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1、/ 西门子差动保护6的工作原理、整定原则、调试大纲 国家电力公司电力自动化研究院(南瑞集团) 南京中德保护控制系统有限公司前 言 为了促进国内厂站自动化技术向更高层次推进，实现无人值班，提高劳动生产率和运行管理水平，南京中德公司和德国西门子公司密切合作， 为广大用户成功安装了上千套的变电站自动化系统。在众多保护装置的调试中积累了丰富的经验，为了更好地配合用户对西门子微机保护装置的调试，我公司的广大技术人员，根据平时调试经验，特地写出了7UT61保护装置的调试大纲。调试大纲对差动保护装置7UT61进行了原理分析，试验方法和调试步骤的介绍。 调试大纲对有些保护的操作方法进行了说明，但并不是完整的操
2、作手册，还要结合保护装置的技术说明书进行调试。 调试大纲不求面面俱到，只求现场实用 调试大纲是积累了广大技术人员的经验和辛勤汗水的产物，但是由于实践经验有限，可能还很不完善。 最后望广大用户提出宝贵的意见，以便不断完善，更好地为广大用户服务！目 录一、装置的工作原理 二、7UT61的整定 三、7UT61的操作说明 四、7UT61差动保护调试大纲 附录： 技术数据 附录： 装置端子接线图 附录： 两卷变定值设定清单（供参考） 7UT61的工作原理、整定原则、调试大纲一、 装置的工作原理：1、装置简介： 7UT61是西门子原装进口产品，作为7UT51的升级产品，其差动保护部分的工作原理与7UT51
3、基本相同。主要应用于500KV电抗器、220KV及其以下主变压器的差动保护、大型发电机、电动机的差动保护。 装置具有带两次谐波制动的比率差动和高电流的差动速断。同时，该装置带有用于变压器过激磁的次谐波制动功能，还具有抗外部严重短路的情况下饱和的附加稳定特性曲线。通常情况下，的二次接线均可为星形接法，装置对不同的变压器接线组别和的不同变比，有内部向量匹配和比例匹配之功能。另外装置本身具有多套后备保护功能，即热过负荷保护、后备过流保护功能（此功能可作为后备过负荷功能之用，用于启动风扇和闭锁有载调压）、零序过流保护功能等。如果发生故障，装置将进行故障录波，同时通过跳闸继电器、通信口、信号继电器和信号
4、灯等执行其保护功能。 2、装置电流的归算 7UT61差动保护的动作基于被保护对象的二次额定电流。正常情况下，变压器各侧负荷电流均为相同百分比的值，在额定负荷下的高低压侧电流都为“”即100%，这样考虑起来就变得比较方便了，忽视了矢量的匹配和变比等繁杂计算的影响，这也是电力系统分析中常用的一种叫做“标幺值”的计算方法。即： I*=I/IN （1） 式中： 为负荷电流 N为额定电流 根据额定容量、额定电压以及变比，继电器自动进行各侧电流的折算,各侧额定 的一次电流如下： NN/ N （2）式中：N为变压器各侧额定一次电流 N为变压器额定容量 N为变压器各侧的额定电压则变压器的二次额定电流为： （3
5、） 式中：tr为变压器各侧额定二次电流 7ut为保护装置61额定输入电流（或） n ct为变压器各侧所用的一次额定电流 7UT61差动保护装置就是根据我们输入的变压器的这些基本的参数和的参数，来进行各侧二次额定电流的计算的。3、标幺值情况下的矢量匹配通常情况下，变压器的接线组别理论上有、等种，组别除零点接法外，原副边电流间都存在向量匹配问题，这种匹配就是在各侧均为标幺值的情况下，另外一侧的电流根据不同的对应关系，向第一侧转化，在各侧电流标幺值都转化为与第一侧相位一致的情况之下，再进行比率差动的计算，如上图中， 差动电流为：diff12 制动电流为：stab12上面两式中的I1、I2均为归算到标
6、幺值情况下、且已进行相位转换后的电流向量。如此分析，） 区内故障时，不管是单侧电源，还是双侧电源 都有diff K*stab） 区外故障时：diff， stab2*I14、保护装置的动作特性曲线说明 图 差动总特性图7UT61的差动保护动作特性曲线如上图所示，在上图中，横坐标表示制动电流Istab=12，纵坐标表示差动电流12，其中 I1、I2 均为归算到同一侧的电流的标幺值，即单位都是变压器的额定电流Ie。曲线为整定的差动起始值，即差动起动阈门值，该值整定的大小，与变压器差动保护的灵敏度有相当大的关系，该值整定越小就能越有效地保护变压器轻微的匝间故障，也就越能发挥微机差动保护的这一优势。当然
7、，这一值的大小，既要考虑变压器两侧误差所形成的差动电流，还要考虑变压器有载调压造成的差动电流，另外为了保证可靠性，的整定值要由正常运行时可能有的最大差动电流乘一个可靠性系数，以保证在正常运行最大的误差情况下差动保护不会误动。曲线1是以1（地址1241A）为斜率，以Base Point1(地址1242A)为基点的一条直线。Base Point1的大小决定了继电器什么时候开始提高动作值，即比率制动开始发挥作用。1值的大小，主要考虑两个方面的因素，一是变压器有载调压造成的两侧电流的不平衡而产生的差流，二是主变两侧的误差，在这种情况下，两者的综合误差，再乘以可靠性系数。由此得到的差动电流，取其与制动电
