国电南自PSM642UX嘉兴pst641ux变压器差动保护装置[@南京巴斯特]
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PST642UX变压器后备保护测控装置当负序电压大于定值时，开放被闭锁保护元件。同低电压闭锁元件共同构成复合电压闭锁元件，与过流元件构成复合电压过流保护。
PS640UX系列保护测控装置说明书
第一章 PS 640UX 系列保护测控装置使用说明书
第二章 PSL 641UX 线路保护测控装置技术说明书
第三章 PST 641UX 变压器差动保护装置技术说明书
第四章 PST 642UX 变压器保护测控装置技术说明书
第五章 PST 645UX 变压器保护测控装置技术说明书
第六章 PST 648UX 电抗器保护测控装置技术说明书
第七章 PSC 641UX 电容器保护测控装置技术说明书
第八章 PSP 641UX 备用电源自投装置技术说明书
第九章 PSM 641UX 电动机保护测控装置技术说明书
第十章 PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书
第十一章 PSV 641UX 母线电压保护测控装置技术说明书
第三章
PST 641UX 变压器差动保护装置技术说明书1 概述
1.1 适用范围
PST 641UX 变压器差动保护装置提供二次谐波制动的比率差动保护，差动速断保护，适用于 66kV 及以下电压等级电力系统的变压器。
1.2 保护功能配置
| 序号 |
| 保护功能 | 备注 |
| 1 | 差动速断保护 |
|
|
| 2 | 比率差动保护 |
|
|
| 3 | TA 断线判别 |
|
|
| 4 | 非电量保护 |
|
|
1.3 测控功能配置
| 序号 |
| 测控功能 | 备注 |
| 1 | 14 路外部开关量输入遥信采集 |
| 最大 20 路可选 |
| 2 | 事故遥信 |
|
|
| 3 | GPS 对时输入 |
|
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1.4 装置硬件说明
| 序号 | 模件名称 | 模件版本 | 备注 |
| 1 | 交流模件 | E03-AC.X-A-11 | 1A,9 保护电流 |
| 2 | E03-AC.X-A-12 | 5A,9 保护电流 | |
| 3 | CPU 模件 | E03-CPU.X-A-01 | 110V,双以太网(电),12 交流通道,32M |
| 4 | E03-CPU.X-A-02 | 220V,双以太网(电),12 交流通道,32M | |
| 5 | E03-CPU.X-A-07 | 110V,单以太网(电),双 RS485,15 交流通道,32M | |
| 6 | E03-CPU.X-A-08 | 220V,单以太网(电),双 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)常开,X3(8-10)常闭,X3(11-12)常开,无操作回路 |
| 9 | 电源模件 | 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 保护功能及原理
2.1 差动速断
当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于总出口继电器。用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器。差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流和空投变压器时的励磁涌流，一般取 6～12 倍的额定电流。
总出口动作后输出 8 副接点，分别为（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 副接点需选装 DIO 模件)
2.2 比率差动元件
采用常规比率差动原理，其动作方程如下：
Id ＞ Icd （Ir ＜ Ir0）
Id - Icd ＞ Kcd ·(Ir- Ir0) (Ir ≥ Ir0)
同时满足上述两个方程时，比率差动元件动作。其中，Id 为差动电流，Ir 为制动电流，Kcd 为比率制动系数，Icd 为差动电流门槛定值，Ir0 为拐点电流值。
建议将元件中的拐点电流 Ir0 设定为 0.7 倍的高压侧额定电流 Ie，以保证匝间短路在制动电流小于额定电流即 Ir ＜ Ie 时，没有制动作用。
