電力變壓器故障方式和保護(hù)措施

1、電力變壓器故障方式和保護(hù)措施第一節(jié) 電力變壓器的故障、異常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式第二節(jié) 變壓器的差動(dòng)保護(hù)第三節(jié) 變壓器的氣體保護(hù)第四節(jié) 變壓器的電流速斷保護(hù)第五節(jié) 變壓器相間短路的后備保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)第六節(jié) 變壓器的零序保護(hù)對(duì)本章學(xué)習(xí)的要求對(duì)本章學(xué)習(xí)的要求是：（1）了解變壓器可能產(chǎn)生的故障類型和異常工作的狀態(tài)；（2）掌握變壓器的保護(hù)方式；（3）熟練掌握縱差動(dòng)保護(hù)的工作原理及特點(diǎn)；（4）了解不平衡電流可能產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)，減小措施；（5）了解勵(lì)磁涌流產(chǎn)生原因及特點(diǎn)，以及變壓器差動(dòng)保護(hù)中如何克服勵(lì)磁涌流的影響；（6）掌握變壓器差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算原則；（7）掌握帶速飽和變流器的差動(dòng)繼電器（BCH-2或B

2、CH-1）的構(gòu)造和特性；（8）了解電流、電壓保護(hù)在變壓器保護(hù)中的作用；（9）掌握瓦斯保護(hù)中的工作原理及接線。第一節(jié) 電力變壓器的故障、異常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。1、油箱內(nèi)部故障有，繞組的相間短路、繞組的匝間短路、直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的接地短路。2、油箱外部故障主要有，油箱外部絕緣套管、引出線上發(fā)生相間短路或一相碰接箱殼（或稱直接接地短路）。3、變壓器的異常工作狀態(tài)有過負(fù)荷；由外部短路引起的過電流；油箱漏油引起的油位下降；外部接地短路引起中性點(diǎn)過電壓；繞組過電壓或頻率降低引起的過勵(lì)磁；變壓器油溫升高和冷卻系統(tǒng)故障等。變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)：(1)為反應(yīng)油箱

3、內(nèi)部各種短路故障和油面降低，對(duì)于及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)以上變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。(2)為反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路，以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路及繞組匝間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。第一節(jié) 電力變壓器的故障、異常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式(3)為反應(yīng)外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備保護(hù)，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。(4)為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。(5)對(duì)于以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，其動(dòng)作時(shí)限較長，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。(6)高壓側(cè)電

4、壓為500KV及以上的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過勵(lì)磁保護(hù)。(7)對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。第二節(jié)變壓器的差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)能正確區(qū)分被保護(hù)元件保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障，并能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障。變壓器差動(dòng)保護(hù)用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。 10-1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖第二節(jié)變壓器的差動(dòng)保護(hù)一、不平衡電流產(chǎn)生的原因及減小不平衡電流的方法（一）穩(wěn)態(tài)不平衡電流 1、變壓器各側(cè)電流相位不同引起不平衡電流 在電力系統(tǒng)中大、中型變壓器采用Y，d11接線的很多，變壓

5、器一、二次側(cè)線電流相位差30，如果兩側(cè)電流互感器采用相同接線方式，即使I1和I2的數(shù)值相等，其不平衡電流為Iunb1=2I11。因此，必須補(bǔ)償由于兩側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流。具體方法是將Y,d11接線的變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接成三角形接線，三角形接線側(cè)電流互感器接成星形接線，這樣可以使兩側(cè)電流互感器二次聯(lián)接臂上的電流相位一致。1、變壓器各側(cè)電流相位不同引起不平衡電流2、由于電流互感器計(jì)算變比與選用的標(biāo)準(zhǔn)變比不同而引起的不平衡電流高壓側(cè)保護(hù)臂中電流比該側(cè)互感器二次側(cè)電流大倍，為使正常負(fù)荷時(shí)兩側(cè)保護(hù)臂中電流接近相等，故高壓側(cè)電流互感器變比應(yīng)增大倍考慮。變壓器星形接線側(cè)按三角形接線的電

