

  2.9、過流閉鎖調壓

  過流閉鎖調壓元件監(jiān)視三相的電流，其動作條件為：Ia,Ib,Ic任意一相大于閉鎖調壓定值Ibsty，經(jīng)延時出口。

  2.10、冷卻故障延時跳閘

  整定控制字選擇冷卻故障是否經(jīng)過本保護裝置延時跳閘，延時時間也可整定。冷卻故障 1 不經(jīng)油溫高閉鎖，冷卻故障接點閉合后延時時間到跳閘；冷卻故障 2 經(jīng)油溫高閉鎖，冷卻故障接點和油溫過高接點同時閉合后延時時間到跳閘，兩種方式完全獨立。

  2.11、非電量保護

  從變壓器本體來的接點經(jīng)SAI3581F非電量保護裝置重動后，輸出一組空接點至SAI3580D主保護裝置進行事件記錄，并可通過MMI將記錄上傳至后臺計算機。與SAI3581F非電量保護裝置相對應，通過投退軟壓板選擇何種非電量信息需要進行記錄。

  整定控制字選擇冷卻故障是否經(jīng)過SAI3580D主保護裝置延時跳閘，延時時間也可整定。延時到達后，裝置輸出一付跳閘接點送回給SAI3581F非電量保護裝置。

  2.12、重合閘功能

  本功能只適用于本裝置所對應的斷路器，無法完成變壓器對側斷路器的重合。

  2.6.1 啟動回路

  1) 保護跳閘啟動

  2) 開關位置不對應啟動

  在不對應啟動重合閘回路中，僅利用TWJ觸點監(jiān)視斷路器位置。考慮許多新設計的變電站，尤其是綜合自動化站，可能沒有手動操作把手，本裝置在設計中注意避免使用手動操作把手的觸點，手跳時利用裝置的STJ動合觸點來實現(xiàn)重合閘的閉鎖。

  2.6.2 閉鎖條件

  斷路器合位時重合充電時間為15秒；充電過程中重合綠燈發(fā)閃光，充電滿后發(fā)常綠光，不再閃爍。本裝置設置的重合閘“放電”條件有：

  1) 控制回路斷線后，重合閘延時10秒自動“放電”

  2) 彈簧未儲能端子高電位，重合閘延時2秒自動“放電”

  3) 跳對側斷路器，重合閘立即“放電”

  4) 重合失敗立即“放電”

  5) 一次重合后立即“放電”

  6) 閉鎖重合閘端子高電位，重合閘立即“放電”

  2.13、加速功能

  本功能只適用于本裝置所對應的斷路器，無法完成變壓器對側斷路器的加速跳閘。本裝置的加速回路包括手合加速及保護加速兩種，加速功能設置了獨立的投退壓板。

  本裝置的手合加速回路不需由外部手動合閘把手的觸點來起動，此舉主要是考慮到目前許多變電站采用綜合自動化系統(tǒng)后，已取消了控制屏，在現(xiàn)場不再安裝手動操作把手，或僅安裝簡易的操作把手。

  手合加速回路的啟動條件為：

  1) 斷路器在分閘位置的時間過30秒

  2) 斷路器由分閘變?yōu)楹祥l，加速允許時間擴展3秒

  保護加速為重合后加速方式。

  本裝置設置了獨立的過流加速段電流定值及時間定值，與傳統(tǒng)保護相比，此種做法使保護配置更趨靈活。

  2.14、PT斷線檢測

  本側 PT 斷線：

  在下面三個條件得到滿足的時候，裝置報發(fā)“PT 斷線”信息并點亮告警燈：

  1) 三相電壓均小于 8V，某相電流大于 0.25A，判為三相失壓。

  2) 三相電壓和大于 8V，*小線電壓小于 16V，判為兩相 PT 斷線。

  3) 三相電壓和大于 8V，線電壓與*小線電壓差大于 16V，判斷為單相的 PT 斷線。

  裝置在檢測到本側 PT 斷線后，后備保護的功能有如下變化：

  1) 復合電壓閉鎖（方向）過流保護自動解除本側復合電壓閉鎖，只經(jīng)過他側復合電壓閉鎖

  2) 復合電壓過流保護自動解除方向元件

  3) 待電壓恢復，保護也自動恢復正常。

  2.15、數(shù)據(jù)記錄

  本裝置具備故障錄波功能?？捎涗浀哪M量為Iah、Ibh、Ich、Iam、Ibm、Icm、Ial、Ibl、Icl、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、Ii0，可記錄的狀態(tài)量為斷路器位置、保護跳閘合閘命令。所有數(shù)據(jù)記錄信息數(shù)據(jù)存入FLASH RAM中，可被PC機讀取?？捎涗浀匿洸▓蟾鏋?個以上，每次錄波數(shù)據(jù)時間容量為1S，分兩段記錄，動態(tài)捕捉并調整記錄時間?？捎涗浀氖录簧儆?000次。本裝置除記錄系統(tǒng)擾動數(shù)據(jù)外，還記錄裝置的操作事件、狀態(tài)輸入量變位事件、更改定值事件及裝置告警事件等。

  2.16、遙信、遙測、功能

  功能主要有三種：正常跳閘操作和合閘操作，接地選線跳閘操作。

  遙測量主要有：Iah、Ibh、Ich、Iam、Ibm、Icm、Ial、Ibl、Icl、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、COS￠、P、Q、F 和電度。所有這些量都在當?shù)貙崟r計算，實時累加，三相有功無功的計算消除了由于系統(tǒng)電壓不對稱而產(chǎn)生的誤差，且計算完全不依賴于網(wǎng)絡，精度達到 0.5 級。

  遙信量主要有：16 路遙信開入、裝置變位遙信及事故遙信，并作事件順序記錄，遙信分辨率小于2ms。