國電南自PSM642UX嘉興pst641ux變壓器差動保護裝置[@南京巴斯特]
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PST642UX變壓器后備保護測控裝置當負序電壓大于定值時，開放被閉鎖保護元件。同低電壓閉鎖元件共同構成復合電壓閉鎖元件，與過流元件構成復合電壓過流保護。
PS640UX系列保護測控裝置說明書
第一章 PS 640UX 系列保護測控裝置使用說明書
第二章 PSL 641UX 線路保護測控裝置技術說明書
第三章 PST 641UX 變壓器差動保護裝置技術說明書
第四章 PST 642UX 變壓器保護測控裝置技術說明書
第五章 PST 645UX 變壓器保護測控裝置技術說明書
第六章 PST 648UX 電抗器保護測控裝置技術說明書
第七章 PSC 641UX 電容器保護測控裝置技術說明書
第八章 PSP 641UX 備用電源自投裝置技術說明書
第九章 PSM 641UX 電動機保護測控裝置技術說明書
第十章 PSM 642UX 電動機保護測控裝置技術說明書
第十一章 PSV 641UX 母線電壓保護測控裝置技術說明書
第三章
PST 641UX 變壓器差動保護裝置技術說明書1 概述
1.1 適用范圍
PST 641UX 變壓器差動保護裝置提供二次諧波制動的比率差動保護，差動速斷保護，適用于 66kV 及以下電壓等級電力系統的變壓器。
1.2 保護功能配置
| 序號 |
| 保護功能 | 備注 |
| 1 | 差動速斷保護 |
|
|
| 2 | 比率差動保護 |
|
|
| 3 | TA 斷線判別 |
|
|
| 4 | 非電量保護 |
|
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1.3 測控功能配置
| 序號 |
| 測控功能 | 備注 |
| 1 | 14 路外部開關量輸入遙信采集 |
| 最大 20 路可選 |
| 2 | 事故遙信 |
|
|
| 3 | GPS 對時輸入 |
|
|
1.4 裝置硬件說明
| 序號 | 模件名稱 | 模件版本 | 備注 |
| 1 | 交流模件 | E03-AC.X-A-11 | 1A,9 保護電流 |
| 2 | E03-AC.X-A-12 | 5A,9 保護電流 | |
| 3 | CPU 模件 | E03-CPU.X-A-01 | 110V,雙以太網(電),12 交流通道,32M |
| 4 | E03-CPU.X-A-02 | 220V,雙以太網(電),12 交流通道,32M | |
| 5 | E03-CPU.X-A-07 | 110V,單以太網(電),雙 RS485,15 交流通道,32M | |
| 6 | E03-CPU.X-A-08 | 220V,單以太網(電),雙 RS485,15 交流通道,32M | |
| 7 | 面板模件 | E03-PNL.X-A-01 |
|
| 8 | TRIP 模件 | E03-TRIP.X-A-05 | 6DO,X3(8-9)常開,X3(8-10)常閉,X3(11-12)常開,無操作回路 |
| 9 | 電源模件 | E03-PWR.X-A-01 | 110V/220V,18W,5V/2.5A,24VI/0.2A,QD |
| 10 | 母板模件 | E03-MB.X-A |
|
2 保護功能及原理
2.1 差動速斷
當任一相差動電流大于差動速斷整定值時，動作于總出口繼電器。用于在變壓器差動區發生嚴重故障情況下快速切除變壓器。差動速斷定值應能躲過外部故障的最大不平衡電流和空投變壓器時的勵磁涌流，一般取 6～12 倍的額定電流。
總出口動作后輸出 8 副接點，分別為（X3:1,X3:2）、（X3:3,X3:4）、(X3:5,X3:6)、 (X3:11,X3:12)、
（X6:9, X6:10）、（X6:11, X6:12）、(X6:13, X6:14)、(X6:15, X6:16)。(后 4 副接點需選裝 DIO 模件)
2.2 比率差動元件
