PST 691U系列变压器保护装置.doc

国 电 南 自Q/GDNZ.JB051-2007标准备案号：708-2007 PST 691U系列变压器保护装置 说 明 书 国电南京自动化股份有限公司GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.，LTDPST 691U系列变压器保护装置说明书Ver1.1国电南京自动化股份有限公司2008年11月版本声明本说明书适用于变压器保护装置V1.1版本 产品说明书版本修改记录表10987654321.1说明书与程序对应修正之后版本2008-11-111.0初始版本2007-11-11序号说明书版本号修 改 摘 要软件版本号修改日期* 技术支持 电话：（025）-8120 传真：（025）-8118* 本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符* 2008年10月 第2版 第1次印刷 目 次1 概述12 技术性能及指标32.1 额定电气参数32.2 主要技术指标32.3 环境条件42.4 功率消耗42.5 过载能力42.6 绝缘性能42.7 耐湿热性能42.8 电磁兼容性52.9 机械性能53 PST 691U变压器差动保护装置63.1 功能63.2 原理说明63.2.1偶次谐波制动原理的比例差动保护63.2.2 差动速断保护73.2.3 差流越限告警73.2.4 TA断线73.2.5整定计算83.2.6 采集非电量保护动作信息93.2.7 两侧差动103.3 整定104 PST691UF变压器非电量保护装置134.1 功能135 PST 692U变压器后备保护装置165.1 功能165.2 原理说明165.2.1复合电压闭锁（方向）过流保护165.2.3 间隙零序电流保护185.2.4 零序电压保护185.2.5 过负荷保护195.2.6 起动通风保护195.2.7 闭锁有载调压195.2.8 TV断线告警195.2.9 遥信功能195.2.10 出口矩阵195.3 整定201 装置概述PST 691U系列变压器保护装置是在消化吸收国内外先进经验的基础上专门为110Kv及以下大容量变压器（可与各类综合自动化配套）开发的产品。该类产品将线路的测量，保护，操作回路集成在一个机箱内，结构小巧，可在恶劣的工业环境下（如高，低温，震动，有害气体，灰尘，强电磁干扰等）长期可靠地运行。产品可按功能就地安装在开关柜上，并具有运传，记忆各种操作或故障信息等功能，同时亦提供独立的中央信号空接点。技术特点² 采用国际最流行的高速处理器，主频为200 MHz，内置资源丰富，外围电路设计简单，保证产品的制造质量及其稳定性。充足的硬件资源，4M字节Flash Memory存储器，8M字节SDRAM。² 带有USB接口，可通过U盘直接升级装置程序，也可把装置的动作信息和故障录波数据直接存入U盘，方便故障分析。² 最多14路用户可自定义名称的开入量接口。² 保护元件的出口方式可通过跳闸矩阵进行整定，方便用户选择要动作的继电器。所有继电器出口接点可选择为跳闸接点（自动返回）或信号接点（复归后返回）。² GPS对时可采用硬接点分脉冲或秒脉冲方式，同时也支持IRIG-B对时方式（RS485接口）。² 两个100M以太网通信接口，一个RS485通信接口，支持IEC60870-5-103，Modbus等规约。² 9条故障录波，每条录波包含1.9秒的采样点和幅值录波，采样点录波最大包含14路模拟量（间隔为1mS），幅值录波最大包含40个模拟量幅值和32个开关量（间隔为5mS）。录波采用标准Comtrade格式。² 1000条事件记录，最近200条失电保持。² 采用全图形化编程技术以及稳定、可靠的保护继电器库，提高程序的可靠性及正确性。² 整机静态功耗低（约6W），液晶模块采用新工艺，取消导电橡胶连接，寿命大为提高。² 高抗干扰性能，通过10项电磁兼容检测认证，快速瞬变、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到最高等级(级)标准。² 工作环境温度范围：-2555（液晶无模糊、迟钝现象）。2 技术性能及指标2.1 额定电气参数² 电源直流额定电压：DC220V或DC110V；允许偏差：-20% 15%；波纹系数：不大于5。² 额定电流、电压交流电流：5A或1A；交流电压：100V或100/V。2.2 主要技术指标² 精确工作范围电流：0.04In20In (In =5A或In=1A)；电压：1V150V；频率：45Hz55Hz。² 定值误差整定值误差：不超过±3%；动作时间误差：定时限保护，不超过(±1%整定值40)ms；反时限保护，不超过±5%整定值或±40ms。