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1、变压器保护原理及试验方变压器保护原理及试验方法法(最终版最终版)1 变压器保护的配置1.1 主保护1.2 后备保护1.3 非电量保护1.1 主保护 变压器是变电站的电气主设备，其内部故障的主保护方案之一是差动保护。差动保护在发电机和线路上的应用是比较简单的，但作为变压器内部故障的主保护，差动保护有许多特点和困难。第一，由于变压器每相原、副边电流大小和相位不同而产生的不平衡电流；第二，变压器具有两个或更多个电压等级，构成差动保护所用的电流互感器的额定参数各不相同，因此也要产生不平衡电流；第三，在空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路被切除变压器端电压突然恢复时，暂态励磁电流（即励磁涌流）的大小
2、几乎等于短路电流，在这样大的不平衡电流下，要求差动保护不误动是一个相当复杂困难的技术问题。1.2 后备保护 变压器的后备保护分为两大类，第一类是相间短路后备保护，第二类是接地短路后备保护。相间短路后备保护有过流保护、复压（方向）过流保护、负序过流保护、阻抗保护；接地短路后备保护有零序（方向）过流保护、零序过压保护；另外还有失灵保护、非全相保护等特殊后备保护。1.3 非电量保护 变压器还配备有非电量保护，具体来说有轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、油位异常、油温高报警、油温高跳闸、绕温高报警、绕温高跳闸、冷却器全停等保护，对有载调压变压器还有调压轻瓦斯和调压重瓦斯。瓦斯保护是变压器油箱内故障（特别是铁芯
3、故障）的一种主要保护，无论差动保护或其它内部短路保护如何改进提高性能，都不能代替瓦斯保护。轻瓦斯保护动作只发信，重瓦斯保护动作跳闸。油位异常、油温高报警、绕温高报警等动作也是只发信。压力释放、油温高跳闸、绕温高跳闸等动作后可以是跳闸，也可以是发信，一般是跳闸，在运行环境恶劣经常造成误动的地方可以改为发信。冷却器全停作用于跳闸，根据变压器运行温度来决定跳闸时间，变压器厂家会给出一个温度值，当变压器温度低于这个温度，冷却器全停后60分钟跳闸，当变压器温度高于这个温度，冷却器全停后20分钟跳闸。2 变压器保护的原理2.1 差动保护的原理2.2 后备保护的原理2.1 差动保护的原理 2.1.1 纵差保
4、护的基本原理 在变压器保护中所用的差动保护是纵联差动保护，简称纵差保护，保护所用CT装设在被保护元件的两侧。正常运行或外部故障时，负荷电流或故障电流从一个CT的一次极性端流入，从另一个CT的一次极性端流出，差动电流是两个CT的二次电流相减，其值理论上等于0，实际上等于不平衡电流，保护不会动作，如图1所示。图1 而在内部故障时，对两侧都有电源点的变压器，故障电流从两个CT的一次极性端流入，从非极性端流出流向故障点，对只有一侧有电源点的变压器，故障电流从电源点那侧的那个CT的一次极性端流入，从非极性端流出流向故障点，另一侧的CT中无电流，差动电流是两个CT的二次电流相加，其值快速增大，达到差动动作
5、定值后保护动作。如图2所示。图2 在每相并联分支数为2以上的发电机中，可以使用裂相横差保护，保护所用CT装设在被保护元件的同一侧，正常运行或外部故障时，两个CT一次绕组中流过大小和方向完全一样的电流（理论上），差动电流是两个CT的二次电流相减，其值理论上等于0，实际上等于不平衡电流，当内部故障时，两个CT一次绕组中流过的电流不再相等，二次的差流增大保护动作。发电机横差保护与发电机纵差保护相比较，横差保护能保护匝间短路和大负荷时分支绕组开焊等故障。变压器保护不采用横差保护。2.1.2 比率制动式差动保护 如果不采用比率制动特性，保护动作电流必须按最大外部短路时周期性短路电流所引起的最大不平衡电流
6、来整定，保护动作较慢，可靠性也不高。所谓比率制动特性差动保护简单说就是让差动电流定值随着制动电流的增大而按某一比率相应的提高。使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时制动作用明显，防止由于不平衡电流引起的保护误动。而在内部故障时，制动作用最小，保证保护能可靠、灵敏的动作。图3 图3中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的Ibp最小。曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流Ibpmax来整定的。曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。曲线4为
