毕业设计（论文）-某35kv变电所主变压器继电保护

毕业设计（论文）-某35kv变电所主变压器继电保护 目录 摘 要 .............................................................. 2 第一章 继电保护综述 ................................................ 3 1.1 继电保护综述 ................................................ 3 1.2 继电保护装置组成 ............................................ 3 1.3 继电保护装置基本任务 ........................................ 3 1.4 对继电保护装置的基本要求 .................................... 4 1.5 继电保护技术发展简介 ........................................ 5 第二章 电力变压器保护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .......................................... 6 2.1 短路电流及其计算 ............................................ 6 2.2 变压器的故障和不正常运行状态分析 ........................... 21 2.3 电力变压器的保护方案分析 ................................... 22 2.4 电力变压器的保护方案确定 ................................... 24 第三章 电力变压器的保护原理 ....................................... 25 3.1 电力变压器的保护原理分析 .................................. 25 3.2 瓦斯保护原理 .............................................. 25 3.2.1 瓦斯继电器选型........................................ 28 3.3 定时限过流保护原理及整定计算 ............................... 29 3.3.1 各种继电器选型........................................ 31 3.4 变压器的纵差动保护其原理及计算 ............................. 31 3.4.1 构成变压器纵差动保护基本原则.......................... 32 3.5 不平衡电流产生的原因与消除 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ............................. 33 3.6 躲过励磁涌流 ............................................... 35 3.7 整定计算及灵敏度校验 ....................................... 35 3.8 电流互感器选择及差动继电器选型 ............................. 37 3.9 过负荷保护原理 ............................................. 38 3.9.1 过负荷保护整定计算.................. 错误～未定义书签。38 3.10 各种继电器选型 .......................... 错误～未定义书签。38 第四章 电力变压器保护及主接线图 ................................... 40 4.1 所有保护接线配置图 ......................................... 40 4.2 变电所主接线图 ............................................. 41 致谢词 ............................................................ 42 参考文献 .......................................................... 42 1 摘 要:随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况‘供电的可靠性也日渐提高，因此对供电系统的设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响投资、运行费用和有色金属的消耗量，也反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人生安全密切相关。 变电站是电力系统中的一个重要组部分，由电气设备及配电网络按一定的连接方式所构成，它从电力系统中取得电能，通过变换、分配、运输与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的专设场所。 变压器是电力系统中较为重要的电气原件, 且作为变电所的核心设备，它具有故障小,结构可靠的特点,但是在实际的运行过程中,还是会产生一定的故障和异常情况。因此,为了减少故障对电力系统造成的影响,保护电力系统的安全运行,必须根据电力变电站的容量、电压的等级情况, 从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，安装可靠性较高的继电保护装置。 关键词:设计;方案;变压器;继电保护 2 第一章 继电保护综述 1.1 继电保护综述 对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。 1.2 继电保护装置组成 继电保护装置:就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 继电保护装置的组成: 继电保护一般由三个部分组成:测量部分、逻辑部分和执行部分，其原理结构如下图所示。 输出信号故障参数量测量逻辑执行 部分部分部分 整定值 1.3 继电保护装置基本任务 图1—3继电保护装置的原理结构图 (1) 发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。 (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。 (3)继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。 继电保护的基本原理: 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。 故障后，工频电气量变化的主要特征及可以构成的保护 (1)电流增大，构成电流保护。 (2)电压降低，构成低电压保护。 (3)电流与电压之间的相位角改变 ，构成功率方向保护。 (4)测量阻抗发生变化，构成距离保护。 3 (5)故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化 ，构成差动保护 。 (6)不对称短路时，出现相序分量，构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护 。 电力系统的继电保护根据被保护对象不同，分为发电厂、变电所电气设备的继电保护和输电线路的继电保护。前者是指发电机、变压器、母线和电动机等元件的继电保护，简称为元件保护;后者是指电力网及电力系统中输电线路的继电保护，简称线路保护。 按作用的不同继电保护又可分为主保护、后备保护和辅助保护。 