電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第2版 課件 6-1 電力變壓器的故障、異常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第二版第6章電力變壓器保護(hù)第6章電力變壓器保護(hù)6.1電力變壓器的故障、異常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式6.2變壓器的氣體保護(hù)6.3變壓器的電流速斷保護(hù)6.4變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6.5變壓器相間短路的后備保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)6.6變壓器的零序保護(hù)6.7變壓器過勵(lì)磁保護(hù)6.1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)油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低，對(duì)于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA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)。6.1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0.4MVA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(zhǎng)，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。(6)高壓側(cè)電壓為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。6.4變壓器的縱聯(lián)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)。6-5變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖6.4.1差動(dòng)保護(hù)基本原理6.4變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1、正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器中電流為2、內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器中電流為短路點(diǎn)的短路電流Ir≥Iop.r，差動(dòng)繼電器KD動(dòng)作。為保證差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作，必須選擇變壓器兩側(cè)電流互感器TA的變比在正常運(yùn)行和保護(hù)區(qū)外部短路時(shí)，兩個(gè)二次電流相等，所以選擇(6-4)式（6-4）說明要實(shí)現(xiàn)雙繞組變壓器的縱差保護(hù)必須選擇兩側(cè)電流互感器的電流比值，正好等于變壓器的電壓比。6.4.2不平衡電流產(chǎn)生的原因及減小措施1、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，即使電流數(shù)值相等，其不平衡電流為Iunb1=2I1sin15°=0.518I1。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

引起不平衡電流圖6-6Yd11接線變壓器兩側(cè)電流互感器的接線及電流向量圖（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，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)按三角形接線的電流互感器變比為

變壓器角形接線側(cè)按星形接線的電流互感器的變比為

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。（6-6）（6-7）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；（圖a）（2）用中間變流器UA進(jìn)行磁勢(shì)補(bǔ)償；（圖b）（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。（圖c）(3)由于電流互感器計(jì)算變比與選用實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)變比不同而引起的不平衡電流

由于電流互感器計(jì)算變比與選用實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)變比不同而引起的不平衡電流。變壓器兩側(cè)電流加以相位補(bǔ)償后，為使差動(dòng)回路中不平衡電流為零，兩側(cè)電流互感器流入差動(dòng)臂中電流必須相等。而且在正常運(yùn)行時(shí)等于二次額定電流5A按式（6-6）和式（6-7）求出標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的電流比KTA，取計(jì)算值與相鄰較大的變比。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)，因此，ΔU引起的不平衡電流要在整定計(jì)算時(shí)考慮躲過。不帶負(fù)載調(diào)壓變壓器取ΔU=+15%或ΔU=-15%對(duì)于帶負(fù)載調(diào)壓的變壓器，調(diào)壓范圍較大，各類產(chǎn)品不一，最大。（4）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（6-11）（5）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）

（6-12）Kerr——電流互感器誤差，取0.1；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0.5；對(duì)變壓器、母線差動(dòng)保護(hù)取1；2、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6-7（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6-7（b）。圖6-7中間速保護(hù)變流器工作原理2、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：式中△fs為電流比誤差，取0.05減小不平衡電流的方法1）對(duì)中小型電力變壓器，允許加大動(dòng)作電流和稍帶延時(shí)躲過不平衡電流；2）在差動(dòng)回路中接入速飽和變流器，它對(duì)含有較大非周期分量的外部短路暫態(tài)不平衡電流有抵制作用，而不含有非周期分量的交變分量能順利通過；3）當(dāng)采用上述措施仍不能滿足靈敏度要求時(shí)，或根據(jù)保護(hù)元件具體情況要進(jìn)一步提高差動(dòng)保護(hù)靈敏度時(shí)，可以采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器，制動(dòng)方案有磁力制動(dòng)和幅值比較制動(dòng)。（6-13）6.4.3變壓器的勵(lì)磁涌流及其抑制措施變壓器勵(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6-8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)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)磁涌流波形圖6-8變壓器勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)：①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)；②包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波30～40%以上；③波形之間出現(xiàn)間斷角，可達(dá)80°以上。6.4.3變壓器勵(lì)磁涌流及其抑制措施圖6-8變壓器勵(lì)磁涌流a)穩(wěn)態(tài)時(shí)電壓與磁通的關(guān)系；b）合閘瞬間電壓與磁通的關(guān)系；c）變壓器鐵芯磁化曲線；d）勵(lì)磁涌流Iexs的波形6.4.3變壓器勵(lì)磁涌流及其抑制措施根據(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：①采用具有速飽合鐵芯的差動(dòng)繼電器；②利用二次諧波制動(dòng)而躲開勵(lì)磁涌流；③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)型速飽和變流器（BCH-1型）構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)。BCH-1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。6.4.3變壓器勵(lì)磁涌流及其抑制措施采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器

