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M-3311微机型变压器综合保护装置误应用分析
黄 超
(广东国华粤电台山发电有限公司，广东 台山529228)
摘 要：广东国华粤电台山发电有限公司的起动-备用变压器采用美国生产的M-3311微机型变压器综合保护装置。因变压器高压侧的电流互感器选择变比过大，以致超出差动保护软件的参数设置的范围。初期，由于对保护装置内部工作流程不了解，在调试阶段误认为可以通过更改变压器高压侧的电流互感器的二次接线方式，由星形改为三角形，就可以满足差动保护软件的参数设置要求，结果导致投产前期在低负荷情况下出现差动保护动作。通过试验验证和计算分析，找出了原因，最后更换了合适变比的电流互感器，避免保护装置在运行当中出现一些不必要的误动或拒动。
关键词：变压器；电流互感器；继电保护装置；差动保护
Analysis of false application of M-3311 microcomputerbased transformer
integrated protection
HUANG Chao
(Guangdong Guohua Yudean Taishan Power Generation Co., Ltd., Taishan,
Gaungd ong 529228, China)
Abstract: The startup/standby transformer in Guangdong Guohua Yudean Taisha n Power Generation Co., Ltd. adopts USmade M-3311 microcomputerbased transf or mer integrated protection. The transformation ratio of the original current transfo rmer (CT) on the transformer HV side was so large that a parameter for the diffe rential protection software exceeded its settable scope. Since the inner working procedures of the protection were not known at first, it was wrongly reckoned a t the commissioning stage that the parameter setting requirements of the differe ntial protection software could be met as long as the secondary connection mode of the CT on the transformer HV side was converted from star to delta connection , which led to misoperation of differential protection at low load after commiss ioning. Through testing and computational analysis, the reason of the problem is found and the CT with a suitable transformation ratio selected, thus preventing misoperation of the protection.
Key words: transformer; current transformer; relay protection system; differ ential protection
广东国华粤电台山发电有限公司第一期工程5台600 MW机组为国产燃煤机组，其发电机-变压器组的保护均采用美国BICKWITH公司生产的微机型综合保护装置。
第一期工程首两台机组采用220 kV GIS升压站，升压站引接起动-备用变压器作为起动-备用电源。变压器采用综合保护装置，其内部运算对客户来说是一个黑匣子。2003年5月1 8日，自国华粤电台山发电有限公司厂用电受电以来，装置一直处在运行当中。由于厂用负荷一直以来都很小，因而没有经过大负荷考验。到2003年9月4日在电动给水泵（5.8 MW）带负荷试运行时，起动-备用变压器保护装置在低负荷情况下差动保护动作。
1差动保护（87T）整定计算
1.187T的一次接线与电流互感器的配置
M-3311型综合保护装置差动保护（87T）相前的一次接线与电流互感器（TA）配置如图1所示。图1中相关一次设备参数与符号说明如下：
87T为1号起动-备用变压器T1比率差动保护；高压侧TA变比为1kA/1 A，全星形接线；6 kV侧TA变比为2.5 kA/1 A，全星形接线。
变压器型号为SFFZ-40000/220；容量40 MVA；高压侧额定电压为230 kV，高压分接范围为±8×1.25%，低压侧额定电压为6.3 kV，6.3 kV；高压侧额定电流为100.4 A，低压侧额定电流为2.291 kA，2.291 kA。