7、具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。在无制动时，曲线3与曲线2相交于B点，这时保护的不动作区为OB，即保护区内短路时的短路电流必须大于OB所代表的电流值时，保护才能动作。在有制动时，曲线3与曲线4相交于A点，短路电流只要大于OA所代表的电流值时，差动电流就能达到差动电流定值，保护即能动作。OAOB，这说明在同样的区内短路状态下，有制动特性的差动保护比无制动特性的差动保护灵敏度要高。在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如图4所示，图4中平行于横坐标的AB段称为无制动段，它是由启动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通
8、常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。即:Izd=Ie/nLH图4 图4中斜线的斜率为基波制动斜率，以双绕组变压器为例，当区外故障时短路电流中含有大量非周期分量会产生较大不平衡电流，但此时制动电流Izdo增大，当动作电流Idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流的交点D必落在制动区内。当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流之和，制动电流则为两侧短路电流绝对值的平均值，平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护可靠动作。2.1.3 比率制动式差动保护的动作判据 以图4为例。2.1 差动保护的原理 式中Icd差动电流 Icdqd差动启动电流 Izd制动电流 Izdm
9、in最小制动电流 m比例制动斜率 I1变压器第一侧电流 I2变压器第二侧电流 2.1.4 励磁涌流闭锁原理 如前所述，变压器空载合闸或切除外部短路的电压恢复过程中，全部励磁涌流将流入差动回路，如果不采取闭锁措施，势必造成差动保护的误动作。励磁涌流闭锁原理有两种：原理一：谐波制动原理。励磁涌流中含有大量的二次谐波I2，保护装置采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据，动作方程：I2K2xbI1。K2xb为二次谐波制动系数整定值，推荐为0.15。满足动作方程就闭锁差动保护，否则开放差动保护。原理二：波形判别原理。基波的波形是正弦波，完整对称。励磁涌流存在大量谐波分量，波形是间断不
10、对称的。保护装置利于三相差动电流的波形判别作为励磁涌流的识别判据，判断波形是对称完整的就开放差动保护，否则就闭锁差动保护。由于不能模拟励磁涌流，无法对波形判别原理进行验证。2.1.5 防止过励磁误动的五次谐波制动方案 变压器过压或过励磁时，励磁电流急剧增大，波形严重畸变。当过电压达额定电压的120%140%，励磁电流可增至额定电流的10%43%，这个电流将作为不平衡电流流入差动保护的动作回路，完全可能使差动保护误动作。传统的防误动措施是增设五次谐波制动回路，当过电压为115%120%时，有最大的五次谐波分量I5，约为基波电流I1的50%，过电压超过120%时，五次谐波分量将减小，过电压达140
11、%时，五次谐波是基波的35%。动作方程：I5K5xbI1，K5xb为五次谐波制动系数整定值，一般由厂家在程序中固定设置，不能由用户更改。有的厂家整定为0.25。2.1.6 差动速断保护 变压器差动保护原理复杂，装置中常用到各种滤波环节，使保护动作速度比较慢。为了取得在严重的内部短路时有高速保护，一般在比率制动式差动保护的基础上，利用装置中不经滤波电路的差动电流，将其全波形幅值作为动作量，没有制动量，这就是差动速断保护。差动速断保护的动作电流应按变压器空载合闸、有最大励磁涌流时不误动作作为整定原则。2.2 后备保护的原理 2.2.1 过流保护 过流保护用于降压变压器，动作电流Idz的整定应考虑躲
12、过切除外部短路后电机自启动和变压器可能出现的最大负荷电流，动作方程：IIdz 且t Tdz。即短路电流I大于动作电流定值Idz，持续时间t大于动作时间定值Tdz。一个装置中可以设置多段过流保护，每段的Idz和Tdz各不相同，Idz越大 Tdz越小。2.2.2 复压（方向）过流保护 复压（方向）过流保护用于升压变压器、系统联络变压器，当降压变压器的过流保护灵敏度不够时也可采用此后备保护。复压过流保护就是在过流保护的基础上加入复合电压判据，优点是可以提高过流保护的灵敏度。复压方向过流保护就是在复压过流保护的基础上加入方向判据，可以根据现场需要调整保护区域，既可以作为变压器本体的后备保护，也可以调整
