关于WBZ-500H微机变压器 保护装置差动元件比例 制动曲线调试分析
张建民
北京首钢电力厂
关于WBZ-500H微机变压器保护装置
差动元件比例制动曲线的调试
论文提要：本文针对WBZ-500H微机变压器保护装置，差动元件比例制动曲线的调试为要点，对目前常用的试验方法进行初步分析，提出比例制动曲线的另种调试方法，通过理论论证其可行性，并结合实例加以说明。主要目的是革新工艺，扩宽工作思路，提高工作效率。
前言： WBZ-500H是南京自动化设备厂研制的微机型变压器保护装置，该装置内部采用软件进行Y/D转换，因此可将CT接为Y/Y/Y型接线。其差动元件采用国际上常用的比例制动回路，可有效的防止区外故障时因电流不平衡造成的保护误动现象。为防止变压器外部故障穿越电流引起的差流不平衡造成保护误动，同时又要保证差动区内故障时有足够的灵敏度，就必须保证制动特性曲线在整定的合格范围内，也就是必须对制动曲线进行定期校验，以保证其正确性。本文主要是对500H型保护装置的比例制动斜率的调试方法加以论证，并研究其另类调试方法的可行性。
随着首钢220KV电站的投产，部分电站投入使用了
WBZ-500系列变压器比例制动差动保护装置。目前对比例制动曲线斜率校验方法的有关资料较少，且说明不够详细。现参照广东昂立公司推荐的校验方法进行分析，对于Y/Y/D-11型变压器差动保护，其工作原理如下：
Ida=IHab +IQab+ILa 动作电流 Idb=IHab +IQbc+ILb Idc=IHca +IQca+ILc
Ira=||Ida|-|IHab|-|IQab|-ILa|| 制动电流 Irb=||Idb|-|IHbc|-|IQbc|-|ILb|| Irc=||Idc|-|IHca|-|IQca|-|ILc||
IH——高压侧电流 IQ——中压侧电流 IL——低压侧电流
保护装置的比例制动曲线如下：
试验时一般采用分相试验，以A相为例，简化参数 1. 假定中压测电流为零 既IQ=0 2. 假定高压测B、C相电流为零 3．假定低压侧B、C相电流为零。 公式简化为：
Ida=IHa + ILa
Idc= -IHa Ira=||IHa + ILa| - |IHa| - |ILa|| 制动电流 Irb=0 Irc=|-IHa| - |IHa|
由公式看出，在高压侧A相加入电流时，通过装置内部的软动作电流 Idb=0
件变换，相当于在C相同时加入了电流。
区外故障时，A相高、低压侧的电流相位相反180度， 若IHa = ILa 则 Ida=0 Ira=|ILa| * 2 或 Ira=|IHa| * 2 Irc=0 区内故障时，A相高、低压侧的电流相位相同则: Ida=2IHa Ira=0
从公式中可以看出，对于变压器的接线为Y/D接线，由于装置采用软件D/Y变换，在高压侧外部端子加入的单相电流，在变换后的差动臂上将产生两相电流。例如上式的，在高压侧A相加入电流，则在C相也产生了电流。为了保证差流平衡，就必须在低压侧的A相加入反向的相同电流，在低压侧C相加入正向的相同电流，使制动电流与动作电流平衡。也就是说在校验斜率时，为防止C相差流引起的保护动作，必须在C相加入一制动电流，并调节定值使低压侧CT调节系数为“1”。 A相试验时，为防止C相差流动作，令|ILc|=|IHa| B相试验时，为防止A相差流动作，令|ILb|=|IHa| C相试验时，为防止B相差流动作，令|ILc|=|IHb| 以A相为例，试验接线如下图：
通过以上分析看出，在调试时必须对另外一相加以控制，
并修改定值，防止其它相误动影响试验数据的准确性。能否尽量避免对定值的调整，简化试验接线，下面我们改变以下思路进行分析论证。
首先假设低压侧电流为0，即ILabc=0，其基本公式将变为：
Ida=IHab + IQab 动作电流 Idb=IHbc + IQbc Idc=IHca + IQca Ira=||Ida|-|IHab|-|IQab|| 制动电流 Irb=||Idb|-|IHbc|-|IQbc|| Irc=||Idc|-|IHca|-|IQca||
试验时一般采用分相试验，以A相为例，简化参数 1. 假定高压测B、C相电流为零 。
2. 由于高压侧与中压侧均为Y/Y接线，于是中压侧的B、C相电流也为零。 则公式再简化为：
Ida=IHa + IQa
动作电流 Idb=0
Idc=-IHa - IQa Ira=||Ida|-|IHa|-|IQa|| 制动电流 Irb=0 Irc=||Idc|-|IHa|-|IQa||
区外故障时，A相高、中压侧的电流相位相反180度， 则公式简化为：
Ida=IHa +（-IQa）
动作电流 Idb=0
Idc=-IHa -（-IQa）= -IHa +IQa