主保护是指被保护元件内部发生的各种短路故障时，能满足系统稳定及设备安全要求的、有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。 后备保护是指当主保护或断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。后备保护可分为远后备和近后备保护两种。 远后备是指主保护或断路器拒绝时，由相邻元件的保护部分实现的后备; 近后备是指当主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护来实现的后备，当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。 继电保护装置需有操作电源供给保护回路，断路器跳、合闸及信号等二次回路。按操作电源性质的不同，可以分为直流操作电源和交流操作电源。通常在发电厂和变电所中继电保护的操作电源是由蓄电池直流系统供电，因蓄电池是一种独立电源，最大的优点是工作可靠，但缺点是投资较大、维护麻烦。交流操作电源的优点是投资少、维护简便，但缺点是可靠性差。因此，交流操作电源的继电 保护适合于小型变电所使用。 1.4 对继电保护装置的基本要求 一、选择性 选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 当d1点发生短路故障时，应由故障线路上的保护P1和P2动作，将故障线路WL1切除，这时变电所B则仍可由非故障线路WL2继续供电。当d2点发生短路故障时，应由线路的保护P6动作，使断路器6QF跳闸，将故障线路WL4切除，这时只有变电所D停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断对用户的供电。 考虑后备保护的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。当的d2点发生短路故障时，距短路点最近的保护P6应动作切除故障，但由于某种原因，该处的保护或断路器拒动，故障便不能消除，此时如其前面一条线路(靠近电源测)的保护P5动作，故障也可消除。此时保护P5所起的作用就称为相邻元件的后备保护。同理保护P1和P3又应该作为保护 4 P5的后备保护。 二、速动性 速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。 故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s,0.08s，最快的可达 0.01s,0.04s，一般断路器的跳闸时间为 0.06s,0.15s，最快的可达0.02s,0.06s。 三、灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。 四、可靠性 可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。所谓信赖性是要求继 电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。 1.5 继电保护技术发展简介 继电保护的发展是随着电力系统和自动化技术的发展而发展的。熔断器就是最早的、最简单的过电流保护。1890年后出现了电磁型过电流继电器。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了电流差动保护原理。1910年方向电流保护开始得到应用，1920年后距离保护装置出现。在1927年前后，出现了高频保护装置。20世纪70年代诞生了行波保护装置。显然，随着光纤通信将在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护必将得到广泛的应用。 继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构形式和制造工艺也发生了巨大的变革。经历了机电式保护装置、静态保护装置和数字式保护装置三个发展阶段。 20世纪50年代，随着晶体管的发展，出现了晶体管保护装置。20世纪70年代，晶体管保护在我国被大量采用。随着集成电路的发展，出现了体积更小、工作更可靠的集成电路保护。在20世纪70年代后期，便出现了性能比较完善的微机保护样机并投入运行。进入 90年代，微机保护已在我国大量应用，主运算器由8位机、16位机发展到目前的32位机;数据转换与处理器件由A/D转换器、压频转换器(VFC)，发展到数字信号处理器(DSP)。这种由计算机技术构成的继电保护称为数字式继电保护。 这种保护可用相同的硬件实现不同原理的保护，使制造大为简化，生产标准化、批量化，硬件可靠性高;具有强大的存储、记忆和运算功能，可以实现复杂原理的保护，为新原理保护的发展提高了实现条件。除了实现保护功能外，还可兼有故障录波、故障测距、事件顺序记录和保护管理中心计算机及调度自动化系统通信等功能，这对于保护的运行管理、电网事故分析及事故后的处理等均有重 5 要意义。另外它可以不断地对本身的硬件和软件自检，发现装置的异常情况并通知运行维护中心。 由于网络的发展与电力系统中的大量采用，微机硬件和软件功能的空前强大并成为维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动控制系统的基本组成单元。微机保护不仅要能实现被保护设备的切除、或自动重合，还可作为自动控制系统的终端，接收调度命令实现跳、合闸等操作，以及故障诊断、稳定预测、安全监视、无功调节、负荷控制等功能。 此外，由于计算机网络提供数据信息共享的优越性，微机保护可以占有全系统的运行数据和信息，应用自适应原理和人工智能方法使保护原理、性能和可靠性得到进一步的发展和提高，使继电保护技术沿着网络化、智能化、自适应和保护、测量、控制、数据通信于一体的方向不断发展。 第二章 电力变压器保护方案 2.1 短路电流及其计算 短路:是指一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。 短路的原因: ? 元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. 气象条件恶化 ? 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作;大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ? 违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸;线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ? 其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等 短路的危害后果: 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 (1)电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。 (2)发热 短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。 6 (3)故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备. (4)电压大幅下降，对用户影响很大. (5)如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是短路故障的最严重后果。 (6)不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。 短路计算的目的: (1)选择电气设备的依据; (2)继电保护的设计和整定; (3)电气主接线方案的确定; (4)进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。本设计采用标幺值法。以下是本设计的短路电流计算。 