变压器纵联差动保护.docx
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变压器纵联差动保护
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
对双绕组变压器实现
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。
纵差动保护的原理接线如下图所示。
为了保证纵联差动保护的正确工作,等,差回路电流为零。
在保护范围内故障时,值,保护动作。
应使得在正常运行和外部故障时,两个二次电流相
流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次
1212
应使
X
12
nTA2I1
nTA1nTA2或
结论:
适当选择两侧电流互感器的变比。
纵联差动保护有较高的灵敏度。
二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施
在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Ibp。
1.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
思考:
由于变压器常常采用Y,dll的接线方式,因此,其两侧电流的相位差30a此时,如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式,则二次电流由于相位不同,会有一个差电流
流入继电器。
如何消除这种不平衡电流的影响?
而将变压器三角形
解决办法:
通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形,侧的三个电流互感器接成星形。
Am
2.由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流
思考:
变压器两侧电流互感器有电流误差△I,在正常运行及保护范围外部故障时流入
差回路中的电流不为零,为什么?
为什么在正常运行时,不平衡电流也很小
为什么当外部故障时,不平衡电流增大?
,,
原因:
电流互感器的电流误差和其励磁1电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关,而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。
当被保护变压器两侧电流互感器型号不同,变比不同,二次负载阻抗及短路电流倍数不同时
都会使电流互感器励磁电流的差值增大。
减少这种不平衡电流影响的措施:
(1)在选择互感器时,应选带有气隙的D级铁芯互感器,使之在短路时也不饱和。
(2)选大变比的电流互感器,可以降低短路电流倍数。
10%误差曲线为依据,进行导
(3)在考虑二次回路的负载时,通常都以电流互感器的线截面校验,不平衡电流会更小。
最大可能值为:
IbpO.^Ktx
nTA
3.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流思考:
两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足
nTA2
nTA1;方或
原因:
很难满足上述关系。
减少这种不平衡电流影响的措施:
利用平衡线圈Wph来消除此差电流的影响。
///假设在区外故障时22,如下图所示,则差动线圈中将流过电流(
///的磁势为Wcd(22)。
为了消除这个差动电流的影响,通常都是将平衡线圈流较小的一侧,应使
/////
Wcd(22)=Wph2
4.带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流思考:
在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流?
原因:
改变分接头的位置不仅改变了变压器的变比,也破坏了变压器两侧电流互感器变
比的比等于变压器变比的条件,故会产生不平衡电流。
调整分接头产生的最大不平衡电流为
U1d.max
nTA
1bp
//
2),由它所产生
Wph接入二次电
总结:
在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差,平衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流,即
Ibp=(Ktx•10%+△U+△wc%)Idmax/nTA要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动,最大不平衡电流进行整定。
三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施
1.外部短路时的不平衡电流思考:
在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中,为什么在差回路中将产生暂态不平衡电流?
原因:
变压器两侧电流互感器的铁芯特性及饱和程度不同。
变压器调节分接头及
差动保护的动作电流要躲开
在差回路中接入速饱和中间变流器SBH,如下图所示。
速饱和变流器是一个铁芯截面
较小,易于饱和的中间变流器。
直流分量使速饱和变流器饱和。
这时,交流分量电流难于转
换到速饱和变流器的副边,差动继电器不会动作。
计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流
引入一个非周期分量的影响系数Kfz。
外部短路时的暂态不平衡电流,在接入一级速饱
和变流器时为
IbpJKfz•10%•Idmax/nTA
式中Kfz——非周期分量的影响系数,Kfz取1.5〜2,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
(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;
⑶波形之间出现间断,如图所示,在一个周期中间断角为a。
(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、BCH—2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Wed:
接于变压器差动保护的差回路,当安匝磁势达到一定值时,二次线圈感
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。
Si!
