第３Ｏ卷第２期 ２０１０年４月 江 西 冶 金 Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１０ ＪＩＡＮＧＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ 文章编号：１００６．２７７７（２０１０）０２－００３３－０４ 双绕组变压器的纵联差动保护及整定 张静雅 （江西铜业集团公司永平铜矿，江西铅山３３４５０６） 摘 要： 分析讨论了变压器纵联差动保护继电器的选型及整定原则，并且例举了采用ＢＣＨ一２型继 电器作为双绕组电力变压器差动保护的整定计算。 关键词：变压器；纵联差动保护；整定计算 文献标识码：Ｃ 中图分类号：ＴＭ５８８ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ Ｗｉｎｄｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｙａ （Ｙｏｎｇｐｉｎｇ Ｃｏｐｐｅｒ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｃｏｐｐｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｙａｎｓｈａｎ ３３４５０６ Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｅｌａｙ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｅｔ— ｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＢＣＨ一２ ｒｅｌａｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｏ前言 变压器纵联差动保护是利用比较变压器两侧电 流的幅值和相位的原理构成的。把变压器两侧的电 流互感器按差接法接线，在正常运行时，流人继电器 的电流为两侧电流之差，其值接近为零，继电器不动 作用，可用于带负荷调压或多侧电源的多绕组变压 器。ＢＣＨ一２型差动继电器具有较好的躲避励磁涌 流特性，也有躲避外部短路暂态不平衡电流的性能。 ＢＣＨ一４型差动继电器具有四组制动线圈，可保护 多侧电源三绕组及分裂绕组式的多绕组变压器，在 ＢＣＨ一１型差动继电器不能满足灵敏度要求时，可 选用ＢＣＨ一４型差动继电器。 作；在内部故障时，流人继电器的电流为两侧电流之 和，其值为短路电流，保护回路内产生不平衡电流而 瞬时动作，断开变压器两侧断路器。 目前常用的国产差动保护继电器主要有ＢＣＨ 一１ 差动整定原则和步骤 １）按额定电压及最大容量计算变压器各侧额 定电流，选择电流互感器的变比和确定各侧的二次 额定电流。 Ｃ 一１、ＢＣＨ一２、ＢＣＨ一４型等。变压器的差动保护， 般采用ＢＣＨ一２型差动继电器。但当灵敏系数不 一能满足要求时，应采用带制动特性的ＢＣＨ一１型差 次侧额定电流Ｉｅ ：｛ √３ ｅ 动继电器。ＢＣＨ一１型差动继电器带有一组制动线 圈，当保护区外故障，不平衡电流较大时能产生制动 式中：＆——变压器最大容量绕组的额定容量； 收稿日期￣２００９—１２—１６ 作者简介：张静雅（１９６５一），女，河南上蔡人，工程师，现从事信息技术维护工作。 ・３４・ 江西冶金 ２０１０年４月 ——变压器该侧的额定相间电压。 各侧的二次电流 ：垒 ¨￡ 式中： ——ＣＴ（ｃＴ是电流互感器的简称）接线系 数，一般规定ＣＴ为Ｙ接时 ＝１，为 △接时 ＝√３； ｎＬ——ＣＴ的变比。 ２）计算各侧外部短路时最大短路电流。 ３）按以下条件决定保护装置的一次动作电流 Ｉ ＬＢｚｏ ①当为双绕组变压器时，应躲过外部故障时的 最大不平衡电流。 １１ ＝ＫＫ（Ｋｒｘ。 ＋△ ＋ ｌｏ．一 式中： ——可靠系数，取１．３； 掰——ＣＴ同型系数，同型时 掰＝０．５，不同 型时 ＝１； ——电流互感器容许最大相对误差，取 ０．１； ，Ｄ… ——最大外部短路电流（周期分量）； △ ／ —一调节范围。 △，＝一继电器实用匝数与计算匝数不等而产 生的相对误差。 数值可按下式求得： ＾ｆ一 二 一 式中： ——平衡绕组计算匝数； ‘ ——差动绕组实用匝数； ——平衡绕组实用匝数。 ②躲过变压器空载投入或故障切除后电压恢复 时励磁涌流： ，。ＤＺ＝（１．０～１．３） ③躲过电流互感器二次回路断线： Ｉ１ＤＺ＝１．３ … 式中：，，＾． ——正常运行时变压器的最大负荷电 流，在负荷电流不确定时，取 ． ＝ 。 选用按上述３条件计算得的最大值作为计算 值。 ４）初步确定差动及平衡绕组的接法，确定基本 侧的匝数。 对于双绕组变压器，两侧电流互感器分别接于 继电器的两个平衡绕组上。 二次回路额定电流最大侧作为基本侧。 基本侧的继电器动作电流 ＝ 基本侧的继电器绕组计算匝数 ＝ 式中：Ａ咖——动作安匝，取６０±４安匝。 选用差动绕组与一组平衡绕组之和较计算匝数 相近的匝数作为实用数。 ５）决定其他侧平衡绕组的匝数 ， Ⅱ ＝（ ＋ ｙ） 一 ｙ 式中： ——另一侧平衡绕组实用匝数； ——基本侧平衡绕组实用匝数； ， 以——基本侧电流互感器二次回路额定电 流； Ｉｌａ——另一侧电流互感器二次回路额定电 流。 ６）短路绕组抽头的确定 短路绕组匝数用得越多，继电器躲过励磁涌流 的性能越好，但在内部短路电流中有较大非周期分 量时，继电器的动作时间将延长。在继电器用于中、 小容量变压器的差动保护时，由于励磁涌流倍数大， 内部故障时电流中的非周期分量衰减较快，对保护 装置的动作时间又可降低要求，因此短路绕组应采 用较多匝数，选取抽头“Ｃ—Ｃ”或“Ｄ—Ｄ”；对于大容 量变压器，由于励磁涌流倍数较小，内部故障时电流 中的非周期分量衰减较慢，又要求迅速切除故障，因 此短路绕组可采用较少匝数，选取抽头“Ｂ—Ｂ”或 “ｃ—Ｃ”。选用抽头是否合适，应在保护装置投入运 行时，通过变压器空载投入试验确定。 ７）计算最小灵敏系数 为了简化起见，建议将各侧短路电流总和归算 至基本侧计算： ＝急 式中：，。 ——基本侧实用匝数的继电器动作电流； ，。——流人继电器的总的最小短路电流。 最小灵敏系数不应小于２。如果灵敏系数不满 足要求，且算出的／ｘｆ／ｌ，于初算时的采用值０．０５，而 动作电流又是由躲过外部短路时的不平衡电流决定 的，则可按满足灵敏度的条件选择动作电流，检查此 动作电流是否满足１１ ＝（１．０～１．３） 和１１ ＝ １．３ … 。然后确定各绕组的计算和实用匝数，按 Ａｆ＝ 算出Ａｆ，再根据， Ｄｚ ＫＫ（Ｋｒｘ。ｚｘｆ， 第３０卷第２期 张静雅：双绕组变压器的纵联差动保护及整定 ２ １４０ Ａ。 ・３５・ ＋△Ｕ＋ＡＳ３Ｉｏ… 检查是否满足选择性要求，如不 能满足，则应采用带制动特性的差动继电器。 ６．６千伏最大负荷电流为１ ０００ Ａ。 ２）按以下步骤进行整定计算 ２计算实例 １）变压器的容量为１５兆伏安；（３５ ４－２）ｘ ２５％／６．６千伏；Ｙ／Ａ一１ｌ；Ｕｋ＝０．０８。 ①算出各侧一次额定电流；确定各侧二次回路 额定电流。计算结果见表１。 由表１可以看出，６千伏侧的二次回路额定电 流大于３５千伏侧，因此选６千伏侧为基本侧（第１ 侧）。 ３５千伏母线归算至平均电压３７千伏的三相短 路电流：最大运行方式为３ ５７０ Ａ，最小运行方式为 表１额定电流计算结果 ②计算最大运行方式下６千伏母线三相短路， 归算至平均电压６．３千伏的短路电流，ＳＪ＝１００ ＭＶＡ，Ｉｊ＝９．１６ ｋＡｏ ． ． 平衡绕组Ｉ，Ⅱ分别接于６千伏及３５千伏侧。 