【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，對(duì)大容量變壓器，由于其額定工作時(shí)磁通密度相當(dāng)接近于鐵 芯的飽和磁通密度，因此在過(guò)電壓或低頻等異常運(yùn)行方式下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。 三、根據(jù)要設(shè)計(jì) 35kV 變電站主變壓器的參數(shù)，可能出現(xiàn)的故障類(lèi)型、不正常運(yùn)行狀態(tài)，相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)該變電站的主變壓器配置以下保護(hù)： 1. 瓦斯保護(hù)：它是油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)，能反應(yīng)油面降低，并可根據(jù)故障的嚴(yán)重程度，動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。 2. 縱差動(dòng)保護(hù)：用來(lái)保護(hù)變壓器繞組、套管及引出線(xiàn)上的相35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 間短路、匝間短路及接地短路。 3. 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)：主要用作外部短路及內(nèi)部短路時(shí)的后備保護(hù)。 4. 過(guò)負(fù)荷保護(hù)：用來(lái)保護(hù)變壓器的對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷。 第 二節(jié) 變壓器瓦斯保護(hù) 該變電站的主變壓器是油浸式的。因此油箱內(nèi)發(fā)生任何類(lèi)型的故障或不正常工作狀態(tài)都會(huì)引起箱內(nèi)油的狀態(tài)發(fā)生變化。瓦斯繼電器具有反映油箱內(nèi)油、氣狀態(tài)和運(yùn)行情況的功能。用它構(gòu)成的瓦斯保護(hù)能反應(yīng)包括縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)的輕微故障在內(nèi)的各種故障和不正常狀態(tài)。瓦斯繼電器是構(gòu)成瓦斯保護(hù)的主要元件。它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有 1%～ %的升高坡度。通往繼電器的連接管具有 2%～ 4%的升高坡度。瓦斯保護(hù)的原理接線(xiàn)圖如 下： 由其它保護(hù)來(lái)12信號(hào)信號(hào)輕瓦斯信號(hào) 圖中，瓦斯繼電器中上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后經(jīng)延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下面的觸點(diǎn)表示“重瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后起動(dòng)變壓器35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，由于油流的不穩(wěn)定可能造成觸點(diǎn)的抖動(dòng)，為使斷路器能可靠跳閘，選用了具有自保持線(xiàn)圈的 BCJ 中間繼電器。為防止變壓器換油或進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)引起重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)，可利用 QP 將跳閘回路切換到信號(hào)回路。 瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線(xiàn)簡(jiǎn)單、能反應(yīng) 變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生的各種類(lèi)型故障。 瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn)是不能反應(yīng)油箱以外變壓器套管及引出線(xiàn)等部位發(fā)生的故障，所以不能作為變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)。 第三節(jié) 變壓器的差動(dòng)保護(hù) 由于瓦斯保護(hù)不能保護(hù)套管及引出線(xiàn)等油箱外部的故障。因此，容量較大的變壓器上，幾乎都裝設(shè)了縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，用于保護(hù)變壓器繞組、套管及引出線(xiàn)上的短路故障。 一、變壓器的差動(dòng)保護(hù)的基本原理 差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)的變壓器的兩側(cè)電流的大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的。為實(shí)現(xiàn)比較，因而采用了環(huán)流法接線(xiàn)其保護(hù)范圍為兩側(cè)電流互感器之間的全部區(qū)域。 