15KM 200MV?A 最大运行方式: 短路电流计算图 7 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= =KA=1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= =KA=5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.5 1200Soc 100* X=0.415=0.44 ，，2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SNK-1 *** X= X+ X=0.5+0.44=0.94 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.66KA K,1*0.94Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=1.66KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=4.23KA shk (3)''(3)I=1.51 I=2.51KA shk S100(3)dS==MV?A=106.38MV?A k,1*0.94Xk,(1), K-2 ***** X= X+ X+ X// X=0.94+1.19/2=1.54 3124K,(2), I(3)d2 I= =5.50/1.54KA=3.57KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=3.57KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=9.10KA shk (3)''(3)I=1.51 I=5.39KA shk 8 (3)S100dS==MV?A=64.94MV?A k,2*1.54Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.54=1.01(KA) d21maxd1K,(2), 最小运行方式: 短路电流计算图 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.5 1200Soc 100*，， X=0.415=0.44 2237 9 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SNK-1 *** X= X+ X=0.5+0.44=0.94 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.66KA K,1*0.94Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=1.66KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=4.23KA shk (3)''(3)I=1.51 I=2.51KA shk S100(3)dS==MV?A=106.38MV?A k,1*0.94Xk,(1), K-2 **** X= X+ X+ X=0.94+1.19=2.13 312K,(2), I(3)d2I==5.50/2.13KA=2.58KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=2.58KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=6.58A shk (3)''(3)I=1.51 I=3.90KA shk (3)S100dS==MV?A=46.95MV?A k,2*2.13Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/2.13=0.73(KA) d21maxd1K,(2), 15KM 250MV?A 最大运行方式: 10 短路电流计算图 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.4 1250Soc 100*，， X=0.415=0.44 2237 11 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SN K-1 *** X= X+ X=0.4+0.44=0.84 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.86KA K,1*0.84Xk,(1), ''(3)(3)(3) I=I=I=1.86KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=4.74KA shk (3)''(3)I=1.51 I=2.81KA shk S100(3)dS==MV?A=119.05MV?A k,1*0.84Xk,(1), K-2 ***** X= X+ X+ X// X=0.84+1.19/2=1.44 3124K,(2), I(3)d2 I= =5.50/1.44KA=3.82KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=3.82KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=9.74KA shk (3)''(3)I=1.51 I=5.77KA shk (3)S100dS==MV?A=69.44MV?A k,2*1.44Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.44=1.08(KA) d21maxd1K,(2), 最小运行方式: 12 短路电流计算图 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.4 1250Soc 100*，， X=0.415=0.44 2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SN K-1 *** X= X+ X=0.4+0.44=0.84 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.86KA K,1*0.84Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=1.86KA kk,1, 13 (3)''(3)i=2.55 I=4.74KA shk (3)''(3)I=1.51 I=2.81KA shk S100(3)dS==MV?A=119.05MV?A k,1*0.84Xk,(1), K-2 **** X= X+ X+ X=0.84+1.19=2.03 312K,(2), I(3)d2I==5.50/2.03KA=2.71KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=2.71KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=6.91A shk (3)''(3)I=1.51 I=4.09KA shk (3)S100dS==MV?A=49.26MV?A k,2*2.03Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/2.03=0.77(KA) d21maxd1K,(2), 10KM 200MV?A 最大运行方式: 短路电流计算图 14 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.5 1200Soc 100* X，，=0.410=0.29 2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SNK-1 *** X= X+ X=0.5+0.29=0.79 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.97KA