CN211453813U - 一种新型变压器差动保护校验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于铁路电气化工程领域，涉及一种新型变压器差动保护校验装置。该装置包括一台三相调压控制器和三台独立的单相升压变压器，将三相调压控制器输出端子A相、B相、C相分别与三台单相升压变压器输入端子A相、B相、C相对应连接，将三台单相升压变压器A‑N、B‑N、C‑N首尾进行联接，在三相调压控制器电源侧接入三相交流电源，通过调节三相调压控制器器输出电压可实现设备输出0～1100V三相电压，将联接完成的三台单相升压变压器的输出端a、b、c三相分别接入被测试设备的主回路中。本实用新型变压器差动保护校验装置可在1100V电压下输出超过13.6A的一次电流，电压可在0～1100V间任意调节，采用分体式设计，调压控制台和升压变现场联接，灵活轻便。
Description
技术领域
本实用新型属于铁路电气化工程领域，涉及一种新型变压器差动保护校验装置。
背景技术
随着中国铁路电气化进程的加快，在AT供电方式中，为了提高牵引变压器容量利用率，电气化铁路建设过程中常采用V/X接线变压器。差动保护是变压器的主保护，主要是用来保护变压器内部、套管以及进出线上的相间短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路。
参照变压器短路试验原理，在变压器低压侧短路时其自身的短路阻抗具有限流作用，利用产生的短路电流作为一次电流直接作用在设备上，然后从保护装置上看各相电流、差动电流和制动电流的大小，只要电流显示正确就可以说明整个差动回路接线和极性完全正确。由于现场试验条件限制，传统的电流互感器二次电流为5A的变电所进行试验时采取在变压器低压侧三相短接，变压器高压侧接入380V电源的方法。而当前大多数变电所采用二次电流为1A的电流互感器，这就需要更大的短路电流才能在保护装置上得以显示，现场只有采用提高电源电压的方法来得到更大的短路电流。为此，就需要设计一种升压装置，它既能将电压升高，又要有足够的容量能承受住短路电流，同时，该装置必须灵活轻便，方便现场搬运和使用，既可用作变压器差动回路接线和极性的校验，也可用作变电所模拟整组加压通流试验、牵引网低压短路试验等。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型变压器差动保护校验装置。
电流差动保护不但能够正确区分内外部故障，而且不需要与其他元件的保护配合，使用电气量少、保护范围明确、动作不需延时、能迅速切除内部故障，被广泛用作变压器的主保护，为变压器的安全、可靠、稳定运行提供有力的保障。而变压器的差动保护主要是采集电流量，故变压器高低压侧CT接线正确与否将直接决定主变的安全可靠运行。由于近年来采用的CT变流比大多是N/1A，为了在检验过程中能够更真实地反映出各种模拟量，在变压器高压侧就必须施加较高的电压来满足要求。
本实用新型提供的设备包括一台三相调压控制台和三台独立的单相升压变压器，三相调压控制器与三台独立的单相升压变压器之间接线方式如图1所示，将三相调压控制器输出端子A相、B相、C相分别与升压变压器输入端子A相、B相、C相对应连接，将三台升压变压器A-N、B-N、C-N首尾进行联接，具体地：1#单相升压变压器输入端N相与2#单相升压变压器输入端B相联接，2#单相升压变压器输入端N相与3#单相升压变压器输入端C相联接，3#单相升压变压器输入端N相与1#单相升压变压器输入端A相联接，组成△(三角形)组别接线方式，将1#单相升压变压器输出端N相与2#单相升压变压器输出端N相联接，2#单相升压变压器输出端N相与3#单相升压变压器输出端N相联接，组成*(星型)接线方式，在调压控制器电源侧接入三相交流电源，通过调节调压器输出电压可实现设备输出0～1100V三相电压，将联接完成的三台升压变压器的输出端a、b、c三相分别接入被测试设备的主回路中即可进行相关测试试验。
到现场后将三台单相升压变压器联接后输出0～1100V三相电压，可用作变压器差动回路接线和极性的校验，也适用于变电所模拟整组加压通流试验、牵引网低压短路试验等。
本实用新型具有如下特点：
