经验交流· 变压器后备保护的校验方法 殷卫东韩佳 （南通市供电公司检修试验工区，２２６００６，江苏） 般技术书籍中，对变压器差动保护的校验论 是低电压保护动作还是负序电压保护动作，只要同 时满足了复合电压动作判据、过电流动作判据和功 率方向动作判据，保护出口都显示为“复合电压 闭锁过电流保护”。此时，现场技术人员应了解是 述较多，但对变压器后备保护的校验则论述较少， 或仅穿插在线路保护中介绍。笔者根据工作实践， 以复合电压闭锁过电流保护和零序电流保护为例， 介绍变压器后备保护校验的基本方法。 １ 复合电压闭锁过电流保护 １．１ 动作判据 复合电压闭锁过电流保护主要反映变压器相问 短路故障，可以用作变压器的后备保护。在这一保 护中，复合电压动作判据分为低电压动作判据和负 序电压动作判据，任意满足其中一条便可动作： ｍｉｎ（Ｕ ｂ，Ｕｂ ，Ｕ ）＜Ｕｄｄｖ （１） ＞Ｕｆｘ （２） 式中： 。、 ——线电压 低电压定值 负序电压 负序电压定值 过电流动作判据为： ｍａｘ（，ａ，ｌｂ，Ｉｃ）＞ｆｇ （３） 式中：， 、，ｂ、，。——三相电流 过电流定值 功率方向元件 按９Ｏ。接线，动作 判据与复合电压方 向控制字有关。如 图１所示，复合电 压方向控制字为图１复合电压闭锁过电流保护相量示意图 “正”时，方向由母线指向变压器，则功率方向动 作判据为６ （Ｕｋ与， 的夹角，电流相量滞后于电 压相量时角度为正，下同）、 （Ｕ 与， 的夹 角）、６ （ 与， 的夹角）中任意一个处于 （～１３５。，４５。），此时最大灵敏角为一４５。；复合电 压方向控制字为“负”时，方向由变压器指向母 线，则功率方向动作判据为６ 、 、６ 中任意一个 处于（４５。，２２５。），此时最大灵敏角为１３５。。 １．２校验方法 由复合电压闭锁过电流保护的定义可知，无论 需世雾（２０１３—６） 低电压保护动作还是负序电压保护动作。以下通过 校验进行分析。 选用ＰＳＴ一１２０２Ａ型数字式变压器保护装置和 ＰＷ一４０型微机型继电保护测试装置，保护定值 为：Ｕｄｄｖ＝６０ Ｖ，Ｕｒｘ＝７ Ｖ，Ｉｆｇ＝５．５ Ａ，动作时间 均为０．５ Ｓ，复合电压方向控制字为“正”。 需要注意的是，ＰＳＴ一１２０２Ａ的功率方向元件 按９Ｏ。接线，取的是线电压与相电流的夹角。如果 选用ＲＣＳ９７８型变压器保护装置，则取的是相电压 与相电流的夹角。 （１）校验低电压定值。， 幅值取４ Ａ（， 、， 不设置， 角度为０。，下同），方向取４５。。设线 电压初始值为１００ Ｖ，则换算至相电压为５７．７４ Ｖ。 同时降低三相电压，当相电压降至约３４．４ Ｖ时， 复合电压闭锁过电流保护动作。此时满足式（１）， 即低电压保护动作。 （２）校验负序电压定值。，。幅值取４ Ａ，方向 取４５。。相电压初始值为５７．７４ Ｖ。降低任意一相 电压，当降至３６．７４ Ｖ以下时， 大于７ Ｖ，复合 电压闭锁过电流保护动作。此时满足式（２），即 负序电压保护动作。 （３）校验动作边界。相电压取３０ Ｖ，， 幅值 取４ Ａ，方向初始值为一４７。，即６ 为４７。。改变 ， 的方向，当达到一４５。时，复合电压闭锁过电流 保护动作。此时６。为４５。，即为功率方向动作的一 条边界。同样方法可校验另一条边界。 （４）校验过电流定值。相电压取３０ Ｖ，， 幅 值初始值为４ Ａ，方向取４５。。增大， 的幅值，当 增至５．５ Ａ时，复合电压闭锁过电流保护动作。 ２零序电流保护 ２．１ 动作判据 零序电流保护可以用作变压器的后备保护。