Ira=||IHa - IQa| - |IHa| - |IQa|| = 2IQa
制动电流 Irb=0
Irc=2IHa
由上式分析得出结论：
由于变压器为Y/Y接线，高、中压侧同时进行软件变换，也就是说高压侧和中压测的A相加入相反向的电流时，在其C相同时产生动作电流与制动电流，且 C相元件的动作量小于制动量，即2IHa大于-IHa +IQa ，所以C相差动元件不会误动。
由此可以判定，只须在高压侧与中压侧的A相加入相位为180度的电流就可对斜率进行校验。无须在考虑C相电流的影响，因此可以简化试验接线。
根据微机保护的特点，在允许范围内，检查一条曲线正确性，等效于检查了各种曲线正确的原则，因此可以仅对A相测试，试验接线如下图：
下面就首钢电力厂七总降1#主变的差动装置为例，验证上述理论的成立：
变压器为Yo/Y/D-11接线，CT 接线为Y/Y/Y接线。
差动保护部分定值如下： 差动速断 13.8A
差动过流（动作门槛） 1.38A 比例制动拐点电流 2.76A 比例制动斜率 0.5
110KV侧额定电流 2.76A 35KV侧额定电流 3.16A 10KV侧额定电流 5.77A 试验接线：（试验仪器为ONLLY-6108G微机保护测试仪）
取Ia为制动电流Is Ic为动作电流且与Ia反相180度。 分别取Ia为2.6A、2.75A、2.9A、 5A、10A、15A、20A、25A、30A录取动作电流添入下表：（为便于计算，将中压侧额定电流值调为与高压侧额定电流值相同，则中压侧平衡系数调整为1）
比例差动制动试验数据表 (单位：A)
制动电流Ir 1 2 2．75 3 5 10 15 20 25 30 计算差动动作值 1．38 1．38 1．38 1．45 2．5 5 7．5 10 12．5 13．8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 高压侧实加值 中压侧实加动作值 制动电流（Ir-Id）*1.732/*1.732 平衡系数 1．732 - 0．60 3．46 1．1 4．76 2．4 5．2 2．5 8．66 4．3 17．32 8．6 26 13 34．6 17．2 43．3 21．6 52 28．1 实际 动作值 Id 2．332 2．36 2．36 2．7 4．36 8．7 13 17．4 21．7 23．9 根据以上试验数据绘制比率制动曲线如下：
比例制动曲线161412108642005101520253035制动电流 图3 由计算值绘出的比率制动曲线
动作电流比例制动曲线262422201816141210864200510152025303540455055制动电流 图4 由实际试验数据绘出的比率制动曲线 从图中可以看出，两条曲线基本相同。根据
IdIdmin斜率 K= 计算 K=0.493 与定值中的0.5相当.
IrIrmin由此证明斜率正确.
结论: 通过以上理论分析和现场的实际证明,对于500系列的比例制动差动特性曲线的验证方法,完全可以采取简单的单相试验方法，由此可以简化试验接线，减少对装置定值及控制字的调整，防止定值误改造成的保护误动与拒动。同时也可以看出，此种试验方法存在着局限性，就是只能在两侧为同一种接线形式的变压器中有效，对于采用Y/D接线的两卷变压器不能采用这种试验方法，而只能采用第一种方法。
结束语:随着新技术、新工艺的不断涌现，需要我们不断
动作电流对原有的设备、工艺进行改造、更新与完善，在适应现代化工业水平整体提高的同时，也提高我们每个企业员工自身的理论水平与素质。本人在WBZ-500H微机变压器保护装置差动元件比例制动曲线调试方法方面，做了初步的尝试与论证，不妥之处，敬请指正。 参考资料：《WBZ-500H微机变压器保护装置说明书》 南京自动化股份有限公司
《ONLLY系列计算机自动化调试系统用户手册》 广州昂立公司
附：
比例制动计算公式分析
在变压器区外故障时，穿越变压器的故障电流作为制动电流，同样，在保护装置测量到的电流为极性相反的电流，如图： 在校验比例制动时，须同时加入制动电流和动作电流，可分别采用两种方法： 如图：
1． 高压侧加入制动电流Ir，低压侧加入与高压侧相差180
度的电流Ic，保护动作时有
动作电流Id=制动电流Ir — 低压侧Ic * 平衡系数 低压侧加入电流Ic = (Ir — Id)/平衡系数
2． 高压侧加入制动电流Ir，低压侧加入与高压侧相差180
度的电流Ic，保护动作时有
动作电流Id= 低压侧Ic * 平衡系数 — 制动电流Ir 低压侧加入电流Ic = (Ir + Id)/平衡系数
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