某kv變電所主變壓器繼電保護

1、目錄摘 要2第一章 繼電保護綜述31.1 繼電保護綜述31.2 繼電保護裝置組成31.3 繼電保護裝置基本任務(wù)31.4 對繼電保護裝置的基本要求41.5 繼電保護技術(shù)發(fā)展簡介5第二章 電力變壓器保護方案62.1 短路電流及其計算62.2 變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)分析212.3 電力變壓器的保護方案分析222.4 電力變壓器的保護方案確定24第三章 電力變壓器的保護原理253.1 電力變壓器的保護原理分析253.2 瓦斯保護原理253.2.1 瓦斯繼電器選型283.3 定時限過流保護原理及整定計算293.3.1 各種繼電器選型313.4 變壓器的縱差動保護其原理及計算313.4.1 構(gòu)成變壓

2、器縱差動保護基本原則323.5 不平衡電流產(chǎn)生的原因與消除方法333.6 躲過勵磁涌流353.7 整定計算及靈敏度校驗353.8 電流互感器選擇及差動繼電器選型373.9 過負荷保護原理383.9.1 過負荷保護整定計算383.10 各種繼電器選型38第四章 電力變壓器保護及主接線圖394.1 所有保護接線配置圖394.2 變電所主接線圖40致謝詞41參考文獻41摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況供電的可靠性也日漸提高，因此對供電系統(tǒng)的設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響投資、運行費用

3、和有色金屬的消耗量，也反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人生安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要組部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的連接方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)中取得電能，通過變換、分配、運輸與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的專設(shè)場所。變壓器是電力系統(tǒng)中較為重要的電氣原件, 且作為變電所的核心設(shè)備，它具有故障小,結(jié)構(gòu)可靠的特點,但是在實際的運行過程中,還是會產(chǎn)生一定的故障和異常情況。因此,為了減少故障對電力系統(tǒng)造成的影響,保護電力系統(tǒng)的安全運行,必須根據(jù)電力變電站的容量、電壓的等級情況, 從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)

4、的安全性出發(fā)，安裝可靠性較高的繼電保護裝置。關(guān)鍵詞：設(shè)計；方案；變壓器；繼電保護第一章 繼電保護綜述1.1 繼電保護綜述對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測，從而發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。1.2 繼電保護裝置組成 繼電保護裝置：就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置的組成:繼電保護一般由三個部分組成:測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。1.3 繼電保護裝置基本任務(wù) （1） 發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。 （2）反應(yīng)電氣元件

5、的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。 （3）繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。 繼電保護的基本原理：繼電保護的原理是利用被保護線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。故障后，工頻電氣量變化的主要特征及可以構(gòu)成的保護 （1）電流增大，構(gòu)成電流保護。（2）電壓降低，構(gòu)成低電壓保護。（3）電流與電壓之間的相

6、位角改變 ，構(gòu)成功率方向保護。（4）測量阻抗發(fā)生變化，構(gòu)成距離保護。（5）故障時被保護元件兩端電流相位和大小的變化 ，構(gòu)成差動保護 。（6）不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，構(gòu)成零序電流保護、負序電流保護和負序功率方向保護 。電力系統(tǒng)的繼電保護根據(jù)被保護對象不同，分為發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的繼電保護和輸電線路的繼電保護。前者是指發(fā)電機、變壓器、母線和電動機等元件的繼電保護，簡稱為元件保護；后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護，簡稱線路保護。 按作用的不同繼電保護又可分為主保護、后備保護和輔助保護。主保護是指被保護元件內(nèi)部發(fā)生的各種短路故障時，能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求的、有選擇地切除被保護

7、設(shè)備或線路故障的保護。后備保護是指當(dāng)主保護或斷路器拒絕動作時，用以將故障切除的保護。后備保護可分為遠后備和近后備保護兩種。遠后備是指主保護或斷路器拒絕時，由相鄰元件的保護部分實現(xiàn)的后備；近后備是指當(dāng)主保護拒絕動作時，由本元件的另一套保護來實現(xiàn)的后備，當(dāng)斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。 繼電保護裝置需有操作電源供給保護回路，斷路器跳、合閘及信號等二次回路。按操作電源性質(zhì)的不同，可以分為直流操作電源和交流操作電源。通常在發(fā)電廠和變電所中繼電保護的操作電源是由蓄電池直流系統(tǒng)供電，因蓄電池是一種獨立電源，最大的優(yōu)點是工作可靠，但缺點是投資較大、維護麻煩。交流操作電源的優(yōu)點是投資少、維護簡便