² 遥信分辩率小于2ms。² GPS对时分脉冲或秒脉冲：要求GPS装置提供接口为空光耦，耐压大于50V；IRIG-B：DC时码，RS485接口。² 接点容量跳闸空接点：10A （DC220V 闭合容量）；信号空接点：5A （DC220V 闭合容量）。2.3 环境条件环境温度： -2555；相对湿度：595（产品内部不凝露，不结冰）；大气压力：66kPa106kPa2.4 功率消耗交流电流回路：当In=5A 时，每相不大于0.5VA；当In=1A 时，每相不大于0.3VA。交流电压回路：当额定电压时，每相不大于0.5VA。直流电源回路：当正常工作时，不大于6W；当装置动作时，不大于15W。2.5 过载能力交流电流回路： 2倍额定电流，连续工作；10倍额定电流，允许10s；40倍额定电流，允许1s。交流电压回路： 1.5倍额定电压，可连续工作。2.6 绝缘性能² 绝缘电阻在正常试验大气条件下，装置的外引带电回路部分和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用500V的兆欧表测量其绝缘电阻值不小于100 M。² 介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时，其余回路等电位互联接地。² 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的直流输入回路、交流输入回路、输出触点等各回路对地，以及电气上无联系的各回路之间，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压为5kV。2.7 耐湿热性能装置能承受GB/T 7261第20章规定的交变湿热试验。试验温度40±2、相对湿度（93±3），试验时间为48h（每一周期时间为24h），在试验结束前2h内，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于1.5M；介质强度不低于规定介质强度试验电压值的75。2.8 电磁兼容性试 验 项 目要 求1辐射电磁场骚扰试验满足GB/T 14598.92002（IEC 60255-22-3:2000，IDT）规定的级试验2快速瞬变干抗试验满足GB/T 14598.101996（idt IEC 60255-22-4:1992）规定的级试验31MHz脉冲群干扰试验满足GB/T 14598.131998（eqv IEC 60255-22-1:1988）规定的级试验4静电放电试验满足GB/T 14598.141998（idt IEC 60255-22-2:1996）规定的4级试验5电磁发射试验满足GB/T 14598.162002（IEC 60255-25:2000，IDT）规定的A类试验6浪涌（冲击）抗扰度满足GB/T 17626.51999（idt IEC 61000-4-5:1995）规定的4级试验7射频场感应的传导骚扰度满足GB/T 17626.61998（idt IEC 61000-4-6:1996）规定的3级试验8工频磁场抗扰度满足GB/T 17626.81998（idt IEC 61000-4-8:1993）规定的4级试验9脉冲磁场抗扰度满足GB/T 17626.91998（idt IEC 61000-4-9:1993）规定的4级试验10直流电源电压突降和电压中断影响允许GB/T 83671987（eqv IEC 60255-11:1979）中要求100 ms的电压中断，30电压突降0.5 s2.9 机械性能项目要 求1振动装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为1级的振动响应试验，3.2.2规定的严酷等级为1级的振动耐久试验。2冲击装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验，4.2.2规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。3碰撞装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。3 PST 691U变压器差动保护装置3.1 功能l 两侧或三侧变压器差动l 偶次谐波制动原理的比例差动保护l 差动速断保护l 差流越限告警l TA断线判别l 采集非电量保护动作信息l 9条故障录波l GPS对时（秒脉冲、分脉冲或IRIG-B方式）3.2 原理说明3.2.1偶次谐波制动原理的比例差动保护IAzdA相制动电流；IA A相差电流；IAF2A相差电流偶次谐波幅值；IAF3A相差电流三次谐波幅值；K2偶次谐波制动系数（定值）；K3三次谐波制动系数（定值）；Icd差动定值；Ig 拐点电流值。