變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

1、精品第四節(jié)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)一、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的相量差。對雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線如下圖所示。為了保證縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的正確工作， 應(yīng)使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)， 兩個(gè)二次電流相等，差回路電流為零。 在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)， 流入差回路的電流為短路點(diǎn)的短路電流的二次值，保護(hù)動(dòng)作。 應(yīng)使I1I2nTA 2I1I 2I 2nTA1nTA 2 或nTA1I1nT結(jié)論：適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)有較高的靈敏度。二、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流及減小不平衡電流的措施在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部短路穩(wěn)態(tài)情況下流入縱聯(lián)差

2、動(dòng)保護(hù)差回路中的電流叫穩(wěn)態(tài)不平衡電流 I bp 。1由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流思考：由于變壓器常常采用Y,dll的接線方式 ,因此 ,其兩側(cè)電流的相位差30o。此時(shí)，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式， 則二次電流由于相位不同， 會(huì)有一個(gè)差電流流入繼電器。如何消除這種不平衡電流的影響？解決辦法： 通常都是將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形， 而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成星形。感謝下載載精品2由兩側(cè)電流互感器的誤差引起的不平衡電流思考： 變壓器兩側(cè)電流互感器有電流誤差 I ，在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部故障時(shí)流入差回路中的電流不為零，為什么？為什么在正常運(yùn)行時(shí)，

3、不平衡電流也很??？為什么當(dāng)外部故障時(shí)，不平衡電流增大？I'2I ''2原因： 電流互感器的電流誤差和其勵(lì)磁電流的大小、二次負(fù)載的大小及勵(lì)磁阻抗有關(guān)，而勵(lì)磁阻抗又與鐵芯特性和飽和程度有關(guān)。當(dāng)被保護(hù)變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同，變比不同， 二次負(fù)載阻抗及短路電流倍數(shù)不同時(shí)都會(huì)使電流互感器勵(lì)磁電流的差值增大。減少這種不平衡電流影響的措施：（ 1）在選擇互感器時(shí)，應(yīng)選帶有氣隙的D級(jí)鐵芯互感器，使之在短路時(shí)也不飽和。（ 2）選大變比的電流互感器，可以降低短路電流倍數(shù)。（ 3）在考慮二次回路的負(fù)載時(shí)，通常都以電流互感器的10誤差曲線為依據(jù)，進(jìn)行導(dǎo)線截面校驗(yàn)，不平衡電流會(huì)更小。最大可

4、能值為：I bp0.1 I d . max K txn TA3由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流思考： 兩側(cè)的電流互感器、變壓器是不是一定滿足n TA 2n Tn TA 2n Tn TA 13或n TA 1的關(guān)系？原因： 很難滿足上述關(guān)系。感謝下載載精品減少這種不平衡電流影響的措施：利用平衡線圈Wph 來消除此差電流的影響。/假設(shè)在區(qū)外故障時(shí)22 ，如下圖所示，則差動(dòng)線圈中將流過電流（22 ），由它所產(chǎn)生的磁勢為 W (/) 。為了消除這個(gè)差動(dòng)電流的影響，通常都是將平衡線圈W 接入二次電流22cdph較小的一側(cè)，應(yīng)使W (/22)=Wcdph 24帶負(fù)荷調(diào)變壓器的分接頭產(chǎn)生的不平衡電流

5、思考： 在電力系統(tǒng)中為什么采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器會(huì)產(chǎn)生不平衡電流？原因：改變分接頭的位置不僅改變了變壓器的變比， 也破壞了變壓器兩側(cè)電流互感器變比的比等于變壓器變比的條件，故會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。調(diào)整分接頭產(chǎn)生的最大不平衡電流為I bpU I d .maxn TA總結(jié)：在穩(wěn)態(tài)情況下需要被消除的不平衡電流有電流互感器誤差， 變壓器調(diào)節(jié)分接頭及平衡線圈的計(jì)算匝數(shù)與整定匝數(shù)不一致產(chǎn)生的不平衡電流，即I bp =(K tx · 10%+ U+ wc%)I d·max /n TA要保證差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部故障時(shí)不誤動(dòng)， 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流要躲開最大不平衡電流進(jìn)行整定。三、暫態(tài)

