繼電保護(hù)第7章變壓器保護(hù)

1、第七章 變壓器保護(hù)第一節(jié) 概述一、電力變壓器的故障和繼電保護(hù)的設(shè)置 變壓器在電力系統(tǒng)中使用非常普遍而且占有十分重要的地位。如果變壓器發(fā)生故障和處于不正常運(yùn)行狀態(tài)，將會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行和安全供電帶來(lái)嚴(yán)重的后果，所以有必要根據(jù)變壓器的電壓等級(jí)、容量和重要成度裝設(shè)專用的繼電保護(hù)裝置。 變壓器可能發(fā)生的故障一般分為變壓器箱體內(nèi)部故障和箱體外部故障兩大類。箱體內(nèi)部故障主要有：變壓器繞組的相間短路、繞組內(nèi)的層間或匝間短路，單相接地短路故障。這些故障對(duì)供用電系統(tǒng)及其設(shè)備會(huì)產(chǎn)生很大的危害，短路電流產(chǎn)生的電弧會(huì)破壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，電弧還會(huì)使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，可能導(dǎo)致密閉的變壓器油箱因氣體迅

2、速膨脹而爆炸。箱體外部故障主要是：引出線絕緣套管的故障，它可能引起引出線的相間短路或?qū)ψ儔浩魍鈿さ慕拥囟搪?。由于變壓器的故障，危及供用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行和供電的可靠性，所以應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)裝置。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)有：外部短路或過(guò)負(fù)荷所引起的繞組中過(guò)電流、油面降低，電壓升高等。長(zhǎng)時(shí)間的不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使變壓器的溫度升高、絕緣老化、壽命縮短，甚至?xí)鸸收?，因此，?yīng)裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘的繼電保護(hù)裝置：二、繼電保護(hù)的設(shè)置 根據(jù)以上情況分析，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置： （1）瓦斯保護(hù)。變壓器箱體內(nèi)部故障的保護(hù)，即箱體內(nèi)發(fā)生故障伴隨油分解產(chǎn)生氣體或變壓器油面不論任何原因下降時(shí)，瓦斯保

3、護(hù)動(dòng)作。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于變壓器的斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)一般裝設(shè)在容量為800千伏安及以上的變壓器上。 （2）電流速斷保護(hù)。變壓器套管處及變壓器箱體內(nèi)部故障的保護(hù)，即變壓器發(fā)生故障引起繞組電流突然增大時(shí)，電流速斷保護(hù)動(dòng)作。電流速斷保護(hù)一般裝設(shè)在容量為10000千伏安以下單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300千伏安以下并列運(yùn)行的變壓器上，動(dòng)作于變壓器的斷路器跳閘。 （3）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。變壓器套管處及變壓器箱體內(nèi)部故障的保護(hù)，即變壓器發(fā)生故障時(shí)，引起繞組電流變化，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)一般裝設(shè)在容量為10000千伏安以上單臺(tái)運(yùn)行的變壓器和容量在6300千伏安以上并列運(yùn)行的變壓器

4、上，動(dòng)作于變壓器的斷路器跳閘。 （4）過(guò)電流保護(hù)。變壓器套管處及變壓器箱體內(nèi)部故障時(shí)作為瓦斯保護(hù)、電流速斷保護(hù)（或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)）的后備保護(hù)，即變壓器發(fā)生故障引起繞組電流增大，或瓦斯保護(hù)、電流速斷保護(hù)（或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)）拒動(dòng)時(shí)，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作于變壓器的斷路器跳閘。 （5）過(guò)負(fù)荷保護(hù)。防止變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷的保護(hù)，即各種原因（如單臺(tái)運(yùn)行變壓器在備用電源自動(dòng)投入時(shí)）使變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷時(shí)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作。過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般裝設(shè)在可能出現(xiàn)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷的變壓器上，只接于某一相電流中并作用于信號(hào)。在無(wú)人值守的變電站，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于變壓器的斷路器跳閘。 （6）溫度信號(hào)裝置。為了監(jiān)視變壓器的上層油溫不超過(guò)85 ，一般

5、裝設(shè)溫度信號(hào)裝置,當(dāng)溫度信號(hào)裝置動(dòng)作時(shí)，可發(fā)出信號(hào)或自動(dòng)開起變壓器冷卻風(fēng)扇。第二節(jié) 變壓器的瓦斯保護(hù)一、瓦斯保護(hù)的作用 油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的，變壓器箱體內(nèi)部故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電弧或內(nèi)部某些部件發(fā)熱時(shí)，使絕緣材料和變壓器油分解產(chǎn)生大量氣體。利用這些氣體輕而上升油面下降和氣體存在壓力的特點(diǎn)來(lái)動(dòng)作的保護(hù)裝置，稱為瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)在變壓器箱體內(nèi)部故障時(shí)，有著獨(dú)特的、其它保護(hù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如繞組匝間短路和嚴(yán)重漏油。繞組匝間短路，將在短路的線匝內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使繞組和鐵芯局部發(fā)熱，絕緣老化甚至損壞，發(fā)展為各種嚴(yán)重的短路故障，這時(shí)變壓器箱體外電路中因繞組匝間短路而產(chǎn)生的電流值

6、不足以使其它保護(hù)動(dòng)作，只有瓦斯保護(hù)能夠靈敏動(dòng)作發(fā)出信號(hào)或跳閘。所以變壓器的瓦斯保護(hù)是不能被取代的變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)裝置，它和電流速斷保護(hù)（或差動(dòng)保護(hù)）相輔相成，共同作為變壓器的主保護(hù)。瓦斯保護(hù)最主要的元件是瓦斯繼電器。 二、瓦斯繼電器 瓦斯繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連通管道中，變壓器箱體內(nèi)部故障時(shí)，絕緣材料和變壓器油受熱產(chǎn)生的大量氣體都要通過(guò)瓦斯繼電器流向油枕。為了保證變壓器故障時(shí)產(chǎn)生的氣體無(wú)阻地通到油枕，防止空氣泡積存在變壓器頂蓋下面，變壓器安裝時(shí)應(yīng)有一些傾斜，使變壓器頂蓋沿油枕方向有1%1.5%的升高坡度，由變壓器到油枕有2%4%的升高坡度，如圖7-1所示。 初期的瓦斯繼電器

7、是上、下均為金屬浮筒和水銀觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，利用故障時(shí)變壓器油液面下降，浮在液面的上金屬浮筒移動(dòng)使水銀觸點(diǎn)接通，發(fā)出信號(hào)或跳閘。缺點(diǎn)是水銀觸點(diǎn)性能較差，金屬浮筒容易漏油，影響動(dòng)作的可靠性。 現(xiàn)在我國(guó)采用的瓦斯繼電器，主要有雙開口杯式（FJ3-80型）和開口杯擋板式（QJ1-80 型）瓦斯繼電器兩種結(jié)構(gòu)型式。 1、雙開口杯式（FJ3-80型）瓦斯繼電器如圖7-2所示為FJ3-80型復(fù)合式瓦斯繼電器，由上下兩個(gè)開口杯1和2、兩個(gè)平衡錘4、兩個(gè)磁力干簧觸點(diǎn)3、支架7和擋板8等組成。正常時(shí)兩個(gè)開口杯1和2都浸在油里，開口杯及附件重量產(chǎn)生的力矩小于平衡錘4重量所產(chǎn)生的力矩，永久磁鐵10距磁力干簧觸點(diǎn)3較遠(yuǎn)，磁