采用常規比率差動原理，其動作方程如下：
Id ＞ Icd （Ir ＜ Ir0）
Id - Icd ＞ Kcd ·(Ir- Ir0) (Ir ≥ Ir0)
同時滿足上述兩個方程時，比率差動元件動作。其中，Id 為差動電流，Ir 為制動電流，Kcd 為比率制動系數，Icd 為差動電流門檻定值，Ir0 為拐點電流值。
建議將元件中的拐點電流 Ir0 設定為 0.7 倍的高壓側額定電流 Ie，以保證匝間短路在制動電流小于額定電流即 Ir ＜ Ie 時，沒有制動作用。
差動電流門檻判據不宜過小，建議取 Icd＝(0.4～0.8) Ie。
比率制動系數的整定可按以下的公式進行:
Kcd=Kk·(Ktx·Fwc+△U +△Fph) 其中，Kk 為可靠系數，取 1.3～1.5；Ktx 為同型系數，取 1.0；
Fwc 為電流互感器的允許誤差，取 0.1；
△U 為變壓器調壓抽頭引起的誤差，取調壓范圍的一半；
△Fph 為因電流互感器引起的電流不平衡產生的相對誤差，取 0.05；
比率制動系數 Kcd 建議取值范圍為 0.3～0.7，誤差范圍為±5%或絕對誤差 0.05。
對于三圈變：
Id＝|I?+I?+I?|
Ir＝|I?|+|I?|+|I?|/2
式中， I?、I?、I? 分別為三側電流，均以流入變壓器為正方向。
注：
· 此處制動電流與兩側差動程序有所區別，通常以 I ?側為高壓側，I ?側為低壓側。這里的電流是考慮過接線方式換算后的電流。
· 當 CT 飽和時，比率差動制動系數 Kcd=0.9。
· CT 飽和判別：各相電流的二次或者三次諧波值大于基波的 15%。只要三側某一相電流滿足飽和條件，即判為整個保護 CT 飽和，差動制動系數按 0.9 處理。
在差動保護裝置內，變壓器各側電流存在的相位差由軟件自動進行校正。變壓器各側的電流互感器均采用星形接線，并且以指向變壓器為同極性。各差動元件的差電流、制動電流均可在“運行狀態\計算量 ”菜單中實時顯示，或在主菜單實時循環顯示，以便于裝置檢測和運行監視。
比例差動動作出口接點輸出與差速動作出口一致。
· 二次諧波制動
利用三相差動電流中的二次諧波作為勵磁涌流閉鎖的判據。動作方程如下：
Id2 ＞ Kxb·Id
其中 Id2 為各相差動電流中的二次諧波，Id 為對應的同一相差動電流，Kxb 為二次諧波制動系數。三相差動電流中只要任一相滿足上述條件，均閉鎖三相比率差動保護。Kxb 一般取為 10％～20％之間， 建議取為 0.15，誤差范圍為±5%或絕對誤差 0.05。
各差動元件的二次諧波有效值均可在“運行狀態\計算量 ”菜單中實時顯示，或在主菜單實時循環顯示，以便于裝置檢測和運行監視。
· TA 斷線
具有瞬時 TA 斷線閉鎖或告警功能及差流越限告警功能。
TA 斷線啟動條件為差流大于差動啟動電流,在滿足下列任何一個條件時，裝置退出瞬時 TA 斷線判別：
· 啟動前某側最大相電流小于該側額定電流的 20％，則不判該側；
· 啟動后相電流最大值大于該側額定電流的 120％；
· 啟動后任一側電流比啟動前增加。
在上述三個條件均不滿足的情況下，如某一側同時滿足以下條件，則延時 9s 判為 TA 斷線：
· 只有一相電流為零；
· 其余兩相電流與啟動前電流相等。
如差流大于 15％的差動啟動電流，經 10s 延時裝置報差流越限，但不閉鎖差動保護。這一功能可兼作保護裝置交流采樣回路的監視功能。
2.5 非電量保護
從變壓器本體來的接點經非電量保護裝置重動后，輸出一組空接點至 PST 641UX 主保護裝置進行事件記錄，并可通過 MMI 將記錄上傳至后臺計算機。
與非電量保護裝置相對應，PST 641UX 裝置通過投退軟壓板選擇何種非電量信息需要進行記錄。對于“冷卻故障”可經控制字 KG1.0 選擇是否經過延時跳閘，延時時間也可整定，當延時到達后，輸出一付跳閘接點“(X3:8,X3:9)”輸入至非電量保護裝置，起動跳閘總出口。
3 端子說明
| PWR X7 1DYGJ1 2DYGJ2 324V+ 424VG 5L+ 6L7NC 8FE | TRIP