8、，但缺點是可靠性差。因此，交流操作電源的繼電保護適合于小型變電所使用。 1.4 對繼電保護裝置的基本要求 一、選擇性 選擇性是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。 當(dāng)d1點發(fā)生短路故障時，應(yīng)由故障線路上的保護P1和P2動作，將故障線路WL1切除，這時變電所B則仍可由非故障線路WL2繼續(xù)供電。當(dāng)d2點發(fā)生短路故障時，應(yīng)由線路的保護P6動作，使斷路器6QF跳閘，將故障線路WL4切除，這時只有變電所D停電。由此可見，繼電保護有選擇性的動作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對用戶的供電。 考慮后備保護的問題。當(dāng)?shù)膁2點發(fā)

9、生短路故障時，距短路點最近的保護P6應(yīng)動作切除故障，但由于某種原因，該處的保護或斷路器拒動，故障便不能消除，此時如其前面一條線路(靠近電源測)的保護P5動作，故障也可消除。此時保護P5所起的作用就稱為相鄰元件的后備保護。同理保護P1和P3又應(yīng)該作為保護P5的后備保護。 二、速動性速動性就是指繼電保護裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。 故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間，一般快速保護的動作時間為0.04s0.08s，最快的可達 0.01s0.04s，一般斷路器的跳閘時間為 0.06s0.15s，最快的可達0.0

10、2s0.06s。 三、靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應(yīng)能力。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護的靈敏度就越高，反之就越低。 四、可靠性可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。所謂信賴性是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不拒動。 以上四個基本要求是設(shè)計、配置和維護繼電保護的依據(jù)，又是分析評價繼電保護的基礎(chǔ)。這四個基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯

11、證地進行統(tǒng)一。 1.5 繼電保護技術(shù)發(fā)展簡介繼電保護的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護。1890年后出現(xiàn)了電磁型過電流繼電器。1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。1908年提出了電流差動保護原理。1910年方向電流保護開始得到應(yīng)用，1920年后距離保護裝置出現(xiàn)。在1927年前后，出現(xiàn)了高頻保護裝置。20世紀(jì)70年代誕生了行波保護裝置。顯然，隨著光纖通信將在電力系統(tǒng)中的大量采用，利用光纖通道的繼電保護必將得到廣泛的應(yīng)用。繼電保護裝置的元件、材料、保護裝置的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝也發(fā)生了巨大的變革。經(jīng)歷了機電式保護裝置、靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置三個

12、發(fā)展階段。 20世紀(jì)50年代，隨著晶體管的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管保護裝置。20世紀(jì)70年代，晶體管保護在我國被大量采用。隨著集成電路的發(fā)展，出現(xiàn)了體積更小、工作更可靠的集成電路保護。在20世紀(jì)70年代后期，便出現(xiàn)了性能比較完善的微機保護樣機并投入運行。進入 90年代，微機保護已在我國大量應(yīng)用，主運算器由8位機、16位機發(fā)展到目前的32位機；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理器件由A/D轉(zhuǎn)換器、壓頻轉(zhuǎn)換器(VFC)，發(fā)展到數(shù)字信號處理器(DSP)。這種由計算機技術(shù)構(gòu)成的繼電保護稱為數(shù)字式繼電保護。 這種保護可用相同的硬件實現(xiàn)不同原理的保護，使制造大為簡化，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、批量化，硬件可靠性高；具有強大的存儲、記憶和運算功能

13、，可以實現(xiàn)復(fù)雜原理的保護，為新原理保護的發(fā)展提高了實現(xiàn)條件。除了實現(xiàn)保護功能外，還可兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄和保護管理中心計算機及調(diào)度自動化系統(tǒng)通信等功能，這對于保護的運行管理、電網(wǎng)事故分析及事故后的處理等均有重要意義。另外它可以不斷地對本身的硬件和軟件自檢，發(fā)現(xiàn)裝置的異常情況并通知運行維護中心。由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與電力系統(tǒng)中的大量采用，微機硬件和軟件功能的空前強大并成為維護電力系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定運行的計算機自動控制系統(tǒng)的基本組成單元。微機保護不僅要能實現(xiàn)被保護設(shè)備的切除、或自動重合，還可作為自動控制系統(tǒng)的終端，接收調(diào)度命令實現(xiàn)跳、合閘等操作，以及故障診斷、穩(wěn)定預(yù)測、安全監(jiān)視、無功調(diào)節(jié)、