8、力干簧觸點(diǎn)3是斷開的，瓦斯繼電器不動(dòng)作。當(dāng)油箱內(nèi)輕微短路時(shí)，電弧使油產(chǎn)生的氣體順著油箱頂班進(jìn)入連通管，聚集在瓦斯繼電器上部，迫使油面下降，上開口杯（包括杯中的油）與附件在空氣中重量產(chǎn)生的力矩大于平衡錘4重量所產(chǎn)生的力矩，上開口杯順時(shí)針下降，使上永久磁鐵10靠近上磁力干簧觸點(diǎn)3。當(dāng)氣體的體積達(dá)到250300cm3時(shí)，磁力干簧觸點(diǎn)3接通，發(fā)出信號(hào)，此動(dòng)作稱為輕瓦斯動(dòng)作。當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重短路時(shí)，大電弧使絕緣油迅速裂解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致油箱內(nèi)容物劇烈膨脹，當(dāng)油氣流的流速大到0.71.2m/s, 下磁力干簧觸點(diǎn)3閉合,發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖。 2、開口杯擋板式（QJ1-80 型）瓦斯繼電器 如圖7-3所示為Q

9、J1-80型復(fù)合式瓦斯繼電器，主要使用在大型變壓器和強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器的保護(hù)上，具有較大流速整定范圍。為了提高抗干擾能力，重瓦斯部分采用雙干簧觸點(diǎn)串聯(lián)引出。其工作原理是：正常運(yùn)行時(shí)開口杯5 浸在油里，其外殼（不包括油杯內(nèi)的油）和附件在油內(nèi)的重量所產(chǎn)生的力矩，比平衡錘6 所產(chǎn)生的力矩小，開口油杯5 處于向上傾斜位置，與開口杯固定在一起的永久磁鐵4位于磁力干簧觸點(diǎn)15的上方，磁力干簧觸點(diǎn)15可靠地處于斷開位置。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體聚集在繼電器的上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降則開口油杯5及附件在空氣中的重量加上油杯內(nèi)油重所產(chǎn)生的力矩，超過(guò)平衡錘6 所產(chǎn)生的力矩，使油杯5 隨著油面的降

10、低而下沉，帶動(dòng)永久磁鐵4下降，當(dāng)永久磁鐵4靠近磁力干簧觸點(diǎn)15時(shí)，磁力干簧觸點(diǎn)15閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，大電弧使變壓器油分解而產(chǎn)生大量的氣體，強(qiáng)大的氣流伴隨油流沖擊擋板10。當(dāng)油流速度達(dá)到整定值時(shí)，擋板10被沖到限定位置，永久磁鐵11靠近磁力干簧觸點(diǎn)13，觸點(diǎn)閉合發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖。當(dāng)變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時(shí)，開口杯5下降到一定位置磁力干簧觸點(diǎn)15閉合，也會(huì)發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。 這兩種瓦斯繼電器使用開口杯克服了初期瓦斯繼電器浮桶漏油的缺點(diǎn)，磁力干簧觸點(diǎn)抗振性也非常好，但是在使用過(guò)程中應(yīng)注意：磁力干簧觸點(diǎn)容量較小，觸點(diǎn)負(fù)載不能過(guò)大；干簧觸點(diǎn)易受外界磁場(chǎng)的影

11、響及永久磁鐵所處溫度不能過(guò)高以免退磁等。 三、瓦斯保護(hù)的接線瓦斯保護(hù)的原理接線如圖7-4所示。KG為瓦斯繼電器，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后經(jīng)信號(hào)繼電器1KS發(fā)出信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于變壓器的斷路器1QF、2QF跳閘，并經(jīng)信號(hào)繼電器2KS發(fā)出跳閘信號(hào)。因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)是根據(jù)氣體量和油流速度而動(dòng)作，所以瓦斯保護(hù)不僅在變壓器箱體內(nèi)部發(fā)生故障和危險(xiǎn)的不正常情況時(shí)動(dòng)作，而且不論任何原因在變壓器箱體內(nèi)部出現(xiàn)空氣和油的沖擊流動(dòng)時(shí)也會(huì)動(dòng)作。因此在變壓器充油或修理后重新灌油時(shí)，空氣可能進(jìn)入油箱內(nèi)部，當(dāng)變壓器投入運(yùn)行帶負(fù)荷后，油溫逐步上升，隨之油中的空氣受熱上升進(jìn)入瓦斯繼電器，可能使輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)流速較大時(shí)重瓦斯保護(hù)也可能

12、動(dòng)作跳閘，使變壓器退出運(yùn)行。為防止這種誤動(dòng)，采用切換片2XB將重瓦斯保護(hù)切換至作用于信號(hào)，直至不再有空氣逸出為止，大約需要兩至三天。必須注意：在瓦斯繼電器試驗(yàn)時(shí)也應(yīng)切換至號(hào)。 重瓦斯保護(hù)是油流或氣流沖擊擋板轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度而使觸點(diǎn)閉合，但是這種沖擊不恒定，時(shí)通時(shí)斷，為了使觸點(diǎn)保持閉合，保證斷路器可靠跳閘，出口中間繼電器KCO應(yīng)有自保持回路。四、瓦斯保護(hù)的整定 1、輕瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作的整定。改變開口杯一側(cè)平衡錘的位置，可在250300cm3的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)信號(hào)觸點(diǎn)動(dòng)作的氣體體積。容量在10MVA以上的變壓器,一般正常整定值為250cm3。 2、重瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作的整定。調(diào)整擋板位置，即改變彈簧9的長(zhǎng)度，可在0.

