1、.第四節(jié)變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)一、變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的原理縱聯(lián)差動保護(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)縱差動保護(hù)的原理接線如下圖所示。為了保證縱聯(lián)差動保護(hù)的正確工作， 應(yīng)使得在正常運(yùn)行和外部故障時， 兩個二次電流相等，差回路電流為零。 在保護(hù)范圍內(nèi)故障時， 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)差動保護(hù)有較高的靈敏度。二、變壓器縱聯(lián)差動保護(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)差動保

2、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，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， 會有一個差電流流入繼電器。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)的三個電流互感器接成三角形， 而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器接成星形。.2由兩側(cè)電流互感器的誤差引起的不平衡電流i ，在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部故障時流入思考： 變壓器兩側(cè)電流互感器有電流誤差差回路中的電流不為零，為什么？為什么在正常運(yùn)行時，不平衡電流也

3、很??？為什么當(dāng)外部故障時，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磁電流的大小、二次負(fù)載的大小及勵磁阻抗有關(guān)，而勵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)電流互感器型號不同，變比不同， 二次負(fù)載阻抗及短路電流倍數(shù)不同時都會使電流互感器勵磁電流的差值增大。減少這種不平衡電流影響的措施：（ 1）在選擇互感器時，應(yīng)選帶有氣隙的d 級鐵芯互感器，使之在短路時也不飽和。（ 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，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)，不平衡電流會更小。最大可能值為：i bp0.1i d . ma

4、x 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 1 3n ta 1或的關(guān)系？原因： 很難滿足上述關(guān)系。.減少這種不平衡電流影響的措施：利用平衡線圈w ph 來消除此差電流的影響。/假設(shè)在區(qū)外故障時22 ，如下圖所示，則差動線圈中將流過電流（22 ），由它所產(chǎn)生/w ph 接入二次電的磁勢為 w cd( 2 2 )。為了消除這個差動電流的影響，通常都是將平衡線圈流較小的一側(cè)，應(yīng)使/w cd( 22 )=w ph 24帶負(fù)荷調(diào)變壓器的分接頭產(chǎn)生的不平衡電流思考： 在電力系統(tǒng)中為什么采用帶負(fù)荷

5、調(diào)壓的變壓器會產(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ibp =(k tx 10%+ u+ wc%)idmax /nta要保證差動保護(hù)在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部故障時不誤動， 差動保護(hù)的動作電流要躲開最大不平衡電流進(jìn)行整定。三、暫態(tài)情況下的不平衡電流及減小其影響的措施1外部短路時的不平衡電流思考 :

6、在變壓器差動保護(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：.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， 交流分量電流難于轉(zhuǎn)換到速飽和變流器的副邊，差動繼電器不會動作。計(jì)算變壓器差動保護(hù)回路暫態(tài)不平衡電流引入一個非周期分量的影響系數(shù) k fz。外部短路時的暫態(tài)不平衡電流，在接入一級速飽和變流器時為/ kibpfz 10% id max/nta式中 k fz 非周期分量的影響系數(shù)，

7、k fz 取 1.52，在接入兩級速飽和變流器時，非周期分量的影響系數(shù)取 1。2由變壓器勵磁涌流i ly 所產(chǎn)生的不平衡電流變壓器的勵磁電流 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)到差動回路中不能被平衡，在外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流減小，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，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流(又稱為勵磁涌流)。u, u- m0t- mu, 2（ a)m+ su0t變壓器的勵磁涌流 i（ b)6 8 倍，同時包含有大量的非周期ly ，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.i lt勵磁涌流具有以下特

8、點(diǎn)：(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時間軸的一側(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，在一個周期中間斷角為。i lt( )在變壓器縱差動保護(hù)中防止勵磁涌流影響的方法有：(1)采用具有速飽和鐵心的差動繼電器；(2)鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別；(3)利用二次諧波制動等。四、 bch 2 型差動繼電器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。差動線圈 w cd：接于變壓器差動保護(hù)的差回路，當(dāng)安匝磁勢達(dá)到一定值時，二次線圈感應(yīng)的某一電勢值使電流繼電器起動。兩個平衡線圈 w ph1 、