6、情況下的不平衡電流及減小其影響的措施1外部短路時(shí)的不平衡電流思考 : 在變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍外部發(fā)生故障的暫態(tài)過程中，為什么在差回路中將產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流？原因： 變壓器兩側(cè)電流互感器的鐵芯特性及飽和程度不同。idt減少這種不平衡電流影響的措施：感謝下載載精品在差回路中接入速飽和中間變流器SBH，如下圖所示。速飽和變流器是一個(gè)鐵芯截面較小，易于飽和的中間變流器。直流分量使速飽和變流器飽和。這時(shí)，交流分量電流難于轉(zhuǎn)換到速飽和變流器的副邊，差動(dòng)繼電器不會(huì)動(dòng)作。計(jì)算變壓器差動(dòng)保護(hù)回路暫態(tài)不平衡電流引入一個(gè)非周期分量的影響系數(shù) Kfz 。外部短路時(shí)的暫態(tài)不平衡電流，在接入一級(jí)速飽和變流器時(shí)為I bp/

7、Kfz · 10%· I d·max/n TA式中 Kfz 非周期分量的影響系數(shù)，Kfz 取 1.5 2，在接入兩級(jí)速飽和變流器時(shí)，非周期分量的影響系數(shù)取1。2由變壓器勵(lì)磁涌流I Ly 所產(chǎn)生的不平衡電流變壓器的勵(lì)磁電流I L 僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，通過電流互感器反應(yīng)到差動(dòng)回路中不能被平衡，在外部故障時(shí)，由于電壓降低，勵(lì)磁電流減小，它的影響就更小。但是當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流( 又稱為勵(lì)磁涌流) 。u, u- m0t- mu, 2（ a)m+ su0t變壓器的勵(lì)磁涌流I（b)68倍，同時(shí)包含有大量的非周期Ly，

8、其數(shù)值最大可達(dá)額定電流的分量和高次諧波分量。 m2 m + s s0I L感謝下載載精品i Lt勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)：(1) 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)；(2) 包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主；(3) 波形之間出現(xiàn)間斷，如圖所示，在一個(gè)周期中間斷角為。i Lt( )在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中防止勵(lì)磁涌流影響的方法有：(1) 采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器；(2) 鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別；(3) 利用二次諧波制動(dòng)等 。四、 BCH2 型差動(dòng)繼電器1. 組成：電磁型電流繼電器三柱鐵芯： 兩邊柱鐵芯截面較小，是中間柱鐵芯截面的一半，易于飽和。差動(dòng)線圈 Wcd

9、：接于變壓器差動(dòng)保護(hù)的差回路，當(dāng)安匝磁勢達(dá)到一定值時(shí)，二次線圈感應(yīng)的某一電勢值使電流繼電器起動(dòng)。兩個(gè)平衡線圈Wph1、Wph2短路線圈Wd工作線圈W2。感謝下載載精品2 BCH一 2 型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算(1) 確定基本側(cè) 。將變壓器兩側(cè)電流互感器流入差回路的電流中較大的一側(cè)作為基本側(cè)，計(jì)算步驟如表所示。變壓器額定電壓Ve. g ( 高壓 )Ve. d ( 低壓 )(kV)變壓器額定電流 (A)SeSeI e .gI e .d3 Ve. g3 V e.d變壓器接線方式Y(jié)電流互感器接線方Y(jié)式電流互感器計(jì)算變I e . gI e.d比 nTA. js355電流互感器實(shí)際變I

10、e . gI e.d比 nTA. sj355流入差回路的電流I e. gI e. d(A)3 I gI dn TA . sjn TA . sj(2) 確定差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流躲過變壓器的勵(lì)磁涌流I K Idzke.T躲外部短路時(shí)的最大不平衡電流+ I+ I)IdzK IK(Ibp.ubp.phk bp. maxkbp.TAI bp.ph f ph1I d1.max+f ph2I d2.maxf ph1、f ph2平衡線圈的圓整誤差，其值為感謝下載載精品W ph . jsWf phWph . jsWph. sjcd. zd躲開電流互感器二次斷線產(chǎn)生的最大不平衡電流I dzKkI fh.max取以上