K,1*0.79Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=1.97KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=5.02KA shk (3)''(3)I=1.51 I=2.97KA shk 15 S100(3)dS==MV?A=126.58MV?A k,1*0.79Xk,(1), K-2 ***** X= X+ X+ X// X=0.79+1.19/2=1.39 3124K,(2), I(3)d2 I= =5.50/1.39KA=3.96KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3) I=I=I=3.96KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=10.10KA shk (3)''(3)I=1.51 I=5.98KA shk (3)S100dS==MV?A=71.94MV?A k,2*1.39Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.39=1.12(KA) d21maxd1K,(2), 最小运行方式: 短路电流计算图 等效电路图 16 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.5 1200Soc 100* X=0.410=0.29 ，，2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SN K-1 *** X= X+ X=0.5+0.29=0.79 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=1.97KA K,1*0.79Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=1.97KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=5.02KA shk(3)''(3)I=1.51 I=2.97KA shk S100(3)dS==MV?A=126.58MV?A k,1*0.79Xk,(1), K-2 **** X= X+ X+ X=0.79+1.19=1.98 312K,(2), I(3)d2I==5.50/1.98KA=2.78KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)=I=I=2.78KA Ikk,1, (3)''(3)i=2.55 I=7.09A shk(3)''(3)I=1.51 I=4.20KA shk 17 (3)S100dS==MV?A=50.51MV?A k,2*1.98Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.98=0.79(KA) d21maxd1K,(2), 10KM 250MV?A 最大运行方式: 短路电流计算图 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 18 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.4 1250Soc 100* X=0.410=0.29 ，，2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SN K-1 *** X= X+ X=0.4+0.29=0.69 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=2.26KA K,1*0.69Xk,(1), ''(3)(3)(3)I=I=I=2.26KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=5.76KA shk(3)''(3)I=1.51 I=3.41KA shk S100(3)dS==MV?A=144.93MV?A k,1*0.69Xk,(1), K-2 ***** X= X+ X+ X// X=0.69+1.19/2=1.29 3124K,(2), I(3)d2 I= =5.50/1.29KA=4.26KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=4.26KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=10.86KA shk(3)''(3)I=1.51 I=6.43KA shk 19 (3)S100dS==MV?A=77.52MV?A k,2*1.29Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.29=1.21(KA) d21maxd1K,(2), 最小运行方式: 短路电流计算图 等效电路图 取基准值:S=100MV?A ，U=37KV ，U=10.5KV dc1C2 S100d I= ==1.56KA d13，373Uc1 100Sd I= ==5.50KA d23，10.53Uc2 S100*dX= ==0.4 1250Soc 100*，， X=0.410=0.29 2237 03U，Skd7.5，100，10**0 X= X===1.19 34100，6300100SN K-1 20 *** X= X+ X=0.4+0.29=0.69 12K,(1), I1.56(3)d1 I==KA=2.26KA K,1*0.69Xk,(1), ''(3)(3)(3) I=I=I=2.26KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=5.76KA shk (3)''(3)I=1.51 I=3.41KA shk S100(3)dS==MV?A=144.93MV?A k,1*0.69Xk,(1), K-2 **** X= X+ X+ X=0.69+1.19=1.88 312K,(2), I(3)d2 I= =5.50/1.88KA=2.93KA K,2*Xk,(2), ''(3)(3)(3)I=I=I=2.93KA kk,1, (3)''(3)i=2.55 I=7.47A shk (3)''(3)I=1.51 I=4.42KA shk (3)S100dS==MV?A=53.19MV?A k,2*1.88Xk,(2), 折算到35KV侧: *I= I/ X=1.56/1.88=0.83(KA) d21maxd1K,(2), 2.2 变压器的故障和不正常运行状态分析 变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路(直接接地系统侧)。而油箱内发生相间短路的情况比较少。 21 变压器的不正常运行状态主要有:变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压;由于负荷长时间超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油而降低或冷却系统故障引起的温度升高;对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。变压器处于不正常运行状态时，继电器应根据其严重程度，发出警告信号，使工作人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器安全。 2.3 电力变压器的保护方案分析 变压器油箱内部发生故障时，除了变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。因此，变压器的保护也就分为电量保护和非电量保护两种。非电量保护装设在变压器内部。线路保护中采用的许多保护如过电流保护，纵差保护等在变压器的电量保护中都有应用，但在配置上有区别。根据上述故障类型和不正常工作状态，对变压器应装设下列保护。 瓦斯保护 对变压器内部的各种故障及油面降低，应装设瓦斯保护。