13、61.5m/s范圍內(nèi)調(diào)整跳閘觸點(diǎn)動(dòng)作的油速，一般出廠時(shí)調(diào)節(jié)在1.2 m/s 。 瓦斯保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，靈敏度高，但是當(dāng)變壓器箱體外部發(fā)生故障時(shí)，須由電流速斷保護(hù)或差動(dòng)保護(hù)這些主保護(hù)才能切除故障。第三節(jié) 變壓器的電流速斷保護(hù) 單臺(tái)運(yùn)行容量小于10000KVA、并列運(yùn)行容量小于6300KVA的變壓器，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.5s且靈敏度滿足要求時(shí)，可采用電流速斷保護(hù)切除變壓器箱體外部發(fā)生的故障。電流速斷保護(hù)應(yīng)裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)，對(duì)于35KV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的變壓器電流速斷保護(hù)，其電流繼電器可只裝在A、C兩相上，構(gòu)成兩相三繼電器式接線，其單相原理接線如圖7-5所示。 一、電流速斷保

14、護(hù)的整定1、電流速斷保護(hù)整定時(shí)，動(dòng)作電流應(yīng)躲開變壓器低壓側(cè)k1 點(diǎn)短路，即IOP= KkIk.max式中 Kk 可靠系數(shù)，取1.2 1.3。 Ik.max 變壓器低壓側(cè)母線k1點(diǎn)短路時(shí)的最大短路電流。 2、動(dòng)作電流還應(yīng)躲開變壓器的厲磁涌流，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般取Iop=（35）IN式中 IN 變壓器的額定電流。 3、電流速斷保護(hù)校驗(yàn)靈敏度時(shí)，應(yīng)取保護(hù)安裝處k2點(diǎn)短路時(shí)的最小短路電流，要求二、電流速斷保護(hù)的校驗(yàn) 變壓器的電流速斷保護(hù)動(dòng)作值較高，因此電流速斷保護(hù)只能保護(hù)電源側(cè)變壓器引出線和變壓器繞組的一部分。但與瓦斯保護(hù)及過(guò)電流保護(hù)配合，可以保證對(duì)中小容量變壓器的保護(hù)。當(dāng)電流速斷保護(hù)校驗(yàn)靈敏度不滿足

15、要求時(shí)，也可以和10000 kVA 及以上大容量變壓器一樣，采用差動(dòng)保護(hù)。第四節(jié) 變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)能夠保護(hù)變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的短路故障。雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線如圖7-6所示，變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理與輸電線路的差動(dòng)保護(hù)基本相同，電流互感器采用減極性標(biāo)注，在變壓器的高壓與中壓側(cè)均規(guī)定一次電流流向變壓器為方向，在變壓器的低壓側(cè)規(guī)定一次電流流出變壓器為正方向，變壓器兩側(cè)的電流互感器二次按環(huán)流法連接。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，流入繼電器差動(dòng)繞組的電流為零或不平衡電流較小，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器差動(dòng)繞組的電流較大，差動(dòng)保護(hù)可靠動(dòng)作。由于變壓器兩側(cè)的電流大小不同，電流

16、相位在Y，d接線時(shí)也不相同，故必須進(jìn)行相位補(bǔ)償和數(shù)值補(bǔ)償，才能使變壓器正常運(yùn)行時(shí)，流入繼電器的不平衡電流為零或較小。此外，差動(dòng)保護(hù)還應(yīng)考慮變壓器勵(lì)磁涌流的影響和變壓器外部故障時(shí)的不平衡電流。一、相位補(bǔ)償和數(shù)值補(bǔ)償1、相位補(bǔ)償 如圖7-6所示，以Y，d11接線的變壓器為例，d側(cè)電流相位超前Y側(cè)電流相位30°。如果兩側(cè)電流互感器采用相同的接線方式，正常運(yùn)行時(shí)將有很大的不平衡電流進(jìn)入差動(dòng)繼電器，為了防止保護(hù)誤動(dòng)作，動(dòng)作值應(yīng)躲過(guò)它。這樣，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)的靈敏度很低，只有減小不平衡電流，才能降低保護(hù)的動(dòng)作值，滿足靈敏度的要求，因此變壓器兩側(cè)的電流相位差別必須加以補(bǔ)償。 相位補(bǔ)償是利用

17、裝設(shè)在變壓器各側(cè)電流互感器的二次繞組特殊連接方法實(shí)現(xiàn)的，即將裝設(shè)在變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形，二次電流相位不變，而將裝設(shè)在變壓器星形側(cè)的電流互感器接成三角形，二次電流超前移相30°，依此構(gòu)成星形和三角形接線的電流互感器與差動(dòng)繼電器間的連接，使變壓器正常運(yùn)行和外部短路時(shí)各側(cè)電流互感器的二次電流方向相同，減小流入差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流。 相位補(bǔ)償使變壓器正常運(yùn)行和外部短路時(shí)各側(cè)電流互感器二次側(cè)電流相位相同，但變壓器低壓側(cè)線電流恒大于高壓側(cè)線電流，故變壓器各側(cè)必須采用不同變比的電流互感器才能使二次側(cè)流入繼電器的電流為零，為此，變壓器各側(cè)的電流還應(yīng)進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償。 2、數(shù)值補(bǔ)償 電流互感

18、器二次側(cè)額定電流一般為5A ，即， 變壓器三角形側(cè)電流互感器變比 變壓器星形側(cè)電流互感器變比 式中 IN（Y） 變壓器三角形側(cè)額定線電流； IN（） 變壓器星形側(cè)額定線電流。式（7-6）中，變壓器星形側(cè)電流互感器按三角形接線進(jìn)行相位補(bǔ)償時(shí)將差動(dòng)臂中的電流擴(kuò)大了倍因此，電流互感器變比也應(yīng)擴(kuò)大倍，才能使兩側(cè)電流互感器二次電流相同。按式（7-5）、（7-6）選擇電流互感器的變比，理想狀況下，變壓器各側(cè)的電流差別可以得到完全的數(shù)值補(bǔ)償。但在實(shí)際工作中，電流互感器是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的，計(jì)算變比和實(shí)際選擇的標(biāo)準(zhǔn)變比不可能完全相同，變壓器兩側(cè)的電流在數(shù)值補(bǔ)償后仍有差別，因此需要在電流互感器的二次側(cè)裝設(shè)自偶

19、變流器或中間變流器進(jìn)行二次數(shù)值補(bǔ)償，如圖7-7 所示。同樣，自偶變流器變比的標(biāo)準(zhǔn)化或中間變流器的繞組是整匝調(diào)節(jié)，與計(jì)算值仍然不可能完全相同，因此，差動(dòng)回路中總存在著不平衡電流。 為了不使正常運(yùn)行時(shí)的電流互感器處于飽和狀態(tài)，所選取的標(biāo)準(zhǔn)變比應(yīng)接近且大于計(jì)算變比。二、變壓器的勵(lì)磁涌流 變壓器的勵(lì)磁電流只流過(guò)電源側(cè)的繞組，在保護(hù)的差動(dòng)回路中形成不平衡電流。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，電源側(cè)只流過(guò)很小的勵(lì)磁電流，為額定電流的3%5%，外部短路時(shí)，由于電壓降低，勵(lì)磁電流更小，所以，由此產(chǎn)生的不平衡電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響可以忽略不計(jì)。當(dāng)變壓器空載投入電網(wǎng)時(shí)或外部短路故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中，變壓器的電源側(cè)會(huì)出現(xiàn)很大

20、的勵(lì)磁電流，數(shù)值上可達(dá)額定電流的510倍，稱為勵(lì)磁涌流，它在差動(dòng)回路中形成的不平衡電流很大，特點(diǎn)和內(nèi)部故障一樣，常影響差動(dòng)保護(hù)的正確工作，所以必須分析勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)，針對(duì)性地采取措施來(lái)減小勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響并在整定計(jì)算中躲過(guò)。如圖7-8所示，變壓器穩(wěn)定工作狀況下，鐵芯中的磁通應(yīng)滯后外加電壓90°，如在空載且電壓瞬時(shí)值為零（U=0）時(shí)合閘，鐵芯中的磁通幅值應(yīng)為-m，但變壓器是帶鐵芯的電感性元件，鐵芯中的磁通不能突變，合閘時(shí)必然產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)程，出現(xiàn)一個(gè)幅值為+m的非周期分量磁通與-m抵消，使鐵芯中只有剩余磁通r，過(guò)半個(gè)周期后，鐵芯中的綜合磁通達(dá)到最大值=2m+r，此時(shí)變壓器