在 匦 经验交流· 智能变流调速在井下１４ ｔ电机车控制系统中的应用 卫俊乐樊武明底伟李旭梅 （北方铜业股份有限公司铜矿峪矿，０４３７０６，山西运城） 我矿６９０中段矿石采用额定电压５５０ Ｖ、额定 时，Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ７闭合，Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８断 开；向后时，Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８闭合，Ｆ１、Ｆ３、 Ｆ５、Ｆ７断开。辅助开关ｚ１、Ｚ２、Ｑｌ、Ｑ２和力矩 电流２００ Ａ的１４ ｔ架线式直流调阻电机车运输，驱 动电动机功率为２×５５ ｋＷ。直流架线式电机车在 起动过程中，由于通过电阻耗用大量电能，加之铁 道线的连接处时断时松，导致回路阻值大，使调阻 给定传感器ＧＣ，根据司机的操作，输出牵引、制 动、单机、双机等各种指令及力矩大小值（转动 电机车在运行中总在调速挡内工作，既消耗了大量 的电能，又使电机车经常处于断电和电压冲击状 态，影响电机车的使用寿命，故须对电机车的电控 系统进行改造。 １ 改造方案 主操作手柄，力矩给定值跟随变化，手柄指示针离 零位角越大，力矩给定值越大）给智能变流器。 微机板（Ａ１）对这些信号参数（电动机电流、电 压、网压、温度、反电势等各参数）快速高精度 运算，将结果发给驱动板（Ａ２）。驱动板（Ａ２） 根据指令确定ＩＧＢＴ的通断，进而控制电动机的力 改造采用ＱＢＺＦ２—５５０／２００电机车智能变流调 速控制系统，实现电机车的起动、调速和制动等功 能。智能变流调速控制系统采用力矩控制算法，使 系统力矩响应快、稳定性好、调速性能好、保护功 能强和节能高效。司机控制器各电触头零电流通 断，不烧触头，使用寿命长。电机车结构示意图如 图１所示。 矩大小。它根据司机控制器的指令，不断采集牵引 电动机输出力矩与力矩给定值的误差，进行智能运 算，不断调节牵引电动机输出力矩，使之跟随力矩 给定值的变化，并根据电路各种运行状态进行各种 智能保护，保证了电机车的稳定可靠运行。制动 时，制动电阻负责将电机车机械能转换为热能消耗 掉，实现能耗制动。 智能变流器的主电路采用ＩＧＢＴ功率元件作开 关，控制电路采用ＤＳＰ数字信号处理电路。通过 微机控制板对主电路ＩＧＢＴ功率开关元件进行智能 调节控制，与司机控制器、滤波电感、电源单元、 图１ 电机车结构不葸图 接触器和制动电阻组成电机车调速系统，完成对电 电机车电气原理如图２所示。司机控制器主要 由主接触器组、换向接触器组、辅助开关、力矩给 定传感器和ＵＳ１电源组成。牵引时，Ｋ０、Ｋ１、 Ｋ２、Ｉ（３闭合，１１０、Ｔ１、 Ｔ１、 断开。制动时，ｒｍ、 闭合，Ｋ０、Ｋ１、Ｉ＜２、Ｋ３断开。换向接触 机车的起动、调速和制动等的控制。智能变流器采 用先进的ＤＳＰ智能控制芯片控制，并用力矩控制 算法，使系统力矩响应快、调速性能好、保护功能 强和节能高效。 ２ 电机车性能特点 器组Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８完成电机 车运行方向的转换及单、双机运行的切换。向前 这一保护中，零序电流动作判据为： ３Ｉｏ＞Ｉｏ （４） ２０１０年４月初，１９号车（架线电压６５０Ｖ）１４ 为３ 。与３，。的夹角， ０３ ｏ是由 ｂ、 。