从变压器技术参数可知，高压侧额定电流为100.4 A，而所用TA额定电流为1 kA，明显不匹配。但更换TA困难很大，因此没有更换TA，认为还是可以使用的。
1.2整定计算
但是，在整定计算时又出现了另外的问题。该装置差动保护为了解决TA变比不一样而造成不平衡电流问题，设计了Tap值，供用户在软件上进行设置，所有T A的Tap值计算公式为
式中：S——变压器额定容量；
U——额定电压；
ITA,N——TA额定电流。
1.2.1计算Tap值
实际的计算过程如下：
高压侧W1相TA的Tap,W1为
低压侧W3相TA的Tap,W3为
W1相Tap,W1的计算结果为0.1，而M-3311关于87T的参数设置中的Tap值最小只能是0.2，因此无法设入。图2是87T的参数设置界面。
1.2.2改变TA二次侧接线形式以满足87T的参数设置要求
图2是87T的参数设置界面。为了使得高压侧计算出来的Tap值大于或等于0.2，经过多次讨论研究，厂家提出了相应的解决办法，最后决定对高压侧TA二次侧接线进行更改，由星形接线改为三角形接线。
这样，由于二次侧改为三角形接线，会使流入继电器的电流增加3倍，参与差流计算的电流相应增加 倍，因此，在这种情况下应修改相应Tap值的计算公式。相角引起的误差由继电器程序进行更正（继电器设置项中有TA接线形式设置，能自动判别修正），并经试验确认，厂家认可。计算公式中把变压器容量由40MVA改为50MVA。重新计算Tap值如下：
高压侧W1相TA（二次侧为三角形接线）的Tap,W1为
低压侧W3相TA的Tap,W3为
以上计算结果能满足87T的参数设置要求，对因改变变压器容量而引起的差流进行了严格的核算，结果并不会造成过量的误差。
1.2.3确定最小动作电流值
最后整定最小动作电流标幺值为0.32（即87T的参数设置界面中Pickup设为0.32 pu）；起始制动电流标幺值拐点定为1.0（M-3311的软件已经将其固化）。
2应用当中的失误及其分析
运行以后，于2003年9月4日在6 kV分支上的电动给水泵带负荷试运时，装置差动保护动作，出口跳闸。我们对相应的录波图进行了分析，终于发现了在应用当中的重大失误。
2.1二次差动电流计算
图3为装置V相的二次电流录波图（U相、W相录波图同，图中Ib1，Ib2，Ib3分别表示V相二次电流IV1，IV2，IV3）。
我们按装置介绍的差动电流计算公式，对此电流进行了差动电流标幺值Id2,pu计算。此时电流还小，在制动曲线起点以内。
以上计算显示，差动电流标幺值远远小于最小动作电流标幺值0.32。
2.2一次差动电流计算
我们又对装置采样后显示的一次电流进行了分析，一次电流录波图见图4。
最小动作电流标幺值是0.32，对应高压侧一次电流Iop= 0.32×Tap×ITA,NI=0.32×0.217×1KA=69A,差动电流Id1的计算如下：
2.3通过试验验证找出应用当中的失误
2003年9月5日，我们对装置的采样精度进行试验，结果合格。又按装置录取的二次电流加入装置，取装置出口时刻录取的电流值，从高压侧加入0.25 A，低压侧加入2.07 A，装置动作差动电流标幺值为0.46。我们开始怀疑为了使计算的起动-备用变压器高压侧TA的Tap值达到设定范围之内而所作的TA二次接线改动是否出错。假定装置在我们给出的参数下，计算差动电流公式为
对式（3）进行试验验证，从高压侧加入 低压侧加入2.07 A，差动电流标幺值为0.028，不动作。
再对装置出口时刻的二次采样值（图3）重新按式（3）计算标幺值：
(0.04A+2.03A)/1.833|/1A=0.46.
计算结果与装置显示的差动电流标幺值相符，都为0.46，大于整定值0.3 2。
参照式（2），对出口时刻一次显示值（图4）重新计算差动电流:
原来，在改为三角形接线放大流入继电器中的电流时，继电器识别了设置的TA接法，自动 在计算时把流入的线电流转换成了相电流，参与差动电流计算的仍然是相电流，达不到增大参与计算电流的作用。式（2）是错误的，不能达到放大Tap值的目的。
最后，我们对TA选型不当的错误进行了更正，将起动-备用变压器高压侧TA由变比1 kA/1A改为200 A/1A，相应的Tap值达到0.5，满足了使用的要求。
3结束语
a) 在设计初期，务必按要求设计电流互感器变比。一般来说，若电气一次设备正常工作额定电流在所选电流互感器一次额定电流的70%左右，大多数的继电器都能适用。
b) 国外大多数保护装置在国内应用时，基本上是黑匣子。在没有充分了解到保护装置内部工作流程时，绝不可以不按装置的要求作所谓变通的应用，以正确地发挥保护装置的作用。
c) 保护装置的校验工作务必认真细致，所有的理论计算都应经过试验来验证。
参考文献
［1］王维俭. 电气设备继电保护原理与应用［M］.第2版.北京：中国电力出版社，2001.
［2］刘振鹏，魏光耀，黄万永，等. 电力系统继电保护规定汇编［M］.第2版. 北京：中国电力出版社，2000.
［3］上海电力建设启动调整试验所. 启备变保护M-3311调试报告［R］. 台山：广东国华粤电台山发电有限公司，2003.
［4］ DL/T 684—1999，大型发电机变压器继电保护整定计算导则［S］.
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