变压器纵联差动保护

1、第四节变压器纵联差动保护一、变压器纵联差动保护的原理纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。10%Idmax/nTA式中Kfz非周期分量的影响系数，Kfz取1.52,在接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。2 .由变压器励磁涌流ILy所产生的不平衡电流变压器的励磁电流IL仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。变压器的励磁直流ILy,

2、其数值最攵通额定电流的68倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；(3)利用二次谐波制动等。四、BCH2型差动继电器1 .组成：电磁型电流继电器三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。差动线圈Wcd：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时,应的某一电势值使电流继电器起动。两个平衡线圈Wphl、Wph2短路线圈Wd工作线圈W2。励磁涌流具有以下特点：(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧;(2)包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为“。二

3、次线圈感2. BCH-2型差动继电器构成的变压器差动保护的整定计算(1)确定基本侧。将变压器两侧电流互感器流入差回路的电流中较大的一侧作为基本侧，计算步骤如表所示。变压器额定电压(kV)Ve.g（Wj压）Ve.d(低压)变压器额定电流(A)I1e.gl“3Ve.gI1S1e.d/-j3Ve.d变压器接线方式YA电流互感器接线方式AY电流互感器计算变比nTA.jsIL.V35Ie.d5电流互感器实际变比nTA.sjIe.g335Ie.d5流入差回路的电流(A)J 石IgnTA.sj1e.dIdnTA.sj(2)确定差动保护的动作电流躲过变压器的励磁涌流Idz=&|e.T躲外部短路时的最大

4、不平衡电流IdzKk|bp.max=Kk(Ibp.TA+|bp.Au+|bp.ph)Ibp.phAfphlld1.max+Afph2ld2.maxAfphi、Afph2平衡线圈的圆整误差，其值为Wph.jsWph.sjfphWph.jsWcd.zd躲开电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流IdzKkIfh.max取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。(3)计算变压器差动保护基本侧差动线圈匝数基本侧继电器的动作电流为Idz.j.jb=&Idz.jb/nTA基本侧差动线圈的计算匝数(AW)dz6似匝WcdjsIdzjjbIdzjjb差动线圈的实际匝数Wd.sj。继电

5、器实际动作电流和一次动作电流分别为Idz.s.jb=60(安匝)/Wd.sjIdz.jb.sj=Idz.s.jbnTA/Kjx(4)计算非基本侧平衡线圈匝数对双绕组变压器I2e.fj(Wh+W.zd尸I2e.jbWd.zd平衡线圈的实际匝数，采用四舍五入圆整。(5)平衡线圈圆整误差的计算Afph=(Wph.js-Wph.sj)/(Wph.js+WCd.zd)计算结果的变化范围在00.091内。若误差小于0.05,则以上计算结果有效；若误差大于0.05,则重新计算差动保护的动作电流。(6)确定短路线圈匝数对于大容量的变压器，涌流倍数小，衰减慢，要求切除内部故障的时间尽量短，应选取较少的短路线圈匝

6、数。相反，对于较小容量的变压器，应选用较多匝数的短路线圈，以便更有效地消除非周期分量电流的影响。(7)灵敏度校验保护范围内部短路最小灵敏度应大于2。Km=Id.min/Idz式中Id.min保护范围内故障，流过基本侧的最小短路电流；Idz差动保护一次动作电流。五、带制动特性的差动保护1. BCHL1型差动继电器组成：厂三柱式铁芯电磁型电流继电器差动线圈WCd,两个平衡线圈Wh1、Wh2制动线圈Wh工作线圈Wz。各部分作用：差动线圈：通以电流产生磁通4cd,在两个二次工作绕组上感应，的电势相串联，能使电流继电器动作。铁芯：两边柱截面小，易于饱和，它的作用相当于一级速饱和变流器。制动线圈：通以电流