9、w ph2短路線圈 w d工作線圈 w 2。.2 bch 一 2 型差動繼電器構(gòu)成的變壓器差動保護(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v e.g (高壓 )v e.d (低壓 )(kv)變壓器額定電流 (a)sesei e .gi e .d3 ve. g3 v e.d變壓器接線方式電流互感器接線方式電流互感器計(jì)算變比 nta.js電流互感器實(shí)際變比 nta.sj流入差回路的電流(a)(2) 確定差動保護(hù)的動作電流yyi e . gi e.d355i e . gi e.d355i e. gi e. di d

10、3 i gn ta . sjn ta . sj躲過變壓器的勵磁涌流i k idzke.t躲外部短路時的最大不平衡電流+ 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.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取以上三條件計(jì)算結(jié)果中的最大值作為變壓器差動保護(hù)一次動作電流。(3) 計(jì)算變壓器差動保護(hù)基本側(cè)差動線圈匝數(shù)基本側(cè)繼電器的動作電流為i dz.j

11、.jb=kjx i d z.jb /n ta基本側(cè)差動線圈的計(jì)算匝數(shù)(aw) dz安匝wcd js60i dzi dz j jbj jb差動線圈的實(shí)際匝數(shù) wcd.sj。繼電器實(shí)際動作電流和一次動作電流分別為/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

12、)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)算差動保護(hù)的動作電流。(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 保護(hù)范圍內(nèi)故障，流過基本側(cè)的最小短路電流；i dz差動保護(hù)一次動作電流。五、帶制動特性的差動保護(hù)1 bch一 1 型差動繼電器組成：

13、三柱式鐵芯電磁型電流繼電器差動線圈wcd，兩個平衡線圈wph1、 wph2 制動線圈wzh工作線圈wgz。.各部分作用：差動線圈： 通以電流產(chǎn)生磁通 cd，在兩個二次工作繞組上感應(yīng)，的電勢相串聯(lián)，能使電流繼電器動作。鐵芯： 兩邊柱截面小，易于飽和，它的作用相當(dāng)于一級速飽和變流器。制動線圈：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， 不會使電流繼電器動作。它的作用是使兩個邊柱的鐵芯飽和，加大繼電器的動作安匝。安匝制動曲線： 繼電器的動作安匝與制動安匝的關(guān)系曲線。當(dāng)制動安匝磁勢較小時，兩邊柱鐵芯沒有飽和，繼電器的動作安匝不變，仍為60 安匝。

14、當(dāng)制動安匝加大，鐵芯開始飽和，動作安匝開始加大。 隨著制動安匝磁勢的加大，鐵芯飽和程度變大，繼電器動作安匝加大，如圖曲線 1 或 2。）匝安動作區(qū)制動區(qū)帶有制動線圈的變壓器差動保護(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。制動線圈安匝接）在負(fù)荷側(cè)。當(dāng)保護(hù)范圍外部故障時，在制動線圈中流有短路電流，使鐵芯飽和， 增大了繼電器的動作安匝。外部故障時繼電器不動。內(nèi)部故障時，若b 側(cè)無電源，制動線圈中沒有短路電流，不起制動作用。制動線圈的安裝位置如下：(1) 對單側(cè)電源的雙繞組變壓器， 制動線圈應(yīng)接于負(fù)荷側(cè)， 外部故障有制動作用， 內(nèi)部故障沒有制動作用。.(2)

15、 對于單側(cè)電源的三繞組變壓器， 制動線圈應(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，制動線圈應(yīng)接于大電源側(cè)。當(dāng)僅有小電源供電時，能保證保護(hù)裝置的靈敏度。2 bch一 1 型差動保護(hù)的整定計(jì)算(1) 確定變壓器的基本側(cè)。與用bch一 2 型差動繼電器時相同。(2) 計(jì)算差動保護(hù)的動作電流躲開變壓器空載投入時的勵滋涌流：i dz jb =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躲開未裝制動線圈側(cè)外部短路時的不平衡電流i b