差动电流门槛判据不宜过小，建议取 Icd＝(0.4～0.8) Ie。
比率制动系数的整定可按以下的公式进行:
Kcd=Kk·(Ktx·Fwc+△U +△Fph) 其中，Kk 为可靠系数，取 1.3～1.5；Ktx 为同型系数，取 1.0；
Fwc 为电流互感器的允许误差，取 0.1；
△U 为变压器调压抽头引起的误差，取调压范围的一半；
△Fph 为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差，取 0.05；
比率制动系数 Kcd 建议取值范围为 0.3～0.7，误差范围为±5%或绝对误差 0.05。
对于三圈变：
Id＝|I?+I?+I?|
Ir＝|I?|+|I?|+|I?|/2
式中， I?、I?、I? 分别为三侧电流，均以流入变压器为正方向。
注：
· 此处制动电流与两侧差动程序有所区别，通常以 I ?侧为高压侧，I ?侧为低压侧。这里的电流是考虑过接线方式换算后的电流。
· 当 CT 饱和时，比率差动制动系数 Kcd=0.9。
· CT 饱和判别：各相电流的二次或者三次谐波值大于基波的 15%。只要三侧某一相电流满足饱和条件，即判为整个保护 CT 饱和，差动制动系数按 0.9 处理。
在差动保护装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。变压器各侧的电流互感器均采用星形接线，并且以指向变压器为同极性。各差动元件的差电流、制动电流均可在“运行状态\计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显示，以便于装置检测和运行监视。
比例差动动作出口接点输出与差速动作出口一致。
· 二次谐波制动
利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁的判据。动作方程如下：
Id2 ＞ Kxb·Id
其中 Id2 为各相差动电流中的二次谐波，Id 为对应的同一相差动电流，Kxb 为二次谐波制动系数。三相差动电流中只要任一相满足上述条件，均闭锁三相比率差动保护。Kxb 一般取为 10％～20％之间， 建议取为 0.15，误差范围为±5%或绝对误差 0.05。
各差动元件的二次谐波有效值均可在“运行状态\计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显示，以便于装置检测和运行监视。
· TA 断线
具有瞬时 TA 断线闭锁或告警功能及差流越限告警功能。
TA 断线启动条件为差流大于差动启动电流,在满足下列任何一个条件时，装置退出瞬时 TA 断线判别：
· 启动前某侧最大相电流小于该侧额定电流的 20％，则不判该侧；
· 启动后相电流最大值大于该侧额定电流的 120％；
· 启动后任一侧电流比启动前增加。
在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则延时 9s 判为 TA 断线：
· 只有一相电流为零；
· 其余两相电流与启动前电流相等。
如差流大于 15％的差动启动电流，经 10s 延时装置报差流越限，但不闭锁差动保护。这一功能可兼作保护装置交流采样回路的监视功能。
2.5 非电量保护
从变压器本体来的接点经非电量保护装置重动后，输出一组空接点至 PST 641UX 主保护装置进行事件记录，并可通过 MMI 将记录上传至后台计算机。
与非电量保护装置相对应，PST 641UX 装置通过投退软压板选择何种非电量信息需要进行记录。对于“冷却故障”可经控制字 KG1.0 选择是否经过延时跳闸，延时时间也可整定，当延时到达后，输出一付跳闸接点“(X3:8,X3:9)”输入至非电量保护装置，起动跳闸总出口。
3 端子说明
| 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 信号公共端保护动作告警 | CPU X2 1开入1 2开入2 3远方状态 4检修状态 5开入5 6重瓦斯 7调压重瓦斯 8冷却故障 9压力释放 10轻瓦斯 11调压轻瓦斯 12油温高 13油位高 14开入14 15公共负端 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-为装置电源正端、负端；DYGJ1、DYGJ2 为装置失电输出接点；Ia1、Ia1’， Ib1 、
