浅谈SEL-587差动保护

     摘要：SEL-587继电器可用于双绕组变压器、电抗器、发电机、大型电动机以及其它双端设备的电流差动保护。继电器能自动补偿各种连接来获取适用的差动动作量。

     关键词：差动保护  变压器  动作电流

    1 SEL-587差动保护基本原理

    SEL-587继电器保护原理与国内的微机型差动保护原理几乎是一样的，即使是与常规的电磁型比较，原理也是类似，只不过微机型保护的应用更方便。如：常规电磁型差动保护星三角变换(CT接线)需在外部完成，微机型差动保护既可以在外部完成，也可在内部完成(外部两侧CT均可接成星型)；常规电磁型差动保护电流调平衡是用改变线圈缠绕匝数来完成的，微机型差动保护经过自动计算或输入变压器额定电流值(二次值)即可。

    2 SEL-587继电器动作条件

    比例制动差动保护动作条件：IOP(SLP1/100)*IRT且IOPO87P；如果二次谐波I2(PCT2/100)*IOP，则闭锁差动保护。即差流大于一定比例的制动电流且差流大于差动启动值(差动门槛)，差动保护动作。但二次谐波较大时，闭锁差动保护(主要是考虑励磁涌流)。

    差动速断保护动作条件：IOPU87P。一般来说，差动速断启动值要大于可能出现的励磁涌流最大值。其中：IOP为经过星三角变换与幅值调平衡后的高低压侧差流标么值，IRT为经过星三角变换与幅值调平衡后的制动电流标么值，I2为二次谐波标么值。
    计算公式：IOP=Ih＋Il   IRT=(|Ih|＋|Il|)/2
    上式Ih、Il为经过星三角变换与幅值调平衡后的高低压侧电流标么值，差流计算为相量运算后取模(幅值)，制动电流为高低压侧幅值相加再除以二。理论上，经过星三角变换与幅值调平衡后的高低压侧差流(IOP)为零,但实际上由于CT传变误差、变压器分接头调整、励磁电流、继电器测量误差等因素，实际差流并不为零。变压器穿越电流越大，差流也越大。所以比例制动差动保护采取了类似浮动门槛的方法，差动电流大于制动电流一定比例后才动作。在正常运行或外部故障时，制动电流可近似认为等于变压器某一侧的电流，差动电流可根据误差分析确定其比例(详细分析见后制动折线百分比)，超过此比例则认为是内部故障。

    3 SEL587参数整定

    3.1 电流调整变比（TAP1，TAP2） 继电器使用标准方程来设置TAP1和TAP2，这里C1和C2由表格1所示的变压器和CT连接来定义。    

  
    式中：MVA电力变压器最大额定值，VWDG1、VWDG2绕组1、2线电压额定值
    实际上，对于本变压器(Y/DAB-11接线)，如果高低压侧二次CT均为YY(星型接线)，如图1，则TAP1、TAP2为CT二次侧额定电流值；如果高低压侧二次CT均为DABY，则TAP1、TAP2为额定负荷下，流入保护装置SEL587的电流值。所以，可以这样理解TAP1、TAP2：变压器在额定负荷下，流入保护装置SEL587的电流值。

    对于变压器(Y/DAB-11接线)的差动保护，由于高低压侧电流(同相)在电流幅值、角度方面，都不会相同。在应用差动保护时，可通过星三角的变换、幅值调平衡的措施，使得正常运行或外部短路时，差流近似为零(差动保护不动作)。

    常规变压器差动保护星三角的调节是在二次CT侧完成的：变压器一次接线为星型，二次CT接成三角形；变压器一次接线为三角形，二次CT接成星型。微机保护由于具有运算功能，外部CT接线既可以接成星型，也可接成三角形。

   3.2 动作电流PU（087P） 可设置动作电流值在一个最小启动值以增进灵敏度，但是也需要足够高以避免动作于稳态CT误差和变压器励磁电流。建议将087P整定在0.3。

    087P整定值范围为0.1到1.0倍的调整变比。整定值当乘以TAPmin（TAP1和TAP2中的较小值）以后必须使动作电流大于或等于0.1*IN。例如，如果TAPmin等于1.0A以及IN=5A，最小087P整定值应为0.5。  

    3.3 制动折线百分比（SLP1，SLP2） 应用制动折线百分比整定值（SLP1）是为了区分区内和区外故障。整定SLP1以躲过变压器分接头、励磁电流以及继电器误差引起的差电流。

    例如：电流互感器误差等于±10%。标么值表示为：e=0.1
    变压器分接头调整电压变比范围为90%到110%。标么值表示为：a=0.1
    因此，由穿越电流引起的最大差电流为：  
    这里，IW1和IW2为经过补偿后的变压器高低压二次侧电流。由于对于外部故障和负荷电流，IW1=IW2，我们可以将最大差电流表示为绕组电流的百分比值：  
    除了上面计算的误差，我们还要考虑变压器启动电流（ 3%）和继电器测量误差( 5%)引起的额外误差。最大的总误差将近36%。因此，较保守的折线1整定值SLP1为40%。

    3.4 速断无制动电流PU（U87P） 设置速断无制动电流启动值（U87P）为8单位。如果需要，此整定值可调整改变。无制动差动元件只响应基波分量。

    速断无制动差动元件不受SLP1、SLP2、IRS1、PCT2、PCT5或IHBL整定值影响。
    U87P整定值范围为1.0到16.0倍的TAP值。整定值乘以TAPmax（TAP1和TAP2中的较大值）后得到的动作电流必须小于或等于32*IN。例如，如果TAPmax等于12.0A并且IN=5A，那么最大U87P整定值为32*5A/12.0，或13.3倍的TAP值。

    4 小结

    总之，SEL-587继电器的变压器差动保护功能设计了一套可整定的动作电流启动量以及两个百分比制动折线特性。这样可使继电器设置灵敏，同时使继电器能够在高故障电流情况下区分内部和外部故障。继电器也提供一种无制动元件来快速清除高值内部故障。

    二次和五次谐波闭锁使继电器可通过电流信号中的频率分量来区分由内部故障和由励磁涌流或过励磁引起的差动电流。谐波闭锁元件具有可整定的门槛，以及强大出口逻辑编辑功能充分体现继电器保护中的优越性，会在电力行业更加广泛应用。

参考文献：

[1]SEL-587.使用说明书.
翁昭桦主编 .继电保护.中国电力出版社出版1999.9.