14、負荷控制等功能。此外，由于計算機網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)信息共享的優(yōu)越性，微機保護可以占有全系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和信息，應(yīng)用自適應(yīng)原理和人工智能方法使保護原理、性能和可靠性得到進一步的發(fā)展和提高，使繼電保護技術(shù)沿著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自適應(yīng)和保護、測量、控制、數(shù)據(jù)通信于一體的方向不斷發(fā)展。第二章 電力變壓器保護方案2.1 短路電流及其計算短路：是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。短路的原因： 元件損壞 如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路. 氣象條件惡化如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等. 違規(guī)操作如運

15、行人員帶負荷拉刀閘；線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加電壓. 其他原因 如挖溝損傷電纜,鳥獸跨接在裸露的載流部分等短路的危害后果：隨著短路類型、發(fā)生地點和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。短路的危險后果一般有以下幾個方面。（1）電動力效應(yīng)短路點附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。（2）發(fā)熱短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。（3）故障點往往有電弧產(chǎn)生，可能燒壞故障元件，也可能殃及周圍設(shè)備.（4）電壓大幅下降，對用戶影響很大.（5）如果短路發(fā)生地點離電源不

16、遠而又持續(xù)時間較長，則可能使并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴重后果。（6）不對稱短路會對附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。短路計算的目的：（1）選擇電氣設(shè)備的依據(jù)；（2）繼電保護的設(shè)計和整定；（3）電氣主接線方案的確定；（4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。本設(shè)計采用標(biāo)幺值法。以下是本設(shè)計的短路電流計算。15KM 200MV·A最大運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =KA=1.56KA I= =KA=5

17、.50KAX= =0.5 X=0.415=0.44 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.5+0.44=0.94 I=KA=1.66KAI=I=I=1.66KAi=2.55 I=4.23KAI=1.51 I=2.51KAS=MV·A=106.38MV·AK-2 X= X+ X+ X/ X=0.94+1.19/2=1.54 I= =5.50/1.54KA=3.57KAI=I=I=3.57KAi=2.55 I=9.10KAI=1.51 I=5.39KAS=MV·A=64.94MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.54=1

18、.01(KA)最小運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.5 X=0.415=0.44 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.5+0.44=0.94 I=KA=1.66KAI=I=I=1.66KAi=2.55 I=4.23KAI=1.51 I=2.51KAS=MV·A=106.38MV·AK-2 X= X+ X+ X=0.94+1.19=2.13I=5.50/2.13KA=2.58KAI=I=I=2.58KAi=2.55 I=6.58AI=

19、1.51 I=3.90KAS=MV·A=46.95MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/2.13=0.73(KA)15KM 250MV·A最大運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.4 X=0.415=0.44 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.4+0.44=0.84 I=KA=1.86KA I=I=I=1.86KAi=2.55 I=4.74KAI=1.51 I=2.81KAS=MV·A=1

20、19.05MV·AK-2 X= X+ X+ X/ X=0.84+1.19/2=1.44 I= =5.50/1.44KA=3.82KAI=I=I=3.82KAi=2.55 I=9.74KAI=1.51 I=5.77KAS=MV·A=69.44MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.44=1.08(KA)最小運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.4 X=0.415=0.44 X= X=1.19K-1 X= X+

21、X=0.4+0.44=0.84 I=KA=1.86KAI=I=I=1.86KAi=2.55 I=4.74KAI=1.51 I=2.81KAS=MV·A=119.05MV·AK-2 X= X+ X+ X=0.84+1.19=2.03I=5.50/2.03KA=2.71KAI=I=I=2.71KAi=2.55 I=6.91AI=1.51 I=4.09KAS=MV·A=49.26MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/2.03=0.77(KA)10KM 200MV·A最大運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=10