Ib1’， Ic1 、Ic1’分别为一侧 A 相、B 相、C 相电流输入的极性端和非极性端；Ia2、Ia2’， Ib2、Ib2’， Ic2、Ic2’分别为二侧 A 相、B 相、C 相测量电流输入极性端和非极性端；Ia3、Ia3’， Ib3、Ib3’， Ic3、Ic3’分别为三侧 A 相、B 相、C 相测量电流输入极性端和非极性端。
注 2：开入 X2:6～开入 X2:13 固定定义为图中输入；开入 X2:14 可通过运行参数控制字 1 设置为相关信号输入端；注 3：GPS 为 RS485 对时方式，GPS 地须和 GPS 装置 485 接口的 GND 连接，防止共模干扰，但不能与大地相连。注 4：X3:8-9/10 为冷却故障接点，经跳线器 JUMP1 选择是否经 QDJ 闭锁。当 JUMP1=1-2 时，选择不经 QDJ 闭锁；
JUMP1=2-3 时，选择经 QDJ 闭锁(默认设置)；
注 5：X3:11-X3:12 为跳闸重动接点，经跳线器 JUMP2 选择是否经 QDJ 闭锁。当 JUMP2=1-2 时，选择不经 QDJ 闭锁；JUMP2=2-3 时，选择经 QDJ 闭锁(默认设置)；
4 定值整定说明
4.1 保护定值清单及说明
4.1.1 保护定值清单
| 序号 | 定值名称 | 范围 | 单位 | 整定值 | 备注 |
| 1 | 控制字一 | 0000～FFFF | 无 |
| 参见定值控制字1（KG1）定义 |
| 2 | 控制字二 | 0000～FFFF | 无 |
| 备用 |
| 3 | 差动速断电流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 4 | 差动启动电流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 5 | 拐点电流 | 0.04In～20In | A |
|
|
| 6 | 比率差动制动系数 | 0.1～1.0 | 无 |
|
|
| 7 | 二次谐波制动系数 | 0.01～0.5 | 无 |
|
|
| 8 | 变压器容量 | 0.01～65536 | MVA |
|
|
| 9 | 一侧额定电压 | 0～110.0 | kV |
|
|
| 10 | 二侧额定电压 | 0～110.0 | kV |
|
|
| 11 | 三侧额定电压 | 0～110.0 | kV |
|
|
| 12 | 一侧 TA 额定值 | 0～9999 | A |
|
|
| 13 | 二侧 TA 额定值 | 0～9999 | A |
|
|
| 14 | 三侧 TA 额定值 | 0～9999 | A |
|
|
| 15 | 一侧接线方式 | 0～1 | 无 |
| 详见 4.1.3 说明 |
| 16 | 二侧接线钟点数 | 1～12 | 无 |
| 详见 4.1.3 说明 |
| 17 | 三侧接线钟点数 | 1～12 | 无 |
| 详见 4.1.3 说明 |
| 18 | 冷却故障跳闸延时 | 0～9000 | S |
|
|
4.1.2 定值控制字 1（KG1）定义：
| 位 | 置 1 时的含义 | 置 0 时的含义 | 位 | 置 1 时的含义 | 置 0 时的含义 |
| 0 | 冷却故障跳闸延时投入 | 冷却故障跳闸延时退出 | 3～14 | 备用 | 备用 |
| 1 | TA 断线闭锁差动投入 | TA 断线闭锁差动退出 | 15 | TA 额定电流 1A | TA 额定电流 5A |
| 2 | 二次谐波制动投入 | 二次谐波制动退出 |
|
|
|
4.1.3 变压器接线方式设置说明
实际应用中，一侧通常指高压侧，二侧、三侧根据实际需要匹配应用，如内桥侧、低压侧或低压分支侧等。
一侧接线方式 0 表示，星型接线；1 表示角型接线。
二侧、三侧的钟点数，表示相对于一侧的钟点数，同时不同的钟点数实际匹配不同的接线方式。
下表以一侧、二侧接线情况说明，三侧同二侧方式上完全相同。
| 二侧钟点数 | 一侧、二侧接线方式 | 二侧钟点数 | 一侧、二侧接线方式 | ||
| 一侧接线方式为
| 1 | Y-△-1 接线 | 一侧接线方式为
| 1 | △-Y-1 接线 |
| 2 | Y-Y-2 接线 | 2 | △-△-2 接线 | ||
| 3 | Y-△-3 接线 | 3 | △-Y-3 接线 | ||
| 4 | Y-Y-4 接线 | 4 | △-△-4 接线 | ||
| 5 | Y-△-5 接线 | 5 | △-Y-5 接线 | ||
