SAI-985系列變壓器保護測控裝置是適用于110KV及以下電壓等級的變壓器成套保護裝置。成套保護由差動保護、后備保護、非電量保護和測控單元組成。

對于110KV及以下兩卷變壓器，一般可用SAI-985變壓器保護裝置（差動保護）+SAI-986（高壓側(cè)后備保護測控）+ SAI-986TB（低壓側(cè)后備保護測控）+ SAI-9850F（非電量保護+操作回路）+ SAI-918RRB（直流量、變壓器檔位控制等）構(gòu)成對變壓器的全部保護和測控功能。如要對變壓器其它量進行測控則需另加單元測控裝置。

對于110KV三卷變壓器，一般可用SAI-985（差動保護）+ SAI-986（高壓側(cè)后備保護測控）+ SAI-986TB（低壓側(cè)后備保護測控）+ SAI-9850F（非電量保護+操作回路）+ SAI-918RRB（直流量、變壓器檔位控制等）構(gòu)成對變壓器的全部保護和測控功能。

一．SAI-985系列數(shù)字式變壓器差動保護裝置

1．裝置簡介

SAI-985系列數(shù)字式變壓器差動保護裝置是適用于110kV及以下電壓等級的成套變壓器保護，提供二次諧波制動的比率差動保護，開關(guān)量保護，及反應(yīng)中低壓側(cè)相間故障的后備保護。

2．裝置性能

2.1基本配置

l 反應(yīng)保護區(qū)內(nèi)的差動電流速斷保護及比率差動保護，并帶有CT斷線閉鎖功能

l 反映相間故障的低壓側(cè)相間電流后備保護

l 差流報警功能

l 通風故障、冷控失電60分出口

l 配置了9路非電量信號輸入，記錄非電量操作箱動作報告。

2.2 主要技術(shù)性能

2.2.1采樣回路精確工作范圍（3％誤差）

電流：0.08In ～20In。

2.2.2.接點容量

信號回路接點載流容量：  400VA；

信號回路接點斷弧容量： 60VA。

2.2.3跳合閘電流

斷路器跳閘電流 0.5A～4A。

斷路器合閘電流 0.5A～4A。

2.2.4各類元件精度

電流元件：         < 3%；

時間元件：         < 20ms。

2.2.5整組動作時間(包括繼電器固有時間)

比率差動的固有動作時間： 1.5倍整定值，無涌流制動情況下，不大于35ms；

速動段的固有動作時間： 1.2倍整定值時，不大于35ms。

2.2.6起動元件

差動電流起動元件，整定范圍為0.3~1.5Ie，級差0.01Ie（Ie為被保護變壓器的額定電流）

2.2.7變壓器各側(cè)電流的平衡系數(shù)調(diào)整通過軟件實現(xiàn)，對Y側(cè)最DA平衡系數(shù)應(yīng)小于2.3，對△側(cè)最DA平衡系數(shù)應(yīng)小于4

2.2.8差動速斷保護整定范圍為3~14Ie。

2.2.9比率差動制動系數(shù)0.3~0.75可調(diào)

2.2.10二次諧波制動系數(shù)0.1~0.35可調(diào)

3．裝置硬件及背板端子

4．保護原理

由于采用了32位微處理器后運算性能極大提高，本裝置采用實時計算各保護元件的方式，不再設(shè)置專門的啟動元件，所有元件均實時計算出，相對簡化了保護邏輯，以利于提高保護裝置的整體可靠性。

4.1 差動速斷及比率差動保護性能

1） 差動速斷保護實質(zhì)上為反應(yīng)差動電流的過電流繼電器，用以保證變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時快速動作跳閘，典型出口動作時間小于35ms。

2） 比率差動保護的動作特性如圖，能可靠躲過外部故障時的不平衡電流。

其中：Id為差動電流，Ir為制動電流，Icdqd為差動電流起動值，Kbl為比率差動制動系數(shù)，Ie為變壓器額定電流，圖中陰影部分為保護動作區(qū)。

3） 采用軟件調(diào)整變壓器各側(cè)電流的平衡系數(shù)方法，把各側(cè)的額定電流都調(diào)整到保護裝置的高壓側(cè)工作電流In（In=5A或1A）。