对800KVA及以上油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 纵差保护或电流速断保护 对变压器绕组导管及引出线上的故障，应根据容量不同，装设纵差保护或电流速断保护。保护瞬时动作，断开变压器各侧断路器。 (1)对6.3MVA及以上并列运行的变压器和10MVA单独运行的变压器以及 6.3MVA以上厂用变压器应装设纵差保护。 (2)对10MVA 以下厂用备用电压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于 0.5S时，应装设电流速断保护。 (3)对2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵差保护。 (4)对高压侧电压为330KV及以上的变压器，可装设双差动保护 外部相间短路时，应采用的保护 对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护作为后备保护。 22 (1) 过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流; (2) 复合电压起动的过电流保护。一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上; (3) 负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于容量为63MVA及以上的升压变压器; (4) 阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第(2)、(3)的保护不能满足灵敏度和选择性要求时，可采用阻抗保护。对500kV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围;较长的时限用于断开变压器各侧断路器。 外部接地短路时，应采用的保护 对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。 对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不解地的变压器(低压侧有电源)仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，，中性点装放电间隙加零序电流保护等。 过负荷保护 对400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 过励磁保护 高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比(称为过励磁倍数)而动作。 其他保护 23 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。 2.4 电力变压器的保护方案确定 变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护。于本设计而言，因为容量关系不采用速断保护，采用瓦斯保护，过电流保护采用定时限过流保护，高压侧电压没有5000KV故不采用励磁保护。具体情况如下: 1(主保护:瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低)、纵差动保护(以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路)。 2(后备保护:过电流保护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷保护(反应由于过负荷而引起的过电流)。 24 第三章 电力变压器的保护原理 3.1 电力变压器的保护原理分析 3.2 瓦斯保护原理 瓦斯保护是变压器内部故障主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器内部发生故障时，电弧将使绝缘材料分解并产生大量气体，其强烈程度随故障严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态瓦斯继电器(又称气体继电器)来保护变压器内部故障。 瓦斯保护继电器内，上部是一个密封浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封水银接点。浮筒和档板可以围绕各自轴旋转。正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸油内，处于上浮位置，水银接点断开;档板则本身重量而下垂，其水银接点也是断开。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而 25 使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓“轻瓦斯”;当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接所有电源，避免事故扩大，起到保护变压器作用。 瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯信号回路接点闭合，光字牌灯亮。 3.保护范围 瓦斯保护是变压器主要保护，它可以反映油箱内一切故障。包括:油箱内多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠结构简单。它不能反映油箱外部电路(如引出线上)故障，不能作为保护变压器内部故障唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易一些外 界因素(如震)干扰下误动作，对此必须采取相应措施。 4.安装方式 瓦斯继电器安装变压器到储油柜连接管路上，安装时应注意: 4.1首先将气体继电器管道上碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中油，工作中大量油溢出。 4.2新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点动作是否可靠，并关好放气阀门。 4.3气体继电器应水平安装，顶盖上标示箭头方向指向油枕，工程中允许继电器管路轴线方向往油枕方向一端稍高，但与水平面倾斜不应超过4%. 4.4打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注意充油放气方法，尽量减少和避免气体进入油枕。 4.5进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。 4.6投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。 5.试验项目 气体继电器安装使用前应作如下一些检验项目和试验项目: 5.1一般性检验项目: 玻璃窗、放气阀、控针处和引出线端子等完整不渗油，浮筒、开口杯、玻璃窗等完整无裂纹。 5.2试验项目 5.2.1密封试验:整体加油压(压力为20mPa，持续时间为1h)试漏，应无渗透漏。 5.2.2端子绝缘强度试验:出线端子及出线端子间耐受工频电压2000v，持续1min，也可用2500v兆欧表摇测绝缘电阻，摇测1min代替工频耐压，绝缘电阻应300mΩ以上。 5.2.3轻瓦斯动作容积试验:当壳内聚积250?300cm3空气时，轻瓦斯应可靠动作。 5.2.4重瓦斯动作流速试验。 26 6.日常巡视项目 电力变压器运行规程DL/T572-95(以下简称“规程”)规定变压器日常巡视项目中首先应检查气体继电器内有无气体，对气体巡视应注意以下几点: 6.1气体继电器连接管上阀门应打开位置。 6.2变压器呼吸器应正常工作状态。 6.3瓦斯保护连接片投入应正确。 6.4油枕油位应合适位置，继电器内充满油。 6.5气体继电器防水罩一定牢固。 6.6继电器接线端子处不应渗油，且应能防止雨、雪、灰尘侵入，电源及其二次回路要有防水、防油和防冻措施，并要春秋二季进行防水、防油和防冻检查。 