16、p：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保護(hù)一次動作電流。(3) 計(jì)算差動線圈匝數(shù)與用 bch一 2 型繼電器時相同。(4) 計(jì)算平衡線圈匝數(shù)與用 bch一 2 型繼電器時相同。(5) 校驗(yàn)平衡線圈圓整誤差與用bch一 2 型繼電器時相同。(6) 計(jì)算制動線圈匝數(shù) wzh：外部短路差回路通以最大不平衡安匝數(shù)時，以保證繼電器不動來確定制動線圈的匝數(shù)。（ 7）靈敏度校驗(yàn)首先求出保護(hù)范圍內(nèi)校驗(yàn)點(diǎn)短路時流過制動線圈的電流及制動安匝。依據(jù)bch一 1 型差動繼電器最大安匝制動曲線2 求出繼電器的動作安匝，其值可近似為(aw)dz=tg 2(aw)zh式中 tg 2最

17、大安匝制動曲線2 的斜率，可取為 1.4 。當(dāng)計(jì)算出的動作安匝小于60 安匝時，取 60 安匝。差動保護(hù)的靈敏度為i d j min wcd zd2k lm(aw) dz例題對一臺容量為 40.5mva 三相三繞組降壓變壓器進(jìn)行差動保護(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。括號內(nèi)的數(shù)字為最小三相短路電流值。dl 點(diǎn)單相接地時 , id(1) 2 2ka 。.(2)差動保

18、護(hù)的一次動作電流確定如下:1) 躲勵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 ) 短路時的最大不平衡電流idzjbk ibp. max k (i+ ibp. u+ ibp.ph)kkbp.ta=1.3 (0.1+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, 差動保護(hù)的動作電流取為idzjb =438.75(a)(3) 計(jì)算差動線圈匝數(shù)及實(shí)際動作電流為差動線圈的實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向小調(diào)整, 取wcd，zd=6( 匝 )繼電器的實(shí)際動作電流為i dz.j.j

19、b.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 型差動繼電器, 制動線圈放在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)算差動保護(hù)的起動電流 .1) 1) 躲勵磁涌流i dzjb =kki e t =1.5 213=319.5(a)2) 2) 躲 d2 點(diǎn) ( 外部 ) 短路時的最大短路電流產(chǎn)生的不平衡電流i dzjb kki bp. max kk(i bp.ta+ i bp. u+ i bp.ph )=1.3 (0.1+0.05+0.05) 965=250(a

20、)(3) (3)計(jì)算差動線圈匝數(shù)及實(shí)際動作電流為.差動線圈的實(shí)際匝數(shù)向小調(diào)整, 整定匝數(shù)取為8 匝 . 實(shí)際動作電流i dz.j.jb.sj=60/8=7.5(a)(4) (4) 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)=0.0120.05+ w )fph.10=( w - wph.sj)/ ( wph.jsph.jscd.zd=(2.36-2)/(2.36+8)=0.0350.05(6) (6) 計(jì)算制動線圈匝數(shù)制動線圈的實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向上調(diào)整,取 w zh.js =3 匝 .(7) (7) 靈敏度校驗(yàn) .在校驗(yàn)點(diǎn) (10kv 母線 )電路時 ,流過制動線圈的電流為負(fù)荷電流,制動安匝為查 bch-1 型繼電器最大安匝制動曲線2 或計(jì)算相應(yīng)的動作安匝得( aw)dz=tg 2(aw)zh=12.15 1.4=17 安匝 60 安匝.六、二次諧波制動的差動保護(hù)變壓器的勵磁涌流中含有占基波30 70的二次諧波分量，利用二次諧波制動躲過勵磁涌流。 利用制動線圈躲開外部故障時最大不平衡電流。 具有二次諧波制動的變壓器