13、为母线的后备保护。复合电压元件由相间低电压和负序电压经或门构成，动作方程：UphUphdz 或 U2U2dz，当任一复压条件满足时，开放过流保护，没有复压条件满足时，闭锁过流保护。复压方向过流保护就是当复压条件和过流条件都满足时还要判断方向元件，在正方向保护动作，否则闭锁保护。复压方向过流保护中设有多个控制字，用“过流经复压闭锁”控制字来控制是否投入复压元件，用“过流经方向闭锁”控制字来控制过流保护是否经方向闭锁，用“过流方向控制字”来控制方向指向。此外，某些厂家的变压器保护装置还设有“TV断线保护投退原则”控制字，控制字为“1”，当判断出本侧TV断线时，本侧复合电压元件不满足条件，但本侧过流
14、保护可以经其它侧复合电压闭锁；控制字为“0”，当判断出本侧TV断线时，本侧复合电压元件满足条件，复压过流保护变为纯过流保护。2.2.3 负序过流保护 负序过流保护用于不对称短路。动作方程：I2I2dz 且t Tdz。2.2.4 阻抗保护 阻抗保护装设在变压器的电源侧，对于变压器内部绕组的短路故障往往灵敏度不高，但可以作为低压母线和馈线故障的后备保护。阻抗元件取阻抗安装处相间电压、相间电流。主变阻抗保护可以通过整定值的设定来选择采用方向阻抗圆、偏移阻抗圆或全阻抗圆。当阻抗反向定值整定为零时，选择的是方向阻抗圆；当阻抗正向定值大于反向定值时，选择的是偏移阻抗圆；当阻抗正向定值等于反向定值时，选择的
15、是全阻抗圆。2.2.5 零序（方向)过流保护 接地短路的后备保护毫无例外地采用零序过流保护，动作方程：I0I0dz 且t Tdz，可以设置多段。对高、中压侧中性点均直接接地自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。和复压方向过流保护类似，零序方向过流保护也设有多个控制字，用“零序电流经零序电压闭锁”控制字来控制是否经零序电压闭锁；用“零序过流经方向闭锁”控制字来控制是否经方向闭锁；用“零序方向判别用自产零序电流”控制字来选择方向元件所用的电流；用“零序方向指向”控制字来控制零序方向过流的方向指向。2.2.6 零序过压保护 对全绝缘的变压器，中性点直接接地时采用零序过流保护，而
16、在中性点不接地时采用零序过压保护。有些变压器在中性点装设放电间隙作为过电压保护，这种变压器保护的零序过流保护和零序过压保护就变为间隙零序过流保护和间隙零序过压保护，在间隙击穿过程中，间隙零序过压和零序过流交替出现，有的厂家的装置一旦零序过压或零序过流元件动作后，两个保护就相互展宽，使保护可靠动作。2.2.7 失灵保护 220kV以上的断路器发生拒动时，会危及整个系统的稳定，按继电保护及安全自动装置技术规程的要求220kV及以上的电力网中以及110kV电力网中个别重要部分应装设断路器失灵保护。变压器保护起动断路器失灵保护时必须设有相电流元件，并且不允许由瓦斯等非电量保护起动失灵保护。对双母线（或
17、分段单母线）接线，断路器失灵保护的出口回路一般是与母联差动保护共用的，但失灵起动回路配置在断路器本身的线路保护装置或变压器保护装置上。我们要说的实际是变压器保护装置上的失灵保护的起动回路，它是由变压器保护动作出口接点与失灵相电流元件的接点串联而成 2.2.8 非全相保护 对220kV及以上的断路器，当发生非全相运行时可能引起电力网中其它保护越级跳闸造成严重事故，按继电保护及安全自动装置技术规程的要求应该装设非全相保护。非全相保护由三相不一致开入判据和相电流判据或负序电流判据或零序电流判据相与构成。即保护检测到有三相不一致开入后，再判断某一相的相电流判据满足或负序电流判据也满足或零序电流判据也满
18、足，延时到时间定值保护才出口。可以设置控制字来选择用相电流判据还是负序电流判据还是用零序电流判据。3 试验方法及安全注意事项3.1 试验项目3.2 试验方法及安全注意事项3.1 试验项目 变压器保护装置的检验分为验收检验、定期检验（简称定检）和补充检验三大类，定检又可以分为全部检验（简称全检）、部分检验（简称部检）和用装置进行断路器跳、合闸试验。检验性质不同，所要求的试验项目和试验方法也有所不同。变压器保护装置检验的试验项目有：外观检查、绝缘试验、上电检查、逆变电源检查、开入量检查、开出量检查、模数变换系统检验、保护功能及定值检验、整组试验、带负荷试验。3.2 试验方法及安全注意事项 3.2.