6、流互感器變比為 （10-1）變壓器角形接線側(cè)按星形接線的電流互感器的變比為 （10-2）由于實(shí)際所選電流互感器的變比不同于計(jì)算值，勢(shì)必在差動(dòng)回路中出現(xiàn)不平衡電流值。應(yīng)采取補(bǔ)償措施（1）用自耦變壓器UT改變差動(dòng)臂的電流；（2）用中間變流器UA進(jìn)行磁勢(shì)補(bǔ)償；（3）用電抗變換器UX1和UX2二次繞組串接差動(dòng)輸出進(jìn)行磁勢(shì)補(bǔ)償。3由變壓器調(diào)壓引起的不平衡電流當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，需要調(diào)節(jié)變壓器調(diào)壓分接頭以保證系統(tǒng)電壓水平。在當(dāng)調(diào)壓分接頭位置改變時(shí)，在差動(dòng)回路中引起很大不平衡電流。該不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍U及變壓器一次電流成正比，可由下式計(jì)算在運(yùn)行中不可能隨變壓器分接頭改變而重新調(diào)整差動(dòng)繼電器的參數(shù)，

7、因此，U引起的不平衡電流要在整定計(jì)算時(shí)考慮躲過。4由于各則電流互感器誤差不同引起的不平衡電流變壓器各側(cè)電壓等級(jí)和額定電流不同，因而采用的電流互感器型號(hào)不同，它們的特性差別很大，故引起較大的不平衡電（實(shí)際上是兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁電流之差） （10-6）Kerr電流互感器誤差，??；KSt電流互感器同型系數(shù)，對(duì)發(fā)電機(jī)線路縱差保護(hù)取；對(duì)變壓器、母線差動(dòng)保護(hù)取1；（二）暫態(tài)過程中的不平衡電流差動(dòng)保護(hù)要躲過外部短路時(shí)暫態(tài)過程中的不平衡電流，其中含有很大非周期分量，偏于時(shí)間軸一側(cè) 如圖10-4（a）短路電流雖然在初瞬也具有一定成分的非周期分量，但衰減很快，只是短暫地延遲了非周期分量的傳變。速飽和變流器一次繞組

8、中只有短路電流周期分量通過，此時(shí)鐵芯中B變化很大，在W2中感生很大電勢(shì)，使差動(dòng)繼電器可靠動(dòng)作。如圖10-14（b）。B0IunbiiiiikBB圖10-4（a ）圖14-4（b）（二）暫態(tài)過程中的不平衡電流綜和考慮暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的影響，總的不平衡電流為：（三）變壓器的勵(lì)磁涌流變壓器勵(lì)磁電流僅流經(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?？珊雎圆挥?jì)。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)。勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生圖10-5 勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生及電流變化曲線（a）穩(wěn)態(tài)時(shí)電壓與磁通關(guān)

9、系；（c）變壓器鐵芯的磁化曲線瞬間合閘時(shí)電壓與磁通關(guān)系勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生（b）t=0,u=0瞬間空載合閘時(shí)電壓與磁通關(guān)系（d）勵(lì)磁涌流波形勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)：包含有很大成份的非周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時(shí)間軸的一側(cè)；包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波3040%以上；波形之間出現(xiàn)間斷角a，可達(dá)80以上。防止勵(lì)磁涌流的影響的措施：根據(jù)勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)，可以采取下列措施防止勵(lì)磁涌流的影響：采用具有速飽合鐵芯的差動(dòng)繼電器；利用二次諧波制動(dòng)而躲開勵(lì)磁涌流；按比較波形間斷角來鑒別內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流的差動(dòng)保護(hù)。由于速飽和變流器躲過非周期分量性能不夠理想，目前，中小型變壓器廣泛采用加強(qiáng)型速

10、飽和變流器（BCH-2型）構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)。BCH-2型（DCD-2、DCD-2M型）差動(dòng)繼電器，是在速飽和變流器基礎(chǔ)上，再加上短路繞組，以改善躲過非周期分量的性能。二、采用BCH型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)（一）BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)BCH-2型差動(dòng)繼電器由帶短路繞組的三柱式速飽和變流器和型電流繼電器組合而成。鐵芯中間柱B的截面是邊緣柱截面的二倍，其上繞有一個(gè)差動(dòng)繞組Wd、兩個(gè)平衡繞組WbI、WbII以及短路繞組一部分，短路繞組另一部分繞在左邊芯柱A上，而且兩者通過端子呈同向串聯(lián)。在右邊芯柱C上繞有二次繞組W2，它通過端子、與型電流繼電器相連接 。圖10-6為BCH-2型差動(dòng)