21、鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁阻抗下降，勵(lì)磁電流極大增加，形成變壓器的勵(lì)磁涌流。如合閘瞬時(shí)電壓幅值為最大時(shí)，磁通從零開始變化，將不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。對(duì)于三相電力變壓器而言，某一相電壓為最大值時(shí)合閘，該相不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，但其它兩相必然會(huì)出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流。三相電力變壓器的三個(gè)兩項(xiàng)勵(lì)磁涌流差，往往有一個(gè)幾乎沒有直流分量的周期性電流，其峰值可能達(dá)到另外兩項(xiàng)勵(lì)磁涌流差峰值的一半，如圖7-9所示。單相變壓器的勵(lì)磁涌流可用圖解法求取。圖7-10（a）畫出變壓器鐵芯的磁化曲線，S點(diǎn)是由飽和磁通確定的。從S點(diǎn)作逼近飽和曲線的近似值直線SP，這將非線性的磁化曲線用圖7-10（a）中的近似磁化曲線OSP代替。圖7-10（

22、b）畫出鐵芯中綜合磁通的變化曲線，過(guò)S點(diǎn)作平行于橫軸的直線，與綜合磁通交于a、b兩點(diǎn)，分別由a、b兩點(diǎn)作垂直于橫軸的直線，交橫軸于1、2。根據(jù)近似磁化曲線OSP，由0到1和2到2，勵(lì)磁涌流ie為零。通過(guò)綜合磁通曲線上N點(diǎn)，作平行于橫軸的直線交OSP于x 點(diǎn)，通過(guò) x 點(diǎn)作垂直于橫軸的直線，交橫軸于ix，ix就是磁通的勵(lì)磁涌流。通過(guò)N點(diǎn)作橫軸垂線MT并等于ix，T點(diǎn)即勵(lì)磁涌流曲線上的一點(diǎn)，如此逐點(diǎn)求出，然后將各點(diǎn)用平滑曲線連接，得到的就是勵(lì)磁涌流波形曲線，如圖7-10（b）所示，可知，勵(lì)磁涌流曲線是尖頂波而不是正弦波且偏于時(shí)間軸的一側(cè)；勵(lì)磁涌流波形不連續(xù)，波形之間有間斷，間斷角為=1+（2-2）

23、= 2+1 -2 實(shí)際上，變壓器勵(lì)磁回路存在電阻，所以，當(dāng)變壓器空載投入的暫態(tài)過(guò)程中，非周期分量磁通與綜合磁通均在衰減，與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁涌流也是衰減的，波形如圖7-11所示。 勵(lì)磁涌流波形間斷的原因是：變壓器空載投入的暫態(tài)過(guò)程中，當(dāng)綜合磁通小于飽和磁通時(shí)，勵(lì)磁涌流i e為零，綜合磁通大于飽和磁通時(shí)，出現(xiàn)勵(lì)磁涌流i e，所以波形不連續(xù)，存在間斷。另外，還可從諧波分析來(lái)判斷變壓器是勵(lì)磁涌流還是內(nèi)部短路，勵(lì)磁涌流含有大量的高次諧波分量，以二次諧波分量為主，如表7-1。表7-1 變壓器內(nèi)部短路電流和勵(lì)磁涌流諧波分析結(jié)果諧波分量占基波分量的百分比（%）勵(lì) 磁 涌 流短 路 電 流例1例2例3例4飽和不飽和

24、基 波1001001001001001002次諧波36315023493次諧波76.99.4103244次諧波96.25.4975次諧波524直 流66806273038三相電力變壓器的勵(lì)磁涌流中，三個(gè)兩項(xiàng)勵(lì)磁涌流差的二次諧波分量可能不大，但總有一個(gè)兩項(xiàng)勵(lì)磁涌流差的二次諧波分量超過(guò)20%。根據(jù)上述分析，勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)： （1）含有很大的非周期分量，波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)。 對(duì)于中小型變壓器，勵(lì)磁涌流的峰值可達(dá)額定電流的8倍，但衰減迅速，衰減速度決定于變壓器和電網(wǎng)的時(shí)間常數(shù)。一般0.51s 后，其值小于0.25 0 .5倍額定電流。 對(duì)于大型變壓器，勵(lì)磁涌流倍數(shù)較小，但時(shí)間常數(shù)大，衰減比較緩

25、慢。一般50 MVA 以上的變壓器，需要幾秒到幾十秒時(shí)間才能衰減到峰值的50%。 （2）含有大量的高次諧波分量，以二次諧波為主。 （3）波形不連續(xù)，相鄰波形有間斷角。 根據(jù)以上特點(diǎn)，防止勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)影響的針對(duì)性措施有： （1）差動(dòng)繼電器采用加強(qiáng)型的速飽和鐵芯。 （2）采用二次諧波制動(dòng)的方式構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。 （3）采用鑒別電流波形“間斷角”的方法構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。 三、變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流 變壓器差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是： （1）變壓器各側(cè)電流互感器的型號(hào)和特性不同造成的不平衡電流。如變壓器的35KV 及以上側(cè)，一般采用裝在油斷路器內(nèi)的電流互感器，而610KV 側(cè)一般采用獨(dú)

26、立的線圈式電流互感器。由于它們的型號(hào)和磁化特性不同，造成了比線路和發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)更大的不平衡電流。最嚴(yán)重的狀況是外部短路時(shí)，短路電流使一個(gè)電流互感器飽和，而另一個(gè)不飽和。按10%誤差曲線選擇的電流互感器，最大不平衡電流不會(huì)超過(guò)外部最大短路電流的10%。 （2）電流互感器、自耦變流器標(biāo)準(zhǔn)化的變比或平衡繞組實(shí)用的匝數(shù)與計(jì)算值不同產(chǎn)生的不平衡電流。 （3）變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流。 在電力系統(tǒng)中，變壓器在運(yùn)行中需要根據(jù)系統(tǒng)電壓的要求而自動(dòng)或手動(dòng)改變調(diào)壓分接頭，因此，變壓器的變比也隨著改變。而差動(dòng)保護(hù)中電流互感器的選擇，平衡線圈匝數(shù)的確定，都是根據(jù)額定電壓和額定電流計(jì)算得出的。當(dāng)變壓