| X3:1-2 X3:3-4 公共端 X3:5-6 X3:5-7 公共端 X3:8-9 X3:8-10 X3:11-12 X3:13-14 信號公共端保護動作告警 | CPU X2 1開入1 2開入2 3遠方狀態 4檢修狀態 5開入5 6重瓦斯 7調壓重瓦斯 8冷卻故障 9壓力釋放 10輕瓦斯 11調壓輕瓦斯 12油溫高 13油位高 14開入14 15公共負端 16GPS (+) 17GPS(-) 18GPS地 COM1 COM2 | AC
| Ia1' Ib1' Ic1' Ia2' Ib2' Ic2' Ia3' Ib3' Ic3'
|
注 1：POWER 模件端子中 L+、L-為裝置電源正端、負端；DYGJ1、DYGJ2 為裝置失電輸出接點；Ia1、Ia1’， Ib1 、
Ib1’， Ic1 、Ic1’分別為一側 A 相、B 相、C 相電流輸入的極性端和非極性端；Ia2、Ia2’， Ib2、Ib2’， Ic2、Ic2’分別為二側 A 相、B 相、C 相測量電流輸入極性端和非極性端；Ia3、Ia3’， Ib3、Ib3’， Ic3、Ic3’分別為三側 A 相、B 相、C 相測量電流輸入極性端和非極性端。
注 2：開入 X2:6～開入 X2:13 固定定義為圖中輸入；開入 X2:14 可通過運行參數控制字 1 設置為相關信號輸入端；注 3：GPS 為 RS485 對時方式，GPS 地須和 GPS 裝置 485 接口的 GND 連接，防止共模干擾，但不能與大地相連。注 4：X3:8-9/10 為冷卻故障接點，經跳線器 JUMP1 選擇是否經 QDJ 閉鎖。當 JUMP1=1-2 時，選擇不經 QDJ 閉鎖；
JUMP1=2-3 時，選擇經 QDJ 閉鎖(默認設置)；
注 5：X3:11-X3:12 為跳閘重動接點，經跳線器 JUMP2 選擇是否經 QDJ 閉鎖。當 JUMP2=1-2 時，選擇不經 QDJ 閉鎖；JUMP2=2-3 時，選擇經 QDJ 閉鎖(默認設置)；
4 定值整定說明
4.1 保護定值清單及說明
4.1.1 保護定值清單
| 序號 | 定值名稱 | 范圍 | 單位 | 整定值 | 備注 |
| 1 | 控制字一 | 0000～FFFF | 無 |
| 參見定值控制字1（KG1）定義 |
| 2 | 控制字二 | 0000～FFFF | 無 |
| 備用 |
| 3 | 差動速斷電流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 4 | 差動啟動電流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 5 | 拐點電流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 6 | 比率差動制動系數 | 0.1～1.0 | 無 |
|
|
| 7 | 二次諧波制動系數 | 0.01～0.5 | 無 |
|
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| 8 | 變壓器容量 | 0.01～65536 | MVA |
|
|
| 9 | 一側額定電壓 | 0～110.0 | kV |
|
|
| 10 | 二側額定電壓 | 0～110.0 | kV |
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| 11 | 三側額定電壓 | 0～110.0 | kV |
|
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| 12 | 一側 TA 額定值 | 0～9999 | A |
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|
| 13 | 二側 TA 額定值 | 0～9999 | A |
|