差動(dòng)保 護(hù)的理如圖所示（圖附后），縱差動(dòng)保護(hù)用于保護(hù)變壓器繞組和引出線(xiàn)間的相間斷路，其原理是：正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作如圖所示，變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)兩部分都有電流流過(guò)，在選擇電流互感器的變比及連接時(shí)，要使兩側(cè)的互感器二次側(cè)電流 i1和 i2大小相等，方向相反，因此在差動(dòng)繼電器中流過(guò)的電流 Ig=i1i2=0,繼電器不會(huì)動(dòng)作。 35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部相間短路故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，如圖 b 所示，此時(shí)只有接于電源側(cè)的電流互感器 1LH 有短路電流 Ld1流過(guò)其二次側(cè)電流 I1d,接于負(fù)荷側(cè)的電流互感器 3LH 的一二次側(cè)電流均為零， 此時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流 Ij=i1d,當(dāng)繼電器的整定值小于此電流時(shí)則繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)和跳閘。 單相原理圖如下： 39。39。 二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn) 由變壓器勵(lì)磁涌流 LYI 所產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器的勵(lì)磁電流 IL 只流經(jīng)它的電源側(cè)，故造成變壓器兩側(cè)電流不平衡，在差動(dòng)回路 中產(chǎn)生不平衡電流，使保護(hù)誤動(dòng)。 當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁涌流，其數(shù)值最大可達(dá)變壓器額定電流的 6～ 8 倍，所謂勵(lì)磁涌流，是在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，變壓器鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外電壓 ?90 。如果空載合閘時(shí)，正好電壓瞬時(shí)值 u=0 時(shí)接通電路，則鐵心中應(yīng)該具35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 有磁通 m?? ，但由于鐵心中的磁通不通突變，將出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通 m?? ，由于該分量衰減較慢，那么在最嚴(yán)重的情況下，經(jīng) 過(guò)半個(gè)周期后，鐵心中的總磁通為穩(wěn)態(tài)磁通和非周期分量磁通疊加，即m?2 。此時(shí)，由于鐵心高度飽和使勵(lì)磁電流劇烈增加，從而形成了勵(lì)磁涌流，勵(lì)磁涌流的大小與合閘瞬間電壓的相位，變壓器容量的大小，鐵心中剩磁的大小和方向以及鐵心的特性等因素有關(guān)。而勵(lì)磁涌流的衰減速度則隨鐵心的飽和深度及導(dǎo)磁性能的不同而變化。因此，勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn)： ? 包含很大成份的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)； ? 包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主； ? 波形之間出現(xiàn)間斷； 根據(jù)以上特點(diǎn)，在變壓器縱聯(lián)差 動(dòng)保護(hù)中采用下列方法防止勵(lì)磁涌流的影響： ? 采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器 ? 鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別構(gòu)成的保護(hù) ? 利用二次諧波制動(dòng)等 由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器常采用 Y、 d11 的接線(xiàn)方式，因此，其兩側(cè)電流的相位差為 ?30 。此時(shí)，如果兩側(cè)的電流互感器采用常規(guī)接線(xiàn)方式，則二次電流由于相位不同，也會(huì)有一個(gè)差電流流入繼電器。為消除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接 成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)接方式后即可把二次電流的相位校正過(guò)來(lái)。 35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 Y,d11 接線(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線(xiàn)和向量圖 電流互感器采用上述聯(lián)接方式以后，在互感器接成三角形側(cè)的差動(dòng)一臂中，電流又增大了 3 倍 .