1. 装置概述
NGS8201变压器差动保护装置适用于110KV及以下电压等级的电力变压器主保护，它与NGS8202变压器后备保护测控装置和NGS8203本体保护装置共同构成变压器完整的全套保护与测控功能,并提供通信接口，可以和其它保护、自动化设备一起,通过通信接口组成自动化系统。
保护功能：
l 差动速断保护
l 比例差动保护
l 三侧过流保护
l 本体保护
测控功能：
l 25路遥信开入采集
l 故障录波
通讯功能：
l 以太网
l 串口RS485
2. 功能说明
2.1 主变各侧额定二次电流值Ie计算和CT变比平衡
主变各侧按在保护装置内部和外部进行Y/Δ转换，对应分为Y侧和Δ侧两种。记主变容量为S，本侧额定一次电压值为Un，CT一次额定电流值为CTn1（默认CT二次额定值为5A），装置内部对各侧额定二次电流值Ie按(1)和(2)式计算。
Y侧：Ie=(S/Un)*(5/CTn1) (1)
△侧：Ie=(S/Un)*(5/CTn1)/
(2)
各侧Ie计算值应不小于2A，否则说明差动保护CT的变比选择不合理，无法实现差动保护。装置得到各侧Ie后，自动对各侧CT进行平衡。
2.2 差动电流(差流)和制动电流的计算
装置输入三侧电流，各侧电流方向均指向变压器。三侧电流经CT平衡后，若需要则经Y/△转换，分别记为I1、I2、I3。由三侧电流的相量和按相构成三相差流Id，作为差动速断和比率差动继电器的动作量，见(5)式。由三侧电流的幅值和的二分之一按相构成三相构成制动电流IR，作为比率差动继电器的制动量，见(6)式。
Id = (I1+I2+I3) (5)
IR = (|I1|+|I2|+|I3|)/2 (6)
按2.1节对主变各侧的定义，装置按(7)和(8)式对Y侧电流进行Y/Δ转换。
11点钟接线—A相：Ia-Ib，B相：Ib-Ic，C相：Ic-Ia (7)
1点钟接线— A相：Ia-Ic，B相：Ib-Ia，C相：Ic-Ib (8)
2.3 差动速断保护
差动速断保护为反应差流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸。差动速断保护差流定值按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定。
任一相差流大于差流起动定值时，装置起动。装置起动后，任一相差流大于差动速段值时，差动速断保护动作。
2.4 比率差动保护
比率差动保护可有效区分主变内外部故障，内部故障时动作，外部故障时闭锁。本装置采用三段折线的比率差动特性，按相设置，动作方程见(9)、(10)和(11)式，动作区见下图。该特性能可靠躲过外部故障时的不平衡电流，IR>3Ie时比率差动制动系数取1，以提高抗差动CT饱和能力。
各相比率差动保护满足动作方程后，经涌流闭锁、CT故障闭锁，对构成该相差流的各侧各相电流进行分相涌流制动后出口。
差流起动定值一般取变压器额定电流的30%。比率差动制动系数一般取0.5。
时， 
(9)
时， 
(10)
时， 
(11)
2.5 CT断线检测
差动CT二次回路故障，包括回路单纯断线和端子排接触不良、爬电、相间和相对地击穿等多种，通称CT断线。CT回路发生单纯断线时，故障支路电流降为0。而发生其他类型故障时，故障支路电流不一定降为0，有时还可能上升。
CT断线是一种故障情况。装置检出CT断线后，予以报警，其控制定值的取值含义为：
0:退出, 1:检测CT断线并闭锁差动保护, 2: 检测CT断线但不闭锁差动保护。
2.6 过流保护
三侧各设置一段过流保护，作为差动保护范围外负荷侧发生严重故障时的后备保护，动作后跳变压器各侧开关。过流保护取各侧Y/Δ转换及CT平衡前的电流，电流定值按绝对值、而不是变压器各侧额定电流Ie的倍数整定。
2.7 差流越限报警
满足下述任一条件，延时5S报警，提示差动回路异常。恢复正常后，延时5S返回。差流报警门槛定值按避开有载调压变压器分接头不在中间位置时产生的最大差流，或运行时因其他原因产生的最大差流整定。
⑴ 任一相差流大于差流起动定值。
⑵ 任一相差流大于差流报警值，且大于各侧最大相电流的1/4。
2.8 过负荷保护
过负荷保护包括过负荷发信、起动风冷和闭锁有载调压。装置自动搜索三侧共9个电流中的最大值，进行过负荷判别。三种过负荷保护均设有投退控制定值，电流定值按额定电流Ie的百分比整定。
电流超过过负荷报警电流定值，延时发出过负荷报警信号。
电流超过风冷起动电流定值，延时4S，起动风冷接点闭合；电流小于风冷起动电流定值，起动风冷接点断开。
电流超过闭锁有载调压电流定值，延时有载调压常闭接点断开，闭锁有载调压。
2.9 主变本体及非电量保护
