SAI-3580D數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置

一、概述

  SAI3580D適用于 110KV 及以下電壓等級(jí)的雙圈變壓器，滿足差動(dòng)的要求,以復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)為基本配置的變壓器保護(hù)裝置。保護(hù)裝置可在開關(guān)柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。

  保護(hù)功能的主要配置：

  l 差動(dòng)速斷

  l 二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)

  l CT斷線閉鎖差動(dòng)

  l 冷卻故障延時(shí)出口

  l 三段復(fù)合電壓閉鎖的定時(shí)限方向過(guò)流保護(hù)（Ⅰ、Ⅱ段可帶方向）

  l 三段接地零序保護(hù)（Ⅰ、Ⅱ段兩時(shí)限，Ⅲ段選跳）

  l 不接地零序保護(hù)（一段定值二段時(shí)限的零序過(guò)壓保護(hù)、間隙零序過(guò)流保護(hù)）

  l 保護(hù)出口采用控制字選擇跳閘方式，可靈活整定

  l 過(guò)負(fù)荷告警

  l 重合閘

  l 獨(dú)立加速段

  l 電流啟動(dòng)通風(fēng)

  l 電流閉鎖調(diào)壓

  測(cè)控功能配置

  l 9路強(qiáng)電遙信開入采集

  l 裝置失電告警，裝置事故信號(hào)，裝置告警信號(hào)

  l 斷路器分合

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

  二、保護(hù)原理說(shuō)明2.1、差動(dòng)速斷

  當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)，動(dòng)作于出口繼電器。用于在變壓器差動(dòng)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重故障情況下快速切除變壓器。差動(dòng)速斷定值應(yīng)能躲過(guò)外部故障的不平衡電流和空投變壓器時(shí)的勵(lì)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(dòng)作條件如下：

  其中 Id為差流，Isd為差動(dòng)速斷定值

  2.2、比率差動(dòng)

  采用常規(guī)比率差動(dòng)原理，其動(dòng)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(dòng)系數(shù)

  Iqd 為差動(dòng)電流起動(dòng)定值

  Id 為差動(dòng)電流 Id=｜I1+I2 ｜

  Ir 為制動(dòng)電流 Ir=0.5(｜I1｜+｜I2｜ )

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

  其動(dòng)作曲線如下圖：

  建議將元件中的拐點(diǎn)電流Ig設(shè)定為1.0倍的高壓側(cè)額定電流，以保證匝間短路在制動(dòng)電流小于額定電流即Ir < Ie時(shí)，沒(méi)有制動(dòng)作用。

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

  比率制動(dòng)系數(shù)Kcd建議取值范圍為0.3～0.7。

  對(duì)于雙圈變：

  Id ＝∣· H +· L∣

  Ir ＝∣· H-· L∣/2

  在本裝置內(nèi)，各側(cè)電流均以流入變壓器為正方向，相位差由軟件自動(dòng)進(jìn)行校正。變壓器各側(cè)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(dòng)

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

  Id2 > Kxb·Id

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

  2.4 、CT斷線報(bào)警及閉鎖

  具有瞬時(shí)CT斷線閉鎖或告警功能及差流越限告警功能。

  2.4.1、瞬時(shí)CT斷線

  比率差動(dòng)啟動(dòng)后，需經(jīng)過(guò)瞬時(shí)CT斷線的檢測(cè)，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(hào)，報(bào)告CT斷線，通過(guò)調(diào)整控制字可以決定是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

  瞬時(shí)CT斷線判別在滿足下列任何一個(gè)條件時(shí)，將不進(jìn)行CT斷線判別：

  1) 啟動(dòng)前某側(cè)相電流小于該側(cè)額定電流的20％，則不判該側(cè)；

  2) 啟動(dòng)后相電流值大于該側(cè)額定電流的120％；

  3) 啟動(dòng)后任一側(cè)電流比啟動(dòng)前增加。

  在上述三個(gè)條件均不滿足的情況下，如某一側(cè)同時(shí)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(dòng)前電流相等。

  2.4.2、差流越限告警

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

  2.5、復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)

  本裝置設(shè)三段復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，各段電流及時(shí)間定值可獨(dú)立整定，分別設(shè)置整定控制字控制這三段保護(hù)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(dòng)方式。方向元件帶有記憶功能以消除近處三相短路時(shí)方向元件的死區(qū)。方向元件靈敏角為 45 度。復(fù)合電壓元件可由控制字選擇取本側(cè)、取對(duì)側(cè)或取各側(cè)。復(fù)合電壓由低電壓和負(fù)序電壓元件或門構(gòu)成，可通過(guò)控制字選擇投退。當(dāng)某側(cè) PT 檢修而變壓器正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制字退出該側(cè)復(fù)壓及方向元件。

  2.6、零序（間隙零序）過(guò)流

  對(duì)于110KV及以上電壓等級(jí)的變壓器需要設(shè)置接地保護(hù)，本裝置根據(jù)三種接地方式均設(shè)有保護(hù)：

  1)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行：設(shè)置有三段零序過(guò)流保護(hù)，I、II段各兩個(gè)時(shí)限，可帶方向閉鎖；III段一個(gè)時(shí)限，作為選跳出口（如跳開接于同一母線的不接地運(yùn)行的分級(jí)絕緣變壓器）。

  2)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行：裝置設(shè)有一段兩時(shí)限零序過(guò)壓保護(hù)，時(shí)限出口跳閘用于縮短故障范圍，第二時(shí)限均跳主變各側(cè)開關(guān)。

  3)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行：裝置設(shè)有一段兩時(shí)限間隙零序過(guò)流保護(hù)，時(shí)限出口跳閘用于縮短故障范圍，第二時(shí)限均跳主變各側(cè)開關(guān)。

