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两种差动保护电流匹配介绍及现场应用分析

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：崔金奇

[导读] 摘要：通过学习两种合资品牌差动保护装置CT匹配系数计算方法，结合某现场实例分析解决问题。

        （无锡海尊科技发展有限公司江苏省无锡市 214000）
        摘要：通过学习两种合资品牌差动保护装置CT匹配系数计算方法，结合某现场实例分析解决问题。
        关键词：差动；电流互感器；校正系数；
        一、概述
        电力系统微机保护原理合资品牌与国内厂家基本相同。对于继电保护来说，差动保护为主要保护功能，其它过流保护和接地保护等功能叫后备保护。做为主保护，基本要求是动作时间短及灵敏度高。在电力变压器额定负载下，电流流经电力变压器时，通常电流互感器的二次电流并不相等。根据被保护变压器的变比和联结组别不同及各侧电流互感器的额定电流不同，电流互感器有不同的二次电流。而一般主保护的继电保护定值都是以被保护元件的二次额定电流来计算的。差动的原理就是基于基尔霍夫电流定律，进行电流比较，就必须要对输入到装置里的电流与电流互感器进行数据匹配。
        二、西门子7SJ686差动版本
        输入保护装置的二次电流会对应转换到电力变压器各侧的实际电流，这个转换过程需要采用输入到保护装置的电力变压器铭牌数据，如额定视在功率、额定电压，还有电流互感器一次侧额定电流等。
        电流幅值匹配示例：

        绕组侧S1(378 A) 和绕组侧S2(1663 A) 的一次额定电流可以根据变压器额定视在功率 (72 MVA) 和绕组各侧额定电压(110 kV 和 25 kV）计算得到。由于电流互感器的一次额定电流与电力变压器各侧的额定电流不同，因此必须对二次电流乘以接线因子 k1=1.06 和 k2=1.2。匹配后，正常情况下电力变压器各侧电流值相等。
        三、ABB RET615保护装置
        输入保护装置的只有电流互感器的变比和动作值，并没有设置设备的额定电流，那么如何只用电流互感器变比计算到设备的额定电流呢？为了进行电流的匹配，RET保护有一个新的设置参数，叫电流互感器的校正系数。
        首先，在已知视在功率和额定电压的情况下，必须计算电力变压器的两侧额定电流。如下：

ABB RET615变压器差动保护的CT校正系数，

        经CT变比修正后，差动装置的实测电流及相应设定值以额定变压器电流Ir百分比值或倍数表示。
        例如，变压器额定功率为25MVA, 110kV侧的CT变比为300/1，21kV侧的CT变比为1000/1。
        高低压侧额定电流计算：

        CT校正系数，可设置在0.4-4之间，计算如下：
        CT ratio correction 1=300A/131.2A=2.29
        CT ratio correction 2=1000A/687.3A=1.45

        四、ABB RET615 实际应用分析
        陕煤集团榆林化学2020年某工程，全厂供电系统含一个110kV总变站及12座35kV分变站。其中二次系统继电保护全部采用ABB品牌，型号有REF542系列加615系列。总站出线开关到各分站变压器以线变组方式传输，分站主变高压侧不设断路器只设CT作为线路差动和变压器差动用。其中某分站供电一次系统图如下：

        “A”点处根据全厂短路容量统一安装两组1200/1 5P30电流互感器，其中一组用于来自总站供电线路的光纤差动保护RED615，另外一组用于本站变压器差动保护RET615。
        根据图纸提供信息，我们可以计算RET615主变差动高压侧CT校正系数：CT ratio correction 1=1200/12.5MVA/37kV*1.732=6.15>4，无法输入到ABB保护RET615中。
        各方给出不同方案都不可行，最后设计与ABB厂家以及用户做出决定，遵循继电保护的可靠动作，假想变压器容量放大0.65倍，既12500/0.65=19230kVA，只是实际运行的电流较小，计算定值相应缩小即可。假想后主变差动高压侧CT校正系数：CT ratio correction 1=1200/19230k VA/37kV*1.732=4，符合ABB保护RET615设置要求。实际试验方法如下：
        虚拟容量：12500/0.65=19230kVA
        高压侧额定电流：300A
        高压侧二次额定电流：0.25A
        保护设置高压侧CT修正系数：1200/300=4
        低压侧额定电流：1057A
        低压侧二次额定电流：0.88A
        保护设置低压侧CT修正系数：1200/1057=1.14
        高压侧加三相电流0.25A（A相0°），低压侧加三相电流0.88A（A相210°）。
        保护测量显示高压侧298A，低压侧1000A，各侧接近额定电流。
        差动电流显示0.03xIr（接近0），制动电流显示0.97xIr（接近1）。
        施加高压侧单侧电流从0至0.05A差动动作，故障记录差动动作值0.19Pu（定值为0.17Pu）。
        施加低压侧单侧电流从0至0.17A差动动作，故障记录差动动作值0.17Pu（定值为0.17Pu）。
        五、结论
        不管对于哪种合资品牌差动保护来说，装置为了得到被保护元件的额定电流需要设定一个CT校正系数与CT变比做一个比值，这样保护才能正确动作。所以电气设计人员在最初设计时需要按照CT的设计原则，在满足测量精度和饱和度情况下，尽量选择让元件额定电流工作在CT额定电流的30%以上，宜使各侧互感器二次额定电流基本平衡。
        参考文献：
        1、7SJ686_Manual_AB_V049404_zh
        2、ABB RE_615技术手册