本装置设置有本体重瓦斯、调压重瓦斯、压力释放、超高温、本体轻瓦斯、调压轻瓦斯、高温、油位异常8路非电量保护，可以通过整定选择为发动作信号或告警信号。
2.10 实现两侧差动
对仅需两侧差动的场合，可根据表3.3注3的说明选择使用合适的值，再确定仅使用第一、二侧，还是第一、三侧。相应地，将CT31（第三侧CT额定一次值）或CT21（第二侧CT额定一次值）整定为0kA，同时将第三侧或第二侧的电流输入回路可靠短接。
2.11 出口方式
本装置计有5种保护动作于出口，见表2.1序号1～5。
本装置计有7组出口接点，提供出口可编程功能，5种保护可任意动作于7个出口中的1个或多个或不出口。装置参数中设有5个出口可编程参数，按二进制位整定，5位有效，对应5种保护。表2.1为装置出厂时5组出口可编程参数的缺省值。
用户整定出口可编程参数时，可先确定5组出口的跳闸对象，然后将需要使用的各种保护分配至7组出口。不使用的保护，其对应出口位可整定为0。
表2.1 装置出口可编程参数出厂缺省值
保护类型 | 位 | 缺省值 | |||||||
出口1 | 出口2 | 出口3 | 出口4 | 出口5 | 出口6 | 闭锁备投 | |||
1 | 差动速断保护动作 | 0 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |
2 | 比率差动保护动作 | 1 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |
3 | 第一侧过流保护动作 | 2 | √ | √ | |||||
4 | 第二侧过流保护动作 | 3 | √ | √ | |||||
5 | 第三侧过流保护动作 | 4 | √ | √ | |||||
3.压板清单
序号 | 名 称 | 状 态 |
1 | 差动速断 | 退出、投入 |
2 | 比率差动 | 退出、投入 |
3 | I侧过流 | 退出、投入 |
4 | II侧过流 | 退出、投入 |
5 | III侧过流 | 退出、投入 |
6 | 过负荷报警 | 退出、投入 |
7 | 风冷控制 | 退出、投入 |
8 | 闭锁调压 | 退出、投入 |
9 | 非电量 | 退出、投入 |
4.定值清单
4.1定值
序号 | 名称 | 整定范围 | 步长 | 备注 | ||
1 | 差动保护 | 差流起动定值 | 0.3～1.5Ie | 0.01 Ie | 注1 | |
2 | 差流报警门槛定值 | 0.2～1.5Ie | 0.01 Ie | |||
3 | 差动速断 | 差动速断保护投退控制 | 0:退出，1:投入 | |||
4 | 差动速断保护差流定值 | 3～14Ie | 0.01 Ie | 注1 | ||
5 | 比率差动 | 比率差动保护投退控制 | 0:退出，1:投入 | |||
6 | 比率差动制动系数 | 0.3～0.75 | 0.01 | |||
7 | 二次谐波制动系数 | 0.1～0.35 | 0.01 | |||
8 | CT断线闭锁比率差动控制 | 0:退出, 1:检测CT断线并闭锁差动保护, 2: 检测CT断线但不闭锁差动保护。 | ||||
9 | 过流保护 | 第 一 侧 | 过流保护投退控制 | 0:退出，1:投入 | ||
10 | 过流保护电流定值 | 0.5～99.99A | 0.01A | |||
11 | 过流保护延时定值 | 0～10S | 0.01S | |||
12 | 第 二 侧 | 过流保护投退控制 | 0:退出，1:投入 | |||
13 | 过流保护电流定值 | 0.5～99.99A | 0.01A | |||
14 | 过流保护延时定值 | 0～10S | 0.01S | |||
15 | 第 三 侧 | 过流保护投退控制 | 0:退出，1:投入 | |||
16 | 过流保护电流定值 | 0.5～99.99A | 0.01A | |||
17 | 过流保护延时定值 | 0～10S | 0.01S | |||
18 | 过负荷保护 | 报警 | 过负荷报警控制字 | 0:退出，1:投入 | 注6 | |
19 | 过负荷报警电流定值 | 0.1～1.5Ie | 0.01Ie | |||
20 | 过负荷报警延时定值 | 0～999.9 | 0.1S | |||
21 | 起动 风冷 | 起动风冷控制字 | 0:退出，1:投入 | |||
22 | 风冷起动电流定值 | 0.1～1.5Ie | 0.01Ie | |||
23 | 风冷关闭电流定值 | 0.1～1.5Ie | 0.01Ie | |||
24 | 闭锁有载调压 | 闭锁有载调压控制字 | 0:退出，1:投入 | |||