19、1 外观检查 对验收检验，外观检查应检查以下5项：检查装置的配置、装置的型号、额定参数（直流电源额定电压、交流额定电流、电压等）是否与设计一致。抽查主要设备、辅助设备的工艺质量、以及导线与端子采用材料的质量。检查屏柜上的标志应正确完整清晰，并与图纸和运行规程相符。检查装置输入回路和电源回路的减缓电磁干扰的器件和措施应符合相关标准和制造厂的技术要求。将保护屏柜上不参与正常运行的连接片（压板）取下，防止运行人员误投压板。对定期检验，主要检查以下项目：检查装置内、外部是否清洁无积尘；清扫电路板及屏柜内端子排上的灰尘。检查装置的小开关、拨轮及按钮是否良好；显示屏是否清晰、文字清楚。检查各插件印刷电路板
20、是否有损伤或变形，连线是否连接好。检查各插件上元件是否焊接良好、芯片是否插紧。检查各插件上变换器、继电器是否固定好，有无松动。检查装置横端子排螺丝是否拧紧，后板配线连接是否良好。按照装置技术说明书描述的方法，根据实际需要，检查、设定并记录装置插件内的选择跳线和拨动开关的位置。3.2.2 绝缘试验 3.2.2.1 二次回路的绝缘试验 安全注意事项：在对二次回路进行绝缘检查前，必须确认被保护变压器的各侧断路器、电流互感器全部停电，交流电压回路已在电压切换把手或分线箱处与其它回路断开，并与其他回路隔离完好。试验线的连接要紧固。与其他保护屏柜的连盘线在另一侧也要与保护装置断开。每进行一项绝缘试验后，须
21、将试验回路对地放电。验收检验时，从保护屏柜的端子排处将所有外部引入的回路及电缆全部断开，分别将电流、电压、直流控制、信号回路（指非电量开入回路）的所有线芯头各自连接在一起，用1000V兆欧表测量各回路对地、各回路相互间的绝缘电阻，其阻值均应大于10M。对使用触点输出的信号回路，用1000V兆欧表测量电缆每芯对地及其他各芯间的绝缘电阻，其值应不小于1M。定期检验时，从保护屏柜的端子排处将所有外部引入的回路及电缆全部断开，并将电流、电压回路的接地点拆开，用1000V兆欧表测量各回路对地的绝缘电阻，其阻值均应大于1M。对使用触点输出的信号回路，用1000V兆欧表测量电缆每芯对地的绝缘电阻，其值应不小
22、于1M。3.2.2.2 装置的绝缘试验 安全注意事项：断开与其他保护的弱电联系。每进行一项绝缘试验后，须将试验回路对地放电。仅在验收检验时进行装置绝缘试验。首先按照装置技术说明书的要求拔出插件，断开与其他保护的弱电联系、断开装置与打印机的连接，在端子排内侧分别短接电压回路、电流回路、直流电源回路、跳合闸回路、开关量输入回路、开关量输出回路，用500V兆欧表测量绝缘电阻，要求阻值均大于20M。在测量某一回路对地绝缘时，应将其他各组回路都接地。3.2.3 上电检查 安全注意事项：给装置上电前，应使用万用表的直流电压档测量直流电源的电压值，检查电源电压是否满足装置技术说明书的要求，另外还要对地测量电
23、源的正负极是否与出厂白图的要求一致。验收检验时，打开装置电源，装置应能正常工作，运行灯点亮；记录软件版本号和校验码等信息；最后校对时钟。定期检验时，将以前记录的版本号和校验码与装置中的版本号和校验码进行核对，两者应该一致。另外还需要校对时钟。3.2.4 逆变电源检查 在有检查条件时（指有转接插件且知道电源板上的测量点），应测量逆变电源的各级输出电压值。直流电源缓慢上升时的自启动性能检验可以用如下方法：合上装置的电源开关，拆掉从直流电源屏来的工作电源，接入可调节的试验直流电源，试验直流电源由零缓慢上升至80%额定电压值，此时逆变电源插件面板上的电源指示灯应亮，装置能正常工作。固定试验直流电源为8
24、0%额定电压值，拉合直流空开，逆变电源应可靠启动，装置应能在加80%额定电压的条件下正常启动。3.2.5 开入量检查 开入量是指外部输入保护装置的开关量，验收检验时，应做以下工作：在端子排上用短接线短接公共端与开入量对应端子的方法检查所有开入量输入回路是否正常，检查完毕后，对投入使用的开关量输入回路，应在开入量的源头处，用让提供触点的装置实际动作的方式将开入量发送到保护装置，不能让提供触点的装置实际动作的，可以用短接线短接的方式检查开入量的开入回路。对保护功能压板，应在所有功能压板都退出的情况下，逐一投入功能压板，检查装置的报文是否正确。对按钮和转换开关，应实际按下或转动，检查功能是否正常。在
