中间变流器带速饱和的差动保护（BCH—2型）

1.速饱和变流器的工作原理

速饱和变流器是一个铁心截面很小，易于饱和的中间变流器。当速饱和变流器的一次线圈中只有周期分量电流流过时，如图6-48a所示，电流沿曲线2变化，磁感应强度B将沿磁滞回线3变化，此时B的变化（ΔB）很大，因此，变流器二次线圈中感应的电动势也很大，故周期分量容易通过速饱和中间变流器变换到二次侧。当一次线圈中流过暂态不平衡电流时，由于它含有很大的非周期分量，电流曲线完全偏于时间轴的一侧，如图6-48b中曲线2'所示，因而使B沿着局部磁滞回线3'变化，此时，B的变化很小，因此，在二次侧感应的电动势也很小，故非周期分量不易通过速饱和变流器变换到二次侧。所以说，速饱和变流器能减少暂态过程中不平衡电流的影响。

图6-48　速饱和变流器的工作原理说明图

a）通过周期分量电流　b）通过非周期分量电流

2.BCH—2型差动继电器

BCH—2型差动继电器由电流继电器和带短路线圈的速饱和变流器组成，其结构简图如图6-49所示。速饱和变流器为三柱铁心，其边柱截面积较小，为中间柱截面积的一半。图中，为两个完全相同的平衡线圈，用来平衡差动回路中的不平衡电流；为差动线圈；和为短路线圈，两线圈反极性串联，用来增强躲过励磁涌流的能力；为二次线圈。

图6-49　BCH—2型差动继电器结构简图

当在差动线圈中流过差动电流时，在铁心中产生磁通，使线圈和均感应电动势，并在两个短路线圈中产生环流，同时产生感应磁通。设B柱的合成磁动势在C柱产生的磁通为，A柱的合成磁动势在C柱产生的磁通为，则C柱的合成磁通为当。设分别代表铁心A、B、C柱的磁阻，且，则和可表示为

令，则

若将析算到一次侧，并以由表示，即，则式（6-53）可改写为

分析式（6-54）可知：

1）当短路线圈开路时，，则，此时的BCH—2型差动继电器与普通带速饱和变流器的差动继电器相同。

2）当短路线圈闭合，并在差动线圈中通以电流时，由于则，即两个短路线圈中的感应电动势对C柱产生的磁通大小相等，方向相反，相互抵消，继电器的动作安匝不变，一般为60安匝。

3）当变压器外部短路（或空载投入变压器）时，流入差动线圈中的暂态电流中含有大量非周期分量，它不易传变到二次侧，而是作为励磁电流使铁心速饱和，从而增大磁阻使C和C都减小，但减小更显著（因由传给再由传给，即二次传变作用）。综合看来减小了，产生的感应电动势随之减小，继电器不易动作。由此可见，短路线圈的存在加强了差动继电器躲开励磁涌流和暂态不平衡电流的能力。

当短路线圈的匝数增多而比值不变时，短路线圈和产生的磁通增大，使B柱的综合磁通减少，即减少了B柱进入C柱的份额，而增大了A柱进入C柱的份额，相应减小，更有利于躲开励磁涌流的影响。但此时非周期分量的衰减时间常数加大，暂态过程变长，内部短路时差动保护的动作时间增大，这对大型变压器将更为不利。

用BCH—2型差动继电器构成的双绕组变压器差动保护单相原理接线图如图6-50所示。两个平衡线圈和差动线圈都是可调的，两个短路线圈同名端（如1—1'）的匝数比保持为2，大变压器可选用较少匝数，中小型变压器选用较多匝数。

3.BCH—2型差动继电器差动保护整定计算

（1）确定基本侧　按额定电压和变压器的额定容量计算出各侧一次额定电流，并按选择各侧电流互感器变比，然后按下式算出各侧二次回路额定电流：

取最大侧为基本侧，该侧电流即为基本侧电流。

（2）确定保护的一次动作电流

1）躲过变压器的励磁涌流，即

式中，为可靠系数，取1.3；为变压器基本侧额定电流。

2）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即

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图6-50　双绕组变压器差动保护单相原理接线图

式中，为可靠系数，取1.3；为外部短路时，流过变压器基本侧的最大短路电流；为非周期分量影响系数，取1；为电流互感器的同型系数，两侧电流互感器型号不同时取1，型号相同时取0.5；为电流互感器的10%误差，取0.1；ΔU为变压器调压分接头改变引起的相对误差，取调压范围的一半；为由于平衡线圈的整定匝数与计算匝数不相等而产生的相对误差，其值为

式中，为平衡线圈的计算匝数；为平衡线圈的整定匝数；为差动线圈的整定匝数。

初步整定计算时，可暂取中间值，初选0.05。

3）躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即

式中，为可靠系数，取1.3；为变压器正常运行时的最大负荷电流，当最大负荷电流无法确定时，可采用变压器基本侧的额定电流。

根据以上三个条件的计算结果，取其中最大者作为基本侧的一次动作电流。

则基本侧继电器的动作电流为

式中，为接线系数，电流互感器为星形接线时取1，为三角形接线时取；为基本侧电流互感器的变比。

（3）确定基本侧差动线圈匝数　基本侧差动线圈的计算匝数为

式中，为继电器的动作安匝，取60安匝。

根据继电器差动线圈的实有抽头，选择比稍小而又相接近的匝数作为差动线圈的整定匝数因此，继电器和保护装置的实际动作电流分别为

（4）确定非基本侧平衡线圈匝数　根据正常运行时差动继电器内部的磁动势平衡条件计算，可求出非基本侧平衡线圈匝数，即

或

选择与相接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数

（5）校验相对误差

若，则以上结果均有效；若，则需将此计算值代入式（6-56）重新计算差动保护的动作电流和各线圈的匝数。

（6）确定短路线圈抽头的位置　继电器短路线圈的抽头有4组，短路线圈的匝数越多，躲过励磁涌流的性能就越好，但内部故障电流中含有较大的非周期性分量，继电器的动作时间就越长。对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障电流中的非周期性分量衰减较快，对保护的动作时间要求较低，故一般选用较多的匝数；对大型变压器，由于励磁涌流倍数小，非周期性分量衰减较慢，切除故障又要求快，故一般选用较少的匝数。

（7）灵敏度校验　按内部短路时的最小短路电流来进行校验，即

式中，为保护范围内部短路时，折算到基本侧的最小两相短路电流。

若灵敏度达不到要求，应选择带制动特性的差动保护（如BCH—1型）。