4） 采用可靠的CT斷線報警閉鎖功能，保證裝置在CT斷線及交流回路故障時不誤動。

5） 本裝置算法的突出特點是在較高采樣頻率的前提下，實現(xiàn)了在故障全過程對所有繼電器的并行實時計算，裝置有很高的固有可靠性及動作速度。

6） 未使用的一側(cè)將對應(yīng)側(cè)CT一次值設(shè)置為0即可。

4.2 差動速斷元件

當任一相差動電流大于差動速斷整定值時，動作于全部出口繼電器，全跳變壓器各側(cè)開關(guān)。用于在變壓器差動區(qū)發(fā)生嚴重故障情況下快速切除變壓器。差動速斷定值應(yīng)能躲過外部故障的最DA不平衡電流和空投變壓器時的勵磁涌流，一般取6～8倍的額定電流。

4.3 比率差動元件

1）裝置采用三折線比率差動原理，其動作方程如下：

Id>Icdqd                        Ir ≤0.5Ie

Id-Icdqd>Kbl*(Ir-0.5Ie)            0.5Ie

Id-Icdqd-Kbl*2.5Ie>Ir-3Ie          Ir>3Ie

其中：

Kbl為比率制動系數(shù)，建議取值范圍為0.3～0.7。

Icdqd為差動電流起動定值，門檻判據(jù)不宜過小，建議取Icdqd＝(0.3～0.5) Ie。

Id=｜i1+i2+i3+i4｜

Ir=0.5(｜I1｜+｜I2｜+｜I3｜+｜I4｜)

由于變壓器各側(cè)電流經(jīng)軟件進行Y／△調(diào)整，采用全星形接線方式。采用全星形接線方式對減小電流互感器的二次負荷和改善電流互感器的工作性能有很大好處。

2）二次諧波制動

在差動保護中，比率差動保護利用三相差動電流中的二次諧波作為勵磁涌流閉鎖判據(jù)。其動作方程如下：

Id2ф>Kxb*Idф

式中Id2ф為A、B、C三相差動電流中的二次諧波，Idф為對應(yīng)的三相差動電流，Kxb為二次諧波制動系數(shù)。保護采用按相閉鎖的方式。

Kxb一般取為10％～30％之間。

3) 差動保護動作于全部出口繼電器，全跳變壓器各側(cè)開關(guān)。

4.4 差流報警

差流報警在保護采樣程序中進行，當滿足以下兩個條件中的任一條件，且時間超過10秒時發(fā)出差流報警信號，但不閉鎖比率差動保護。這也兼起保護裝置交流采樣回路的自檢功能。

