RCS-9679变压器保护装置说明书

RCS－9000变压器保护测控装置第11章第1页RCSRCSRCSRCS－－－－9679967996799679变压器保护装置变压器保护装置变压器保护装置变压器保护装置1111基本配置及规格基本配置及规格基本配置及规格基本配置及规格1.11.11.11.1基本配置基本配置基本配置基本配置RCS－9679为用于66kv或35kv电压等级的变压器保护装置。本装置包括差动速断保护，比率差动保护(采用二次谐波制动原理)，高、低侧复压过流保护(各三段)，10路非电量保护(其中6路可直接跳闸)，CT断线判别，PT断线判别，过负荷发信，过载闭锁有载调压，过负荷起动风冷和零序过电压报警等功能；同时装置还有三路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路。1.21.21.21.2装置的性能特征装置的性能特征装置的性能特征装置的性能特征1.2.1.2.1.2.1.2.1111差动速断及比率差动保护性能a)差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸，典型出口动作时间小于15ms。b)比率差动保护的动作特性如图，能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。其中：Id为动作电流，Ir为制动电流，Icdqd为差动电流起动值，Kbl为比率差动制动系数，Ie为变压器的额定电流，图中阴影部分为保护动作区。1.2.21.2.21.2.21.2.2采用软件调整变压器各侧电流的平衡系数方法，把各侧的额定电流都调整到保护装置的额定工作电流IN(IN=5A或1A)。1.2.31.2.31.2.31.2.3采用可靠的CT断线报警闭锁功能，保证装置在CT断线及交流回路故障时不误动。1.2.41.2.41.2.41.2.4采用变压器接线方式整定的方法，使软件适用于变压器的任一接线方式。1.2.51.2.51.2.51.2.5本装置算法的突出特点是在较高采样率的前提下，保证了在故障全过程对所有继电器的并行实时计算，装置有很高的固有可靠性及动作速度。1.31.31.31.3技术数据技术数据技术数据技术数据1.3.11.3.11.3.11.3.1额定数据直流电源：220V，110V允许偏差+15%，-20%交流电压：100/3V，100V交流电流：5A，1A频率：50Hz1.3.21.3.21.3.21.3.2功耗交流电压：0.5VA／相交流电流：＜1VA／相(IN=5A)＜0.5VA／相((IN=1A)直流：正常＜35W跳闸＜50W1.3.31.3.31.3.31.3.3主要技术指标1.3.3.11.3.3.11.3.3.11.3.3.1差动保护①整组动作时间差动速断＜15ms(1.5倍整定值)比率差动＜20ms(2倍整定值，无涌流制动情况下)②起动元件差流电流起动元件，整定范围为0.3Ie～1.5Ie，级差0.01Ie(Ie为被保护变压器的额定电流)③变压器各侧电流的平衡系数调整通过软件实现，对Y侧最大平衡系数应小于2.3，对△侧最大平衡系数应小于4。IdIcdqd0.5IeKblIr103Ie南瑞继保电气有限公司第11章第2页YYY△△△△***I1●I2●I3●④差动速断保护整定范围为3～14Ie。⑤CT断线可通过整定控制字选择闭锁比率差动保护出口或仅发报警信号。⑥电流定值误差＜5%⑦比率差动制动系数0.3～0.75可调⑧二次谐波制动系数0.1～0.35可调1.3.3.21.3.3.21.3.3.21.3.3.2后备保护电流定值：0.1In～20In电压定值：2～100V定值误差：＜5%时间定值误差：＜1%整定值+20ms1.3.3.31.3.3.31.3.3.31.3.3.3非电量保护①继电器重动时间延时：约10ms②继电器重动动作功率：额定电压下约5W③非电量保护的延时时间可达100分钟，时间误差＜1%整定值+20ms。1.3.3.41.3.3.41.3.3.41.3.3.4输出接点容量出口继电器接点最大导通电流为5A。1.3.3.51.3.3.51.3.3.51.3.3.5允许环境温度正常工作温度-25～+60℃1.3.3.61.3.3.61.3.3.61.3.3.6抗干扰性能符合国际1.3.3.71.3.3.71.3.3.71.3.3.7绝缘耐压标准满足2222装置原理装置原理装置原理装置原理2.12.12.12.1电量保护2.1.12.1.12.1.12.1.1硬件配置及逻辑框图见附图RCS－96792.1.22.1.22.1.22.1.2模拟量输入如图2.1输入I1、I2、I3三侧电流和低压侧电压，由(I1+I2+I3)构成差动电流，作为差动继电器的动作量；由(I1+I2)构成高压侧后备保护的动作量。高、低压侧的复压过流中的复合电压取自低压侧母线PT。在本装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。变压器各侧的电流互感器均采用星形接线，各侧电流方向均指向变压器。各侧电流的平衡系数调整通过软件完成，不需外接中间电流互感器。2.1.32.1.32.1.32.1.3软件说明1)保护总体流程（图2.1.3）保护正常进行在主程序，进行通信及人机对话等工作，间隔一段时间(1.667ms)产生一次采样中断。采样部分通过AD采样，进行数字滤波及预处理过程，形成保护判别所需的各量。若保护起动元件动作，则进入保护继电器动作测量程序。首先测量比率制动特性的差动继电器是否动作，若动作，则再经涌流判别元件(二次谐波原理)，以区分是故障还是励磁涌流。比率差动继电器动作后若未被涌流判别元件闭锁，则再进入CT断线瞬时判别程序，以区分内部短路故障和CT断线。差动速断继电器的动作测量则相应简单，它实质上是一个差动电流过流继电器，不需经过任何涌流闭锁判别和CT断线判别环节。高压侧复压过流保护，电流为(I1+I2)，电压取自低压母线PT。RCS－9000变压器保护测控装置第11章第3页2)保护起动元件若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值或各侧电流的最大值大于相应的过电流定值，起动元件动作，在起动元件动作后展宽500ms，保护进入故障测量计算程序。