7、产生的磁通4zh在两边柱形成环路，在两个二次工作绕组上感应的电势反向串联，合成电势为零，不会使电流继电器动作。它的作用是使两个边柱的铁芯饱和，加大继电器的动作安匝。安匝制动曲线：继电器的动作安匝与制动安匝的关系曲线。当制动安匝磁势较小时，两边柱铁芯没有饱和，继电器的动作安匝不变，仍为60安匝。当制动安匝加大，铁芯开始饱和，动作安匝开始加大。随着制动安匝磁势的加大，铁芯饱和程度变大，继电器动作安匝加大，如图曲线1或2。ri.（i）对单侧电源的双绕组变层器动战圈应接于负荷侧，外部故障有制动作用，内部故障没有制动作用。在制动线圈中流有短路电流，使铁芯饱和，增大了继电器的动作安匝。外部故障时继电器不动

8、。内部故障时，若B侧无电源，制动线圈中没有短路电流，不起制动作用。式中tg02最大安匝制动曲线2的斜率，可取为1.4。当计算出的动作安匝小于60安匝时，取60安匝。差动保护的灵敏度为IdjminWcdzdKlm2(AW)dz例题对一台容量为40.5MVA三相三绕组降压变压器进行差动保护整定计算。变压器的接线及各侧的短路电流如下图所示。电压：1102X2.5%kV/38.52X2.5%kV/11kV,接线方式为：Y,d11,d11,变压器的额定电流：213A/608A/2130A。图中标出的短路电流均为归算到110kV侧的三相短路电流值。括号内的数字为最小三相短路电流值。I(1)接地时，1d=2

9、.2kA。dl点单相(2)对于单侧电源的三绕组变压器，制动线圈应接于流过变压器最大穿越性短路电流的负荷侧。(3)对于双侧电源的三绕组变压器，制动线圈一般接于无电源侧。(4)对于双侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于大电源侧。当仅有小电源供电时,能保证保护装置的灵敏度。2. BCHK1型差动保护的整定计算(1)确定变压器的基本侧。与用BCHL2型差动继电器时相同。(2)计算差动保护的动作电流躲开变压器空载投入时的励滋涌流：Idz-jb=K:Ie-T躲开电流互感器二次断线产生的不平衡电流(240MVA及以上容量变压器除外):IdzKkIfh.max躲开未装制动线圈侧外部短路时的不平衡电流Idz-j

10、b=KIbp取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。计算差动线圈匝数与用BCHL2型继电器时相同。计算平衡线圈匝数与用BCHL2型继电器时相同。(5)校验平衡线圈圆整误差与用BCHK2型继电器时相同。(6)计算制动线圈匝数W外部短路差回路通以最大不平衡安匝数时，以保证继电器不动来确定制动线圈的匝数。n nTATA1111TATAtg6i对于双绕组变压器，制动线圈让颐数为(7)灵敏度校验首先求出保护范围内校验点短路时流过制动线圈的电流及制动安匝。依据差动继电器最大安匝制动曲线2求出继电器的动作安匝，其值可近似为Ibp:BCHH1型(AW)dz=tg02(AW)zh解苜先采用

11、比H2鬻|飘继电器，(1)确定域81.由下表可以看出，UOkV电压级为蒙频J.豕效伍名称 q+3额定电压(勒/额定电流解M 电流互感器接线电流互感器让察黜如设电流互感器旃熟外球流入差回路中的电流裂不平衡电流法”1102134(213w 乖聚 4 叫WA*源=4.6-。于3 以(5O8*J6 因“75Wa期=4.05”750J34-*05=口 51P213tpY+2130/53000/5“配_3 乃*3000154,61-355=1,06*3(2)差动保护的一次动作电流确定如下1)躲励磁涌流及电流互感器的二次断线Idzjb=KIeK1.3X213=276(A)2)躲d3点(外部)短路时的最大不平