因非周期分量使鐵芯快速飽和，電流難以感應(yīng)到中間變流器二次側(cè)，以減少勵(lì)磁涌流進(jìn)入到繼電器使保護(hù)不誤動(dòng)作。速飽和變流器具有防止勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的能力。如采用BCH-1和BCH-2型差動(dòng)繼電器。2.利用二次諧波制動(dòng)躲開勵(lì)磁涌流

勵(lì)磁涌流含有大量的二次諧波，通過檢測(cè)三相差流中二次諧波的含量大小來判斷是否為勵(lì)磁涌流。采用二次諧波制動(dòng)元件，勵(lì)磁涌流判據(jù)為

（6-16）式中Id2——差流中二次諧波電流；K2——制動(dòng)系數(shù)，取0.15~0.2。Id1——差流中基波電流。

采用采用三相或門方案，任一相差流滿足式（8-16），則判定為勵(lì)磁涌流。閉鎖三相縱差保護(hù)。3.按比較波形間斷角來識(shí)別勵(lì)磁涌流6.4.3變壓器勵(lì)磁涌流及其抑制措施3.按比較波形間斷角來識(shí)別勵(lì)磁涌流

對(duì)于變壓器勵(lì)磁涌流無論是偏向時(shí)間軸一側(cè)的非對(duì)稱涌流還是對(duì)稱性涌流都會(huì)有明顯的間斷角。通過檢測(cè)差流間斷角的大小和波寬構(gòu)成間斷角原理，其判據(jù)為

。

為勵(lì)磁涌流的間斷角，

為勵(lì)磁涌流正半周、負(fù)半周的波寬。非對(duì)稱勵(lì)磁涌流間斷角較大，

而對(duì)稱性勵(lì)磁涌流間斷角可能小于65°，但

波寬較大

。6.4.4采用BCH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DL-11/0.2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⑨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⑩、⑾、⑿與DL-11/0.2型電流繼電器相連接。圖6-9為BCH-2型差動(dòng)繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖。1、采用BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)C柱中總磁通為：圖6-91、采用BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)圖6-9BCH2型差動(dòng)繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖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W′與W″相同標(biāo)號(hào)抽頭,維持兩者匝數(shù)比

，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60±4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：（6-16）消除了勵(lì)磁涌流的影響在變壓器空載投入或外部短路切除后，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，單就從這一因素可以從式（6-16）中看出，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(zhǎng)、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DL-11/0.2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=0.576/3=0.7516/16=12WK″/WK′B2-D1A2-B1B2-C1A2-A1，B2-B1C2-C1，D2-D1短路繞組整定板上的插孔位置表6-2短路繞組接入不同匝數(shù)比所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作磁通勢(shì)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。

圖6-11BCH2型差動(dòng)繼電器直流助磁特性曲線BCH-2型繼電器圖6-10BCH2型差動(dòng)繼電器的內(nèi)部電路圖BCH-2型繼電器圖6-12BCH2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖2、用DCD-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)接線

Wd差動(dòng)線圈接于變壓器差動(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)。

Wb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)。

Wk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。

BCH-2型繼電器各線圈作用2、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6-13所示?，F(xiàn)結(jié)合一個(gè)實(shí)例來說明其整定計(jì)算。例題6-1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SFL1—10000/60型，60/10.5kV，Yd11接線，Uk%=9。已知10.5kv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IL.max=450A。歸算到60kv側(cè)為78.75A。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。例題6-1用BCH-2差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖圖6-13采用BCH2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)接線圖解：（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6-3中。

表6-3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)60kV10.5kV變壓器的額定電流電流互感器的接線方式ΔY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，I2＞I1，所以選較大者10.5kv側(cè)為基本側(cè)。平衡繞組WbI接于10.5kv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(1×0.1+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1.3，取1。變壓器于基本側(cè)的額定電流與最大負(fù)荷電流；

ΔU、ΔfS

——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；ΔU取0.1，ΔfS取初步0.05進(jìn)行試算。例題6-1——在最大運(yùn)行方式下，變壓器二次母線上短路，歸算于基本側(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IOP.1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)Wd.set=6匝，WbIset=1匝，即匝。例題6-1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YWbIIWbITA2TA1I1I2因＜0.05，故不必重新計(jì)算動(dòng)作電流值。例題6-1

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6-10所示。從圖6-11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(zhǎng)。

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C2—C1或D2—D1。

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C2—C1插孔擰入螺絲，接通短路繞組。例題6-1（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)，10.5kV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6-10中插孔涂黒表示。本題解題完畢。6.4.5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)