3)比率差动元件装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：cdqddIIerII5.0≤)5.0(erblcdqddIIKII−∗−ereIII35.0≤ereblcdqddIIIKII35.2−∗−−erII3采样计算保护启动差动判别涌流判别比率差动动作CT断线判别CT断线DXBS=1闭锁比率差动保护采样中断过流保护跳闸逻辑返回主程序YNYYYNN正常运行程序图2.1.3南瑞继保电气有限公司第11章第4页其中：blK为比率制动系数cdqdI为差动电流起动定值321iiiId++=()3215.0IIIIr++=由于变压器各侧电流经软件进行Y／△调整，采用全星形接线方式。采用全星形接线方式对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感器的工作性能有很大好处。4)二次谐波制动比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下：φφdxbdIKI∗2式中φ2dI为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，φdI为对应的三相差动电流，xbK为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。5)差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。6)CT断线报警及闭锁比率差动保护设有延时CT断线报警及瞬时CT断线闭锁或报警功能。i)延时CT断线报警在保护采样程序中进行，当满足以下两个条件中的任一条件，且时间超过10秒时发出CT断线告警信号，但不闭锁比率差动保护。这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。a)任一相差流大于bjI整定值b)max2iiddβα+其中：2id为差流的负序电流maxid为三相差流的最大值α为固定门槛值β为某一比例系数ii)瞬时CT断线报警在故障测量程序中进行，满足下述任一条件不进行该CT断线判别：a)起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧CT断线判别b)起动后最大相电流大于1.2Iec)起动后任一侧电流比起动前增加只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。某侧电流同时满足下列条件认为是某侧电流同时满足下列条件认为是某侧电流同时满足下列条件认为是某侧电流同时满足下列条件认为是CTCTCTCT断线断线断线断线：：：：a)只有一相电流为零b)其它二相电流与起动前电流相等通过整定控制字选择，瞬时CT断线判别动作后可只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。7)差动保护动作跳各侧断路器，装置出口为跳闸出口2（CK2），用于跳开变压器各侧断路器。8)复合电压闭锁过流保护本装置为变压器高、低压侧各设三段复合电压闭锁过流保护，每段均为一个时限，各段电流及时间定值均可独立整定，分别设置整定控制字控制各段保护的投退。复压动作判据如下：1)()zdbcjabUUeUU26023∗+=°−2)LzdUUminφφ满足上述两个条件之一，则复合电压动作。保护出口采用跳闸矩阵方式，用户可依规程作出相应的整定。9)零序过电压报警由于变压器低压侧为不接地系统，若发生单相接地故障，则会出现零序过电压。本装置设有RCS－9000变压器保护测控装置第11章第5页零序过电压报警信号，取低压母线PT(零序电压由自产得到，30UcUbUaU++=)，动作后报运行异常信号(BJJ动作)。10)过负荷，启动风冷，过载闭锁有载调压装置设有三个定值分别对应这三个功能，均取低压侧三相电流的最大值作为判别，过负荷动作后给出一付过负荷报警接点；启动风冷动作后给出一付常开接点；过载闭锁有载调压后动作后给出一副接点，这副接点可通过跳线选择常开或常闭。11)PT断线PT断线判据如下(在起动元件不动作的情况下)：a)任一线电压小于30伏，而低压侧任一相电流大于0.06In。b)负序电压3U2大于8伏。满足上述任一条件后延时10秒报母线PT断线，发出运行异常告警信号，待电压恢复正常后保护也自动恢复正常。在断线期间，根据整定控制字选择是退出经复合电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消复合电压闭锁。12)装置告警当检测到装置本身硬件故障时，发出装置故障报警信号(BSJ继电器返回)，闭锁整套保护(只闭锁差动保护和过流保护，不闭锁非电量保护)。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错和出口三极管长期导通。当检测到下列故障时，发出运行异常信号(BJJ继电器动作)：a)过负荷b)PT断线c)低压侧零序过电压d)CT告警e)CT断线(可经控制字选择是否闭锁比率差动保护)2.1.42.1.42.1.42.1.4定值整定及用户选择1)定值整定例：已知变压器参数如下：变压器容量=31.5MVA38.5±2×2.5%／11千伏Yo/△-11变压器的主接线方式为内桥接线如图则表2.1中系统参数整定如下：变压器容量S=31.5MVA高压侧额定电压U1N=38.5kV低压侧额定电压U3N=11kV二次额定电压U2=57.7V接线方式KMODE=01其中接线方式KMODE的整定对应如下：Y／Y-1200/10Y／Δ-1101/11Y／Δ-102/12Δ／Δ-003/13其中十位数0表示CT接成全星形，由程序进行Y／Δ转换，1表示CT在装置外部进行Y／Δ转换。2)若保护只用两侧(即主接线不是内桥接线)，可将第二侧CT一次额定值置成0，并将该侧电流输入短接，实现两侧差动。3)装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y／Δ转换及平衡系数调整。平衡系数的内部算法如下：以Kmode=1为例Y△△△△***南瑞继保电气有限公司第11章第6页对于变压器Y接线侧SCTUKnph1111×=SCTUKnph2122×=对于变压器Δ接线侧SCTUKnph31333××=若报“平衡系数错”，这说明平衡系数太大，最好改变CT以满足要求。或可将“系统参数”中的“变压