11、繼電器的結(jié)構(gòu)圖二、采用BCH型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)C柱中總磁通為：二、采用BCH型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)C柱中總磁通為：令式則將IK折算到Wd側(cè)，并以 表示，即 于是式（10-9）可改寫為在一般情況下，選取與相同標(biāo)號(hào)抽頭,維持 ，且因B柱截面為A柱截面兩倍，故磁阻RA=2RB。即 中后兩項(xiàng)去磁與增磁相等，這說明在保護(hù)區(qū)內(nèi)部故障時(shí)，短路繞組的存在不影響差動(dòng)繞組中交變電流向二次繞組W2的傳遞，不會(huì)改變繼電器的動(dòng)作安匝數(shù)和保護(hù)的靈敏性。只要流過它的電流產(chǎn)生的磁勢(shì)達(dá)到604安匝時(shí)，就可以保證接于W2上的電流繼電器能可靠動(dòng)作。C柱中總磁通為：（10-10）消除了勵(lì)磁涌流的影響在變壓器空載投入或外部

12、短路切除后，電壓突然恢復(fù)時(shí)，勵(lì)磁涌流將以不平衡電流形式流入差動(dòng)繞組Wd，由于其中含有很大成份非周期分量，使鐵芯迅速飽和，磁阻增大，Rm將更加增大，式10-10會(huì)使大大減小.而且鐵芯飽和后磁路磁阻增大，由A柱到C柱磁路長、漏磁增大，從而使A柱到C柱的助磁磁通顯著減小，而B柱到C柱磁路短，漏磁相對(duì)較小，故由B柱到C柱的去磁磁通減少并不顯著，但仍有較大去磁作用，因而使C柱貫穿于W2的總磁通減少的更加顯著，使型電流繼電器不易動(dòng)作，這說明短路繞組的存在加強(qiáng)了躲過非周期分量的影響，即可靠地消除了勵(lì)磁涌流的影響。BCH-2型繼電器直流助磁特性曲線IDC直流分量電流；Iac交流動(dòng)作電流電流IacDC有直流分量

13、的動(dòng)作電流K=IDC/IacDC-通入繼電器直流電流占有直流分量的動(dòng)作電流的比例 =IacDC/Iac-有直流分量的動(dòng)作電流比無直流電流時(shí)交流動(dòng)作電流提高的倍數(shù)。1201008060動(dòng)作安匝16/28=0.576/8=0.7516/16=12B2-D1A2-B1B2-C1A2-A1，B2-B1C2-C1，D2-D1短路繞組整定板上的插孔位置表10-3 短路繞組接入不同匝數(shù)比所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作安匝K值越大，動(dòng)作電流倍數(shù)越大，躲過勵(lì)磁涌流性能越好。 A2-A1B2-B1C2-C1D2-D1K0BCH-2型繼電器BCH-2型繼電器例題10-2用BCH-2 差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖 差動(dòng)線圈接

14、于變壓器差動(dòng)保護(hù)的差回路，當(dāng)安匝磁勢(shì)達(dá)到一定值時(shí)，二次線圈感應(yīng)的某一電勢(shì)值使電流繼電器起動(dòng)。 平衡線圈的作用是消除變壓器兩側(cè)電流互感器的計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致所產(chǎn)生的不平衡安匝磁勢(shì)。 短路線圈的作用是提高差動(dòng)繼電器躲過勵(lì)磁涌流的能力。 (二)由BCH-2型繼電器組成變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算(二)由BCH-2型繼電器組成變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 應(yīng)用BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的三相交流側(cè)的接線如教材圖10-10所示。現(xiàn)結(jié)合一個(gè)實(shí)例來說明其整定計(jì)算。例題10-2 某工廠總降壓變電所由無限大容量系統(tǒng)供電，其中變壓器的參數(shù)為SFL110000/60型，Y，d11接線，Uk%=9。

15、已知母線上三相短路電流在最大運(yùn)行方式下，在最小運(yùn)行方式下為，歸算到60kv分別為691A與560A，10kv側(cè)最大負(fù)荷電流為I=450A。歸算到60kv側(cè)為。擬采用BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)，試進(jìn)行整定計(jì)算。解：（1）計(jì)算變壓器一次側(cè)、二次側(cè)額定電流，選出電流互感器的變比，計(jì)算電流互感器二次聯(lián)接臂中的電流，其計(jì) 算結(jié)果列于表10-4中。 表10-4 例題中變壓器各側(cè)有關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)I1=I2=數(shù)據(jù)名稱各側(cè)數(shù)據(jù)60KV 10.5KV變壓器的額定電流電流互感器的接線方式Y(jié)電流互感器變比計(jì)算值選擇電流互感器標(biāo)準(zhǔn)變比電流互感器二次聯(lián)接臂電流從上表可以看出，I2I1，所以選較大者側(cè)為基本側(cè)。平