此時(shí)為保證在正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路中應(yīng)沒(méi)有電流，就必須將該側(cè)電流互感器的變比加大 倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等，故此時(shí)選擇變比的條件是： BNNN ?31 2 331 式中， 12,NN 為適應(yīng) Y， d 接線(xiàn)的需要而采用的新變比， nB 變壓器變比。 由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比，而變壓 器的變比也是一定的。因此，三者的關(guān)系很難滿(mǎn)足 BNNN ?12 的要求，此時(shí)差動(dòng)回路中將有電流流過(guò)。當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器時(shí)，35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 是利用它的平衡線(xiàn)圈來(lái)消除此差電流的 影響。 由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流 兩側(cè)互感器的型號(hào)不同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流（歸算至同一側(cè)）也就不同。因此，在差動(dòng)回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。應(yīng)采用同型系數(shù) Ktx＝ 1 的電流互感器。 由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流 如果差動(dòng)保護(hù)已按照某一變比調(diào)整好（如利用平衡線(xiàn)圈），則當(dāng)分接頭改接時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流流入差動(dòng)回路。差動(dòng)保護(hù)的電流回路在帶電的情況下是不能進(jìn)行分接頭切換，否則會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。因此，對(duì)由此而產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在縱聯(lián)差動(dòng) 保護(hù)的整定值中予以考慮。 為了抑制電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而引起的不平衡電流以及變壓器本身勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流，采用 BCH2X 型差動(dòng)繼電器進(jìn)行消除。 差動(dòng)線(xiàn)圈（工作繞組）的作用：在正常運(yùn)行及外部故障的情況下，通過(guò)差動(dòng)線(xiàn)圈的電流僅是不平衡電流，其對(duì)線(xiàn)圈的影響可以被平衡線(xiàn)圈消除到最小程度，不至于使差動(dòng)繼電器動(dòng)作，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)部故障，由于短路電流通過(guò)差動(dòng)線(xiàn)圈，電流繼電器即可迅速動(dòng)作切除故障。 兩個(gè)平衡線(xiàn)圈的作用：由于變壓器兩側(cè)的電流互感器變比不能完全匹配，其兩側(cè)的二次電流不相等，則在變壓器正常運(yùn) 行時(shí)，差動(dòng)線(xiàn)圈中將有不平衡電流流過(guò)，為了消除這個(gè)不平衡電流的影響，通常將平衡線(xiàn)圈接入二次電流較小的一側(cè)，適當(dāng)?shù)剡x擇平衡線(xiàn)圈的數(shù)，使其所產(chǎn)生磁勢(shì)能完全抵消由變比不匹配所引起的磁勢(shì)，則在二次線(xiàn)圈中就不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，因此繼電器中也沒(méi)有電流，達(dá)到了消除不平衡電流35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 的目的。 短路線(xiàn)圈的作用原理：主要用來(lái)消除不平衡電流中的非周期分量電流，以提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性。 （差動(dòng)繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖見(jiàn)附圖 3－ 1） 圖 31 BCH2 型差動(dòng)繼電器原理圖 962 4135 71011 12平衡繞組Ⅰ差動(dòng)繞組短路繞組二次繞組5 6 7 10 13 2016 12 8 4 00 1 2 3A B C D A C DB816 12 040 1 32平衡繞組Ⅱ 對(duì) BCH2 差 動(dòng)繼電器的原理圖作些說(shuō)明： BCH2 差動(dòng)繼電器具有一個(gè)差動(dòng)線(xiàn)圈 Wcd 一個(gè)二次線(xiàn)圈 W2，兩個(gè)平衡線(xiàn)圈 Wph1 和 Wph2 以及由 Wd 和 Wdd 組成的短路線(xiàn)圈。 