合 式中：３，０——由 、， 、，。合成的零序电流幅值 ，０ ——零序电流定值 如图２所示，零序功率方向动作判据为磊处 于（一１５。，一１９５。），此时最大灵敏角为一１０５。。 成的零序电压。 ２．２校验方法 仍然选用ＰＳＴ一图２零序电流保护相量示意图 １２０２Ａ型数字式变压器保护装置和Ｐｗ一４０型微 需世霉（２０１３—６） 经验交流 ｔ电机车智 能变流调速 系统改造 后，在我公 司生产部的 指导下，对 改造前后的 司机控制器 智能变流器 Ｍ１ Ｍ２ 机车运行数 据进行了测 试，结果如 表１所示。 表１电机车改造前、后对比 图２ 电机车电气原理框图 项目 改造前 改造后 同比减少 节约率 备注 烧触头，免维护，寿命长。 （３）通过控制电动机最大电流，使电机车既出 力，又不因过电流而烧毁电动机，大大延长了电动 轻载直道起 ７５步电流／Ａ ５Ｏ １～３．５ 轻载直线运 ５０行电流／Ａ ４０ ｌ５～２５ ６０．２５ ２５ ７７ ３０ ５７ ３５ ６２．５ ３０ ４．８ ９６．４０％ 平均值 ５５．５６％ ９６．２５％ ５４．５５％ ９１．２Ｏ％ ７７．７８％ ８３．３３％ ４６．１５％ 机的寿命，降低了维修成本。 （４）检查、维修更换元器件方便、可靠，且不 影响原电机车的性能。 轻载弯道起 ９０步电流／Ａ ７０ １～５ 轻载弯道运 ６０行电流／Ａ ５０ ２０～３Ｏ 满载直道起 ７５步电流／Ａ ５０ １～１０ （５）具有防潮、防尘、防霉和防振的技术 措施。 （６）制动性能比原电阻车提高，从而使电机车 的安全性能提高。 满载直线运 ５０行电流／Ａ ４０ ５～ｌ５ （７）不改变司机操作习惯，操作更简单。 ２．２电机车缺点 满载弯道起 ８０步电流／Ａ ７Ｏ ５～２０ 满载弯道运 ７０行电流／Ａ ６Ｏ ３０～４０ （１）５５０ Ｖ、２４ Ｖ直流控制电源内部控制板插 件易松动，导致轻载试验阶段出现多次故障。建议 满载高速制 动距离／ｍ ２５ ２Ｏ．２ ３．６２ ｍ／ｓ １９．２６％ 时的制 动距离 ５０．５６％ 单趟 耗 １９电／ｋＷｈ ７８ 安装新车时控制电源采用一用一备。 （２）安装新１４ ｔ变流装置时，建议安装于驾驶 室内（驾驶室空间可根据变流装置尺寸适当加 大）。 ３结语 ９．７８ １０ ２．１ 电机车优点 （１）系统力矩响应快；起步平稳，无冲击；调 速性能好（零至最高速连续可调）；保护功能强 （过电流、过电压、欠电压、超温保护）；节能效 经过一年多的运行，达到了预期效果及技术指 标。现智能变流调速系统已在我矿电机车上全部推 广使用。 （编辑伟明） 率高（大于３０％）；牵引力大（可提高３０％左 右）。 （２）司机控制器各电触头实现零电流通断，不 【矿山机械 智能化调速 技术改造】 １５。时，零序电流保护动作。此时６。为一ｌ５。，即 为零序功率方向动作的一条边界。同样方法可校验 另一条边界。 （２）校验零序电流定值。相电压取５７．７４ Ｖ。 机型继电保护测试装置，保护定值为：Ｕ ＝ ６０ Ｖ，Ｕ ＝７ Ｖ，Ｉｏ ＝５ Ａ，动作时间均为０．５ ｓ。 （１）校验动作边界。设 、 的角度均 为０。，则３ 。的角度即为０。。相电压取５７．７４ Ｖ。 ， 幅值取４ Ａ（， 、，。不设置，下同），方向初始 值为１０。， 为一１０。。改变， 的方向，当达到 ，。幅值初始值为４ Ａ，方向取１０５。。增大， 的幅 值，当增至５ Ａ时，零序电流保护动作。 （编辑杨 梁）【变压器继电保护测试】 需世霉（２０１３—６）