16、衡繞組WbI接于的基本側(cè)，平衡繞組WbII接于60kv側(cè)。（2）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)基本側(cè)的動(dòng)作電流，在決定一次動(dòng)作電流時(shí)應(yīng)滿足下列三個(gè)條件1）躲過變壓器勵(lì)磁涌流的條件2）躲過電流互感器二次斷線不應(yīng)誤動(dòng)作的條件3）躲過外部穿越性短路最大不平衡電流的條件 Iop1=1.3(10.1+0.05+0.05)3950=1027A式中 可靠系數(shù)與電流互感器的同型系數(shù)，取，取1 。 變壓器于基本側(cè)的額定電流與最大負(fù)荷電流； U、fS 改變變壓器分接頭調(diào)壓引起的相對(duì)誤差與整定匝數(shù)不同于計(jì)算匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；U取，變比誤差fS取初步進(jìn)行試算。 例題10-2例題10-2 在最大運(yùn)行方式下，變壓器二次母線上短路，歸算于

17、基本側(cè)的三相短路電流次暫態(tài)值。選取上述條件計(jì)算值中最大的作為基本側(cè)的一次動(dòng)作電流，即I取1027A。差動(dòng)繼電器基本側(cè)的動(dòng)作電流為式中 基本側(cè)的電流互感器變比與其接線系數(shù) （3）確定BCH-2型差動(dòng)繼電器各繞組的匝數(shù)。該繼電器在保持 時(shí)其動(dòng)作安匝數(shù)為為了平衡得更精確。使不平衡電流影響更小，可將接于基本側(cè)平衡繞組WbI作為基本側(cè)動(dòng)作匝數(shù)的一部分，選取差動(dòng)繞組Wd與平衡繞組WbI的整定匝數(shù)W=6匝，WbIset=1匝，即 匝。例題10-2確定非基本側(cè)平衡繞組WbII的匝數(shù)選整定匝數(shù)匝，其相對(duì)誤差為要求相對(duì)誤差的絕對(duì)值不超過0.05。顯然不平衡電流不能完全消除，還會(huì)剩下一部分 YWbIIWbITA2T

18、A1I1I2因 0.05，故不必重新計(jì)算動(dòng)作電流值。例題10-2 確定短路繞組匝數(shù)，即確定短路繞組的插頭的插孔。它有四組插孔，見圖10-7所示。從圖10-8直流助磁特性曲線可知，短路繞組匝數(shù)越多，躲過勵(lì)磁涌流的性能越好，但當(dāng)內(nèi)部故障電流中有較大非周期分量時(shí)，BHC-2型繼電器動(dòng)作時(shí)間要延長。因此，對(duì)勵(lì)磁涌流倍數(shù)大的中小容量變壓器，當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)短路電流非周期分量衰減較快，對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求較低。故多選用插孔C2C1或D2D1。另外應(yīng)考慮電流互感器的型式，勵(lì)磁阻抗小的電流互感器，如套管式，吸收非周期分量較多，短路繞組應(yīng)選用較多匝數(shù)的插孔。所選插孔是否合適。應(yīng)通過變壓器空載投入試驗(yàn)確定。本題宜采用C

19、2C1插孔擰入螺絲，接通短路繞組。例題10-2（4）靈敏系數(shù)校驗(yàn) 本列題為單電源應(yīng)以最小運(yùn)行方式下10kV側(cè)兩相短路反應(yīng)到電源側(cè)進(jìn)行校驗(yàn)，側(cè)母線兩相短路歸算到60kV側(cè)流入繼電器的電流為60kv電源側(cè)BCH-2型繼電器的動(dòng)作電流為則差動(dòng)保護(hù)裝置的最小靈敏度為可見，滿足靈敏系數(shù)要求 ，各繞組整定匝數(shù)如教材圖10-7中插孔涂黒表示。本題解題完畢。三、采用帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 三柱式鐵芯電磁型電流繼電器差動(dòng)線圈Wd，兩個(gè)平衡線圈WbI、WbII制動(dòng)線圈Wres工作線圈W2。組成：WbIWbIIWdIresBCH-1型繼電器結(jié)構(gòu)原理圖差動(dòng)線圈：通以電流產(chǎn)生磁通1，在兩個(gè)二次工作繞組上