22、0MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.5 X=0.410=0.29 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.5+0.29=0.79 I=KA=1.97KAI=I=I=1.97KAi=2.55 I=5.02KAI=1.51 I=2.97KAS=MV·A=126.58MV·AK-2 X= X+ X+ X/ X=0.79+1.19/2=1.39 I= =5.50/1.39KA=3.96KA I=I=I=3.96KAi=2.55 I=10.10KAI=1.51 I=5.98KAS=MV·A=7

23、1.94MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.39=1.12(KA)最小運行方式：短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.5 X=0.410=0.29 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.5+0.29=0.79 I=KA=1.97KAI=I=I=1.97KAi=2.55 I=5.02KAI=1.51 I=2.97KAS=MV·A=126.58MV·AK-2 X= X+ X+ X=0.79+1.19=1.98I=

24、5.50/1.98KA=2.78KAI=I=I=2.78KAi=2.55 I=7.09AI=1.51 I=4.20KAS=MV·A=50.51MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.98=0.79(KA)10KM 250MV·A最大運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =5.50KAX= =0.4 X=0.410=0.29 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.4+0.29=0.69 I=KA=2.26KAI=I=I=2.26

25、KAi=2.55 I=5.76KAI=1.51 I=3.41KAS=MV·A=144.93MV·AK-2 X= X+ X+ X/ X=0.69+1.19/2=1.29 I= =5.50/1.29KA=4.26KAI=I=I=4.26KAi=2.55 I=10.86KAI=1.51 I=6.43KAS=MV·A=77.52MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.29=1.21(KA)最小運行方式： 短路電流計算圖 等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A ，U=37KV ，U=10.5KV I= =1.56KA I= =

26、5.50KAX= =0.4 X=0.410=0.29 X= X=1.19K-1 X= X+ X=0.4+0.29=0.69 I=KA=2.26KA I=I=I=2.26KAi=2.55 I=5.76KAI=1.51 I=3.41KAS=MV·A=144.93MV·AK-2 X= X+ X+ X=0.69+1.19=1.88 I= =5.50/1.88KA=2.93KAI=I=I=2.93KAi=2.55 I=7.47AI=1.51 I=4.42KAS=MV·A=53.19MV·A折算到35KV側(cè):Id21max= I/ X=1.56/1.88=0.83(

27、KA)2.2 變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)分析變壓器的內(nèi)部故障可以分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種。油箱內(nèi)的故障主要是指發(fā)生在變壓器油箱內(nèi)包括高壓側(cè)或低壓側(cè)繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路以及鐵心的燒損等，對變壓器來講，這些故障都是十分危險的，因為油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈汽化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路(直接接地系統(tǒng)側(cè))。而油箱內(nèi)發(fā)生相間短路的情況比較少。 變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有：變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷長時

28、間超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油而降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高；對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度相當(dāng)接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。變壓器處于不正常運行狀態(tài)時，繼電器應(yīng)根據(jù)其嚴重程度，發(fā)出警告信號，使工作人員及時發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器安全。2.3 電力變壓器的保護方案分析變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，除了變壓器各側(cè)電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會發(fā)生變化。因此，變壓器的保護也就分為電量保護和非電量保護兩種。非電量保護裝設(shè)在變壓器內(nèi)部。線路保護中采用的許多保護如過電流保護，縱

29、差保護等在變壓器的電量保護中都有應(yīng)用，但在配置上有區(qū)別。根據(jù)上述故障類型和不正常工作狀態(tài)，對變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護。瓦斯保護對變壓器內(nèi)部的各種故障及油面降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。對800KVA及以上油浸式變壓器和400KVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器?？v差保護或電流速斷保護對變壓器繞組導(dǎo)管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量不同，裝設(shè)縱差保護或電流速斷保護。保護瞬時動作，斷開變壓器各側(cè)斷路器。（1）對6.3MVA及以上并列運行的變壓器和10MVA單獨運行的變壓器以及 6.3MVA以上廠用變壓

30、器應(yīng)裝設(shè)縱差保護。（2）對10MVA 以下廠用備用電壓器和單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護時間大于 0.5S時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。（3）對2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護。（4）對高壓側(cè)電壓為330KV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙差動保護外部相間短路時，應(yīng)采用的保護對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)采用下列保護作為后備保護。（1） 過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；（2） 復(fù)合電壓起動的過電流保護。一般用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護靈敏度不滿足要求的降壓變壓器上；（3） 負序電流及單相式低電壓起動