| 6 | Y-Y-6 接线 | 6 | △-△-6 接线 | ||
| 7 | Y-△-7 接线 | 7 | △-Y-7 接线 | ||
| 8 | Y-Y-8 接线 | 8 | △-△-8 接线 | ||
| 9 | Y-△-9 接线 | 9 | △-Y-9 接线 | ||
|
| 10 | Y-Y-10 接线 |
| 10 | △-△-10 接线 |
| 11 | Y-△-11 接线 | 11 | △-Y-11 接线 | ||
| 12 | Y-Y-12 接线 | 12 | △-△-12 接线 | ||
4.1.4 定值整定计算方法及步骤
4.1.4.1 计算变压器各侧额定电流：
In =Sn * NCT /（1.732*Ue×Nn）
其中：Sn 为变压器额定容量，单位 kVA；Ue 为计算侧额定电压，单位 kV；NCT 为保护装置二次 CT 额定变比。
4.1.4.2 变压器各侧 CT 二次电流由软件校正。
· 一侧接线方式有两种，分别为 Y 和△接线，程序中对一侧电流校正作固定处理。以 Y-△-11点接线为例，
校正方法如下：
Y 侧： IA’=(IA-IB) / 1.732
IB’=(IB-IC) / 1.732
IC’=(IC-IA) / 1.732
△侧： IA’=IA
IB’=IB
IC=IC
其中，IA、IB、IC 为 Y 侧 CT 电流，IA’、IB’、IC’为 Y 侧校正后进行差动保护计算的电流。二侧、三侧的二次 CT 电流，随着一侧接线方式和钟点数变化而不同。
下表以二侧钟点数为例，说明二侧 CT 电流的换算方式，表中仅以 A 相为例。
| 二侧钟点数 | 二侧 CT 电流换算 |
| 二侧钟点数 | 二侧 CT 电流换算 | |
| 一侧接线方式为
| 1 | IA’= - IB | 一侧接线方式为
| 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 | ||
· 平衡系数计算
以一侧为基准，二侧、三侧平衡系数分别为Kphxs2=(Un2*N2)/(Un1*N1)，Kphxs3=(Un3*N3)/(Un1*N1)；
其中，Un2 、Un3 为二侧额定电压，N2、N3 为二侧、三侧的一次 CT 额定电流；Un1 为一侧额定电压，
N1 为一侧的一次CT 额定电流。
例：已知变压器参数为：额定容量Sn＝20MVA，各侧额定电压 35、10.5、6kV。
| 名 称 |
| 各侧数值 |
|
| 额定电压（kV） | 35 | 10.5 | 6 |
| 一次 CT 额定值（A） | 600 | 1200 | 2000 |
| 计算后各侧额定电流(A) | 2.749 | 4.582 | 4.811 |
| 各侧平衡系数 Kphxs | 1 | 0.6 | 0.57 |
以 A 相为例，A 相差流为 IdA=IA’ + Kphxs2*IA’ ? + Kphxs3*IA’ ?。
A 相制动电流为：IRA=(|IA’| +| Kphxs2*IA’ ?| + |Kphxs3*IA’ ?|)/2
· 比率差动元件的启动值一般取高压侧额定电流的 0.4 倍～0.8 倍。
· 比率差动拐点电流一般取 0.7 倍的高压侧额定电流。
· 比率制动系数一般取 0.3～0.7 之间。
· 二次谐波制动系数一般可取 0.1～0.2 之间，建议取为 0.15。
· 差动速断元件按躲过变压器的励磁涌流，最严重外部故障时的不平衡电流等情况整定。
4.2 运行参数及说明
针对一些保护功能之外的其他功能，PST641UX 装置提供了“运行参数”进行设置。运行参数与保护定值同等重要，必须根据实际情况进行设定，才能保证相关功能的正确使用。
· 参数设定
| 序号 | 定值名称 | 范围 | 单位 | 整定值 | 备注 |
| 1 | 控制字一 | 0000～FFFF | 无 |
| 参见 运行参数控制字1定义 |
· 运行参数控制字 1 定义
| 位 | 置 1 时的含义 | 置 0 时的含义 | 位 | 置 1 时的含义 | 置 0 时的含义 |
| 0 | X2:14为外部复归开入 | X2:14 为普通遥信 | 15 | 系统频率 60Hz | 系统频率 50Hz |
| 1～14 | 备用 | 备用 |
|
|
|
· 软压板清单及说明
| 序号 | 压板名称 | 对应功能 | 序号 | 压板名称 | 对应功能 |
| 1 | 差速压板 | 差动速断保护功能投退 | 7 | 压力释放 | 保护事件记录功能投退 |