11、三條件計(jì)算結(jié)果中的最大值作為變壓器差動(dòng)保護(hù)一次動(dòng)作電流。(3) 計(jì)算變壓器差動(dòng)保護(hù)基本側(cè)差動(dòng)線圈匝數(shù)基本側(cè)繼電器的動(dòng)作電流為I dz.j.jb=Kjx I d z.jb /n TA基本側(cè)差動(dòng)線圈的計(jì)算匝數(shù)Wcd js(AW) dz60安匝I dzI dz j jbj jb差動(dòng)線圈的實(shí)際匝數(shù) Wcd.sj。繼電器實(shí)際動(dòng)作電流和一次動(dòng)作電流分別為/WI=安匝 )dz.s. jb60(cd. sjIdz. jb.sj= I dz. s. jb n TA / K jx(4) 計(jì)算非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)對雙繞組變壓器I2e.fj(W+W )=IWphcd.zd2e.jb cd.zd平衡線圈的實(shí)際匝數(shù)，采用

12、四舍五入圓整。(5) 平衡線圈圓整誤差的計(jì)算f ph=( Wph.js - Wph.sj )/ ( Wph.js + Wcd.zd )計(jì)算結(jié)果的變化范圍在 00.091 內(nèi)。若誤差小于 0.05 ，則以上計(jì)算結(jié)果有效；若誤差大于 0.05 ，則重新計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流。(6) 確定短路線圈匝數(shù)對于大容量的變壓器，涌流倍數(shù)小， 衰減慢，要求切除內(nèi)部故障的時(shí)間盡量短， 應(yīng)選取較少的短路線圈匝數(shù)。相反，對于較小容量的變壓器， 應(yīng)選用較多匝數(shù)的短路線圈， 以便更有效地消除非周期分量電流的影響。(7) 靈敏度校驗(yàn)保護(hù)范圍內(nèi)部短路最小靈敏度應(yīng)大于2。Klm=I d.min / Idz式中I d.min

13、保護(hù)范圍內(nèi)故障，流過基本側(cè)的最小短路電流；I dz差動(dòng)保護(hù)一次動(dòng)作電流。五、帶制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)1 BCH一 1 型差動(dòng)繼電器組成：三柱式鐵芯電磁型電流繼電器差動(dòng)線圈Wcd，兩個(gè)平衡線圈Wph1、 Wph2 制動(dòng)線圈Wzh工作線圈Wgz。感謝下載載精品各部分作用：差動(dòng)線圈： 通以電流產(chǎn)生磁通 cd，在兩個(gè)二次工作繞組上感應(yīng)，的電勢相串聯(lián)，能使電流繼電器動(dòng)作。鐵芯： 兩邊柱截面小，易于飽和，它的作用相當(dāng)于一級(jí)速飽和變流器。制動(dòng)線圈：通以電流產(chǎn)生的磁通zh 在兩邊柱形成環(huán)路，在兩個(gè)二次工作繞組上感應(yīng)的電勢反向串聯(lián)， 合成電勢為零， 不會(huì)使電流繼電器動(dòng)作。它的作用是使兩個(gè)邊柱的鐵芯飽和，加大繼電器的