25、全部检验中，仅对使用的开入量进行检查，而不需对保护功能压板、按钮等进行检查。在部分检验中，开入量的检查可以随整组试验一并进行，即只需做从开入量源头发送到保护装置的试验。3.2.6 开出量检查 开出量是指保护装置输出的开关量，有跳闸出口接点和信号输出接点。在验收检验中，对跳闸出口接点的检查方法是：不投入待检查的跳闸出口接点串联的出口压板，投入其他的出口压板，模拟故障让保护装置动作，此时万用表电阻档在端子排上测量出口接点的通断，结果应该不通，投入待检查的跳闸出口接点串联的出口压板，再次模拟故障让保护装置动作，此时万用表的测量结果为通。在不投入压板和投入压板两种情况下进行两次试验，是为了检验跳闸出口
26、接点必须经出口压板才能输出。投入所有其他出口压板是为了检验跳闸出口回路无寄生回路，只经本出口回路对应的压板输出，不会经别的压板输出。对信号输出接点的检查方法是：在信号输出接点对应的端子上用万用表电阻档测量信号输出接点的通断，保护不动作时，万用表的测量结果是不通，保护动作时，万用表的测量结果是通。这样检查完毕后，对投入使用的信号输出接点，还要带外回路传动到接收装置上。安全注意事项：在测量跳闸出口接点和信号输出接点的通断时，要断掉开关的操作电源和接收装置的电源，保证接点输出端子排上无电压，不会烧坏万用表。在全部检验时，仅对投入使用的跳闸出口接点和信号输出接点按前述方法进行检查。在部分检验时，可以随
27、整组试验一并进行，即只需做传动开关试验和传动到信号接收装置的试验。3.2.7 模数变换系统检验 3.2.7.1 零点漂移检验 零点漂移是装置不输入电流、电压量时，由于外部环境的干扰和装置交流采样元件固有误差引起的读数。所以在进行零漂检查时不能给装置输入任何电流、电压量，通过一段时间的观察，读取零漂的最大值作为最终的测量结果。得到测量结果后，应与技术说明书中标出的允许零漂值进行比较，如果小于允许零漂值，则本项检验结果合格，如大于允许零漂值，则应对装置的采样模块进行调整，直至零漂小于允许值。如果经过调整不能满足要求，则应更换交流采样插件。另外，对装置交流采样插件的调整应由厂家技术人员进行，或在厂家
28、技术人员的指导下进行。3.2.7.2 电流、电压幅值和相位检验 安全注意事项：给装置输入电流量时，应将电流端子的中间连片断开，从端子内侧加量，不能向CT二次绕组加量。给装置输入电压量时，如使用的是电流端子，则应将端子的中间连片断开，从端子内侧加量；如使用的是电压端子，则应将外部电缆从端子上拆开，从端子上加量，不能向外部电缆加量。试验仪的接地端子应可靠接地。在验收检验中，对每一路电流和电压，分别输入不同幅值的量进行检验，检验点数不少于5个。电压回路原则上检验到二次额定电压即可，电流回路应该检验到2倍二次额定电流甚至更高，这是因为在故障时保护装置输入的故障电流二次值远远大于装置的二次额定电流值。但
29、要注意所加电流比较大时，装置的通流时间较短，防止由于长时间给装置加大电流烧坏装置。对相互关联的电流和电流回路（例如用于变压器差动保护的高、低压侧电流）、电流和电压回路（例如用于复压方向过流保护的变压器同一侧的电流和电压），还应在额定值时改变电流或电压的相角，对装置的相角测量功能进行检验。在全部检验时，只需对电流和电压回路的幅值进行检验。在部分检验时，只需对电流和电压回路的幅值在额定值点进行检验。如何判断检验的结果是否合格，对电流和电压，是用引用误差来进行判断，用实测值减去标准值，得数除以额定值换算成百分数。一般保护装置的测量允许误差是5，当电流值比较小时（比如额定电流是1A的装置外加电流小于0
30、.1A时），厂家给出的允许误差会大于5，需要查阅厂家说明书来确定。相角的允许误差一般是个固定的角度，可以从厂家技术说明书中查阅到。3.2.8 保护功能及定值检验3.2.8.1 差动保护3.2.8.2 过流保护3.2.8.3 复压（方向）过流保护3.2.8.4 负序过流保护3.2.8.5 阻抗保护3.2.8.6 零序（方向)过流保护3.2.8.7 零序过压保护3.2.8.8 失灵保护3.2.8.9 非全相保护3.2.8.10 非电量保护 变压器保护中有多个功能独立的保护，当发生故障时，可能有多个保护同时动作，我们在对保护功能和定值进行检验时，采用不投压板、退出控制字、改变定值等手段让大多数保护不
31、动作，只有我们需要动作的保护能动作从而对它的功能和定值进行检验。3.2.8.1 差动保护 首先，我们要了解一下变压器的转角问题。变压器高、低压侧绕组可以分别接成星形（用Y表示）和三角形（用表示），高、地压侧绕组采用不同的接线组合就构成了不同的连接组别，常用的连接组别有Y/Y-12,Y/-11。在Y/Y-12接线中，高、低压侧的电流不存在转角，而在 Y/-11接线中，三角形侧的电流比星形侧超前30，存在30的角差。为了消除Y/-11接线中存在的30角差,可以采取两种方式，一种是方式将星形侧电流前移30，例如南自厂的PST-1200系列变压器保护装置，转换公式如下：式中，Ia、Ib、Ic是外加电流