1、容量大：可在1100V电压下输出超过13.6A的一次电流，满足大容量变压器差动保护回路校验对短路电流的要求。
2、电压可调：电压可在0～1100V间任意调节，适用范围广，满足不同容量、不同电压等级、不同接线方式的变压器差动保护极性校验，可以在升压的过程中监视短路电流大小，防止因短路电流过大损坏装置。
3、灵活轻便：采用分体式设计，调压控制台和升压变分离，升压变由三台单相变到现场联接而成，每一单件不超过80kg，对场地和运输设备要求低，方便现场使用。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种新型变压器差动保护校验装置组成示意图；
图2为V/X变压器差动保护接线；
图3为比率差动特性曲线；
图4为比率差动动作特性曲线。
具体实施方式
电流差动保护不但能够正确区分内外部故障，而且不需要与其他元件的保护配合，使用电气量少、保护范围明确、动作不需延时、能迅速切除内部故障，被广泛用作变压器的主保护，为变压器的安全、可靠、稳定运行提供有力的保障。而变压器的差动保护主要是采集电流量，故变压器高低压侧CT接线正确与否将直接决定主变的安全可靠运行。由于近年来采用的CT变流比大多是N/1A，为了在检验过程中能够更真实地反映出各种模拟量，在变压器高压侧就必须施加较高的电压来满足要求。
本实用新型提供的一种变压器差动保护校验装置主要由一台三相调压控制台和三台独立的单相升压变压器组成，三台单相升压变压器联接后输出0～1100V三相电压，可用作变压器差动回路接线和极性的校验，也适用于变电所模拟整组加压通流试验、牵引网低压短路试验等。
调压控制器与升压变压器之间接线方式如图1所示，将调压控制器输出端子A相、B相、C相分别与升压变压器输入端子A相、B相、C相对应连接，将三台升压变压器A-N、B-N、C-N首尾进行联接：1#升压变压器输入端N相与2#升压变压器输入端B相联接，2#输入端N相与3#输入端C相联接，3#输入端N相与1#升压变压器输入端A相联接，组成△(三角形)组别接线方式，将1#升压变压器输出端n相与2#升压变压器输出端n相联接，2#输出端n相与3#输出端n相联接，组成*(星型)接线方式，在调压控制器电源侧接入三相交流电源，通过调节调压器输出电压可实现设备输出0～1100V三相电压，将联接完成的三台升压变压器的输出端a、b、c三相分别接入被测试设备的主回路中即可进行相关测试试验。
由于铁路牵引变压器容量一般较大，按照规定要求，牵引变压器应配置差动保护作为其主保护之一。V/X接线牵引变压器的差动保护一般包括差动速断保护和二次谐波闭锁的比率差动保护，差动保护的接线方式如图2所示：
1、差动速断保护
保护装置中设有变压器三相差动速断保护，动作判据为：ICD≥ISD
式中：ICD为差动电流，ISD为差动速断整定值。
2、二次谐波闭锁的比率差动保护
变压器三相差动保护采用具有比率制动特性的差动保护，带有二次谐波闭锁判据，特性曲线如图3所示，其中：
IDZ----差动电流整定值；ISD----差动速断整定值；
I1----制动电流Ⅰ段整定值；I2----制动电流Ⅱ段整定值；
K1----Ⅰ段比率制动系数；K2----Ⅱ段比率制动系数。
3、电流平衡关系
将主变高压侧引入保护装置的电流用iA、iB、iC表示，低压侧引入保护装置的电流iα、iβ折算到主变高压侧的电流用ia、ib、ic表示，则电流平衡关系为：
ia＝iα/Kph；ib＝－(iα+iβ)/Kph；ic＝iβ/Kph
差动电流为：ICDA＝|iA－ia|；ICDB＝|iB－ib|；ICDC＝|iC－ic|
制动电流为：IZDA＝|iA+ia|/2；IZDB＝|iB+ib|/2；IZDC＝|iC+ic|/2
4、方案分析验证
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，反映的是流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)的差值，如果差动回路中的电流值大于整定值时，则差动保护瞬时动作。在做变压器的差动保护校验之前，要对变电站的交流回路施加电压、电流进行校验，保证各交流回路的正确性，尤其是差动保护电流回路的极性。在施加电流时，要分析变压器实际运行时的电流流向，确保电流互感器的极性满足实际运行需要。