27、器分接頭改變時(shí)，運(yùn)行中的差動(dòng)保護(hù)不能隨之調(diào)整，又會(huì)產(chǎn)生新的不平衡電流，它在外部短路時(shí)達(dá)到最大。 變壓器外部短路時(shí)差動(dòng)回路中可能出現(xiàn)的最大不平衡電流為：式中 Kss 電流互感器同型系數(shù)，取1； Kup短路電流非周期分量影響系數(shù)，取1 .52 .0 ； f i電流互感器的10%誤差； U變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭引起的相對(duì)誤差； f電流互感器變比，自耦變流器變比或平衡繞組匝數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后與計(jì)算值不同所引起的誤差； Ik.max變壓器外部相間短路的一次最大短路電流。 （4）變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流。 變壓器差動(dòng)保護(hù)必須采取各種措施來(lái)減小不平衡電流的影響以提高保護(hù)的靈敏度。 四、采用BCH-2

28、型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 1、BCH-2型差動(dòng)繼電器BCH-2型差動(dòng)繼電器由帶短路繞組的速飽和變流器和 DL-11/ 0.2 型電流繼電器組合構(gòu)成。變壓器差動(dòng)保護(hù)采用BCH-2型差動(dòng)繼電器，能夠較好地躲過(guò)不平衡電流的影響，其原理接線如圖7-12所示。 （1）、速飽和變流器的工作原理。 速飽和變流器采用寬磁滯回線的導(dǎo)磁材料來(lái)做成截面積小、易飽和的鐵芯。當(dāng)不平衡電流使鐵芯飽和后，其傳變特性變差，不平衡電流中的非周期分量難以進(jìn)入二次側(cè)的電流繼電器，依此來(lái)躲過(guò)不平衡電流中非周期分量的影響。變壓器外部短路時(shí)，流入速飽和變流器的電流是含有很大非周期分量的不平衡電流，如圖7-13（b）、（c）中曲線2&#

29、39;和2"變化，它偏于時(shí)間軸的一側(cè)，使鐵芯嚴(yán)重飽和，磁感應(yīng)強(qiáng)度按局部磁滯回線3'和3"變化。在t時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化為B'和B"，數(shù)值很小，因此速飽和變流器二次繞組N2中的感應(yīng)電勢(shì)E =B '/t和B"/t也很小，所產(chǎn)生的電流不足以使DL-11/ 0.2型電流繼電器動(dòng)作。因此，速飽和變流器能有效地躲過(guò)非周期分量的影響。 變壓器內(nèi)部短路時(shí)，流入速飽和變流器的電流正比于短路電流，雖然短路電有一定的非周期分量，但衰減很快，所以速飽和變流器的飽和時(shí)間很短，一般在0.030.04 s的時(shí)間內(nèi)，即可把短路電流傳變到繼電器回路。而當(dāng)非周期分量

30、衰減后，速飽和變流器中的電流是接近正弦波的短路電流ik，如圖7-13（a）所示按曲線2變化，鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿著磁滯回線3變化，所以在t時(shí)間內(nèi)，B變化大，二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E也大，繼電器線圈中流過(guò)的電流足夠大，使繼電器動(dòng)作切除故障。 變壓器空載合閘產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)，速飽和變流器躲勵(lì)磁涌流的能力較差（分析從略），故應(yīng)增加短路繞組，構(gòu)成加強(qiáng)型BCH-2型差動(dòng)繼電器。 （2）BCH-2型差動(dòng)繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理 如圖7-14所示為BCH-2型差動(dòng)繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖。它由三芯柱型硅鋼片交錯(cuò)疊成，鐵芯中間柱B的截面比兩側(cè)柱A、C的截面大一倍，B柱上有相同繞向的一個(gè)差動(dòng)繞組Nd和兩個(gè)平衡繞組Nbal（未畫

31、出），C柱上繞有與執(zhí)行元件DL -11/ 0.2 型繼電器相連的二次繞組N2，短路繞組的兩部分Nk'和Nk''分別繞在中間柱和左側(cè)柱上，Nk' 繞向與Nd相同，Nk''的繞向?yàn)槭蛊洚a(chǎn)生的磁通和Nk'產(chǎn)生的磁通就鐵芯的左側(cè)窗口而言方向一致，應(yīng)與Nk' 順向串聯(lián)。除二次繞組N2外，其余各繞組都有一定量的抽頭，可以根據(jù)需要改變其匝數(shù)。 速飽和變流器的鐵芯采用短路線圈Nk'和Nk''，可以提高差動(dòng)保護(hù)躲過(guò)非周期分量電流，特別是躲過(guò)勵(lì)磁涌流的能力。 當(dāng)差動(dòng)線圈Nd中只通過(guò)差動(dòng)電流時(shí)，由磁勢(shì)在B柱上產(chǎn)生磁通，經(jīng)A、C柱

32、分成和兩部分閉合磁通，分別在短路線圈Nk' 和Nk''中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由此產(chǎn)生感應(yīng)電流通過(guò)Nk''和Nk'。在C柱中，由磁勢(shì)產(chǎn)生磁通；產(chǎn)生磁通，C柱中產(chǎn)生的總工作磁通為由此可見：與方向相反，起去磁作用，與方向相同，起助磁作用。 當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，BCH-2型差繼電器的鐵芯不會(huì)飽和,若忽略磁軛磁阻，B柱截面是A柱或C柱截面的二倍，三柱的磁阻有如下關(guān)系=且兩短路線圈的匝數(shù)關(guān)系為Nk''/N 'k=時(shí)，則短路線圈在C柱上產(chǎn)生的磁通為和 （7-12） 可以看出，短路繞組在C柱上的去磁和助磁作用大小相同，方向相反，相互抵消，短路線圈的作

33、用不影響速飽和變流器二次側(cè)電流繼電器的動(dòng)作安匝，BCH-2型差動(dòng)繼電器能夠正確工作。 當(dāng)外部故障或變壓器空載投入產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)，流入差動(dòng)繞組Nd的電流含有大量的非周期分量（直流分量），在其作用下，鐵芯迅速飽和，由于各柱的截面不同，所以飽和程度也不同，A柱的飽和程度比B柱高，因此RA較RB增加的多，即助磁磁通比去磁磁通減少的多，在C柱上的總體效果是去磁的。短路繞組中磁通產(chǎn)生的去磁的作用，使差動(dòng)繞組Nd的磁通的交流分量削弱 ，達(dá)不到速飽和變流器二次側(cè)電流繼電器所需的動(dòng)作安匝。只有在Nd中加入較大的周期分量，才有可能在二次繞組N2中感應(yīng)足夠大的電流，達(dá)到電流繼電器的動(dòng)作安匝。這種將交流分量的磁通削弱

34、，而使直流分量的磁通突現(xiàn)的作用稱為短路繞組的直流助磁作用。短路繞組的直流助磁作用有效地增強(qiáng)了差動(dòng)保護(hù)躲過(guò)非周期分量和勵(lì)磁涌流中高次諧波分量的能力。 若保持短路繞組Nk''/Nk'=的關(guān)系不變，增加Nk''和Nk'的匝數(shù)，將使和的差值加大，C柱上的去磁作用進(jìn)一步加強(qiáng)，可以繼續(xù)提高繼電器躲過(guò)各種不平衡電流的能力。 若增加短路繞組Nk' 的匝數(shù)，使Nk'' /Nk'<2 時(shí)，的去磁作用單獨(dú)加大，需要較大的差動(dòng)電流才能使電流繼電器動(dòng)作。如此，更加提高了差動(dòng)保護(hù)躲過(guò)不平衡電流的能力。變壓器差動(dòng)保護(hù)為躲勵(lì)磁涌流而使靈敏度