32、，实际运行时就是CT二次电流。Ia、Ib、Ic是保护装置用于计算差流的电流。从公式可以知道，Ia比Ia超前30，达到了前移30的目的，但Ia的幅值比Ia的幅值大3倍，装置在计算平衡系数时考虑这个3。在给这类装置星形侧加单相电流时，比如加了Ia，装置显示有两相电流，Ia Ia，Ic Ia。三相同时加电流时则没有这个问题，三角形侧也没有这个问题。另一种方式是将三角形侧电流后移30，例如南瑞继保的RCS-978系列变压器保护装置，转换公式如下：式中，Ia、Ib、Ic是外加电流，实际运行时就是CT二次电流。Ia、Ib、Ic是保护装置用于计算差流的电流。从公式可以知道，Ia比Ia滞后30，达到了后移30
33、的目的，且Ia的幅值比Ia的幅值相等。在给这类装置三角形侧加单相电流时，比如加了Ia，装置显示有两相电流，Ia Ia/3，Ib Ia/3。三相同时加电流时则没有这个问题，星形侧也没有这个问题。变压器除了存在转角问题外，还要注意平衡系数。由于变压器各侧的额定电压不同，导致各侧的额定电流也不同，因此各侧所用PT、CT的变比也不同，必须用平衡系数来调整由于各侧电压等级不同而造成的各侧二次电流大小不一致。根据能量守恒定律，SHn=SLn SHn是变压器高压侧额定容量，SLn是变压器低压侧额定容量。SHnUH1n*IH1n SLnUL1n*IL1n UH1n、IH1n是高压侧额定一次电压和一次电流 UL
34、1n、IL1n是低压侧额定一次电压和一次电流 再将PT、CT的变比考虑进去有下式：SHnUH2n*nHPT*IH2n*nHCT SLnUL2n*nLPT*IL2n*nLCT UH2n、IH2n是高压侧额定二次电压和二次电流 UL2n、IL2n是低压侧额定二次电压和二次电流 nHPT是高压侧PT变比，nHCT是高压侧CT变比 nLPT是低压侧PT变比，nLCT是低压侧CT变比 整理后可以得出：一般固定高压侧平衡系数为1，Kph就是低压侧的变比平衡系数。南自的PST-1200系列保护,就是按上述公式计算平衡系数的，只是在星形侧需要进行星三角转换，星形侧又是高压侧时，高压侧的平衡系数是1/3。低压侧
35、按上述公式进行计算。南瑞继保的RCS-978系列保护的平衡系数与上述方法不一样，大家可以根据技术说明书提供的公式来进行计算。下面开始介绍差动保护各个定值项的检验方法。差流越限电流，这是一个只报警的保护，当变压器保护中的差流达到差流越限电流定值但未达到最小动作电流时，装置只告警不动作。试验接线参考下图。校验时应分相进行，验收检验时，还应从每一侧的电流回路加电流进行试验。例如，一台有高、中、低三侧的变压器，需要分别从高压侧A相、高压侧B相、高压侧C相、中压侧A相、中压侧B相、中压侧C相、低压侧A相、低压侧B相、低压侧C相加电流进行校验。校验的方法有两种，一种是让试验仪输出一个接近定值的量，再调整输
36、出量，当装置动作时，记录动作量，动作量减定值再除以定值就是动作量误差，误差不超过5就合格。例如定值是1A，让试验仪输出0.9A，再以步长0.01A增加输出量，直到装置动作，动作量大于等于0.95A小于等于1.05A就可以判定装置中合格。另一种方法就是给装置输出0.95倍定值和1.05倍定值，0.95倍定值时装置可靠不动作，1.05倍定值时可靠动作，就可以判定装置中合格。注1，所加电流要将平衡系数计算在内，定值除以平衡系数才是外加电流值。例如定值是1A，高压侧平衡系数是 1，试验仪需输出的电流按1A的0.95倍和1.05倍计算，中压侧的平衡系数是0.5，对中压侧进行检验时试验仪需输出的电流则要按
37、2A的0.95倍和1.05倍计算。注2，所加电流还要将星三角转换带来的影响考虑进去。例如，某一变压器是Y/-11接线，高压侧是星形接线，低压侧是三角形接线。当所用保护是南自厂的PST-1200系列变压器保护装置时，高压侧电流需要进行转换，当给A相加1A的电流时，装置显示A、C相有电流，且幅值只有0.577A，必须加1.732A，装置A、C相的电流才是1A。所以定值是1A，此时要按1.732A的0.95倍和1.05倍来对装置进行校验，A、C相会同时动作；低压侧电流不需要进行转换，给装置A相加1A电流，装置就显示A相有1A电流，只需按1A的0.95倍和1.05倍来对装置进行校验。当所用保护是南瑞继