31、的過電流保護，一般用于容量為63MVA及以上的升壓變壓器；（4） 阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用第（2）、（3）的保護不能滿足靈敏度和選擇性要求時，可采用阻抗保護。對500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)阻抗保護。保護可帶兩段時限，以較短的時限用于縮小故障影響范圍；較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。外部接地短路時，應(yīng)采用的保護對中性點直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護。零序電流保護可由兩段組成，每段可各帶兩個時限，并均以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，或動作于本側(cè)斷路器，以較長的時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。對自

32、耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。當(dāng)電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓器跳開后，中性點不解地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運行，應(yīng)根據(jù)具體情況，裝設(shè)專用的保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。過負荷保護對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護接于一相電流上，并延時作用于信號。對于無經(jīng)常值班人員的變電站，必要時過負荷保護可動作于自動減負荷或跳閘。過勵磁保護高壓側(cè)電壓為500kV及

33、以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護。在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，保護作用于信號，當(dāng)過勵磁超過允許值時，可動作于跳閘。過勵磁保護反應(yīng)于實際工作磁密和額定工作磁密之比（稱為過勵磁倍數(shù)）而動作。其他保護對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。2.4 電力變壓器的保護方案確定變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護。于本設(shè)計而言，因為容量關(guān)系不采用速斷保護，采用瓦斯保護，

34、過電流保護采用定時限過流保護，高壓側(cè)電壓沒有5000KV故不采用勵磁保護。具體情況如下：1主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。2后備保護：過電流保護（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應(yīng)由于過負荷而引起的過電流）。第三章 電力變壓器的保護原理3.1 電力變壓器的保護原理分析3.2 瓦斯保護原理瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障主要保護元件，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當(dāng)油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量氣體，其強烈程度隨故障嚴重程

35、度不同而不同。瓦斯保護就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來保護變壓器內(nèi)部故障。 瓦斯保護繼電器內(nèi)，上部是一個密封浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自軸旋轉(zhuǎn)。正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)生速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于瓦斯繼電器上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，接通延時信號，這就是所謂“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔

36、板，檔板克服彈簧阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接所有電源，避免事故擴大，起到保護變壓器作用。 瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多采用QJ-80型繼電器，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護信號動作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯信號回路接點閉合，光字牌燈亮。 3.保護范圍 瓦斯保護是變壓器主要保護，它可以反映油箱內(nèi)一切故障。包括：油箱內(nèi)多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護動

37、作迅速、靈敏可靠結(jié)構(gòu)簡單。它不能反映油箱外部電路（如引出線上）故障，不能作為保護變壓器內(nèi)部故障唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易一些外界因素（如震）干擾下誤動作，對此必須采取相應(yīng)措施。4.安裝方式 瓦斯繼電器安裝變壓器到儲油柜連接管路上，安裝時應(yīng)注意： 4.1首先將氣體繼電器管道上碟閥關(guān)嚴。如碟閥關(guān)不嚴或有其他情況，必要時可放掉油枕中油，工作中大量油溢出。 4.2新氣體繼電器安裝前，應(yīng)檢查有無檢驗合格證明，口徑、流速是否正確，內(nèi)外部件有無損壞，內(nèi)部如有臨時綁扎要拆開，最后檢查浮筒、檔板、信號和跳閘接點動作是否可靠，并關(guān)好放氣閥門。 4.3氣體繼電器應(yīng)水平安裝，頂蓋上標(biāo)示箭頭方向指向油枕，工程中允

38、許繼電器管路軸線方向往油枕方向一端稍高，但與水平面傾斜不應(yīng)超過4%. 4.4打開碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。如油枕帶有膠囊，應(yīng)注意充油放氣方法，盡量減少和避免氣體進入油枕。 4.5進行保護接線時，應(yīng)防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止使導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)動和小瓷頭漏油。 4.6投入運行前，應(yīng)進行絕緣搖測及傳動試驗。 5.試驗項目 氣體繼電器安裝使用前應(yīng)作如下一些檢驗項目和試驗項目： 5.1一般性檢驗項目： 玻璃窗、放氣閥、控針處和引出線端子等完整不滲油，浮筒、開口杯、玻璃窗等完整無裂紋。 5.2試驗項目 密封試驗：整體加油壓（壓力為20mPa，持續(xù)時間為1h）試漏，應(yīng)無滲透漏。 5