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| 14 | 三側 TA 額定值 | 0～9999 | A |
|
|
| 15 | 一側接線方式 | 0～1 | 無 |
| 詳見 4.1.3 說明 |
| 16 | 二側接線鐘點數 | 1～12 | 無 |
| 詳見 4.1.3 說明 |
| 17 | 三側接線鐘點數 | 1～12 | 無 |
| 詳見 4.1.3 說明 |
| 18 | 冷卻故障跳閘延時 | 0～9000 | S |
|
|
4.1.2 定值控制字 1（KG1）定義：
| 位 | 置 1 時的含義 | 置 0 時的含義 | 位 | 置 1 時的含義 | 置 0 時的含義 |
| 0 | 冷卻故障跳閘延時投入 | 冷卻故障跳閘延時退出 | 3～14 | 備用 | 備用 |
| 1 | TA 斷線閉鎖差動投入 | TA 斷線閉鎖差動退出 | 15 | TA 額定電流 1A | TA 額定電流 5A |
| 2 | 二次諧波制動投入 | 二次諧波制動退出 |
|
|
|
4.1.3 變壓器接線方式設置說明
實際應用中，一側通常指高壓側，二側、三側根據實際需要匹配應用，如內橋側、低壓側或低壓分支側等。
一側接線方式 0 表示，星型接線；1 表示角型接線。
二側、三側的鐘點數，表示相對于一側的鐘點數，同時不同的鐘點數實際匹配不同的接線方式。
下表以一側、二側接線情況說明，三側同二側方式上完全相同。
| 二側鐘點數 | 一側、二側接線方式 | 二側鐘點數 | 一側、二側接線方式 | ||
| 一側接線方式為
| 1 | Y-△-1 接線 | 一側接線方式為
| 1 | △-Y-1 接線 |
| 2 | Y-Y-2 接線 | 2 | △-△-2 接線 | ||
| 3 | Y-△-3 接線 | 3 | △-Y-3 接線 | ||
| 4 | Y-Y-4 接線 | 4 | △-△-4 接線 | ||
| 5 | Y-△-5 接線 | 5 | △-Y-5 接線 | ||
| 6 | Y-Y-6 接線 | 6 | △-△-6 接線 | ||
| 7 | Y-△-7 接線 | 7 | △-Y-7 接線 | ||
| 8 | Y-Y-8 接線 | 8 | △-△-8 接線 | ||
| 9 | Y-△-9 接線 | 9 | △-Y-9 接線 | ||
|
| 10 | Y-Y-10 接線 |
| 10 | △-△-10 接線 |
| 11 | Y-△-11 接線 | 11 | △-Y-11 接線 | ||
| 12 | Y-Y-12 接線 | 12 | △-△-12 接線 | ||
4.1.4 定值整定計算方法及步驟
4.1.4.1 計算變壓器各側額定電流：
In =Sn * NCT /（1.732*Ue×Nn）
其中：Sn 為變壓器額定容量，單位 kVA；Ue 為計算側額定電壓，單位 kV；NCT 為保護裝置二次 CT 額定變比。
4.1.4.2 變壓器各側 CT 二次電流由軟件校正。
· 一側接線方式有兩種，分別為 Y 和△接線，程序中對一側電流校正作固定處理。以 Y-△-11點接線為例，
校正方法如下：
Y 側： IA’=(IA-IB) / 1.732
IB’=(IB-IC) / 1.732
IC’=(IC-IA) / 1.732
△側： IA’=IA
IB’=IB
IC=IC
其中，IA、IB、IC 為 Y 側 CT 電流，IA’、IB’、IC’為 Y 側校正后進行差動保護計算的電流。二側、三側的二次 CT 電流，隨著一側接線方式和鐘點數變化而不同。
下表以二側鐘點數為例，說明二側 CT 電流的換算方式，表中僅以 A 相為例。
| 二側鐘點數 | 二側 CT 電流換算 |
| 二側鐘點數 | 二側 CT 電流換算 | |
| 一側接線方式為
| 1 | IA’= - IB | 一側接線方式為
| 1 | IA’=(IA-IB)/1.732 |
| 2 | IA’=(IC-IB)/1.732 | 2 | IA’= - IB | ||
| 3 | IA’= IC | 3 | IA’=(IC-IB)/1.732 | ||