14、動(dòng)作安匝。安匝制動(dòng)曲線： 繼電器的動(dòng)作安匝與制動(dòng)安匝的關(guān)系曲線。當(dāng)制動(dòng)安匝磁勢較小時(shí)，兩邊柱鐵芯沒有飽和，繼電器的動(dòng)作安匝不變，仍為60 安匝。當(dāng)制動(dòng)安匝加大，鐵芯開始飽和，動(dòng)作安匝開始加大。 隨著制動(dòng)安匝磁勢的加大，鐵芯飽和程度變大，繼電器動(dòng)作安匝加大，如圖曲線 1 或 2。）匝安動(dòng)作區(qū)制動(dòng)區(qū)帶有制動(dòng)線圈的變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線如圖所示。以變壓器的電源側(cè)為基本側(cè)，負(fù)荷側(cè)為非基本側(cè)。非基本側(cè)接有平衡線圈。制動(dòng)線圈安匝接）在負(fù)荷側(cè)。當(dāng)保護(hù)范圍外部故障時(shí)，在制動(dòng)線圈中流有短路電流，使鐵芯飽和， 增大了繼電器的動(dòng)作安匝。外部故障時(shí)繼電器不動(dòng)。內(nèi)部故障時(shí)，若B 側(cè)無電源，制動(dòng)線圈中沒有短路電流，不起制

15、動(dòng)作用。制動(dòng)線圈的安裝位置如下：(1) 對單側(cè)電源的雙繞組變壓器， 制動(dòng)線圈應(yīng)接于負(fù)荷側(cè)， 外部故障有制動(dòng)作用， 內(nèi)部故障沒有制動(dòng)作用。感謝下載載精品(2) 對于單側(cè)電源的三繞組變壓器， 制動(dòng)線圈應(yīng)接于流過變壓器最大穿越性短路電流的負(fù)荷側(cè)。(3) 對于雙側(cè)電源的三繞組變壓器，制動(dòng)線圈一般接于無電源側(cè)。(4) 對于雙側(cè)電源的雙繞組變壓器，制動(dòng)線圈應(yīng)接于大電源側(cè)。當(dāng)僅有小電源供電時(shí)，能保證保護(hù)裝置的靈敏度。2 BCH一 1 型差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算(1) 確定變壓器的基本側(cè)。與用BCH一 2 型差動(dòng)繼電器時(shí)相同。(2) 計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流躲開變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)滋涌流：I dz· jb

16、=KkI e· T躲開電流互感器二次斷線產(chǎn)生的不平衡電流(240MVA及以上容量變壓器除外) ：I dzKkI fh.max躲開未裝制動(dòng)線圈側(cè)外部短路時(shí)的不平衡電流I bp：I dz· jb =KkI bp取以上三條件計(jì)算結(jié)果中的最大值作為變壓器差動(dòng)保護(hù)一次動(dòng)作電流。(3) 計(jì)算差動(dòng)線圈匝數(shù)與用 BCH一 2 型繼電器時(shí)相同。(4) 計(jì)算平衡線圈匝數(shù)與用 BCH一 2 型繼電器時(shí)相同。(5) 校驗(yàn)平衡線圈圓整誤差與用BCH一 2 型繼電器時(shí)相同。(6) 計(jì)算制動(dòng)線圈匝數(shù) Wzh：外部短路差回路通以最大不平衡安匝數(shù)時(shí)，以保證繼電器不動(dòng)來確定制動(dòng)線圈的匝數(shù)。（ 7）靈敏度校驗(yàn)首

17、先求出保護(hù)范圍內(nèi)校驗(yàn)點(diǎn)短路時(shí)流過制動(dòng)線圈的電流及制動(dòng)安匝。依據(jù)BCH一 1 型差動(dòng)繼電器最大安匝制動(dòng)曲線2 求出繼電器的動(dòng)作安匝，其值可近似為(AW)dz=tg 2(AW)zh式中 tg 2最大安匝制動(dòng)曲線2 的斜率，可取為 1.4 。當(dāng)計(jì)算出的動(dòng)作安匝小于60 安匝時(shí)，取 60 安匝。差動(dòng)保護(hù)的靈敏度為K lmI d j min Wcd zd2(AW) dz例題對一臺(tái)容量為 40.5MVA 三相三繞組降壓變壓器進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算。變壓器的接線及各側(cè)的短路電流如下圖所示。電壓： 110± 2× 2.5 kV 38.5 ± 2× 2.5 kV11kV，接