20、感應(yīng)的電勢(shì)相串聯(lián)，能使電流繼電器動(dòng)作。制動(dòng)線圈：通以電流產(chǎn)生的磁通res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(shì)反向串聯(lián)，合成電勢(shì)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，加大繼電器的動(dòng)作安匝。各部分作用：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。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(shì)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(shì)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。帶有制動(dòng)線圈的變壓器差動(dòng)保護(hù),以變壓器的電源側(cè)為

21、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。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A側(cè)無電源，制動(dòng)線圈中沒有短路電流，不起制動(dòng)作用 。KAAB1QF2QF1、BCH-1型繼電器工作特性曲線1為不平衡電流與外部短路電流的關(guān)系；曲線2為無制動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流；曲線3為制動(dòng)特性曲線，位于直線1之上，交與水平線與a點(diǎn)。從圖中可以看出，在任何短路故障時(shí)，繼電器動(dòng)作電流都大于不平衡電流。圖10-15BCH-1繼電器工作特性1、當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，A側(cè)無電源，制動(dòng)繞組Wres中無電流通過Ires=0，其動(dòng)作電流為Iop

22、.r.0，差動(dòng)繞組由A側(cè)提供短路電流，這種情況下保護(hù)最靈敏。2、內(nèi)部故障時(shí)，A、B電源提供短路電流相等，Ires=1/2IK可，即制動(dòng)繞組中電流為差動(dòng)繞組中電流一半。如圖10-15曲線5所示。直線5與制動(dòng)曲線3交于b點(diǎn)，在b點(diǎn)右側(cè)直線5在曲線3之上，所以繼電器動(dòng)作。3、在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，B側(cè)無電源，制動(dòng)繞組與差動(dòng)繞組中電流相等，Ires=IK，如圖直線4，它與制動(dòng)曲線3交于C點(diǎn)，繼電器動(dòng)作電流為Iopr.2 ，直線4始終在制動(dòng)曲線3之上，故繼電器能動(dòng)作。Ires13542Iopr0bc0Iunb.maxABWres1Wres2WbIIWbIWd對(duì)應(yīng)圖10-14BCH-1 型繼電器接于雙繞組變壓器差

23、動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖BCH-1 型繼電器接于雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖制動(dòng)線圈的安裝位置如下：(1) 對(duì)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。(2) 對(duì)于單側(cè)電源的三繞組變壓器，制動(dòng)線圈應(yīng)接于流過變壓器最小穿越性短路電流的負(fù)荷側(cè)。 (3) 對(duì)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(duì)于雙側(cè)電源的雙繞組變壓器，制動(dòng)線圈應(yīng)接于小電源側(cè)。當(dāng)僅有小電源供電時(shí)，能保證保護(hù)裝置的靈敏度。 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BCH一2型差動(dòng)繼電器相同。 (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

24、涌流: 躲開電流互感器二次斷線產(chǎn)生的不平衡電流： 躲開未裝制動(dòng)線圈側(cè)外部短路時(shí)的不平衡電流Iunb： 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BCH一2型繼電器相同。 (4)計(jì)算平衡線圈匝數(shù) 與BCH一2型繼電器相同。 (5)校驗(yàn)平衡線圈圓整誤差 與BCH一2型繼電器相同。 一1型差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 (6)計(jì)算制動(dòng)線圈匝數(shù)Wres： 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)。 對(duì)于雙繞組變壓器，制動(dòng)線圈計(jì)算匝數(shù)為 制動(dòng)線圈要保證外部短路時(shí)可靠制動(dòng)，其實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向上整定。 （7）靈敏度校驗(yàn) 首先求出保護(hù)范圍內(nèi)校驗(yàn)

25、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，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)的靈敏度為四、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù) 四、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù) 圖10-16所示為由LCD-15型差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖。該保護(hù)由比率制動(dòng)部分、差動(dòng)部分、二次諧波制動(dòng)部分、差動(dòng)電流速斷部分及極化繼電器所組成.(一)比率制動(dòng)回路 圖10-16中比率制動(dòng)回路如圖10-17所示，實(shí)際上是一比率制動(dòng)式差動(dòng)繼電器。它由電抗變換器1UX、4UX，整流橋U1、U4，穩(wěn)壓管VS，電容C1、C4和極化繼電器KP所組成。電容C1和1UX的二