| 4 | IA’=(IC-IA)/1.732 | 4 | IA’= IC | ||
| 5 | IA’= - IA | 5 | IA’=(IC-IA)/1.732 | ||
| 6 | IA’=(IB-IA)/1.732 | 6 | IA’= - IA | ||
| 7 | IA’= IB | 7 | IA’=(IB-IA)/1.732 | ||
| 8 | IA’=(IB-IC)/1.732 | 8 | IA’= IB | ||
| 9 | IA’= - IC | 9 | IA’=(IB-IC)/1.732 | ||
| 10 | IA’=(IA-IC)/1.732 | 10 | IA’= - IC | ||
| 11 | IA’= IA | 11 | IA’=(IA-IC)/1.732 | ||
| 12 | IA’=(IA-IB)/1.732 | 12 | IA’= IA | ||
· 平衡系數計算
以一側為基準，二側、三側平衡系數分別為Kphxs2=(Un2*N2)/(Un1*N1)，Kphxs3=(Un3*N3)/(Un1*N1)；
其中，Un2 、Un3 為二側額定電壓，N2、N3 為二側、三側的一次 CT 額定電流；Un1 為一側額定電壓，
N1 為一側的一次CT 額定電流。
例：已知變壓器參數為：額定容量Sn＝20MVA，各側額定電壓 35、10.5、6kV。
| 名 稱 |
| 各側數值 |
|
| 額定電壓（kV） | 35 | 10.5 | 6 |
| 一次 CT 額定值（A） | 600 | 1200 | 2000 |
| 計算后各側額定電流(A) | 2.749 | 4.582 | 4.811 |
| 各側平衡系數 Kphxs | 1 | 0.6 | 0.57 |
以 A 相為例，A 相差流為 IdA=IA’ + Kphxs2*IA’ ? + Kphxs3*IA’ ?。
A 相制動電流為：IRA=(|IA’| +| Kphxs2*IA’ ?| + |Kphxs3*IA’ ?|)/2
· 比率差動元件的啟動值一般取高壓側額定電流的 0.4 倍～0.8 倍。
· 比率差動拐點電流一般取 0.7 倍的高壓側額定電流。
· 比率制動系數一般取 0.3～0.7 之間。
· 二次諧波制動系數一般可取 0.1～0.2 之間，建議取為 0.15。
· 差動速斷元件按躲過變壓器的勵磁涌流，最嚴重外部故障時的不平衡電流等情況整定。
4.2 運行參數及說明
針對一些保護功能之外的其他功能，PST641UX 裝置提供了“運行參數”進行設置。運行參數與保護定值同等重要，必須根據實際情況進行設定，才能保證相關功能的正確使用。
· 參數設定
| 序號 | 定值名稱 | 范圍 | 單位 | 整定值 | 備注 |
| 1 | 控制字一 | 0000～FFFF | 無 |
| 參見 運行參數控制字1定義 |
· 運行參數控制字 1 定義
| 位 | 置 1 時的含義 | 置 0 時的含義 | 位 | 置 1 時的含義 | 置 0 時的含義 |
| 0 | X2:14為外部復歸開入 | X2:14 為普通遙信 | 15 | 系統頻率 60Hz | 系統頻率 50Hz |
| 1～14 | 備用 | 備用 |
|
|
|
· 軟壓板清單及說明
| 序號 | 壓板名稱 | 對應功能 | 序號 | 壓板名稱 | 對應功能 |
| 1 | 差速壓板 | 差動速斷保護功能投退 | 7 | 壓力釋放 | 保護事件記錄功能投退 |
| 2 | 差動壓板 | 差動保護功能投退 | 8 | 輕瓦斯 | 保護事件記錄功能投退 |
| 3 | TA 斷線 | TA 斷線功能投退 | 9 | 調壓輕瓦斯 | 保護事件記錄功能投退 |
| 4 | 重瓦斯 | 保護事件記錄功能投退 | 10 | 油溫高 | 保護事件記錄功能投退 |
| 5 | 調壓重瓦斯 | 保護事件記錄功能投退 | 11 | 油位高 | 保護事件記錄功能投退 |
| 6 | 冷卻故障 | 保護事件記錄功能投退 | 12～13 | 備用 | 備用 |