8、流的比值即为斜率1。由于这里Istab=12，而不是Istab=（12）/2，所以这里1值的大小为通常国产微机保护的一半，1的值通常在之间。由于发生区内故障时，diffstab（不考虑负荷的情况下），此时K11,可见工作点是在曲线之上，即在动作区内，因而装置能可靠正确地动作；反之，当发生区外故障时，不管故障离变压器有多近，故障是多么的严重，由于diff0, 而Istab=12很大，因此值很小，因而工作点在曲线下面（即在制动区内），保护不会误动，可靠性很高。通常，计算时是以电流互感器变比误差最大为考虑的，而当穿越性短路电流很大电流互感器变比误差可能超过时，特性曲线将难以保证保护的选择性。为此7U
9、T61中增加了特性。曲线是以2（地址1243A）为斜率，以Base Point2(地址1244A)为基点的一条直线。有关基点Base Point2的整定，我们只要先确定与的交点，即饱和时增加稳定性的起始点，然后根据曲线的斜率，利用三角关系可以算出曲线与横坐标的交点，也即为Base Point2的定值的大小。根据经验 ，Base Point2的大小通常为倍的额定运行电流。当然也可以根据实际情况加以确定。，曲线与的交点，所对应的短路电流以及相应的制动电流，取决于的饱和电流倍数，即对应于该电流，的变比误差将超过。当最大穿越性短路电流不可能使误差超过时，可取21。这种情况下Base Point2的基点
10、值，应整定为与Base Point1一样 ，以使两条线重合。曲线是高定值差动速断，在情况下，保护不带谐波制动，只要达到定值，不考虑任何制动因素。曲线为7UT61采取的一个区外故障时抗CT饱和的附加制动措施。曲线 的左边界为几倍的e，曲线的上边界为的反向延长线。继电器正常运行时，差动电流很小，制动电流也不大，差动特性点位于A点；假如系统发生区外故障，根据的特性，在系统发生故障电流突然增大刚开始的一、两个周期内，尚能正确反映二次电流，由于是区外故障，差流很小，制动电流却很大，此时差动特性点应位于B点；而当这以后，由于系统发生短路过程时的瞬态过程中，波形发生了严重的畸变，就会发生饱和，若主变两侧的饱
11、和特性不一样，会造成输入到装置各侧的电流严重的不相等，从而造成较大的误差电流，使得差动特性点有可能从B点跑到C点，这样保护装置就有可能发生误动。如上面所述，保护装置如检测到差动特性点位于曲线V所在的饱和附加制动区，就闭锁差动保护几个周波，从而阻止外部故障时瞬态过程中由于饱和而造成的差动误动。当然在外部故障瞬态过程结束时，差动保护就可能开放，因而这里把这条曲线叫做附加稳定特性曲线。曲线发生作用的开放时间，即闭锁差动保护的时间，不能太长，也不能太短，既要保证瞬态过程的衰减至消失，也要保证区外故障时发生区内故障的情况可靠及时的动作，通常整定为几个周波时间（在地址1257A中可设置）。这也是西门子差动
12、保护的一个重要特点，即附加的稳定特性曲线。 5、谐波制动特性说明 为了保证变压器空载送电的情况下不至于误动，本装置采用了二次谐波制动，当二次谐波分量大于整定值时，表明此时为空载送电，因而即使此时变压器产生很大的励磁涌流，差动也能产生闭锁功能，保证装置在此时不会误动。另外，本装置二次谐波制动分为相制动和相间制动（也叫交叉闭锁功能）。而我们国内通常均采用交叉闭锁功能，即只要其中一相的电流的二次谐波值达到整定值时，就闭锁三相的差动保护，因而我们要开放二次谐波交叉闭锁功能。至于交叉闭锁，还存在一个闭锁的时间问题，这里闭锁时间既不要太长，也不要太短，太长的情况下装置空载合闸于故障上就不会立即动作，存在一
13、定的延时，太短，有可能各相二次谐波及基波衰减不同的情况下，会造成误动，这种情况在实际应用均已碰到，望注意！通常设定为周波。为了防止变压器过励磁而引起差动保护误动，通常在以上电压等级的变压器中设立次谐波制动，次谐波的工作原理与要点跟上面所述的二次谐波相类似 ，这里就不再加以重复。、零序电流消除对于，或，接线的变压器，如侧中性点接地则侧区外接地故障时，侧差动电流互感器将感受到零序电流，而侧差动电流互感器不会感受到零序电流。由零序电流形成的差动电流可能使保护装置误动，常规继电器组成的差动保护中，变压器侧的电流互感器是采用三角形接线的，因而零序电流不会反应到差动电流中去。对于7UT61型微机保护而言，各侧差动电流互感器均以形接入，那么零序电流的影响如何消除？7UT61型微机保护的零序电流处理是在保护内部自动计算完成的，并且利用了一个相量矩阵将零序电流和相量平衡结合在一起同时完成，该保护中零序电流处理有三种对应于不同矩阵公式的方法（注：对应变压器不同钟点接线的相量矩阵也是不同的）：(1)不消除（WITHOUT），即对零序电流不做处理，此适用于差动保护范围内无变压器中性点接地或无其他人为中性点接地情况（注：一般是指不接地系统、消弧线圈系