18、線方式為： Y，d11， d11，變壓器的額定電流：213A 608A 2130A。圖中標(biāo)出的短路電流均為歸算到110kV 側(cè)的三相短路電流值。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為最小三相短路電流值。dl 點(diǎn)單相接地時(shí), Id(1) 2 2kA。感謝下載載精品(2)差動(dòng)保護(hù)的一次動(dòng)作電流確定如下:1) 躲勵(lì)磁涌流及電流互感器的二次斷線I dz ·jb =KkI e· T=1.3 × 213=276(A)2) 躲 d3 點(diǎn)( 外部 ) 短路時(shí)的最大不平衡電流Idz·jbK Ibp. maxK (I+ Ibp. u+ Ibp.ph)kkbp.TA=1.3 × (0.1+

19、0.05+0.05+0.05)× 1350=483.75(A)從以上計(jì)算可知 , 以躲外部短路最大不平衡電流為計(jì)算條件, 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流取為Idz·jb =438.75(A)(3) 計(jì)算差動(dòng)線圈匝數(shù)及實(shí)際動(dòng)作電流為差動(dòng)線圈的實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向小調(diào)整, 取Wcd，zd=6( 匝 )繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流為I dz.j.jb.sj=60/6=10(A)(4) 靈敏度校驗(yàn) . 以 d2 點(diǎn)短路為計(jì)算條件 , 即下面采用 BCH-1 型差動(dòng)繼電器, 制動(dòng)線圈放在35KV 側(cè) .(1) (1) 確定基本側(cè) 同 BCH-2型繼電器 , 以 110KV為基本側(cè) .(2) (2) 計(jì)算差動(dòng)保護(hù)

20、的起動(dòng)電流 .1) 1) 躲勵(lì)磁涌流I dz·jb =KkI e ·T =1.5 × 213=319.5(A)2) 2) 躲 d2 點(diǎn) ( 外部 ) 短路時(shí)的最大短路電流產(chǎn)生的不平衡電流I dz·jb KkI bp. max Kk(I bp.TA+ I bp. u+ I bp.ph )=1.3 × (0.1+0.05+0.05)× 965=250(A)(3) (3)計(jì)算差動(dòng)線圈匝數(shù)及實(shí)際動(dòng)作電流為感謝下載載精品差動(dòng)線圈的實(shí)際匝數(shù)向小調(diào)整, 整定匝數(shù)取為8 匝 . 實(shí)際動(dòng)作電流I dz.j.jb.sj=60/8=7.5(A)(4) (4

21、) 計(jì)算非基本側(cè)平衡線圈的匝數(shù) .1) 1) 35KV側(cè)平衡線圈匝數(shù)的計(jì)算取 10KV側(cè)平衡線圈匝數(shù)為 2 匝(5) (5) 平衡線圈的誤差f ph.35 =( Wph.js - Wph.sj )/ ( Wph.js + Wcd.zd )=(1.1-1)/(1.1+8)=0.012<0.05+ W )fph.10=(W -Wph.sj)/(Wph.jsph.jscd.zd=(2.36-2)/(2.36+8)=0.035<0.05(6) (6) 計(jì)算制動(dòng)線圈匝數(shù)制動(dòng)線圈的實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向上調(diào)整, 取 Wzh.js =3 匝 .(7) (7)靈敏度校驗(yàn) . 在校驗(yàn)點(diǎn) (10KV 母線 ) 電路時(shí) , 流過制動(dòng)線圈的電流為負(fù)荷電流,制動(dòng)安匝為查 BCH-1型繼電器最大安匝制動(dòng)曲線2 或計(jì)算相應(yīng)的動(dòng)作安匝得( AW)dz=tg 2(AW)zh=12.15 × 1.4=17 安匝 <60 安匝感謝下載載精品六、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)變壓器的勵(lì)磁涌流中含有占基波30 70的二次諧波分量，利用二次諧波制動(dòng)躲過勵(lì)磁涌流。 利用制動(dòng)線圈躲開外部故障時(shí)最大不平衡電流。 具有二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保