39、.2.2端子絕緣強度試驗：出線端子及出線端子間耐受工頻電壓2000v，持續(xù)1min，也可用2500v兆歐表搖測絕緣電阻，搖測1min代替工頻耐壓，絕緣電阻應(yīng)300m以上。 5.2.3輕瓦斯動作容積試驗：當(dāng)殼內(nèi)聚積250300cm3空氣時，輕瓦斯應(yīng)可靠動作。 5.2.4重瓦斯動作流速試驗。 6.日常巡視項目 電力變壓器運行規(guī)程DL/T572-95（以下簡稱“規(guī)程”）規(guī)定變壓器日常巡視項目中首先應(yīng)檢查氣體繼電器內(nèi)有無氣體，對氣體巡視應(yīng)注意以下幾點： 6.1氣體繼電器連接管上閥門應(yīng)打開位置。 6.2變壓器呼吸器應(yīng)正常工作狀態(tài)。 6.3瓦斯保護連接片投入應(yīng)正確。 6.4油枕油位應(yīng)合適位置，繼電器內(nèi)充滿

40、油。 6.5氣體繼電器防水罩一定牢固。 6.6繼電器接線端子處不應(yīng)滲油，且應(yīng)能防止雨、雪、灰塵侵入，電源及其二次回路要有防水、防油和防凍措施，并要春秋二季進行防水、防油和防凍檢查。 7.運行 變壓器正常運行時，瓦斯繼電器工作無任何異常。瓦斯繼電器運行狀態(tài)，規(guī)程中對其有如下規(guī)定： 7.1變壓器運行時瓦斯保護應(yīng)接于信號和跳閘，有載分接開關(guān)瓦斯保護接于跳閘。 7.2變壓器運行中進行如下工作時應(yīng)將重瓦斯保護改接信號： 7.2.1用一臺斷路器控制兩臺變壓器時，當(dāng)其中一臺轉(zhuǎn)入備用，則應(yīng)將備用變壓器重瓦斯改接信號。 7.2.2濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器吸附劑和開閉瓦斯繼電器連接管上閥門時。 7.2.3

41、瓦斯保護及其二次回路上進行工作時。 7.2.4除采油樣和瓦斯繼電器上部放氣閥放氣處，其他所有方打開放氣、放油和進油閥門時。 7.2.5當(dāng)油位計油面異常升高或吸吸系統(tǒng)有異?，F(xiàn)象，需要打開放氣或放油閥門時。 7.3震預(yù)報期間，應(yīng)變壓器具體情況和氣體繼電器抗震性能確定重瓦斯保護運行方式。震引起重瓦斯保護動作停運變壓器，投運前應(yīng)對變壓器及瓦斯保護進行檢查試驗，確認無異常后，方可投入。 8.瓦斯保護信號動作主要原因 8.1輕瓦斯動作原因： 8.1.1因濾油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴密空氣進入變壓器。 8.1.2因溫度下降或漏油致使油面低于氣體繼電器輕瓦斯浮筒以下 8.1.3變壓器故障產(chǎn)生少量氣體 8.1.4變

42、壓器發(fā)生穿越性短路故障。穿越性故障電流作用下，油隙間油流速度加快，當(dāng)油隙內(nèi)和繞組外側(cè)產(chǎn)生壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發(fā)熱，當(dāng)故障電流倍數(shù)很大時，繞組溫度上升很快，使油體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作。 8.1.5氣體繼電器或二次回路故障。 以上所述因素均可能引起瓦斯保護信號動作。 9.瓦斯保護裝置動作處理 變壓器瓦斯保護裝置動作后，應(yīng)馬上對其進行認真檢查、仔細分析、正確判斷，立即采取處理措施。 9.1瓦斯保護信號動作時，立即對變壓器進行檢查，查明動作原因，上否因積聚空氣、油面降低、二次回路故障或上變壓器內(nèi)部邦聯(lián)造成。如氣體繼電器內(nèi)有氣休，則應(yīng)記錄氣體量，觀察氣