| 說明：需要的功能必須將軟壓板投入，不采用的功能將相應軟壓板退出即可。“TA 斷線”功能壓板正常運行時，建議投入，便于直觀監視。 | |||||
· 裝置出口接點對照表
| 序號 |
| 出口接點 | 出口功能 |
| 1 | X3:1-2 |
| 差動出口 1 |
| 2 | X3:3-4 |
| 差動出口 2 |
| 3 | X3:5-6 |
| 差動出口 3 |
| 4 | X3:5-7 |
| 備用 |
| 5 | X3:8-9 |
| 冷卻故障（常開） |
| 6 | X3:8-10 |
| 冷卻故障（常閉） |
| 7 | X3:11-12 |
| 差動出口 4 |
| 8 | X3:13-14 |
| 備用 |
| 9 | X6:1-2 | 備用 |
|
| 10 | X6:3-4 | 備用 |
|
| 11 | X6:5-6 | 備用 |
|
| 12 | X6:7-8 | 備用 |
|
| 13 | X6:9-10 | 差動出口 | 5 |
| 14 | X6:11-12 | 差動出口 | 5 重動 |
| 15 | X6:13-14 | 差動出口 | 6 |
| 16 | X6:15-16 | 差動出口 | 6 重動 |
5 裝置信息代碼表
5.1 事件信息表
| 序號 | 事件名稱 | 條目號 | 序號 | 事件名稱 | 條目號 |
| 1 | 保護啟動 | 01H | 4 | 重瓦斯 | 04H |
| 2 | 差速動作 | 02H | 5 | 調壓重瓦斯 | 05H |
| 3 | 差動動作 | 03H | 6 | 冷卻故障 | 06H |
5.2 告警信息表
5.2.1 系統異常信息表
詳見第一章 PS 640UX 系列保護測控裝置使用說明書 1.7.7 系統異常信息表。
5.2.2 保護告警事件信息表
| 序號 | 事件名稱 | 條目號 | 裝置反應 | 處理措施 | 備注 |
| 1 | TA 斷線告警 | 41H | 呼喚 | 檢修 TA 回路 |
|
| 2 | 差流越限告警 | 42H | 呼喚 |
|
|
| 3 | 跳閘失敗 | 43H |
|
|
|
| 4 | 壓力釋放 | 44H |
|
|
|
| 5 | 輕瓦斯 | 45H |
|
|
|
| 6 | 調壓輕瓦斯 | 46H |
|
|
|
| 7 | 油溫高 | 47H |
|
|
|
| 8 | 油位高 | 48H |
|
|
|
5.3 軟壓板信息表
軟壓板信息表條目號按 4.3 軟壓板清單順序從 01H~0BH 依次編號。
5.4 遙信量信息表
| 序號 | 遙信量名稱 | 條目號 | 序號 | 遙信量名稱 | 條目號 |
| 1 | 開入 X2:1 | 01H | 14 | 開入 X2:14 | 0EH |
| 2 | 開入 X2:2 | 02H | 15 | HWJ | 0FH |
| 3 | 遠方狀態 | 03H | 16 | TWJ | 10H |
| 4 | 檢修狀態 | 04H | 17 | GJJ | 11H |
| 5 | 開入 X2:5 | 05H | 18 | STJ | 12H |
| 6 | 重瓦斯 | 06H | 19 | 告警總 | 13H |
| 7 | 調壓重瓦斯 | 07H | 20 | 事故總 | 14H |
| 8 | 冷卻故障 | 08H | 21 | 開入 15 | 15H |
| 9 | 壓力釋放 | 09H | 22 | 開入 16 | 16H |
| 10 | 輕瓦斯 | 0AH | 23 | 開入 17 | 17H |
| 11 | 調壓輕瓦斯 | 0BH | 24 | 開入 18 | 18H |
| 12 | 油溫高 | 0CH | 25 | 開入 19 | 19H |
| 13 | 油位高 | 0DH | 26 | 開入 20 | 1AH |
6 裝置二次接線示意圖
注 1：POWER 模件的 DIO 為選配功能,標配不含此功能（圖中虛線部分）。
注 2：設計時以我公司提供的圖紙為準。