拐点电流固定为0.7倍的额定电流Ie。制动系数K可整定。3.2.1.1 A相比例差动保护动作方程：装置采集三侧各相的原始电流（A相高压侧电流Hia，B相高压侧电流Hib，C相高压侧电流Hic，A相中压侧电流Mia，B相中压侧电流Mib，C相中压侧电流Mic，A相低压侧电流Lia，B相低压侧电流Lib，C相低压侧电流Lic）。考虑到变压器接线方式、变压器各侧电压等级、TA接线方式，TA变比和零序过流的因素，把原始电流变换成转换电流（A相高压侧转换电流Thia，B相高压侧转换电流Thib，C相高压侧转换电流Thic，A相中压侧转换电流Tmia，B相中压侧转换电流Tmib，C相中压侧转换电流Tmic，A相低压侧转换电流Tlia，B相低压侧转换电流Tlib，C相低压侧转换电流Tlic）。IAzd = Max（Thia，Tmia，Tlia）IA = | Thia + Tmia + Tlia | 如果制动电流IAzd小于拐点电流Ig，A相动作方程为IAIcd如果制动电流IAzd大于拐点电流Ig，A相动作方程为IAIcd（IAzdIg）K3.2.1.2 A相偶次谐波和三次谐波制动差动保护动作方程： 且 3.2.1.3 比例差动保护采用分相差动。3.2.1.4 B相和C相差动的原理与A相的原理相同。3.2.2 差动速断保护当任一相差电流大于差动速断定值时，装置跳闸。差动速断保护无谐波闭锁条件。3.2.3 差流越限告警当任一相差电流大于差流越限定值，经延时，装置发信。3.2.4 TA断线变压器在额定电流下运行，任一侧的任一相TA断线时，装置可根据控制字发信或闭锁差动。（注：要求外部TA接线均为Y型接线）。3.2.5整定计算3.2.5.1按下式计算变压器各侧额定电流，即一次侧的平衡电流。式中：P 变压器的额定容量（KVA），如各侧容量不等，应皆取容量最大侧的容量，接入差动回路的桥接线及厂用分支等也应采用相同的容量。U 各侧额定线电压（KV），对于有调压分接头的相应侧一般采用中间抽头电压，如实际运行情况不可能改变抽头，即可取实际使用抽头的电压。3.2.5.2 按下式计算各侧电流互感器二次侧的平衡电流Ib 。 式中：一次侧的平衡电流。KLH 电流互感器变比。KJX 接线系数，电流互感器为星形接线时KJX=1，为三角线接线时KJX=3.2.5.3变压器接线方式及TA平衡电流选择装置内部可通过软件校准相位，故增加了变压器或选择，此时要求外部TA均接成形接法。如通过外部TA校准相位，则该侧必须选择为。TA平衡电流为高压侧电流互感器二次侧的平衡电流IHB 。（差动元件、差动速断元件以此为基准）高压侧为时，侧的电流转换算法：，高压侧为时，11侧的电流转换算法：，高压侧为时，1侧的电流转换算法：，高压侧为时，侧的电流转换算法：，高压侧为时，11侧的电流转换算法：，高压侧为时，1侧的电流转换算法：，3.2.5.4中压侧平衡系数及低压侧平衡系数分别为 高压侧平衡系数为1且不可整定。3.2.5.5差动元件的动作值一般取TA平衡电流（高压侧电流互感器二次侧额定电流）的40%60%。 3.2.5.6差动速断元件的整定，动作值应满足三个条件：a）小于中间变流器和电流互感器的饱和电流；b）在最严重的外部故障的稳态不平衡电流下不误动；c）躲过变压器的励磁涌流，在没有足够根据时不要整定大于12倍变压器额定电流，一般整定69倍变压器额定电流。3.2.5.7比例制动系数的整定一般在0.50.7之间整定。3.2.5.8谐波制动比的整定偶次谐波制动系数，一般在0.120.15之间整定。三次谐波制动系数，一般在0.150.2之间整定。3.2.6 采集非电量保护动作信息对于告警类的非电量保护，如轻瓦斯告警，超温告警，油位异常等不涉及跳开关的非电量保护，可直接接入本装置进行采集，并通过信息上传置自动化系统。对于跳闸类的非电量保护，如重瓦斯跳闸，超温跳闸，压力释放跳闸等需要直接跳开关的非电量保护，应该将其接入本体保护装置，由本体保护装置跳开关。同时本体保护装置输出相应的动作接点接入本装置以记录动作情况，并由本装置将动作信息上传自动化系统。本装置共有12个开入量，可以采集并记录12个非电量保护的动作信息。3.2.7 两侧差动若装置为两侧差动，则(1X13，1X14)，(1X15，1X16)，(1X17，1X18)不需要接线，并且把中压侧平衡系数整定为0。