43、體顏色及試驗上否可燃，并取氣樣及油樣做色譜分析，可關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判斷變壓器故障性質(zhì)。色譜分析是指對對收集到氣體用色譜儀對其所含氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體進行定性和定量分析，所含組分名稱和含量準(zhǔn)確判斷邦聯(lián)性質(zhì)，發(fā)展趨勢、和嚴重程度。 若氣體繼電器內(nèi)氣體無色、無臭且不可燃，色譜分析判斷為空氣，則變壓器可繼續(xù)運行，并及時消除進氣缺陷。 9.2瓦斯繼電器動作跳閘時，查明原因消除故障前不將變壓器投入運行。為查明原因應(yīng)重點考慮以下因素，作出綜合判斷。 a.是否呼吸不暢或排氣未盡； b.保護及直流等二次回路是否正常； c.變壓器外觀有無明顯反映故障性質(zhì)異?，F(xiàn)象； d.氣體繼電

44、器中積聚氣體是否可燃； e.氣體繼電器中氣體和油中溶解氣體色譜分析結(jié)果； f.必要電氣試驗結(jié)果； g.變壓器其它繼電保護裝置動作情況。 10.瓦斯保護反事故措施 瓦斯保護動作，輕者發(fā)出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運行，不能保證供電可靠性，對此提出了瓦斯保護反事故措施： 10.1將瓦斯繼電器下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作可靠性。 10.2為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應(yīng)其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。 10.3瓦斯繼電器引出線應(yīng)采用防油線。 10.4瓦斯繼電器引出線和電纜應(yīng)分別連接電纜引線端子箱內(nèi)端子上。 11.結(jié)

45、論 變壓器瓦斯信號動作后，運行人員必須對變壓器進行檢查，查明動作原因，并立即向上級調(diào)度和主管領(lǐng)導(dǎo)匯報，上級主管領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)立即派人去現(xiàn)場提取繼電器氣樣、油樣和本體油樣，分別作色譜分析。有關(guān)導(dǎo)則及現(xiàn)場分析結(jié)論采取相應(yīng)對策，避免事故發(fā)生，以保 變壓器安全運行。 瓦斯繼電器選型輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為250300整定，本設(shè)計采用280。重瓦斯保護的動作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.61.5整定本，本設(shè)計采用0.9。 瓦斯繼電器選用FJ-80型。3.3 定時限過流保護原理及整定計算原理：當(dāng)一次電路發(fā)生短路時，電流繼電器KA瞬時動作，閉合其觸點，使時間繼電器KT動作。KT經(jīng)過整定時限后，其延時觸點閉合，使串

46、聯(lián)的信號繼電器（電流型）KS和中間繼電器KM動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸點隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護裝置除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可以手動復(fù)位。整定計算：（1）定時限保護動作電流整定定時限保護動作電流整定原則：應(yīng)躲過變壓器一次側(cè)的最大工作電流，常取I=（1.53）I式中，I為變壓器的一次額定電流。動作電流為：I=I （3-1）式中I為變壓器一次側(cè)的最大工作電流; 為保護裝置的可靠系數(shù)，對定時限，取1.2；為保護裝置的接線

47、系數(shù)，對兩相兩繼電器式接線取1，對兩相一繼電器接線取1.3；為電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.85；為電流互感器的變流比200/5。I=7.4A 整定為8A 。(因為I只能為整數(shù)。)（2）定時限保護的時限整定時限整定原則:應(yīng)比變壓器二次母線各饋出線定時限過流最大的時限大一個時限階段（t=0.5s），即： t+ （3-2）式中 t 在后一級保護的線路首段發(fā)生三相短路時，前一級保護的動作時間； 后一級保護中最長的一個動作時間 前后兩級保護裝置的時間級差，對定時限過電流保護取0.5S。 本設(shè)計題目給出電源的定時限過流保護動作時限均為1.5S,故時限整定為= t-=1.5-0.5S=1S。（3）靈敏度

48、校驗靈敏度校驗原則：應(yīng)以系統(tǒng)在最小運行方式下，變壓器二次母線發(fā)生兩相短路流經(jīng)一次側(cè)的電流來校驗，即： =1.5 （3-3） 式中 在電力系統(tǒng)最小運行方式下，變壓器二次母線發(fā)生兩相短路電流=/=0.8662.58KA/(35KV/10.5KV)=0.67KA動作電流折算到一次電路的值:=/=8A40/1=320A =670A/320A=2.09>1.5 滿足靈敏系數(shù)要求。3.3.1 各種繼電器選型電流繼電器的選擇：DL-11/20電流互感器的選擇：LQJ-10/160信號繼電器的選擇：DX-17時間繼電器的選擇：DS-111C/Q中間繼電器的選擇：DZ-153.4 變壓器的縱差動保護其原理