35、不滿足要求時(shí)，可以采用單獨(dú)加大去磁作用的方法。短路繞組匝數(shù)比取值不同，對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作安匝如表7-2 所示。表7-2 短路繞組接入不同匝數(shù)比所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作安匝短路繞組整定板上插頭位置A1-A2，B1-B2C1-C2，D1-D2B2-C2A2-B1B2-D1Nk''/Nk'216/166/816/28動(dòng)作安匝6080100120 當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，通過(guò)差動(dòng)繞組的短路電流中亦含有非周期分量，只有等非周期分量衰減到一定程度、短路繞組的直流助磁作用減小時(shí)，繼電器才能動(dòng)作，所以繼電器的動(dòng)作帶有延時(shí)。 一般情況下，短路繞組應(yīng)保持N''k/ N'k= 2，即N

36、9;k，N''k采用相同標(biāo)號(hào) 的插孔“A1-A2”，“B1-B2”，“C1-C2”，“D1-D2”，電流繼電器的動(dòng)作安匝為AN0=60±4安匝，如圖7-15所示。注意：必須在每一段插一個(gè)螺絲插頭，否則，短路繞組因開路而失去作用。這樣，內(nèi)部故障繼電器動(dòng)作時(shí)，短路饒組在C柱上的助磁和去磁作用互相抵消，不影響動(dòng)作安匝，不影響繼電器動(dòng)作的靈敏度。 2、 BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 由BCH-2 型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)單相內(nèi)部原理接線如圖7-16所示。 圖中平衡繞組Nbal1、Nbal2分別接于差動(dòng)回路二次電流較小的兩臂上。用以在電流互感器變比標(biāo)準(zhǔn)化后

37、，進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償。平衡繞組Nbal的作用可以用圖7-17來(lái)分析說(shuō)明。 在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，由于電流互感器變比的標(biāo)準(zhǔn)化，使兩側(cè)互感器二次側(cè)電流不相等，相位補(bǔ)償后，設(shè)I'2>I"2，所以總有不平衡電流流過(guò)繼電器的差動(dòng)繞組Nd。其磁勢(shì)產(chǎn)生的磁通將會(huì)在繼電器的二次繞組N2中感應(yīng)電流，如其數(shù)值較大，有可能使繼電器的執(zhí)行元件（DL-11/0.2型電流繼電器）誤動(dòng)作。為了不使二次繞組N2中感應(yīng)電流，必須使兩側(cè)互感器二次電流在差動(dòng)回路中產(chǎn)生的磁勢(shì)互相抵消,達(dá)到平衡，即或因?yàn)镮'2>I"2，所以，不滿足要求，只有在互感器二次小電流側(cè)增加平衡繞組Nbal，才能滿足磁勢(shì)

38、平衡或 式（7-16） 說(shuō)明差動(dòng)回路不平衡電流產(chǎn)生的磁勢(shì)被互感器二次小電流側(cè)平衡繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)抵消，鐵芯中磁通為零，平衡繞組Nbal起到了數(shù)值補(bǔ)償作用。 內(nèi)部故障時(shí)，平衡繞組Nbal中的磁勢(shì)隨其中通過(guò)的電流改變方向，與差動(dòng)繞組Nd的磁勢(shì)同向。兩者產(chǎn)生的磁通一起作為工作磁通，在鐵芯的二次繞組N2中感應(yīng)電流，使繼電器執(zhí)行元件可靠動(dòng)作。由于內(nèi)部故障時(shí)平衡繞組的作用，使繼電器的工作磁通增加，因而提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏度。注意：如平衡繞組Nbal中的電流為零時(shí)，不會(huì)影響繼電器原有的工作性能。 3、BCH-2型差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 （1）、基本側(cè)電流的確定 計(jì)算變壓器各側(cè)的一次額定電流、選擇電流互感器變比，計(jì)

39、算變壓器各側(cè)額定電流在所選電流互感器變比時(shí)的二次電流，以電流大的一側(cè)作為基本側(cè)。 按下式計(jì)算變壓器各側(cè)一次額定電流 IN =Se/UN （7-17）式中 SN、UN分別為變壓器同一側(cè)的額定容量（kVA）和平均額定電壓（kV）。 按下式確定電流互感器計(jì)算變比nTA = KconIN/ 5式中 nTA電流互感器計(jì)算變比； Kcon接線系數(shù)，電流互感器星形接線時(shí)Kcon= 1，三角形接線時(shí)Kcon=；5計(jì)算變比時(shí)，電流互感器的二次額定電流，單位為（A）。 根據(jù)式（ 7-18 ）選擇接近且略大于計(jì)算變比的標(biāo)準(zhǔn)變比nTA.pr。 按下式計(jì)各側(cè)電流互感器二次額定電流I2.N = KconKN/ nTA式中

40、 I2.N標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)，各側(cè)電流互感器的二次額定電流； nTA實(shí)用電流互感器變比。 選擇二次額定電流最大的一側(cè)作為基本側(cè)直接接差動(dòng)繞組或經(jīng)平衡繞組再接差動(dòng)繞組。以下計(jì)算都?xì)w算到基本側(cè)。 （2）、計(jì)算變壓器各側(cè)外部短路時(shí)的最大短路電流 （3）、差動(dòng)保護(hù)繼電器動(dòng)作電流的確定1）、躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流Iop=Krel IN式中 Krel可靠系數(shù)，取1.3； IN變壓器的額定電流。 2）、躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流Iop = KrelI unb.max式中 Krel可靠系數(shù)，取1.3； I unb.max最大不平衡電流。 對(duì)于雙繞組變壓器 I unb.max =（KupKssfi+U+f）Ik .m

41、ax 3）、躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)的最大負(fù)荷電流Iop = Krel IL.max式中 Krel可靠系數(shù)，取1.3 IL.max正常運(yùn)行時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流。當(dāng)不能確定時(shí)，采用變壓器額定電流。 計(jì)算中，各側(cè)所有的短路電流應(yīng)歸算到基本側(cè)。這樣求出的是基本側(cè)的動(dòng)作電流的計(jì)算值Iop.ba。 選用上述三個(gè)條件算得的保護(hù)動(dòng)作電流的最大值作為繼電器動(dòng)作電流的計(jì)算值。 （4）、基本側(cè)工作繞組匝數(shù)的確定 對(duì)于雙繞組變壓器 基本側(cè)的繼電器動(dòng)作電流和工作繞組匝數(shù)計(jì)算方法分別為 Iop.ba= IOP.ba / nTA.pr 和Nw=AN0/ Iop.ba =60 / Iop.ba。 選用：差動(dòng)繞組Nd與