38、保的RCS-978系列变压器保护装置时，高压侧电流不需要进行转换，给装置A相加1A电流，装置就显示A相有1A电流，只需按1A的0.95倍和1.05倍来对装置进行校验。低压侧电流需要进行转换，当给A相加1A的电流时，装置显示A、B相有电流，且幅值只有0.577A，必须加1.732A，装置A、B相的电流才是1A。所以定值是1A，此时要按1.732A的0.95倍和1.05倍来对装置进行校验，A、B相会同时动作。当上述两种情况都存在时，例如用南瑞保护，高压侧是星形侧，低压侧是三角形接线，低压侧平衡系数0.5，定值1A，那么试验仪的输出量就要按3.464A的0.95倍和1.05倍来提供。差流越限只报警，
39、如果要测量整组出口时间，只能用信号输出接点来停表。测时间用1.2倍定值进行。最小动作电流，也可以叫比率差动启动电流，校验方法和差流越限电流的一样，连平衡系数、星三角转换的处理都一样，测量整组时间要用跳闸出口接点进行，原则上要测量每一个跳闸出口的整组时间，差动保护的整组时间应该在30ms左右，不超过35ms。如果用1.2倍定值测出的整组时间不满足上述要求，应改用1.5倍（甚至2倍）定值来测量整组时间。差动速断电流，校验方法和差流越限电流的一样，连平衡系数、星三角转换的处理都一样，测量整组时间要用跳闸出口接点进行，原则上要测量每一个跳闸出口的整组时间，差动速断的整组时间应该在20ms左右，不超过2
40、5ms。直接用1.5倍（甚至2倍）定值来测量整组时间，需要注意的是差动速断电流的定值本身就比较大，考虑平衡系数和星三角转换后再放大1.5倍，试验仪需要输出的电流可能达到50-60A，如果所用试验仪不能输出这么大的 电流，可以用叠加法，将试验仪A、B、C三相电流的相位调成一致，再并联起来，需要输出60A，每相输出20A就行了。另外，在输入这么大的电流的情况下，保护装置能承受时间很短（可以查阅技术说明书来确定），加大电流的时间一定不能超过说明书规定的时间，试验仪中可以设置“故障持续时间”，从零到几十秒之间随试验人员设定，到时间试验仪就自动切断输出。为安全起见，还可以用改小差动速断定值、改大平衡系数
41、等手段让试验仪需要输出的电流变小来进行试验。制动斜率校验，也被称为比率差动特性试验。以图4曲线来作说明，最小动作电流定值校验就是校验曲线的AB段，差动速断电流定值校验就是校验曲线C点之后的部分。而制动斜率的校验就是校验曲线的BC段，B点和C点是拐点，试验中，要让装置测量到的制动电流大于B点对应 的制动电流，小于C点对应的制动电流，试验至少应在两个不同的制动电流下测出相应的差动电流才能算出BC段的斜率。试验方法是：分别在保护装置两侧电流回路的同一相（例如A相）上加相角差180的电流，考虑在需要进行星三角转换的一侧加单相电流装置测量到的是两相电流（例如是A、B相），需要在另一侧的B相加一个补偿电流
42、不让B相产生差流使保护动作，固定进行星三角转换的一侧的电流不变，增大另一侧A相所加电流，直至差动保护动作，记录两侧A相所加的电流，改变制动电流，再重复上述过程。用两次记录的数据按照技术说明书中的公式算出差动电流和制动电流即可算出BC段的斜率，与整定值进行比较，误差应该不超过5。谐波制动系数校验，可以用试验仪的谐波测试功能进行，在谐波测试模块中设置好基波量，不加谐波，启动试验仪，保证保护装置可靠动作，停止试验仪，设置好谐波分量的比例，比如二次谐波制动系数是0.15，就设置谐波分量为0.145，启动试验仪，如保护动作就停止试验仪，增加谐波分量0.001，再次启动试验仪，直到保护不动作，记录此时的谐
43、波分量与定值进行比较。还可以用叠加法进行试验，用试验仪的一相输出基波，另一相输出谐波（改变他的频率为100Hz就是二次谐波，改为250Hz就是五次谐波），两相并联输入到保护装置中就可以进行试验了。TA断线闭锁差动保护功能验证，当装置中“TA断线闭锁比率差动”控制字为“1”时，先让装置发TA断线信号，再让差流大于最小动作电流，此时差动保护不应动作；当装置中“TA断线闭锁比率差动”控制字为“0”时，先让装置发TA断线信号，再让差流大于最小动作电流，此时差动保护应动作。3.2.8.2 过流保护 过流保护的校验比较简单，要么就是加一个比定值略小的电流，然后按固定步长增加这个电流，直至装置动作，为减小保
44、护延时定值对动作定值校验速度和精度的影响，可在校验动作定值时将延时时间改为最小，以下保护相同；要么就加0.95倍定值不动作，加1.05倍定值可靠动作，最后再用1.2倍定值来测量一下整组出口时间。只是要分相进行校验，每一段定值都要校验，还要测量每一段的整组动作时间，整组动作时间与时间定值之差也不能大于5。3.2.8.3 复压（方向）过流保护 过流定值的校验，方法同过流保护的一样，只是要让复压条件满足，且在试验过程中退出或满足方向元件，总之就是要将复压方向过流保护变成纯过流保护来对过流定值进行校验。复压定值的校验，退出或满足方向元件，满足过流条件。对低电压定值的校验方法是：加正常的三相电压，此时保