1.BCH一1型差動(dòng)繼電器

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：圖6-14BCH-1型繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖BCH-1型繼電器制動(dòng)特性圖6-15BCH-1型差動(dòng)繼電器制動(dòng)特性曲線a)動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的特性；b）差動(dòng)磁通勢(shì)與制動(dòng)磁通勢(shì)的特性2、BCH-1型繼電器工作特性圖6-16用BCH-1型繼電器構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖差動(dòng)線圈：通以電流產(chǎn)生磁通φ1，在兩個(gè)二次工作繞組上感應(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φres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。各線圈作用：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。6.4.5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)圖6-15差動(dòng)磁通勢(shì)與制動(dòng)磁通勢(shì)曲線帶有制動(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。圖6-16用BCH-1型繼電器構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖6.4.5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)2、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6-17BCH-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.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，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，對(duì)繼電器最不利，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6-16BCH-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。

3、比率差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算整定計(jì)算的任務(wù)是確定防止外部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)的比率制動(dòng)特性Kres，即確定保護(hù)最小動(dòng)作電流Iopr.0，制動(dòng)特性轉(zhuǎn)折點(diǎn)的電流Ires.0和制動(dòng)特性斜率。以雙繞組變壓器為例說明計(jì)算步驟。1、確定變壓器各側(cè)的額定電流INT，選擇各側(cè)TA變比KTA,計(jì)算選擇各側(cè)差動(dòng)臂中的電流。選擇自耦變流器電流變比KUT,，最后計(jì)算電流比誤差。2、確定最小動(dòng)作電流Iopr.0按躲開最大負(fù)荷的不平衡電流整定，即Iopr.0=krelIunb.max，對(duì)于運(yùn)行中變壓器，可以直接測(cè)量Iunb.max,通常取Iopr.0=(0.2~0.5)INT3、確定制動(dòng)特性轉(zhuǎn)折點(diǎn)電流Ires.0為保證外部故障保護(hù)不誤動(dòng)作，及提高內(nèi)部故障保護(hù)靈敏性要求確定Ires.0=（1.0~1.2）INT4、計(jì)算外部故障最大不平衡電流直線BC的斜率m最大動(dòng)作電流最大制動(dòng)電流5、制動(dòng)系數(shù)通常取Kres=m=0.15~0.63、比率差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算繪制繼電器的制動(dòng)特性0Iopr0IOPr.maxIres.maxIresBIres.0ACIOPIres13542Iopr0bc3、比率差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算（2）校驗(yàn)靈敏系數(shù)Kexs——?jiǎng)?lì)磁涌流系數(shù)，與變壓器與一次接線方式，變壓器容量大小有關(guān)。通常取4~8。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)——變壓器組取2~5，而對(duì)于廠用降壓變壓器額定容量6.3MVA及以下取7~12,6.3~31.5MVA取5~7，40~120MVA取3~6。6、校驗(yàn)靈敏系數(shù)7、差動(dòng)速斷保護(hù)（1）動(dòng)作電流Kexs——?jiǎng)?lì)磁涌流系數(shù)，通常取4~8。例題【6-2】【6-2】某臺(tái)雙繞組降壓變壓器，額定容量為20MVA電壓變比為110土22.5%/11kV,Y,d11接地，uk=10.5%，歸算到平均電壓10.5kV的系統(tǒng)最大電抗和最小電抗為0.44和0.22，10kV側(cè)最大負(fù)荷電流為900A，變壓器采用BCH-2型繼電器構(gòu)成縱差保護(hù)，試對(duì)該保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。已知=1.3。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)算電流互感器二次連接臂中的電流，其計(jì)算結(jié)果如表6-2。例題【6-2】數(shù)據(jù)名稱

各側(cè)數(shù)據(jù)110kV10kV變壓器的額定電流電流互感器接線方式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（）、電流互感器二次回路額定電流表6-2變壓器各側(cè)有關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)例題【6-2】從表中看出I2>I1，,故取10kv側(cè)作為基本側(cè)，平衡繞組Wb1

接基本側(cè)，平衡繞組WbII接110kV側(cè)。（2）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)基本側(cè)動(dòng)作電流，保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流按下列條件選取躲過勵(lì)磁涌流條件躲過TA二次回路斷路線不應(yīng)誤動(dòng)作條件躲過外部短路時(shí)最大不平電流的條件計(jì)算變壓器10kv側(cè)最大和最小三相短路電流，已知系統(tǒng)最大電抗=0.44，最小電抗=0.22，變壓器電抗為：例題【6-2】10kV側(cè)短路電流為：選取上述條件中最大值作為基本側(cè)差動(dòng)保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流，即繼電器基本側(cè)動(dòng)作電流為：（3）確定BCH-2型差動(dòng)繼電器的各繞組的匝數(shù)。該繼電器在保持時(shí)其動(dòng)作匝數(shù)選取差動(dòng)線圈的整定匝數(shù)Wdset=6匝，平衡線圈Wb1set=1匝，動(dòng)作匝數(shù)Wopset=Wdset+Wb1set=7匝。平衡線圈Wb2set=(I2/I1)Wopset-Wdset=（4.81/4.55）x7-6=1.4，取WbII的整定匝數(shù)為1匝。（不合格）例題【6-2】重新選擇KTA=44，I1=(105X1.732/44)=4.13A，則

取

WbII=2匝