  2.7、過(guò)負(fù)荷告警

  過(guò)負(fù)荷監(jiān)視三相的電流，其動(dòng)作條件為： Ia,Ib,Ic任意一相大于過(guò)負(fù)荷電流定值Ifh，經(jīng)延時(shí)發(fā)信號(hào)。

  2.8、過(guò)流啟動(dòng)通風(fēng)

  過(guò)流啟動(dòng)通風(fēng)元件監(jiān)視三相的電流，其動(dòng)作條件為：Ia,Ib,Ic任意一相大于過(guò)負(fù)荷電流定值Iqdfl，經(jīng)延時(shí)出口。

  2.9、過(guò)流閉鎖調(diào)壓

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

  2.10、冷卻故障延時(shí)跳閘

  整定控制字選擇冷卻故障是否經(jīng)過(guò)本保護(hù)裝置延時(shí)跳閘，延時(shí)時(shí)間也可整定。冷卻故障 1 不經(jīng)油溫高閉鎖，冷卻故障接點(diǎn)閉合后延時(shí)時(shí)間到跳閘；冷卻故障 2 經(jīng)油溫高閉鎖，冷卻故障接點(diǎn)和油溫過(guò)高接點(diǎn)同時(shí)閉合后延時(shí)時(shí)間到跳閘，兩種方式完全獨(dú)立。

  2.11、非電量保護(hù)

  從變壓器本體來(lái)的接點(diǎn)經(jīng)SAI3581F非電量保護(hù)裝置重動(dòng)后，輸出一組空接點(diǎn)至SAI3580D主保護(hù)裝置進(jìn)行事件記錄，并可通過(guò)MMI將記錄上傳至后臺(tái)計(jì)算機(jī)。與SAI3581F非電量保護(hù)裝置相對(duì)應(yīng)，通過(guò)投退軟壓板選擇何種非電量信息需要進(jìn)行記錄。

  整定控制字選擇冷卻故障是否經(jīng)過(guò)SAI3580D主保護(hù)裝置延時(shí)跳閘，延時(shí)時(shí)間也可整定。延時(shí)到達(dá)后，裝置輸出一付跳閘接點(diǎn)送回給SAI3581F非電量保護(hù)裝置。

  2.12、重合閘功能

  本功能只適用于本裝置所對(duì)應(yīng)的斷路器，無(wú)法完成變壓器對(duì)側(cè)斷路器的重合。

  2.6.1 啟動(dòng)回路

  1) 保護(hù)跳閘啟動(dòng)

  2) 開關(guān)位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)

  在不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘回路中，僅利用TWJ觸點(diǎn)監(jiān)視斷路器位置。考慮許多新設(shè)計(jì)的變電站，尤其是綜合自動(dòng)化站，可能沒(méi)有手動(dòng)操作把手，本裝置在設(shè)計(jì)中注意避免使用手動(dòng)操作把手的觸點(diǎn)，手跳時(shí)利用裝置的STJ動(dòng)合觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)重合閘的閉鎖。

  2.6.2 閉鎖條件

  斷路器合位時(shí)重合充電時(shí)間為15秒；充電過(guò)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(shè)置的重合閘“放電”條件有：

  1) 控制回路斷線后，重合閘延時(shí)10秒自動(dòng)“放電”

  2) 彈簧未儲(chǔ)能端子高電位，重合閘延時(shí)2秒自動(dòng)“放電”

  3) 跳對(duì)側(cè)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(duì)應(yīng)的斷路器，無(wú)法完成變壓器對(duì)側(cè)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(hù)加速兩種，加速功能設(shè)置了獨(dú)立的投退壓板。

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

  手合加速回路的啟動(dòng)條件為：

  1) 斷路器在分閘位置的時(shí)間過(guò)30秒

  2) 斷路器由分閘變?yōu)楹祥l，加速允許時(shí)間擴(kuò)展3秒

  保護(hù)加速為重合后加速方式。

  本裝置設(shè)置了獨(dú)立的過(guò)流加速段電流定值及時(shí)間定值，與傳統(tǒng)保護(hù)相比，此種做法使保護(hù)配置更趨靈活。

  2.14、PT斷線檢測(cè)

  本側(cè) PT 斷線：

  在下面三個(gè)條件得到滿足的時(shí)候，裝置報(bào)發(fā)“PT 斷線”信息并點(diǎn)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(cè)到本側(cè) PT 斷線后，后備保護(hù)的功能有如下變化：

  1) 復(fù)合電壓閉鎖（方向）過(guò)流保護(hù)自動(dòng)解除本側(cè)復(fù)合電壓閉鎖，只經(jīng)過(guò)他側(cè)復(fù)合電壓閉鎖

  2) 復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)自動(dòng)解除方向元件

  3) 待電壓恢復(fù)，保護(hù)也自動(dòng)恢復(fù)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(hù)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(jī)讀取?？捎涗浀匿洸▓?bào)告為8個(gè)以上，每次錄波數(shù)據(jù)時(shí)間容量為1S，分兩段記錄，動(dòng)態(tài)捕捉并調(diào)整記錄時(shí)間。可記錄的事件不少于1000次。本裝置除記錄系統(tǒng)擾動(dòng)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(cè)、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(cè)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(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)計(jì)算，實(shí)時(shí)累加，三相有功無(wú)功的計(jì)算消除了由于系統(tǒng)電壓不對(duì)稱而產(chǎn)生的誤差，且計(jì)算完全不依賴于網(wǎng)絡(luò)，精度達(dá)到 0.5 級(jí)。

  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。