42、一組平衡繞組Nbal.ba共同組成基本側(cè)的工作繞組Nw。整定匝數(shù)為 Nw=Nd+ Nbal.ba式中 Nw基本側(cè)的整定工作繞組匝數(shù)，較計(jì)算值Nw小而相近。 （5）、非基本側(cè)平衡繞組Nbal匝數(shù)的確定 對(duì)于雙繞組變壓器，基本側(cè)和非基本側(cè)的磁勢(shì)平衡關(guān)系為I2N.ba（Nd+Nbal.ba）= I2N（Nd + Nbal） 則非基本側(cè)平衡繞組Nbal計(jì)算匝數(shù)為 Nbal = I2N.baNbal.baI2N-Nd式中 I2N.ba 、I2N基本側(cè)和非基本側(cè)二次額定電流。選用：接近Nbal的整數(shù)，作為非基本側(cè)平衡繞組的實(shí)用匝數(shù)。 （6）、校驗(yàn)相對(duì)誤差f 在確定各側(cè)匝數(shù)后，按式（7-27）計(jì)算實(shí)際誤差，

43、若f0. 05，說(shuō)明估計(jì)值偏高，計(jì)算的動(dòng)作電流可靠有效；若f0. 05，說(shuō)明估計(jì)值偏低，動(dòng)作電流偏小，應(yīng)將實(shí)際的f代入式（7-26）或（7-28）重新核算動(dòng)作電流值。 （7）、短路繞組匝數(shù)的確定 短路繞組的匝數(shù)取值大，外部短路時(shí)，躲過(guò)非周期分量的作用強(qiáng)；但內(nèi)部短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。為了提高保護(hù)的動(dòng)作速度，短路繞組應(yīng)取較小匝數(shù)。對(duì)于中、小型變壓器由于勵(lì)磁涌流倍數(shù)大，內(nèi)部短路時(shí)非周期分量衰減快，對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求又較低，一般選取較大匝數(shù)的抽頭，“C1-C2”或“D1-D2”。對(duì)于大型變壓器，勵(lì)磁涌流倍數(shù)小，非周期分量衰減較慢，又要求動(dòng)作快，則應(yīng)選取較小匝數(shù)的抽頭，“B1-B2”，或“C1-

44、C2”。合適與否，以變壓器空載試投不誤動(dòng)為準(zhǔn)。 （8）、靈敏度校驗(yàn) 按變壓器保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)最小短路電流總的實(shí)用工作安匝來(lái)校驗(yàn)：對(duì)于雙繞組變壓器Ksen =Ik.min Nw安匝60 安匝（側(cè)為基本側(cè)）式中 Ik.min最小運(yùn)行方式下，變壓器出口處兩相短路時(shí)，流過(guò)繼電器工作繞組Nw的二次電流。它和電流互感器接線、變壓器接線組別及短路方式有關(guān)。 最小靈敏系數(shù)不應(yīng)小于2。如果靈敏系數(shù)不滿足要求，且算出的f小于初算時(shí)的估計(jì)值0.05，而動(dòng)作電流又是由躲過(guò)外部短路時(shí)的不平衡電流決定的，則可按滿足靈敏度條件重新選擇動(dòng)作電流，檢查此動(dòng)作電流是否能躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流及電流互感器二次回路斷線的最大負(fù)荷電流。然

45、后確定各繞組的計(jì)算和實(shí)用匝數(shù)，按式（7-27）算出f，再根據(jù)式（7-26）或式（7-28）精確計(jì)算，檢查是否滿足外部短路時(shí)選擇性的要求。如不滿足要求，則應(yīng)采用帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器?！纠恳慌_(tái)雙繞組降壓變壓器，容量為15MVA，電壓比為35KV±2×2.5%/6.6KV，Y，d11接線，差動(dòng)保護(hù)采用BCH-2型繼電器，求BCH-2型繼電器差動(dòng)保護(hù)的整定值。 已知：變壓器6.6KV側(cè)外部短路時(shí)最大三相短路電流為9420A，最小三相短路電流為7300A（已歸算到6.6KV側(cè)）；35KV側(cè)電流互感器變比為600/5，6.6側(cè)電流互感器變比為1500/5；可靠系數(shù)Krel=1.3。

46、解：按以下步驟進(jìn)行計(jì)算（1） 計(jì)算各側(cè)一次額定電流；確定二次回路額定電流。二次回路額定電流的計(jì)算如表7-3所示表7-3 二次回路額定電流計(jì)算額定電壓(KV)356.6額定電壓(KV)356.6變壓器一次額定電流（A）電流互感器變比600/5=1201500/5=300電流互感器接線方式Y(jié)二次額定電流(A)選擇電流互感器一次電流計(jì)算值（A）1315由于6.6KV側(cè)的二次額定電流大于35KV側(cè)的，因此選擇6.6KV側(cè)為基本側(cè)，即第側(cè)，則35KV側(cè)為第側(cè)。（2） 計(jì)算保護(hù)裝置6.6KV側(cè)的一次動(dòng)作電流1） 躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流Iop=1.3IN=1.3×1315=1713(A)2） 躲過(guò)最

47、大不平衡電流因此，一次電流選用2450（A）（3） 確定確定繞組接法及匝數(shù) 平衡繞組、分別接于6.6KV及35KV側(cè)。計(jì)算基本側(cè)二次動(dòng)作電流基本側(cè)工作繞組匝數(shù)。選擇實(shí)用工作匝數(shù)Nw.pr=7匝取Nd.pr=6匝，N.bal.pr=1匝。在實(shí)用匝數(shù)下，6.6KV側(cè)繼電器的動(dòng)作電流為（4） 確定35KV側(cè)平衡繞組匝數(shù) 實(shí)用匝數(shù)取N.bal.pr=3匝。（5） 計(jì)算由于實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差f 因?yàn)閒<0.05，故不需核算動(dòng)作電流。（6） 初步確定短路繞組抽頭：選擇C1-C2。（7） 校驗(yàn)靈敏系數(shù)。6.6KV側(cè)最小運(yùn)行方式下兩相短路的最小短路電流為6320（A），折算到35KV

48、側(cè)為），則流入差動(dòng)繼電器工作繞組的最小電流為而差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流為靈敏系數(shù)，滿足要求圖7-18所示為BCH-2型差動(dòng)繼電器各繞組極性關(guān)系圖 五、采用BCH-1型差動(dòng)繼電器的差動(dòng)保護(hù)1. BCH-1型差動(dòng)繼電器 BCH-1型差動(dòng)繼電器在速飽和鐵芯上采用了制動(dòng)繞組，因而具有制動(dòng)特性，其躲過(guò)外部短路不平衡電流的性能較好。對(duì)于帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器和多電源的三繞組變壓器，一般都采用BCH-1型差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。 采用 BCH-1型差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的單相原理接線和內(nèi)部接線如圖7-19及圖7-20所示。其速飽和鐵芯的磁路結(jié)構(gòu)和執(zhí)行元件及平衡繞組的接法與BCH-2 型差動(dòng)繼電器完全相同，不同