3.3 整定定 值 表序 号定 值 名 称单 位范 围备 注1二次额定电流(Ie)A0.04In2.00InIn=5A或In=1A2差动保护定值Ie0.0001.0003差动速断定值Ie0.00020.004比例制动系数0.3000.905二次谐波制动系数0.1000.2506三次谐波制动系数0.1000.2507中压侧平衡系数0.00010.008低压侧平衡系数0.00010.009差流越限定值Ie0.0001.000一般为差动保护定值的50%10差流越限延时S0.00020.00控 制 字 表序 号控 制 字 名 称选 项备注1yyy退出 投入注：只可选择其中的一组进行投、退2ydd1退出 投入3ydy1退出 投入4yyd1退出 投入5ydd11退出 投入6ydy11退出 投入7yyd11退出 投入8dyy11退出 投入9dyy1退出 投入10差动速断投退退出 投入11二次谐波制动投退退出 投入12三次谐波制动投退退出 投入13A相差动投退退出 投入14B相差动投退退出 投入15C相差动投退退出 投入16差流越限告警投退退出 投入17CT断线发信退出 投入注：当仅投入CT断线发信时只发信不闭锁；当仅投入CT断线闭锁时闭锁且发信。18CT断线闭锁差动退出 投入4 PST 691UF变压器非电量保护装置4.1 功能装置由五块插件组成方案一：一个非电量输入插件(2X)，一个非电量输出插件(1X)，三个操作回路插件(3X,4X,5X)。方案二：两个非电量输入插件(2X,3X)，一个非电量输出插件(1X)，三个操作回路插件(4X,5X)。方案三：五个操作回路插件(1X,2X,3X,4X,5X)。非电量输入插件原理图:非电量输出插件原理图：操作回路原理图：5 PST 692U变压器后备保护装置本装置按侧配置，对于三卷变压器分别装设高压侧后备保护，中压侧后备保护，低压侧后备保护。三套后备保护功能完全相同，按不同侧配置相应功能。高压侧后备保护中压侧后备保护低压侧后备保护复合电压闭锁（方向）过流保护零序电流保护间隙零序电流保护零序电压保护（跳闸）（告警）（告警）过负荷保护起动通风闭锁有载调压5.1 功能l 复合电压闭锁（方向）过流保护l 零序电流保护l 间隙零序电流保护l 零序电压保护l 过负荷保护l 起动通风l 闭锁有载调压l I，U，P，Q，Cos，有功电度，无功电度，14路开关量采集l 9条故障录波，2条启动录波l GPS对时（分脉冲，秒脉冲或IRIG-B方式）5.2 原理说明5.2.1复合电压闭锁（方向）过流保护本保护反应相间短路故障，作为变压器和相邻元件的后备保护。共设有三段复合电压闭锁过流保护，其中、段可带方向，各设三个时限，段不带方向，设两个时限。各段设有可投退的软压板。a) 复合电压元件：如变压器有高、中、低三侧，装设高、中、低三个后备保护。每一侧的保护采各自侧的电压，因此本侧保护可判断本侧复合电压元件是否动作，而其他侧的复合电压元件是否动作需要靠开关量输入判断。高压侧后备保护将高压侧复压元件动作情况通过接点传递给中压侧和低压侧的后备保护；中压侧后备保护将中压侧复压元件动作情况通过接点传递给高压侧和低压侧的后备保护；低压侧后备保护将低压侧复压元件动作情况通过接点传递给高压侧和中压侧的后备保护。本侧复合电压元件动作判据：三个线电压中的最小值小于低电压定值，或者负序电压大于负压定值，复合电压元件动作。考虑变压器空载合闸或变压器某侧退出运行，复合电压元件因母线无压会始终动作，装置增设了开关位置辅助判据，在本侧开关合位时，复压元件才能动作。b) 方向元件：TA的正极性端在母线侧，电流正方向认为是自母线流向变压器。Ia与Ubc组成A相方向元件，Ib与Uca组成B相方向元件，Ic与Uab组成C相方向元件。当方向元件中的电流相对于电压角度在45°135°范围内时，为正方向，方向指向变压器；反之，则为反方向，方向指向母线。方向元件带有记忆功能以消除近端三相短路时方向元件的死区。c) 过流元件：本侧三相电流中任一值大于定值，过流元件动作。d) TV断线：装置判断有TV断线时，自动退出方向元件。5.2.2 零序电流保护本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。零序保护设有硬压板。动作判据为：3I0 >零序过流的定值。其中：3I0 为零序电流，取自本侧零序TA。本保护配置两时限，第一时限跳本侧，第二时限跳各侧。5.2.3 间隙零序电流保护本保护反应变压器间隙击穿的零序电流，可作为变压器不接地运行时的后备保护。本保护具有自动投退功能，当变压器中性点接地刀闸拉开时，自动投入间隙零序电流保护。动作判据为：3I0jx>间隙零序电流定值。其中：3I0jx为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA。本保护配置两时限，第一时限跳本侧，第二时限跳各侧。5.2.4 零序电压保护本保护反应接地侧零序电压，可作为变压器不接地运行时的后备保护。