以AT供电方式为例，在牵引变电所的馈线接触网上网开关处分别对T线和F线进行接地，利用产生的短路接地电流作为一次电流直接作用在设备上，从保护装置上看各相电流、差动电流、制动电流的大小，通过比值换算后满足要求，来说明回路正确。为了提高数据的可靠性，试验时在牵引变电所进线侧利用设备把380V交流电升高为880V交流电，在牵引变电所的馈线接触网上网开关处分别对T线和F线进行接地，来模拟变压器带负荷运行。
以AT供电方式下220kV的V/X接线变压器为例，表(一)给出了变压器及CT相关参数。
表(一)变压器及CT相关参数
由于K＝220kV/27.5kV＝8，NH＝500/1A，NL＝1500/1A；
则平衡系数Kph＝2K·NH/NL＝5.33。
表(二)给出了主变差流速断保护和比率差动特性曲线测试的数据。
表(二)主变差流速断保护和比率差动动作特性测试
比率差动动作特性曲线如图4所示。
如表(三)所示，依据现场实例接线、采样，在微机保护装置显示各侧电流如下表所示(平衡系数Kph＝2.67)：
表(三)保护装置显示电流
由于只对T线进行短接接地，未对F线进行短接接地，故平衡系数Kph＝2.67
ia＝iα/Kph＝0.04∠280°/2.67＝0.015∠280°；
ib＝－(iα+iβ)/Kph＝－(0.04∠280°+0.04∠0°)/2.67＝0.023∠140°
ic＝iβ/Kph＝0.04∠0°/2.67＝0.015∠0°；
则差动电流为：
ICDA＝|iA－ia|＝|0.01∠300°－0.015∠280°|＝0.0066
ICDB＝|iB－ib|＝|0.02∠150°－0.023∠140°|＝0.00048
ICDC＝|iC－ic|＝|0.01∠0°－0.015∠0°|＝0.0050
制动电流为：
IZDA＝|iA+ia|/2＝|0.01∠300°+0.015∠280°|/2＝0.0118
IZDB＝|iB+ib|/2＝|0.02∠150°+0.023∠140°|/2＝0.0214
IZDC＝|iC+ic|/2＝|0.01∠0°+0.015∠0°|/2＝0.0125
通过以上数据分析，差动电流的实测值与理论计算值基本为零(存在测量误差和不平衡电流)，制动电流实测值与理论计算值基本一致，说明差动电流回路正确，电流互感器极性校验正确。用同样的方法可以对F线的差动电流回路和电流互感器极性进行校验。
Claims (2)
1.一种新型变压器差动保护校验装置，其特征在于，包括一台三相调压控制器和三台独立的单相升压变压器，将三相调压控制器输出端子A相、B相、C相分别与三台单相升压变压器输入端子A相、B相、C相对应连接，将三台单相升压变压器A-N、B-N、C-N首尾进行联接，在三相调压控制器电源侧接入三相交流电源，通过调节三相调压控制器器输出电压可实现设备输出0～1100V三相电压，将联接完成的三台单相升压变压器的输出端a、b、c三相分别接入被测试设备的主回路中即可进行相关测试试验。
2.如权利要求1所述的一种新型变压器差动保护校验装置，其特征在于，1#单相升压变压器输入端N相与2#单相升压变压器输入端B相联接，2#单相升压变压器输入端N相与3#单相升压变压器输入端C相联接，3#单相升压变压器输入端N相与1#单相升压变压器输入端A相联接，将1#单相升压变压器输出端N相与2#单相升压变压器输出端N相联接，2#单相升压变压器输出端N相与3#单相升压变压器输出端N相联接。
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| CN113567891A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-10-29 | 中石化第十建设有限公司 | 一种变压器差动系统试验方法及试验装置 |
| CN117169640A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司 | 多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法及装置 |
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