26、次繞組組成工頻串聯(lián)諧振電路，當(dāng)差動(dòng)回路通過基波電流時(shí)，C1輸出高電壓。C4為濾波電容。1UX和2UX的二次繞組匝數(shù)相同，1UX一次繞組Wd稱為差動(dòng)繞組；4UX有兩個(gè)相同匝數(shù)的一次繞組W和W稱為制動(dòng)繞組，兩繞組極性如圖10-17所示。差動(dòng)繞組是制動(dòng)繞組匝數(shù)的兩倍，即Wd=2W=2W。差動(dòng)繞組接在差動(dòng)回路中，而兩個(gè)制動(dòng)繞組接在兩個(gè)差動(dòng)臂中。 四、二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù) 正常運(yùn)行以及外部短路時(shí)，流過Wd的電流為Id=I1-I2,是不平衡電流，數(shù)值很小。流過制動(dòng)繞組Wres的電流即IdIres，故繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繞組電流為短路點(diǎn)的總的短路電流，數(shù)值較大，而制動(dòng)繞組電流比較小，即Id

27、Ires，繼電器靈敏動(dòng)作。1UX一次側(cè)流過Id，4UX一次側(cè)流過Ires，則在電抗變換器二次側(cè)產(chǎn)生兩個(gè)相應(yīng)交流電壓，并分別經(jīng)過兩個(gè)全波整流橋U1和U4整流后，輸出直流電壓U1和U2，分別稱為工作電壓和制動(dòng)電壓。U1和U2分別與Id和Ires成正比，即U1=K1Id，U2=K2Ires。U2U11、當(dāng)不考慮穩(wěn)壓管VS作用時(shí)的制動(dòng)特性當(dāng)差動(dòng)繞組電流Id滿足上式時(shí)，繼電器剛好動(dòng)作，此時(shí)的差動(dòng)電流Id稱為動(dòng)作電流Iop.r。上式在直角坐標(biāo)系中為一直線，如圖10-18中虛線1，這時(shí)的制動(dòng)特性為通過原點(diǎn)的直線，斜率m，改變R1、R2、K1、K2可改變制動(dòng)特性的斜率。繼電器的動(dòng)作電流I與制動(dòng)電流Ires之比

28、稱為制動(dòng)系數(shù)，即當(dāng)工作電壓U1和制動(dòng)電壓U2加到極化繼電器上，分別產(chǎn)生電流I1和I2為I1=U1/R1=K1Id/R1，I2=U2/R2=K2Ires/R2。如不考慮極化繼電器動(dòng)作所消耗的功率時(shí)，在理想條件下，繼電器動(dòng)作條件為I1I2=0。由此可得出（10-12）（10-11）ABNKIresId2C130圖10-18制動(dòng)特性1、當(dāng)不考慮穩(wěn)壓管VS作用時(shí)的制動(dòng)特性若考慮極化繼電器的功率損失時(shí)，則繼電器動(dòng)作邊界條件為I1I2=I0，式中I0是為克服極化繼電器功率損耗所必需的。I0通過差動(dòng)繞組產(chǎn)生動(dòng)作電流I, I是無制動(dòng)電流時(shí)的動(dòng)作電流。I在1UX二次側(cè)產(chǎn)生動(dòng)作電壓U，所以I0可表示為：此時(shí)動(dòng)作方

29、程為：（10-13）（10-14）上式中Id正好使繼電器剛能動(dòng)作，故稱為動(dòng)作電流，故上式可表示為：（10-15）上式說明，實(shí)際情況下制動(dòng)特性為不通過原點(diǎn)的直線，如圖10-18中直線2。顯然這時(shí)Kresm。ABNKIresId2C130圖10-18制動(dòng)特性 2當(dāng)考慮穩(wěn)壓管VS的作用時(shí)當(dāng)考慮穩(wěn)壓管VS的作用時(shí)，制動(dòng)電壓只有克服穩(wěn)壓管VS的反向擊穿電壓時(shí)才能起到制動(dòng)作用。制動(dòng)電壓在極化繼電器中產(chǎn)生電流I2=(U2UW)/R2，UW為穩(wěn)壓管反向擊穿電壓，可用流過制動(dòng)繞組的制動(dòng)電流I在4UX二次側(cè)產(chǎn)生的電壓UW=K2I表示，由此可得到(10-16 )上式所表示的制動(dòng)特性，可用圖10-18中折線ABC表示