45、护不动作，按固定步长降低某一相电压，直到保护动作，记录动作电压与低电压定值进行比较。对负序电压定值的校验方法是：改变低电压定值为0V，保证不加电压的情况下保护也不动作，然后给装置加负序电压直至保护动作。加负序电压的方法有两种，一种是改变试验仪输出电压的相序，一种是加单相电压让装置自己计算负序电压，U=3U2。方向元件动作区和灵敏角的校验，投入方向元件，让复压条件和过流条件满足，改变电压和电流的夹角，测出保护的动作区，然后算出灵敏角。举例说明，南瑞RCS978系列变压器保护装置，整定复压方向过流保护的方向指向变压器，理论灵敏角是45，理论动作区是315顺时针到135，测试时我们先设定电压和电流的
46、夹角是314，然后按固定步长0.1增加夹角，比如增加到315.5 时保护动作，记录下这个角度，重新设定电压和电流的夹角是136，然后按固定步长0.1减小夹角，比如减小到135.5时保护动作，记录下这个角度，灵敏角135.5（135.5+360-315.5）245.5，动作区是315.5顺时针到135.5。实际上测量到的动作区都略小于180。控制字的功能校验，对验收检验，要改变各控制字的投退，对控制字改变后的功能进行检验。例如“过流经复压闭锁”控制字投“1”时，装置必须满足过流条件和复压条件才能动作，而投“0”时，变为过流保护，只要过流条件满足即可动作。“过流经方向闭锁”控制字投“1”时，保护带
47、方向，在动作区内动作，反方向则不动作，投“0”时，保护不带方向。3.2.8.4 负序过流保护 校验方法同过流保护，加负序电流的方法同负序电压，改变试验仪的电流相序或加单相电流，I3I2。3.2.8.5 阻抗保护 阻抗保护的校验方法和线路保护中的距离保护基本一样，手动校验时，固定所加电流，减小电压的幅值直到保护动作。对偏移阻抗圆，可以在阻抗角上校验正向阻抗定值，在阻抗角反方相上校验反向阻抗定值；对全阻抗圆，还可以在90和270校验阻抗定值。如果所用试验仪是微机式的，可以用试验仪的阻抗圆测试功能自动对阻抗圆进行校验；还可用最大灵敏角测试功能对阻抗灵敏角进行测量。3.2.8.6 零序（方向)过流保护
48、 零序过流定值的校验方法同过流定值，且还要简单，任意加个单相电流就是零序电流。方向元件的校验同复压反向元件一样，测出动作区，算出灵敏角即可。只是有的保护装置，判零序电流定值用外接零序电流，判方向用自产零序电压和自产零序电流，注意查阅技术说明书按技术说明书的要求来做就可以了。3.2.8.7 零序过压保护 零序过压定值的校验方法同过流定值，只是从加电流量变成加电压量。3.2.8.8 失灵保护 失灵保护的相电流启动元件和过流保护是一样的，都是电流大于定值就动作，但电流启动元件动作后，它的输出接点还必须和变压器电量保护的动作接点串联才能去启动失灵保护，是个与的关系。校验中要注意检查失灵保护只能用电量保
49、护的动作接点，非电量保护动作后不能启动失灵。3.2.8.9 非全相保护 非全相保护就是一个三相不一致开入和相电流（或负序电流或零序电流）启动元件相与构成，试验时既要模拟三相不一致开入，也要模拟让一种电流判据满足，延时到时间定值后才动作。验收检验中注意检查控制用哪一个电流判据的控制字改变后，保护的动作行为是否正确。3.2.8.10 非电量保护 在非电量开入端子上施加激励，检查装置的动作报文是否正确，轻瓦斯等只告警的保护动作后，应该只发信而跳闸出口接点不导通，重瓦斯等跳闸的保护动作后，既要发信所有的跳闸出口接点也要导通，要对所有的出口接点逐一检查。3.2.9 整组试验 3.2.9.1 出口矩阵检查
50、 变压器保护装置配备的保护很多，差动保护动作后要将变压器各侧的开关都跳开，但一些后备保护动作后，不同的时限切除的开关不同，例如，复压（方向）过流保护动作后，1时限只跳母联开关，2时限跳故障侧开关，3时限才跳各侧开关。为了实现这样的功能，微机保护给每一保护都设置了跳闸控制字，通过对控制字的整定来实现不同的出口方式，出口矩阵检查这个项目就是为了检查跳闸控制字的整定是否正确，整定正确的控制字能否正确驱动出口继电器。试验方法：整定好跳闸控制字，投入所有的出口压板，每次做动一个保护，用万用表电阻档在端子排上检查所有的出口，该出口的接点通，不该出口的接点不通。本项检查所用的方法和开出量检查的一样，都是在端