BCH2 差動(dòng)繼電器的動(dòng)作安匝為 60安匝，差動(dòng)線(xiàn)圈在 1 20 匝處有抽頭，因此，繼電器的相應(yīng)動(dòng)作電流可整定為 1 、 、 3 安，如果平衡線(xiàn)圈不使用，還可以將平衡線(xiàn)圈當(dāng)作差動(dòng)線(xiàn)圈來(lái)使用，這時(shí)繼電器差動(dòng) 線(xiàn)圈的最多匝數(shù)為 39 匝，相應(yīng)的最小動(dòng)作電流為 安。 BCH2 差動(dòng)繼電器的短路線(xiàn)圈相等，并且有抽頭可以改變，當(dāng)抽頭位于不同位置 時(shí)它們的匝數(shù)不同，改變?cè)褦?shù)可以得到繼電器躲開(kāi)非35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 周期分量不同的特性，即直流分量愈大，所要求的一次交流動(dòng)作電流也愈大，說(shuō)明了速飽和變流器的作用；直流分量不變，短路線(xiàn)圈匝數(shù)愈多，所要求的一次動(dòng)作電流也愈大，這就看出了短路線(xiàn)圈的作用；無(wú)直流分量在上述短路線(xiàn)圈各插頭位置時(shí)，動(dòng)作安匝不變。因此要改變動(dòng)作安匝就必須改變兩個(gè)短路繞組的比數(shù)，即保持兩個(gè)短路繞組的比值不變；設(shè)置兩組平衡繞組的目的是為了適用于三組變壓器。如果用于雙組變壓器，其一組平衡繞組可以當(dāng)作差動(dòng)線(xiàn)圈來(lái)使用，或者將兩組平衡繞組分別接入差動(dòng)回路的兩臂中，使平衡更 加精確，差動(dòng)保護(hù)十分重視電流互感器的積極及差動(dòng)繼電器接線(xiàn)的準(zhǔn)確性，以免引起誤動(dòng)作。 BCH2 差動(dòng)繼電器保護(hù)整定計(jì)算 參數(shù)名稱(chēng) 35kV 側(cè) 側(cè) 變壓器額定電流 I1e= 35310000? =165A I2e= ? =550A 電流互感器接線(xiàn)方式 三角形 星型 電流互感器一次電流值 3 165＝ 550A 電流互感器變比 300/5=60 600/5=120 電流互 感器二次電流值 35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 1 繼電器一次側(cè)動(dòng)作電流的計(jì)算 由于二次回路額定電流 35KV 側(cè)大于 側(cè)，故此以 35K 側(cè)作基本側(cè)。 躲過(guò)變壓器外部故障的最大不平衡電流，差動(dòng)保護(hù)的起動(dòng)電流為： IdzJ＝ Kk ＝ Kk (10%Ktx+Δ U+Δ fza) ∕ nl = (1 ＋ ＋ ) 3410 = 躲開(kāi)電流互感器二次回路斷線(xiàn)及勵(lì)磁涌流電流 Idz＝ Kk ＝ Kk I1e= 165= 經(jīng)過(guò)計(jì)算取兩者的最大者為： Idz =266A 為 35kV側(cè)一次動(dòng)作電流。 型差動(dòng)繼電器的差動(dòng)線(xiàn)圈和平衡線(xiàn)圈匝數(shù)整定計(jì)算 二次回路中變壓器額定電流最大的一側(cè)稱(chēng)為基本側(cè)，將雙繞組變壓器兩側(cè)電流互感器分別接于差動(dòng)繼電器的兩個(gè)平衡線(xiàn)圈上。 側(cè)差動(dòng)線(xiàn)圈和平衡線(xiàn)圈匝數(shù)計(jì)算 （ 1）差動(dòng)繼電器的二次動(dòng)作電流 )( 26632 AK IKITAdzjxdz j ???? （ 2） 35kV 側(cè)差動(dòng)線(xiàn)圈和平衡線(xiàn)圈工作匝數(shù)計(jì)算 Wgzj=dzjIAW0 ＝ ? （匝） 式中： AW0―――――― BCH2 型差動(dòng)繼電器匝數(shù)，取 AW0＝ 60 安匝。 35kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 選取與 Wgzj相近的整數(shù)值作為適合的差動(dòng)線(xiàn)圈和一組平衡線(xiàn)圈之和的工作匝數(shù)，即 Wgz1= Wcd1+ Wph1＝ 7+1＝ 8 （ 3）以選出的適合工作匝數(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算 35kV 側(cè)差動(dòng)繼電器的二次動(dòng)作電流為 )(86010 AWAWI gzdz j ??? 式中： AW0―――――― BCH2 型差動(dòng)繼電器匝數(shù)，取 AW0＝ 60 安匝。 2. 10kV 側(cè)平衡線(xiàn)圈匝數(shù)整定計(jì)算 （ 1） 10kV 側(cè)平衡線(xiàn)圈匝數(shù)計(jì)算 Wph2j= Wgz1eeII21 － Wcd1＝ ??? 結(jié)論：取平衡線(xiàn)圈 2 的適用匝數(shù) Wph2＝ 1 匝。 （ 2）適用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差 zaf? 計(jì)算 ??zaf 1222cdjphphjph WW WW ?? = ?? = （ 3）結(jié)論： zaf? 小于 ，