7.运行 变压器正常运行时，瓦斯继电器工作无任何异常。瓦斯继电器运行状态，规程中对其有如下规定: 7.1变压器运行时瓦斯保护应接于信号和跳闸，有载分接开关瓦斯保护接于跳闸。 7.2变压器运行中进行如下工作时应将重瓦斯保护改接信号: 7.2.1用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。 7.2.2滤油、补油、换潜油泵或更换净油器吸附剂和开闭瓦斯继电器连接管上阀门时。 7.2.3瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。 7.2.4除采油样和瓦斯继电器上部放气阀放气处，其他所有方打开放气、放油和进油阀门时。 7.2.5当油位计油面异常升高或吸吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。 7.3震预报期间，应变压器具体情况和气体继电器抗震性能确定重瓦斯保护运行方式。震引起重瓦斯保护动作停运变压器，投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后，方可投入。 8.瓦斯保护信号动作主要原因 8.1轻瓦斯动作原因: 8.1.1因滤油、加油或冷却系统不严密空气进入变压器。 8.1.2因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下 8.1.3变压器故障产生少量气体 8.1.4变压器发生穿越性短路故障。穿越性故障电流作用下，油隙间油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油体积膨胀，造成气体继电器误动作。 8.1.5气体继电器或二次回路故障。 以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。 9.瓦斯保护装置动作处理 变压器瓦斯保护装置动作后，应马上对其进行认真检查、仔细分析、正确判断，立即采取处理措施。 9.1瓦斯保护信号动作时，立即对变压器进行检查，查明动作原因，上否因积聚空气、油面降低、二次回路故障或上变压器内部邦联造成。如气体继电器内 27 有气休，则应记录气体量，观察气体颜色及试验上否可燃，并取气样及油样做色谱分析，可关规程和导则判断变压器故障性质。色谱分析是指对对收集到气体用色谱仪对其所含氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，所含组分名称和含量准确判断邦联性质，发展趋势、和严重程度。 若气体继电器内气体无色、无臭且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。 9.2瓦斯继电器动作跳闸时，查明原因消除故障前不将变压器投入运行。为查明原因应重点考虑以下因素，作出综合判断。 a.是否呼吸不畅或排气未尽; b.保护及直流等二次回路是否正常; c.变压器外观有无明显反映故障性质异常现象; d.气体继电器中积聚气体是否可燃; e.气体继电器中气体和油中溶解气体色谱分析结果; f.必要电气试验结果; g.变压器其它继电保护装置动作情况。 10.瓦斯保护反事故措施 瓦斯保护动作，轻者发出保护动作信号，提醒维修人员马上对变压器进行处理;重者跳开变压器开关，导致变压器马上停止运行，不能保证供电可靠性，对此提出了瓦斯保护反事故措施: 10.1将瓦斯继电器下浮筒改为档板式，触点改为立式，以提高重瓦斯动作可靠性。 10.2为防止瓦斯继电器因漏水而短路，应其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施。 10.3瓦斯继电器引出线应采用防油线。 10.4瓦斯继电器引出线和电缆应分别连接电缆引线端子箱内端子上。 11.结论 变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作原因，并立即向上级调度和主管领导汇报，上级主管领导应立即派人去现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。有关导则及现场分析结论采取相应对策，避免事故发生，以保 变压器安全运行。 3.2.1 瓦斯继电器选型 33轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250,300整定，本设计采用280。 cmcm 3重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6,1.5整定本，本设计采用cm 30.9。 cm 瓦斯继电器选用FJ-80型 。 3 28 3.3 定时限过流保护原理及整定计算 原理:当一次电路发生短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器(电流型)KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可以手动复位。 整定计算: )定时限保护动作电流整定 (1 定时限保护动作电流整定原则: 应躲过变压器一次侧的最大工作电流，常取I=(1.5~3)I L.max1N。T 式中，I为变压器的一次额定电流。 1N。T 动作电流为: KKrelwI=I (3-1) opL.maxKKrei 式中 I为变压器一次侧的最大工作电流; L.max 为保护装置的可靠系数，对定时限，取1.2; Krel 为保护装置的接线系数，对两相两继电器式接线取1，对两相一继电器Kw 29 接线取1.3; 为电流继电器的返回系数，一般取0.85; Kre 为电流互感器的变流比200/5。 Ki 1.2，1，103.9，2I==7.4A 整定为8A 。(因为I只能为整数。) opop40，0.85 )定时限保护的时限整定 (2 时限整定原则: 应比变压器二次母线各馈出线定时限过流最大的时限大一个时限阶段 (Δt=0.5s)，即: t+ (3-2) ,,tt21 式中 t 在后一级保护的线路首段发生三相短路时，前一级保护的动作时间; 1 后一级保护中最长的一个动作时间 t2 前后两级保护装置的时间级差，对定时限过电流保护取0.5S。 ,t 本设计题目给出电源的定时限过流保护动作时限均为1.5S,故时限整定为 = t-,=1.5-0.5S=1S。 tt21 (3)灵敏度校验 灵敏度校验原则: 应以系统在最小运行方式下，变压器二次母线发生两相短路流经一次侧的 电流来校验，即: 2()Ikmin =,1.5 (3-3) SpIop.1式中 (2)I在电力系统最小运行方式下，变压器二次母线发生两相短路电流 kmin (2)(2)I，=/=0.8662.58KA/(35KV/10.5KV)=0.67KA Ikk,2Tkmin 动作电流折算到一次电路的值: Iop.1 ，=/k=8A40/1=320A IIkop.1opwi =670A/320A=2.09>1.5 满足灵敏系数要求。 Sp 30 3.3.1 各种继电器选型 电流继电器的选择:DL-11/20 电流互感器的选择:LQJ-10/160 信号继电器的选择:DX-17 时间继电器的选择:DS-111C/Q 中间继电器的选择:DZ-15 3.4 变压器的纵差动保护其原理及计算 差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。 基本原理 变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的 变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区(纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围)外故障时，流入差动继电器中的电流为零，即 ,, ,,,,,0，保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流II22 不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。 (a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时 的电流分布 (变压器纵差保护原理接线图) ,, ,,,在图(a)双绕组变压器中，变压器两侧电流、同相位，所以电流互II11 ,,,,,, ,,,,,,,,,感器TA1、TA2二次的电流、同相位，则,,0的条件是,，IIIIII222222即 ,,,,,,,II11,,,,,, (3-4) II22nni1i2 31 即 , ,,nI1i2,, (3-5) KT,ni1,I1 式中，、——分别为TA1、TA2的变比; nni1i2 ——变压器的变比。 KT 上述条件满足，则当变压器正常运行或纵差保护区外故障(以下简称“区若 外故障”或“区内故障”)时，流入差动继电器的电流为 ,,, ,,,,,,0 (3-6) IIIK22 , ,,当区内故障时，反向流出，则流入差动继电器的电流为 I2 ,,, ,,,,，, 0 (3-7) IIIK22 当, 0时，差动继电器动作，驱动变压器两侧断路器分闸，对变压器起IK 到保护作用。 动作整定值 实际运行中，由于变压器的励磁涌流、有载调压等因素的影响，当变压器正常运行或区外故障时，流入差动继电器的电流?0，而是存在一个大于零的不IK Iub,max平衡电流，其最大值称为最大不平衡电流 IK,act所以，为了保证纵差保护的动作可靠性，差动继电器的动作电流值应按躲过变压器可能出现的最大不平衡电流来整定计算，即 KIIK,actrelub,max, (3-8) Krel式中，——可靠系数，其值大于1。 IIub,maxub,max从式(3-7)可见，不平衡电流愈大，继电器的动作电流也愈大。可见太大，就会降低区内故障时保护的灵敏度，因此，减小不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵差保护的主要问题。 3.4.1 构成变压器纵差动保护基本原则 (1)对6.3MVA及以上并列运行的变压器和10MVA单独运行的变压器以及 6.3MVA以上厂用变压器应装设纵差保护。 (2)对2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵差保护。 32 3.5 不平衡电流产生的原因与消除方法 ?不平衡电流产生的原因: 不平衡电流产生的原因主要有:?变压器的励磁涌流。?变压器两侧电流相位不同。?计算变比与实际变比的不同。?两侧电流互感器型号不同。?变压器带负荷调整分接头。 ?对差动保护的影响和消除方法: ?由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 变压器的励磁涌流仅流经变压器的某一侧，因此，它通过电流互感器反应到差动回落中不能被平衡，在正常运行情况下，此电流很小，一般不超过额定电流的2%--10%。在外部故障时，由于电压降低，励磁涌流减小，它的影响就很小。但是在变压器空载投入和外部故障切除恢复时，由于变压器的铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大，这时出现数值很大的励磁电流，可达额定电流的5—10倍。(通常称为励磁涌流)励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波分量(以二次谐波为主)它不是正弦波。而是尖顶波，往往使涌流偏于时间轴的一侧。励磁涌流的大小和衰减速度、合闸瞬时外加电压的相位铁芯中剩磁的大小和方向、电流容量的大小、回路的阻抗、变压器的容量和铁芯性质等有关系。例如，正好在电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。对于三相变压器而言，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流。 ?由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 ,d11接线方式，因此，因此牵引变压器两侧电流的相位差为牵引变压器常采用Y 30?，如果两侧电流互感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同，也会 2sin15I1产生的不平衡电流。因此，必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。传统的方法是将YN,d11接线的变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，三角形接线侧的电流互感器接成星形接线，这样可以使两侧电流互 IIAB2ab2感器二次连接臂上的电流和 相位一致，如图6.5(a)所示,电流相量图如图6.5(b)所示。按图6.5(a)接线进行相位补偿后，高压侧保护臂中电流是该侧 3互感器二次侧电流的倍，为使正常负荷时两侧保护臂中电流接近相等，故高 3压侧电流互感器变比应变为原来的倍。即 n2i,3KTn1i 33 (图为 Y,d11接线的变压器两侧电流互感器的接线及电流相量图) ?由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 由于变压器两侧的电流互感器都是根据产品目录选取标准的变比，而变压器的变比也是一定的，因此，两侧互感器的变比与变压器的变比很难满足要求，此时差动回路中将有电流流过。在实际选择互感器时，通常是根据互感器的定型产品来确定一个比较接近的变比。例如:一台Y，d11接线，容量为31.5MVA，电压为110/35KV的变压器，高压侧TA的变比为300/5，低压侧TA变比为600/5，则先计算各侧的额定电流: 差动继电器中各侧二次电流为: 所以流过差动继电器中的不平衡电流为: Ibp=I1-I2=4.76-4.33=0.43A。 为了消除此不平衡电流，常采用具有速饱和铁芯的差动继电器利用它的平衡线圈来消除此差电流的影响。一般平衡线圈接于保护臂电流小的一侧，因为平衡线圈和差动线圈共同绕在继电器的中间磁柱上。适当选择平衡线圈的平衡匝数，使它产生懂得磁势与差流在差动线圈中产生的磁势相抵消。因此在铁芯中没有磁通，继电器不可能动作。但实际上平衡线圈只能按整匝数进行选择，所以还会有一残余的不平衡电流存在，在整定计算时应加以考虑。 34 ?由两侧电流型号不同而产生的不平衡电流 由于变压器两侧电流互感器的型号不同，它们的饱和特性、励磁电流(归算到同一侧)也就不同，因此在外部故障时差动回路中所产生的不平衡电流就较大。此时应采用电流互感器的同型系数，并适当提高差动保护的动作电流。 ?由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 带负荷调整分接头是电力系统中采用带负荷调压的变压器来调整电压的常用方法，实际上改变分接头就是改变变压器的变比，如果差动保护已按某一变比调整好(如利用平衡线圈)，则当分接头改变时就会产生新的不平衡电流流入差动回路，此时不可能再用重新选择平衡线圈的方法来消除这个不平衡电流，为了避免不平衡电流的影响，在整定保护的动作电流时应予以考虑，通常是提高保护的动 作整定值。 综上所述，由变压器两侧电流相位不同和计算变比与实际变比的不同产生的不平衡电流可适当地选择电流互感器二次线圈的接法和变比、以及采用平衡线圈的方法，可使其降到最小。但由励磁涌流、互感器的型号不同和带负荷调整分接头而产生的不平衡电流是不可能消除的。因此变压器的纵差动保护必须躲过这不平衡电流的影响。不平衡电流越小，保护的灵敏度就越高，从而保证变压器安全可靠运行。 3.6 躲过励磁涌流 变压器差动保护中减小励磁涌流影响的方法: (1)防止励磁涌流的影响，采用BCH型具有速饱和变流器的继电器是国内目前广泛采用的一种方法。当外部故障时，所含非周期分量的最大不平衡电流能使速饱和变流器的铁芯很快单方面的饱和，致使不平衡电流难以传变到差动继电器的差动线圈上，保证差动保护不会误动。内部故障时，速饱和变流器的一次线圈中虽然也有非周期分量，但它的衰减速度相当快，一般2个周期衰减完毕，以后变流器中通过的全是周期性的短路电流，所以继电器能灵敏动作 (2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，它是利用整流后的波形在动作整定值下存在时间长短来判断是内部故障还是励磁涌流。 (3)利用二次谐波制动，差动保护在变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，利用二次谐波进行制动，内部故障时，利用比例制动回路躲过不平衡电流。 3.7 整定计算及灵敏度校验 纵联差动保护: 计算Ie及电流互感器变比，列表如下: 各侧数据 名 称 Y(35KV) Δ(10KV) I,S/3U,103.9 I,S/3U,346.4A额定电流 1e1e2e2e 变压器接线方式 Y Δ 35 CT接线方式 Δ Y I/5,346.4/5 CT计算变比 3I/5,180/52e1e 实选CT变比n 200/5 400/5 l I/80,4.33A 3I/40,4.50A实际额定电流 2e1e 不平衡电流I 4.50-4.33=0.17A unb 确定基本侧 基本侧 非基本侧 3.2.2确定基本侧动作电流: (1) 躲过外部故障时的最大不平衡电流 I,Isetunb.max IK.max利用实用计算式:=(×10%+ ΔU +Δ) (3-9) KIKKfzarelfzqtxunb.maxKTA式中: —可靠系数，采用1.3; Krel —非同期分量引起的误差，采用1; Kfzq — 同型系数，CT型号相同且处于同一情况时取0.5，型号不同时取Ktx 1，本设计取1; 10%—电流互感器容许的最大相对误差; ΔU—变压器调压时所产生的相对误差，采用调压百分数的一半，本设计 取0.05; Δ—继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差，暂无法fza 求出，先采用中间值0.05。 代入数据得 1210=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05) ×=8.74(A) Iunb.max36(2) 躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流 = (3-10) KIIsetrele 式中:K为可靠系数，采用1.3; rel 为变压器额定电流。 Ie ，代入数据得 =1.3103.9=135.1A Iset (3) 躲过电流互感器二次回路短线时的最大负荷电流 I,KI (3-11) setrelL.max 36 式中: —可靠系数，采用1.3; Krel —变压器的最大负荷电流;采用变压器的额定电流的1.3倍。 IL.max 代入数据得 :=1.3103.9 1.3=175.6A，，I set 比较上述(1)，(2)，(3)式的动作电流，取最大值为计算值， 即: =175.6(A) Iset 灵敏系数按下式校验 Ik.min= (3-12) KsenIset Ik.min式中，为各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流，既采用单侧电源供电时，系统最小运行方式下，变压器发生短路是最小短路电流。按要求，灵敏系数一般不小于2。当不能满足时，则需采用具有制动特性的差动继电器。本设计的校验如下: 1600 K=>2 sen175.6 满足条件。 3.8 电流互感器选择及差动继电器选型 本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的差动继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。 电流继电器的选择:DL-11/20 电流互感器的选择:LQJ-10/160 信号继电器的选择:DX-17 时间继电器的选择:DS-111C/Q 中间继电器的选择:DZ-15 37 3.9 过负荷保护原理 TA是电流互感器，KA是电流继电器，当线路的电流大于额定值时，TA输出到KA的电流驱动电流继电器动作，电流继电器触点接通，时间继电器KT得电吸合。当过电流的持续时间长于时间继电器设定的延时以后，延时闭合触点接通，向外输出超负荷信号。相关的执行机构就会作出规定的动作。 .9 过负荷保护原理 TA是电流互感器，KA是电流继电器，当线路的电流大于额定值时，TA输出到KA的电流驱动电流继电器动作，电流继电器触点接通，时间继电器KT得电吸合。当过电流的持续时间长于时间继电器设定的延时以后，延时闭合触点接通，向外输出超负荷信号。相关的执行机构就会作出规定的动作。 38 3.9.1 过负荷保护整定计算 过负荷保护: 其动作电流按躲过变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。 I1.3NT1. I,opOL()Ki 1.3，103.9 A I,,3.38op(OL)40 时限一般取10~15s。 动作 3.10 各种继电器选型 电流继电器的选择:DL-11/10 电流互感器的选择:LQJ-10/160 信号继电器的选择:DX-17 时间继电器的选择:DS-34 39 第四章 电力变压器保护及主接线图 4.1 所有保护接线配置图 . 40 4.2 变电所主接线图 (主接线图) 器件名称 型号 数量 瓦斯继电器(KG) FJ3 -80 1 电流互感器(TA) LQJ-10/160 4 电流继电器(KA) DL11/20 3 电流继电器(KA) DL11/10 1 时间继电器(KT1) DS-111C/Q 1 时间继电器(KT2) DS-34 1 信号继电器(KS) DX17 5 差动电流继电器(KD) DL-11/200 1 中间继电器(KM) DZ-15 2 41 致谢词 时光荏苒，光阴如梭，大学生活即将结束，本次毕业设计也接近尾声，此刻感触良多。 本次设计让我对继电保护有了进一步的了解和掌握，通过对课本和参考书籍的翻阅，进一步提高了利用手头资料亲自完成设计的能力，学会了分析原理接线图，也学会了画电气工程图，对继电保护有了更深层次的理解和掌握。 反复在设计中必须做到明确设计目的和题目要求;细心，做到严谨、精确,修改,精益求精;使所学的理论知识更加透彻，从而加深对其的理解;在设计中紧扣继电保护的四要求:速动性、灵敏性、可靠性、安全性。 其过程培养了我学习积极性、独立分析问题、发现问题和解决问题的能力、也增强了和老师、同学交流沟通的能力。 这次设计不仅是我的理论知识得到了巩固和加强，同时，也提高了我的综合思维能力，使我明白了学以致用的重要性。 在这次设计过程中得到了指导老师的大力帮助，在此诚挚的感谢在忙碌的教学工作中挤出时间来指导、审查、修改我设计的指导老师张老师。张老师的专业 值得我永远学习和敬佩，并将积极影响我今水平，治学严谨和科学研究的精神也 后的学习和工作。还要感谢教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我学习、工作中的榜样;你们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，是他们的支持、鼓励和帮助，让我充实的度过了三年的学习生活。 最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。 参考文献 [1] 马永祥.王世荣.《电力系统继电保护》[M].北京:中国林业出版社，2008 [2] 毛锦庆.《电力系统继电保护实用技术问答》第二版 [M].北京:中国电力 出版社, 1999 [3] 陈少华.《电力系统继电保护》[M].北京:机械工业出版社，2009 [4] 牟道槐.《电力系统工程基础》第三版 [M].北京:机械工业出版社，2002 [5] 刘介才《工厂供电》第四版[M].北京:机械工业出版社，2004 [6] 陈生贵.《电力系统继电保护》[M]重庆:重庆大学出版社，2003 [7] 合编.《电力系统继电保护及其自动化产品选型手册》[M] .北京:中国电 力出版社，2003 [8] 丁毓山.《中小型变电所实用设计手册》[M] .北京:水利电力出版社，2000 [9] 刘介才.《工厂供电设计指导》[M] .北京:机械工业出版社，2006 [10] 丁书文、黄训诚《变电所综合自动化原理及应用》[M] .北京:中国电力 出版社，2003 42