a^a.J«
»中
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(咼压)
Ve.d(低压)
变压器额定电流(A)
ISe
e.g73Ve.g
ISe
Ie.dL
V3V,d
变压器接线方式
Y
A
电流互感器接线方
式
A
Y
电流互感器计算变
比nTA.js
7
5
Ie.d
5
电流互感器实际变
比nTA.sj
7
5
Ie.d
5
流入差回路的电流
(A)
Ie.g亦Ignta.sj
Ie.d1
Id
nTA.sj
(2)确定差动保护的动作电流
1躲过变压器的励磁涌流Idz=Kkle.T
2躲外部短路时的最大不平衡电流
IdzKklbp.max=Kk(lbp.Ta+Ibp.Au+Ibp.ph)
Afph1、Afph2
Ibp.ph—Afphjd1.max+AfphzId2.max平衡线圈的圆整误差,其值为
fph
Wph.jsWph.sj
Wph.jsWcd.zd
③躲开电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流
Idz—Kklfh.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=氐1dz.jb/nTA
基本侧差动线圈的计算匝数
差动线圈的实际匝数Wd.sj
继电器实际动作电流和一次动作电流分别为
Idz.s.jb=60(安匝)/Wd.sj
Idz.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(Wph+VCd.zd)=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
△fph=(^Vph.js-Wph.sj)/(Wph.js+WCd.zd)
计算结果的变化范围在0—0.091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
应选取
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,
较少的短路线圈匝数。
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
Km=ld.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.BCH—1型差动继电器
组成:
「三柱式铁芯
电磁型电流继电器
J差动线圈WCd,
]两个平衡线圈Whi、Wh2制动线圈W工作线圈wz。
各部分作用:
差动线圈:
通以电流产生磁通0cd,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:
通以电流产生的磁通0zh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。
:
打
制动线圈应接干负荷侧,外部故障有制动作用,内部
制动线圈的安装位置如下:
f_⑴对单侧电源的双绕组变压器故障没有制动作用。
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。
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.BCH一1型差动保护的整定计算
(1)确定变压器的基本侧。
与用BCH一2型差动继电器时相同。
(2)计算差动保护的动作电流
1躲开变压器空载投入时的励滋涌流:
Idz•jb=K:
Ie•T
2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):
Idz—KkIfh.max
3躲开未装制动线圈侧外部短路时的不平衡电流Ibp:
Idz•jb=KJbp
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)计算差动线圈匝数与用BCH一2型继电器时相同。
(4)计算平衡线圈匝数与用BCH一2型继电器时相同。
(5)校验平衡线圈圆整误差与用BCH一2型继电器时相同。
(6)计算制动线圈匝数Wh:
(7)
对于収绕组变压器,制功线圈辻瓢数为「
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。
解苜先乘用ECTt—2蘇或継电器"
⑴确走基叙小由下喪可UA看出,:
LlOkV电压级为棊亦妙屮
数值名称-
额定由■压时
112
燹3d
12
韻宦电流(Ah
31加
eo8p
213皿
电流S感器接线亠
Yr
(213r国卩
6CS/5^
2130/5^'
电流互感器議磁T
4ao/5p
3000/5^
流入差回路中的电流〔a八
313E……
3130……
-刈n
顶J5
3D00/5■
不平衡电流(曲门
0卓
4.61-4.05=0.56*^
4.61-3.55=1.06^
(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
Idz.jb=K 2)躲d3点(外部)短路时的最大不平衡电流 Idz•jb=KkIbp.max=Kk(Ibp.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,差动保护的动作电流取为 Idz•jb=438.75(A) (3)计算差动线圈匝数及实际动作电流为 Igg尸陰经空©二9.5⑻ 4&0fS 丄dsjjt丄曲jjb9、 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)灵敏度校验.以d2点短路为计算条件,即 K访Ire/I沪讯"少=1冷4<2(不台理〉 扁询4^=际1|zZg二4册£"93(A) 0E叽60安匝60__你、 丄七j.jb.jb丄呵沖岔 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 琢浹詰e二阵g二———从"瞰川 4trj 按四舍五人取整,35弊侧平衡线圈匝数为1匝“ 2)WKV侧平衡线圈匝数的计算I 叫呵=牢型吧廿笫尹心卸9砂 取10KV侧平衡线圈匝数为2匝 (5)(5)平衡线圈的误差 △fph.35=(^Vph.js-Wph.sj)/(Wph.js+WCd.zd)=(1.1-1)/(1.1+8)=0.012<0.05 △fph.10=(Wph.js-Wph.sj)/(Wph.js+WCd.zd) =(2.36-2)/(2.36+8)=0.035<0.05 (6)(6)计算制动线圈匝数 十M曲) W曲卡=Wg才 ,取Wzh.js=3匝. (10KV母线)电路时,流过制动线圈的电流为负荷电流,制 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 (AWdz=tg02(AW)Zh=12.15X1.4=17安匝<60安匝 继电嚣ffi动作妄廳衣60安匝“ (A叫7叽 单相接地短路貝融®校验" 毗山(创砒5*)"&F 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。 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%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T沟、电容G、整流桥BZ2、滤波电容G及电位器R2 02组成对二次谐波串联谐 二次谐波制动作用可借助电位器 组成。 电抗变换器DKB的一次线圈接在差回路中,其二次绕组与振回路,用以提高输出电压,增大二次谐波的制动能力。 C4及对50周波串联谐振回路L5、05及电对不平衡电流中的非周期分量和高 R2调节。 差动回路由电抗变换器TX3、整流桥BZ3、滤波电容位器R3组成。 谐振回路对基波分量电压有较大的输出, 次谐波有较强的抑制能力。 调节电位器R3的位置可以调节继电器的起动电流。 执行回路是一个幅值比较的执行回路。 当A>B时,继电器动作。 执行元件可以是二极 管环形比较回路,也可由零指示器构成。 调节电位 调节电位器Ri、R2的位置,使在保护范围外部故障及变压器空载投入时可靠不动。 器R3的位置,使在保护范围内部故障时可靠动作。 返回
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- 变压器 差动 保护