49、及計算差動保護是一種依據(jù)被保護電氣設(shè)備進出線兩端電流差值的變化構(gòu)成的對電氣設(shè)備的保護裝置，一般分為縱聯(lián)差動保護和橫聯(lián)差動保護。變壓器的差動保護屬縱聯(lián)差動保護，橫聯(lián)差動保護則常用于變電所母線等設(shè)備的保護?；驹碜儔浩骺v差保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的 變壓器縱差保護的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護區(qū)（縱差保護區(qū)為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，即0，保證縱差保護不動作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。 (a) 雙繞組變壓器正常運行時的

50、電流分布 (b) 三繞組變壓器內(nèi)部故障時的電流分布（變壓器縱差保護原理接線圖）在圖（a）雙繞組變壓器中，變壓器兩側(cè)電流、同相位，所以電流互感器TA1、TA2二次的電流、同相位，則0的條件是，即 （3-4） 即 （3-5） 式中，、分別為TA1、TA2的變比；變壓器的變比。若上述條件滿足，則當(dāng)變壓器正常運行或縱差保護區(qū)外故障（以下簡稱“區(qū)外故障”或“區(qū)內(nèi)故障”）時，流入差動繼電器的電流為0 （3-6） 當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時，反向流出，則流入差動繼電器的電流為 0 （3-7） 當(dāng) 0時，差動繼電器動作，驅(qū)動變壓器兩側(cè)斷路器分閘，對變壓器起到保護作用。動作整定值實際運行中，由于變壓器的勵磁涌流、有載調(diào)壓等因

51、素的影響，當(dāng)變壓器正常運行或區(qū)外故障時，流入差動繼電器的電流0，而是存在一個大于零的不平衡電流，其最大值稱為最大不平衡電流所以，為了保證縱差保護的動作可靠性，差動繼電器的動作電流值應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定計算，即 （3-8） 式中，可靠系數(shù)，其值大于1。從式(3-7)可見，不平衡電流愈大，繼電器的動作電流也愈大?？梢娞?，就會降低區(qū)內(nèi)故障時保護的靈敏度，因此，減小不平衡電流及其對保護的影響，就成為實現(xiàn)變壓器縱差保護的主要問題。3.4.1 構(gòu)成變壓器縱差動保護基本原則（1）對6.3MVA及以上并列運行的變壓器和10MVA單獨運行的變壓器以及 6.3MVA以上廠用變壓器應(yīng)裝設(shè)縱

52、差保護。（2）對2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護。3.5 不平衡電流產(chǎn)生的原因與消除方法不平衡電流產(chǎn)生的原因： 不平衡電流產(chǎn)生的原因主要有：變壓器的勵磁涌流。變壓器兩側(cè)電流相位不同。計算變比與實際變比的不同。兩側(cè)電流互感器型號不同。變壓器帶負荷調(diào)整分接頭。 對差動保護的影響和消除方法： 由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流 變壓器的勵磁涌流僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，它通過電流互感器反應(yīng)到差動回落中不能被平衡，在正常運行情況下，此電流很小，一般不超過額定電流的2%-10%。在外部故障時，由于電壓降低，勵磁涌流減小，它的影響就很小。但是在變壓器空載投入和外部故障切除恢復(fù)時，由于變壓器的鐵芯嚴重飽和，勵磁電流將劇烈增大，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，可達額定電流的510倍。（通常稱為勵磁涌流）勵磁涌流中含有大量的非周期分量和高次諧波分量（以二次諧波為主）它不是正弦波。而是尖頂波，往往使涌流偏于時間軸的一側(cè)。勵磁涌流的大小和衰減速度、合閘瞬時外加電壓的相位鐵芯中剩磁的大小和方向、電流容量的大小、回路的阻抗、變壓器的容量和鐵芯性質(zhì)等有關(guān)系。例如，正好在電壓瞬時值為最大時合