1）任一相差動電流大于Ibj整定值

2）di2>α+βdimax

其中：di2為差動電流的負序電流

dimax為三相差動電流的最DA值

α為固定門檻值  0.04Ie

β為某一比例系數(shù)0.5

4.5 CT斷線報警及閉鎖

CT斷線報警在保護采樣程序中進行，滿足下述任一條件不進行CT斷線判別：

1）起動前某側(cè)最DA相電流小于0.2Ie；

2）起動后最DA相電流大于1.2Ie；

3）起動后任一側(cè)電流比起動前增加；

只有在比率差動元件動作后，才進入CT斷線判別程序，這也防止瞬時CT斷線的誤動作

某側(cè)電流同時滿足下列條件認為是CT斷線：

只有一相電流為零，其它二相電流與起動前電流相等。

通過整定控制字選擇，CT斷線判別動作后只發(fā)報警信號或閉鎖比率差動保護出口。CT斷線報警后，若系統(tǒng)恢復(fù)正常，按復(fù)歸鍵清除報警。

4.6 非電量保護的事件記錄及延時

從變壓器本體來的接點經(jīng)SAI-9850F非電量保護插件重動后，輸出一組空接點至差動保護裝置進行事件記錄及告警。

4.7 過電流元件

本裝置為變壓器中、低壓側(cè)各設(shè)一段過流保護，每段均為一個時限，分別設(shè)置整定控制字控制各保護的投退。

4.8定值整定及用戶選擇

1) 定值整定

例：已知變壓器參數(shù)如下：

31.5/20/31.5 兆伏安

110±4×2.5%／38.5±2×2.5%／11千伏

Yo/Y/△-12-11

變壓器的主接線方式為內(nèi)橋接線如圖

則系統(tǒng)參數(shù)整定如下：

變壓器容量S=31.5MVA

一側(cè)額定電壓U1N=110kV

二側(cè)額定電壓U2N=110kV

三側(cè)額定電壓U3N=38.5kV

四側(cè)額定電壓U4N=11kV

二次額定電壓U2=57.7 V

接線方式KMODE=1

其中接線方式KMODE的整定對應(yīng)如下：

 Y/Y-12/Y-12/Y-12 00 / 10

Y/Y-12/Y-12/△-11 01 / 11

 Y/Y-12/△-11/△-11     02 / 12

 Y/△-11/△-11/△-11     03 / 13

 Y/Y-12/Y-12/△-1 04 / 14

 Y/Y-12/△-1/△-1 05 / 15

 Y/△-1/△-1/△-1 06 / 16

 △/△/△/△ 07 / 17

其中十位數(shù)0表示CT接成全星形，由程序進行Y／Δ轉(zhuǎn)換，1表示CT在裝置外部進行Y／Δ轉(zhuǎn)換。

2)若保護只用兩側(cè)或三側(cè)電流，可將不用的那側(cè)CT一次額定值置成0 ，并將該側(cè)電流輸入短接，實現(xiàn)兩側(cè)或三側(cè)差動。例如：有一Y/△-11兩圈變壓器，將第二側(cè)CT一次額定值和第三側(cè)CT一次額定值設(shè)定為0，選擇Kmode=1或2，3。此時應(yīng)將三側(cè)過流保護退出(GL3=0)，并將三側(cè)過流保護電流整定值(I3zd)整定為較大值（至少大于最DA負荷電流），時間整為最DA值（50S）。第四側(cè)即低壓側(cè)過流保護按需整定。

3)裝置通過變壓器容量，變壓器各側(cè)額定電壓和各側(cè)CT變比及接線方式的整定，裝置自動進行各側(cè)平衡系數(shù)的計算，通過軟件進行Y／Δ轉(zhuǎn)換及平衡系數(shù)調(diào)整。

a.計算變壓器各側(cè)額定電流：

In =S/U

其中： S——變壓器額定容量，單位kVA

U——計算側(cè)額定電壓，單位kV

b.平衡系數(shù)算法：

Y側(cè)平衡系數(shù)K=U*I/S

Δ側(cè)平衡系數(shù)K=U*I*/

其中：U為額定電壓，I為CT一次值，S為變壓器容量

c.差動電流算法，按Y/△-11（01方式）兩圈變壓器，CT二次額定電流為5A舉例：

注:K1、K2為對應(yīng)側(cè)的平衡系數(shù)，差動電流單位為Ie（額定電流），如需算出對應(yīng)某側(cè)的實際差動電流值，只需將相應(yīng)側(cè)的Ie值代入算出即可。

4)比率差動元件的起動值一般取變壓器額定電流的30%。

5)差動速斷元件按躲過變壓器的勵磁涌流，最嚴重外部故障時的不平衡電流及電流互感器飽和等整定。

6)保護運行時控制字的說明

運行方式控制字在定值整定時輸入，用作保護運行功能的切換。其中斷線閉鎖控制字投入后，一旦CT斷線判別元件動作，則閉鎖比率差動保護出口，其它保護元件正常運行，正常運行燈不熄滅。反之，若斷線閉鎖控制字整定為“退出”，則CT斷線判別元件動作后僅發(fā)告警信號，所有保護元件均正常運行。

4.9數(shù)據(jù)記錄

裝置具備故障錄波功能，可記錄各輸入模擬量，可記錄的狀態(tài)量為保護跳閘命令。

為避免因系統(tǒng)擾動使保護頻繁啟動，導(dǎo)致存儲不需要的數(shù)據(jù)，本裝置錄波數(shù)據(jù)僅當保護動作后，才存入FLASH RAM中（掉電保持）。否則，本次數(shù)據(jù)只保存在RAM中（掉電不保持），可被PC機讀取。可記錄的錄波報告為4至10個，可記錄的事件不少于1000條。數(shù)據(jù)存入FLASH RAM中。

裝置除記錄系統(tǒng)擾動數(shù)據(jù)外，還記錄裝置的操作事件、狀態(tài)輸入量變位事件、更改定值事件及裝置告警事件等。

5．與變電站自動化系統(tǒng)配合

本系列裝置可用于自動化變電站也可用于非自動化變電站。

裝置提供的標準通信接口為以太網(wǎng)接口，并可根據(jù)用戶要求提供光纖通信接口。裝置集成了IEC 60870-5-103標準通信規(guī)約，為高度開放的終端系統(tǒng)。同時，通過本公司提供的SAI828TX系列通信接口及規(guī)約轉(zhuǎn)換器，可方便地與各種不同系統(tǒng)接駁。