本保护具有自动投退功能，当变压器中性点接地刀闸拉开时，自动投入零序电压保护。动作判据为：3U0>零序电压定值。其中：3U0为零序电压，取自本侧TV的3U0绕组。本保护配置两时限，第一时限跳本侧，第二时限跳各侧。注：该保护用于中、低压侧时，只发告警信号，不跳闸。5.2.5 过负荷保护当任一相电流大于定值，经延时，装置发信告警。5.2.6 起动通风保护当任一相电流大于定值，经延时，装置起动通风出口动作。5.2.7 闭锁有载调压当任一相电流大于定值，经延时，装置闭锁有载调压出口动作（常闭接点断开）。5.2.8 TV断线告警装置采用两种方法识别TV断线。方法一：当三个线电压中最大与最小之差大于30V，延时3S，发断线信号；当三个线电压中最大与最小之差小于30V，且Uab大于80V，断线信号返回。方法二：电压突变同时电流不突变，认为TV断线，发断线信号。电压突变：100mS内三个线电压中任一个由大于90V变为小于60V。电流不突变：Ia，Ic均大于0.2A，且变化小于0.1 In。三个线电压都大于，断线信号返回。5.2.9 遥信功能装置空余的遥信为开入量8-15，这8个开入量可以做为普通遥信。其它的开入量和保护功能绑定，不可以做为普通遥信。5.2.10 出口矩阵4X1, 4X2跳本侧母联。4X3,4X4跳本侧。4X5,4X6跳中 压侧。4X7,4X8跳低压侧。4X9,4X10本侧复合电压动作。4X11,4X12本侧复合电压动作。4X13,4X15启动通风。4X17,4X19闭锁有载调压。 出口元件4X1,4X24X3,4X44X5,4X64X7,4X84X9,4X104X11,4X124X13,4X144X13,4X154X17,4X184X17,4X19过流一段一时限X过流一段二时限X过流一段三时限XXX过流二段一时限X过流二段二时限X过流二段三时限XXX过流三段一时限X过流三段二时限XXX本侧复合电压XX零序过流一时限X零序过流二时限XXX间隙零序一时限X间隙零序二时限XXX零序过压一时限X零序过压二时限XXX过负荷发信启动通风X闭锁有载调压XTV断线表中X位置为元件出厂默认的出口接点，注：用户可根据实际需要进行更改。5.3 整定定 值 表序 号定 值 名 称单 位范 围备 注1过流一段定值A0.04In20InIn=5A或In=1A2过流一段一时限S0.00060.003过流一段二时限S0.00060.004过流一段三时限S0.00060.005过流二段定值A0.04In20In6过流二段一时限S0.00060.007过流二段二时限S0.00060.008过流二段三时限S0.00060.009过流三段定值A0.04In20In10过流三段一时限S0.00060.0011过流三段二时限S0.00060.0012低压启动过流定值V10.0090.00按线电压整定13负序电压启动过流V1.000100.0按线电压整定14零序过流定值A0.200100.015零序过流一时限S0.00060.0016零序过流二时限S0.00060.0017间隙零序过流定值A0.200100.018间隙零序一时限S0.00060.0019间隙零序二时限S0.00060.0020零序过压定值V1.000180.021零序过压一时限S0.00060.0022零序过压二时限S0.00060.0023过负荷定值A0.04In20In24过负荷延时S0.00060.0025启动通风定值A0.04In20In26启动通风延时S0.00060.0027闭锁有载调压定值A0.04In20In28闭锁有载调压延时S0.00060.00控 制 字 表序 号控 制 字 名 称选 项备注1三相三继电器式退出 投入电流检测A,B,C三相2二相二继电器式退出 投入电流检测A,C两相3二相三继电器式退出 投入电流检A,B,C三相 Ib=-（Ia+Ic）4过流一段一时限退出 投入5过流一段二时限退出 投入6过流一段三时限退出 投入7过流一段方向压板退出 投入8过流一段复压启动退出 投入9过流二段一时限退出 投入10过流二段二时限退出 投入11过流二段三时限退出 投入12过流二段方向压板退出 投入13过流二段复压启动退出 投入14过流三段一时限退出 投入15过流三段二时限退出 投入16过流三段复压启动退出 投入17中压侧复合电压退出 投入18低压侧复合电压退出 投入19零序过流一时限退出 投入20零序过流二时限退出 投入21间隙零序一时限退出 投入22间隙零序二时限退出 投入23零序过压一时限退出 投入24零序过压二时限退出 投入25过负荷发信退出 投入26启动通风退出 投入27闭锁有载调压退出 投入28TV断线告警退出 投入29两瓦法测量功率退出 投入退出为三瓦法测量功率装置面板图 机箱外型尺寸图 单位mm 开孔尺寸图