49、之處是取消了短路繞組，在A、C柱上增加了制動(dòng)繞組。制動(dòng)繞組Nres的繞向是使得它與二次繞組N2、差動(dòng)繞組Nd及平衡繞組Nbal 之間無(wú)互感，即制動(dòng)繞組Nres通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生的磁通不經(jīng)過(guò)B柱，只是沿A、C 柱和磁軛形成閉合回路。A、C柱上兩個(gè)二次繞組N2的連接使其由制動(dòng)磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)互相抵消，不影響執(zhí)行元件的工作。當(dāng)B柱上的工作繞組Nw中有電流時(shí)，在A、C柱二次繞組N2中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相加的，因而在達(dá)到其整定值后，繼電器KA動(dòng)作。 當(dāng)Nres中電流等于零時(shí)，為了達(dá)到差動(dòng)繼電器執(zhí)行元件的動(dòng)作安匝，需要在Nd中通入的最小電流Iop.0，稱為差動(dòng)繼電器無(wú)制動(dòng)作用時(shí)的動(dòng)作電流，或叫做執(zhí)行元件的啟動(dòng)

50、電流。當(dāng)Nres中通入外部短路時(shí)的穿越性電流后，將在邊柱A、C和磁軛產(chǎn)生閉合磁通，使鐵芯飽和、磁阻R增大，一、二次回路的傳變關(guān)系惡化，從而外部短路時(shí)差動(dòng)回路產(chǎn)生的不平衡電流難以傳變到二次側(cè)的執(zhí)行元件，有效地躲過(guò)不平衡電流的影響?？梢?，Nres中流過(guò)的電流對(duì)差動(dòng)回路的電流起制動(dòng)作用，因此，將流過(guò)制動(dòng)繞組Nres中的穿越性短路電流叫做制動(dòng)電流，用Ires表示。 隨著Ires的增加，鐵芯飽和程度增加，一次電流更難以傳變到二次車，Nd中通入的電流必須增大到Iop，才能達(dá)到執(zhí)行元件的動(dòng)作安匝，使繼電器動(dòng)作。Iop隨Ires的增加而增加，其關(guān)系曲線稱為繼電器的制動(dòng)特性曲線，如圖7-21所示。如果在遠(yuǎn)保護(hù)安

51、裝處發(fā)生外部短路，則Nres中流過(guò)的穿越性短路電流較小，鐵芯不會(huì)飽和，Ires的制動(dòng)作用很小，Nd中的動(dòng)作電流Iop接近于Iop.0，所以，曲線起始部分比較平緩。當(dāng)外部短路近保護(hù)安裝處，Nres中的Ires很大，使鐵芯嚴(yán)重飽和，Iop迅速增加，曲線上翹。而且Nres匝數(shù)愈多，鐵芯愈飽和，Iop增加愈快，曲線上翹愈烈。實(shí)際中制動(dòng)安匝IresNres不能選擇太大，否則，內(nèi)部短路時(shí)的工作安匝不能可靠位于制動(dòng)曲線的上方而使繼電器拒動(dòng)。從原點(diǎn)作制動(dòng)特性曲線的切線，與橫軸夾角為，其斜率稱為制動(dòng)系數(shù)，用Kres表示，則Kres =tg= Iop/Ires 為防止繼電器在外部短路時(shí)誤動(dòng)作，所采用的制動(dòng)系數(shù)Kr

52、es應(yīng)使不平衡電流Iunb.max不超過(guò)制動(dòng)情況下的動(dòng)作電流Iop，即Iop=KresIresIunb.max，引入可靠系數(shù)Krel后，Kres Ires= KrelIunb.max。最大制動(dòng)系數(shù)為Kres=KrelIunb.max / Ires 為保證內(nèi)部短路時(shí)繼電器可靠動(dòng)作，Kres取值不能太大，一般取Kres = 0.50.6。2. 繼電器工作特性分析 變壓器外部短路時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的不平衡電流Iunb隨著短路電流Ik的變化，其曲線1如圖7-22所示。若差動(dòng)繼電器沒有制動(dòng)特性，則其動(dòng)作電流應(yīng)按躲過(guò)外部短路時(shí)流過(guò)繼電器的最大不平衡電流整定，即Iop= KrelIunb.max。如圖7-2

53、2通過(guò)a點(diǎn)的水平直線2所示，且Iop數(shù)值較大。因此，對(duì)于短路電流較小的內(nèi)部故障，靈敏度往往不能滿足要求。若差動(dòng)繼電器具有制動(dòng)特性，從圖7-21制動(dòng)特性曲線簇中選一條經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的曲線，并且位于直線1的上方，如圖7-22中曲線3。可見，在任何值的外部短路電流的制動(dòng)作用下，差動(dòng)繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流均大于相應(yīng)的不平衡電流，繼電器不會(huì)誤動(dòng)作。 變壓器內(nèi)部短路時(shí)，Nd中短路電流大，Nres中的Ires相對(duì)較小，Iop相應(yīng)降低，有效地提高了保護(hù)的靈敏度，參照?qǐng)D7-22具體分析如下。 1）、單側(cè)電源供電的變壓器 當(dāng)制動(dòng)繞組Nres裝設(shè)在變壓器無(wú)電源側(cè)，內(nèi)部短路時(shí)，短路電流不通過(guò)制動(dòng)繞組，不會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)作用。因此，

54、動(dòng)作電流僅為Iop.0。差動(dòng)繞組Nd中流過(guò)電源側(cè)供給的短路電流，差動(dòng)保護(hù)能靈敏地動(dòng)作。 當(dāng)制動(dòng)繞組Nres裝設(shè)在電源側(cè)，則有相同的電流通過(guò)Nd和Nres，即Id= Ires，如圖7-22直線4所示，它與制動(dòng)曲線3相交于c點(diǎn)，c 點(diǎn)的動(dòng)作電流值為Iop.c，在c點(diǎn)以上為動(dòng)作區(qū)。顯而易見，盡管Nres的這種裝設(shè)方式對(duì)保護(hù)不利，但它與無(wú)制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)相比，靈敏度仍然提高了很多。 2）、雙側(cè)電源供電的變壓器 雙側(cè)電源供電的變壓器內(nèi)部短路時(shí)，流過(guò)Nd的是兩側(cè)短路電流之和；而流過(guò)Nres的只是一側(cè)的短路電流。設(shè)兩側(cè)的短路電流相同，則有Id=2 Ires，如圖7-22中直線5。它與制動(dòng)特性曲線3相交于b點(diǎn)。b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作Iop.b低于c點(diǎn)的Iop.c，顯然，繼電器動(dòng)作的靈敏度更高。 制動(dòng)繞組接入變壓器的哪一側(cè)應(yīng)視具體情況而定。原則上應(yīng)滿足：外部短路時(shí)制動(dòng)作用最大，保護(hù)可靠不誤動(dòng)作；內(nèi)部短路時(shí)制動(dòng)作用最小，保護(hù)動(dòng)作有較高的靈敏度。 對(duì)于多側(cè)電源、多分支