| 2 | 差动压板 | 差动保护功能投退 | 8 | 轻瓦斯 | 保护事件记录功能投退 |
| 3 | TA 断线 | TA 断线功能投退 | 9 | 调压轻瓦斯 | 保护事件记录功能投退 |
| 4 | 重瓦斯 | 保护事件记录功能投退 | 10 | 油温高 | 保护事件记录功能投退 |
| 5 | 调压重瓦斯 | 保护事件记录功能投退 | 11 | 油位高 | 保护事件记录功能投退 |
| 6 | 冷却故障 | 保护事件记录功能投退 | 12～13 | 备用 | 备用 |
| 说明：需要的功能必须将软压板投入，不采用的功能将相应软压板退出即可。“TA 断线”功能压板正常运行时，建议投入，便于直观监视。 | |||||
· 装置出口接点对照表
| 序号 |
| 出口接点 | 出口功能 |
| 1 | X3:1-2 |
| 差动出口 1 |
| 2 | X3:3-4 |
| 差动出口 2 |
| 3 | X3:5-6 |
| 差动出口 3 |
| 4 | X3:5-7 |
| 备用 |
| 5 | X3:8-9 |
| 冷却故障（常开） |
| 6 | X3:8-10 |
| 冷却故障（常闭） |
| 7 | X3:11-12 |
| 差动出口 4 |
| 8 | X3:13-14 |
| 备用 |
| 9 | X6:1-2 | 备用 |
|
| 10 | X6:3-4 | 备用 |
|
| 11 | X6:5-6 | 备用 |
|
| 12 | X6:7-8 | 备用 |
|
| 13 | X6:9-10 | 差动出口 | 5 |
| 14 | X6:11-12 | 差动出口 | 5 重动 |
| 15 | X6:13-14 | 差动出口 | 6 |
| 16 | X6:15-16 | 差动出口 | 6 重动 |
5 装置信息代码表
5.1 事件信息表
| 序号 | 事件名称 | 条目号 | 序号 | 事件名称 | 条目号 |
| 1 | 保护启动 | 01H | 4 | 重瓦斯 | 04H |
| 2 | 差速动作 | 02H | 5 | 调压重瓦斯 | 05H |
| 3 | 差动动作 | 03H | 6 | 冷却故障 | 06H |
5.2 告警信息表
5.2.1 系统异常信息表
详见第一章 PS 640UX 系列保护测控装置使用说明书 1.7.7 系统异常信息表。
5.2.2 保护告警事件信息表
| 序号 | 事件名称 | 条目号 | 装置反应 | 处理措施 | 备注 |
| 1 | TA 断线告警 | 41H | 呼唤 | 检修 TA 回路 |
|
| 2 | 差流越限告警 | 42H | 呼唤 |
|
|
| 3 | 跳闸失败 | 43H |
|
|
|
| 4 | 压力释放 | 44H |
|
|
|
| 5 | 轻瓦斯 | 45H |
|
|
|
| 6 | 调压轻瓦斯 | 46H |
|
|
|
| 7 | 油温高 | 47H |
|
|
|
| 8 | 油位高 | 48H |
|
|
|
5.3 软压板信息表
软压板信息表条目号按 4.3 软压板清单顺序从 01H~0BH 依次编号。
5.4 遥信量信息表
| 序号 | 遥信量名称 | 条目号 | 序号 | 遥信量名称 | 条目号 |
| 1 | 开入 X2:1 | 01H | 14 | 开入 X2:14 | 0EH |
| 2 | 开入 X2:2 | 02H | 15 | HWJ | 0FH |
| 3 | 远方状态 | 03H | 16 | TWJ | 10H |
| 4 | 检修状态 | 04H | 17 | GJJ | 11H |
| 5 | 开入 X2:5 | 05H | 18 | STJ | 12H |
| 6 | 重瓦斯 | 06H | 19 | 告警总 | 13H |
| 7 | 调压重瓦斯 | 07H | 20 | 事故总 | 14H |
| 8 | 冷却故障 | 08H | 21 | 开入 15 | 15H |
| 9 | 压力释放 | 09H | 22 | 开入 16 | 16H |
| 10 | 轻瓦斯 | 0AH | 23 | 开入 17 | 17H |
| 11 | 调压轻瓦斯 | 0BH | 24 | 开入 18 | 18H |
| 12 | 油温高 | 0CH | 25 | 开入 19 | 19H |
| 13 | 油位高 | 0DH | 26 | 开入 20 | 1AH |
6 装置二次接线示意图
注 1：POWER 模件的 DIO 为选配功能,标配不含此功能（图中虚线部分）。
注 2：设计时以我公司提供的图纸为准。