计算基本￣ｌＪ（６千伏侧）二次动作电流： ，２』２ ＝ Ｄｚ— ｎ， ＝ ３００ 一 一ｏ’ １８（Ａ）系统阻抗 ・ ×ｊ ，Ｕ ｊ ４ ３ Ｘ ／ｏ・４３７ 计算６千伏ｆｌ￣－ｒ作匝数： ＝变压器阻抗 ：０．０８× ：０．５３３３ 急＝丽６０￣７．３３（匝） 总阻抗Ｘｚ＝０．９７０４ 选择实用工作匝数为７匝，其中差动绕组实用 匝数 匝。 故最大外部短路电流： 为６匝，平衡绕组Ｉ实用匝数 Ｉ 为１ 丽而ｊ＝９ ４３９（Ａ） ③计算保护装置６千伏侧的一次动作电流 ａ）按躲过最大不平衡电流条件计算 １１Ｄｚ＝ＫＫ（、Ｋｒｘ・ ｉ＋△ｖ＋ ＝Ｉ 在实用匝数下，６千伏侧继电器动作电流： ，２ ： 一 ：６ ０：８ｙ＋ Ｉ 一７一 ．５７（Ａ） Ｉ 一 ⑤确定３５千伏侧平衡绕组的匝数 １．３（１×０．１＋０．０５＋０．０５）Ｘ ９ ４３９ ２ ４５４（Ａ） 一＝ｎ ＝（ Ⅲ＋ ｒ）急一 ｒ＝７×筹 ６ ２．６（匝） ｂ）按躲过励磁涌流条件计算 １１ＤＺ＝１．３Ｌ１＝１．３×１ ３１２＝１ ７０６（Ａ） 确定平衡绕组Ⅱ实用匝数 Ⅱ 为３匝。 １２）按躲过电流互感器二次回路断线计算 ，１ＤＺ＝１．３ … ＝１．３×１ ０００＝ｌ ３００（Ａ） ⑥计算由于实用匝数与计算匝数不等而产生的 相对误差 ： ＝ ＝ 一ｏ．ｏ４６ ５ 比较以上３个电流的大小，可知，应该按躲过外 部故障不平衡电流的条件，选用６千伏侧一次动作 电流ＪｒＩ 为２ ４５４ Ａ。 因△厂小于０．０５且相差很小，故不需核算动作 电流。 ④确定各绕组接法及匝数。 ・３６・ 江西冶金 ２０１０年４月 ⑦初步确定短路绕组抽头 Ｉｒ选用“Ｃ—Ｃ”抽头。 Ｄ（３５）： 一 ｎＬ（３５） ：一 巫１ ２０－ｌ５．４（Ａ）‘Ｊ ＿ｒ＼门 一⑧计算最小灵敏系数 本例应按系统最小运行方式６千伏侧两相短路 计算。 最小运行方式系统阻抗Ｘｘ： ＝ －— —一＝０．７２９ ４ ３５千伏侧继电器动作电流： ，Ｄｚ（‘３。 ｓ，＝ ’一 Ⅱｓｙ＋ ｙ一＝ ３ ６ ＋～ ．６７（Ａ）… 计算最小灵敏系数： ： ４３×２ １４０ Ｘ ３７ 』 、ｏｚ（３５ Ｕ等￣２‘Ｕ， －３＞２＝短路回路总阻抗Ｘ∑＝Ｘｘ＋Ｘ８＝０．７２９ ４＋ ０．５３３ ３＝１．２６２ ７ 最小灵敏系数满足要求。 ３ 结语 ６千伏侧两相短路短路电流： 在做好变压器的差动保护整定计算工作后，经 Ｄ — ２ １２６２ ：６ ２８２（Ａ）７一 ： ． 过变压器空载及负载试验进一步验证了计算数据的 准确性，为同类型变压器的纵联差动保护整定提供 了成功范例。 （英文翻译卢宏） 归算至３５千伏侧珞’＝６ ２８２× ＝１ ０６９．６ （Ａ） 计算流人继电器的电流： （上接第３２页）的速度，有利于带钢卷上卷筒。正 常卷取时，由卷筒和带钢之问的速度差保持张力。 收卷时，夹送辊速度低于卷筒速度，以维持收卷张 ２）夹送辊和卷筒电机之间输出力矩均衡，单台 电机的负荷明显减少，彻底解决了系统过流跳电故 障的发生。 力，层流辊道速度低于带钢速度，增加带钢前进的阻 力，防止带尾跳动。 ３）张力控制系统经过优化后，运行稳定，张力 控制比较精确，对改善卷形，提高卷取质量起到了重 要作用。 ［ 参 考 文 献 】 ［１］杨华，童朝南．卷取张力的变参数控制［Ｊ］．冶金自动化， ３ 结语 １ ５００ ｍｍ宽带卷取机负荷平衡及恒张力控制 功能开发与应用改造经过现场运行，直流传动系统 各项性能指标均符合设计要求，满足了宽带生产工 艺的要求。 １９９８，１３７（５）：１３一ｌ４ ［２］ 马美娜．ＳＩＭＯＶＥＲＴ卷取机张力控制系统［Ｊ】．控制工程， ２００５，１２（３）：１２５—１３１ １）系统故障率降低。改造完成后经过近几月 的运行，系统稳定，未再发生可控硅、快熔烧损等现 象。 （英文翻译卢宏）