25 | 闭锁有载调压电流定值 | 0.1～1.5Ie | 0.01 Ie | |||
26 | 闭锁有载调压延时定值 | 0～10S | 0.01S | |||
27 | 非电量保护 | 重瓦斯发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | |||
28 | 调压重瓦斯发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
29 | 压力释放发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
30 | 超高温发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
31 | 轻瓦斯发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
32 | 调压轻瓦斯发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
33 | 高温发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
34 | 油位异常发信选择 | 0：SOE信号 1:跳闸信号 2：告警信号 | ||||
4.2 装置参数
序号 | 名称 | 范围 | 步长 | 缺省值 |
1 | 装置IP地址 | 2～254 | 1 | 2 |
2 | 装置操作口令 | 00～99 | 1 | 99 |
3 | 通讯波特率设置 | 0～20000 | 9600 | |
4 | 遥跳保持时间 | 0.005～0.999s | 0.001s | 0.12 |
5 | 遥合保持时间 | 0.005～0.999s | 0.001s | 0.2 |
6 | 系统控制字 | 0000～01FF | 1 | 00FF |
4.3 设备参数
序号 | 名称 | 范围 | 步长 | 缺省值 |
1 | 变压器额定容量 | 0.4～300 MVA | 0.1 | 0.5 |
2 | 星/角转换方式 | 0：内部转换 | 1：外部转换 | |
3 | 变压器接线方式 | 1:Y/Y/△-11；2：Y/△-11/△-11 3：Y/Y/△-1；4: Y/△-1/△-1 5:Y/Y/Y;6: △/△/△ | ||
4 | 第一侧额定一次电压 | 0.4～150 KV | 0.1 | 110.0 |
5 | 第一侧CT额定一次值 | 0～30 KA | 0.01 | 0.2 |
6 | 第一侧CT额定二次值 | 1～5 A | 1 | 5 |
7 | 第二侧额定一次电压 | 0.4～150 KV | 0.1 | 38.5 |
8 | 第二侧CT额定一次值 | 0～30 KA | 0.01 | 0.5 |
9 | 第二侧CT额定二次值 | 1～5 A | 1 | 5 |
10 | 第三侧额定一次电压 | 0.4～150 KV | 0.1 | 11 |
11 | 第三侧CT额定一次值 | 0～30 KA | 0.01 | 2 |
12 | 第三侧CT额定二次值 | 1～5 A | 1 | 5 |
13 | 出口1可编程 | 00～31 | 1 | 07 |
14 | 出口2可编程 | 00～31 | 1 | 07 |
15 | 出口3可编程 | 00～31 | 1 | 11 |
16 | 出口4可编程 | 00～31 | 1 | 11 |
17 | 出口5可编程 | 00～31 | 1 | 19 |
18 | 出口6可编程 | 00～31 | 1 | 19 |
注： 1. 差流起动定值和差动速断保护差流定值均按主变额定二次电流值Ie的倍数整定，Ie由装置自行计算，两个定值只需整定Ie的倍数。
2.过负荷保护4个电流定值均按主变额定二次电流值Ie的倍数整定，Ie由装置自行计算，4个定值只需整定Ie的倍数。
3. 变压器额定容量S按各侧中最大一侧的容量整定。
4. 取值含义如下：
十位位为Y/Δ转换方式选择，
为0，表示在装置内部进行Y/Δ转换；
为1，表示在装置外部通过CT接线进行Y/Δ转换。
个位位为接线方式定值JXmode的取值含义见下表。
Y/Y/△-11 | Y/△-11/△-11 | Y/Y/△-1 | Y/△-1/△-1 | Y/Y/Y | △/△/△ |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
5.各侧额定一次电压定值U1n、U2n和U3n，对无抽头的侧按实际值整定；对有抽头的侧，若运行中可能改变抽头，按中间位置整定，否则按实际运行时的抽头整定。
NGS8201装置背板图