30、。代表無制動(dòng)作用時(shí)的動(dòng)作電流I,ON為開始有制動(dòng)作用時(shí)的制動(dòng)電流I。在制動(dòng)電流小于時(shí)I，繼電器無制動(dòng)作用。其目的是為了提高內(nèi)部故障時(shí)的靈敏性。一般取I1)ITN/KTA。I決定于穩(wěn)壓管VS的反向擊穿電壓UW。對(duì)于某個(gè)繼電器來說I是一個(gè)確定值，不需要整定。需要整定的是無制動(dòng)作用時(shí)的動(dòng)作電流I應(yīng)大于此時(shí)的不平衡電流，即ABNKIresId2C130(10-17)式中I額定電流條件下的不平衡電流。圖10-18中曲線3為對(duì)應(yīng)不同短路電流時(shí)的不平衡電流，K點(diǎn)是對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)是外部短路時(shí)，最大短路電流通過時(shí)產(chǎn)生的最大不平衡電流，為使在最大不平衡電流時(shí)不誤動(dòng)作，則繼電器一次側(cè)動(dòng)作電流值為(10-18)所以虛線1

31、的斜率m或制動(dòng)系數(shù)Kres應(yīng)按下式計(jì)算:(10-19)按上式選取制動(dòng)特性曲線BC的斜率Kres可使繼電器在外部短路時(shí)通過最大短路電流時(shí)不誤動(dòng)作。（二）2次諧波制動(dòng)回路如圖10-16所示，2次諧波制動(dòng)回路由電抗變換器2UX、電容C2、電抗L、電容C3和電阻R2組成。電抗變換器2UX二次繞組與電容C2組成100Hz諧振回路,以便從電容C2兩端取出2次諧波電壓，再經(jīng)電抗L和電容C3組成對(duì)50Hz的阻波器，除去其中的基波分量，并通過整流器U2輸出一個(gè)2次諧波制動(dòng)量加在極化繼電器上，以防止變壓器空載投入的誤動(dòng)作。 （三）電流速斷回路差動(dòng)電流速斷回路由3UX、U3和C5組成。3UX二次側(cè)輸出一個(gè)與差動(dòng)電流

32、Id成正比的電壓，經(jīng)U3整流、C5濾波后加在執(zhí)行元件KM上，當(dāng)輸出電壓達(dá)到整定值時(shí)，中間繼電器KM動(dòng)作接通跳閘回路?？梢岳?UX二次繞組分接頭改變動(dòng)作值。（四）制動(dòng)繞組的接入方式4UX一次側(cè)制動(dòng)繞組應(yīng)根據(jù)以下情況接線：1)對(duì)于單側(cè)電源雙繞組變壓器，應(yīng)將4UX的兩個(gè)一次繞組順向串聯(lián)或僅用其中一個(gè)繞組接于負(fù)荷側(cè)差動(dòng)臂中。當(dāng)發(fā)生外部短路時(shí)，能可靠動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，無制動(dòng)作用，有較高的靈敏性。2）對(duì)于雙側(cè)電源的雙繞組變壓器，4UX的兩個(gè)一次繞組分別接于兩個(gè)負(fù)荷側(cè)的差動(dòng)臂中，其連接應(yīng)保證正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的總磁勢(shì)為兩側(cè)磁勢(shì)之和。當(dāng)發(fā)生外部故障時(shí)，制動(dòng)作用最大；而當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)作用最小。3）對(duì)于單電源的三繞組變壓器，4UX的兩個(gè)一次繞組應(yīng)分別接在兩負(fù)荷側(cè)的差動(dòng)臂中。4）對(duì)于雙電源的三繞組變壓器，應(yīng)將4UX的兩個(gè)一次繞組接于負(fù)荷側(cè)和小電源側(cè)的差動(dòng)臂中。5）對(duì)于多側(cè)電源的三繞組變壓器，各側(cè)均接入制動(dòng)繞組，采用LCD-11型繼電器。（五）諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算1、選擇自耦電流變換器變比 首先計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流IT