12、衡电流Idz-jb=Kklbp.max=Kk(|bp.TA+Ibp.Au+Ibp.ph)=1.3X(0.1+0.05+0.05+0.05)X1350=483.75(A)从以上计算可知，以躲外部短路最大不平衡电流为计算条件Idzjb=438.75(A)(3)计算差动线圈匝数及实际动作电流为T_rrT/ /_ _49.49.75X33y,1 ii.j.jt.jt-Kjil11,jiZHTA=9.5tn)409/5409/5巩“普二笋 V 心画.1七 ijt1必逢 3 3差动线圈的实际匝数应向小调整，取Wd,zd=6(匝)继电器的实际动作电流为Idz.j.jb.sj=60/6=10(A)(4)灵敏度

13、校验.以d2点短路为计算条件，即KXLEJ匕产丝;32(不合理)卜面采用BCH-1型差动继电器，制动线圈放在35KV侧.(1)确定基本侧同BCH-2型继电器，以110KV为基本侧.(2) (2)计算差动保护的起动电流.1)1)躲励磁涌流Idzjb=KkIeT=1.5X213=319.5(A)2)2)躲d2点(外部)短路时的最大短路电流产生的不平衡电流Idz-jbKkIbp.max=%(Ibp.TA+Ibp.Au+Ibp.ph)=1.3X(0.1+0.05+0.05)X965=250(A)(3) (3)计算差动线圈匝数及实际动作电流为即侧/5=693CAW%60 安56 6。ffAXr=.WH祀

14、=- -9.669.66(匝】+JQjjb 户 Q 济心 9,9,差动保护的动作电流取为差动线圈的实际匝数向小调整，整定匝数取为8匝.实际动作电流Idz.j.jb.sj=60/8=7.5(A)(4) (4)计算非基本侧平衡线圈的匝数.1)1)35KV侧平衡线圈匝数的计算w w1观/加 35T 疗4 461-461-40505一=?明打-TTZX*X*二口(口按四舍五入期整j35W 恻平衡线圈匝数为 1 匝2) 10KV 侧平衡线圈匝数的计凰%打加=#拈/,&355x x* *=239=239七赤浦工取10KV侧平衡线圈匝数为2匝(5) (5)平衡线圈的误差Afph.35=(Wph.js

15、-Wph.sj)/(Wph.js+WCd.zd)=(1.1-1)/(1.1+8)=0.0120.05Afph.10=(Wph.js-Wph.sj)/(Wph.js+Wkzd)=(2.36-2)/(2.36+8)=0.0350.05(6) (6)计算制动线圈匝数叫呼丝如坐此”一叫山旧)制动线圈的实际匝数应向上调整，取Wzh.js=3匝.(7) (7)灵敏度校验.在校验点(10KV母线)电路时，流过制动线圈的电流为负荷电流动安匝为口婕=/fiT.好 j=4.Cr5M3=12.15 安匝，查BCH-1型继电器最大安匝制动曲线2或计算相应的动作安匝得(AW)z=tg92(AW)zh=12.15x1.4

16、=17安匝2 诒部府两/面(460/5)66(460/5)66r r六、二次谐波制动的差动保护变压器的励磁涌流中含有占基波30%70%的二次谐波分量，利用二次谐波制动躲过励磁涌流。利用制动线圈躲开外部故障时最大不平衡电流。具有二次谐波制动的变压器差动保护原理接线如7-21所示。它由外部故障制动回路、二次谐波制动回路、差动回路及执行回路组成。3!-|工3叶仙外部短站制动回路由电孔装茂器5TX、整流3波油路BZ、Ci、R组成。TX中的一次线圈流有很大的循环电流，它使二次线圈感应较大电压并实现制动。同时差回路电流很小，保护不会动作。在保护范围内部故障时，变压器有一侧电流要改变方向或消失。电抗变换器TXi一次线圈两部分绕组中电流方向相反或有一部分为零。TX的二次线圈感应电势变小，制动作用消失或减小。差动回路电流增大，T为的二次侧感应电压升高，差动保护可靠动作。二次谐波制动回路由电抗变换器TX、电容Q、整流桥BZ2、滤波电容G及电位器R2组成。电抗变换器DKB的一次线圈接在差回路中，其二次绕组与C2组成对二次谐波串联谐振回路，用以提高输出电压，增大二