10kV變電站繼電保護設計

1、10kV變電站繼電保護設計一課程設計論文變電站繼電保護課程設計110/10kV姓名：學號:系部：專業(yè)班級：指導教師:完成日期：4.4.1 目錄1設計目的-1-2設計內容-1-2.1繼電保護的分類-1-2.2繼電保護的基本要求-1-2.3設計方案的要求-2-3設計步驟-2-3.1電力變壓器故障及不正常運行狀態(tài)-2-電力變壓器繼電保護的配置原則-2-設計選用的繼電保護裝置-3-變壓器的差動保護-3-3.3.2變壓器的瓦斯保護-5-3.3.3變壓器的后備過電流流保護-7-3.3.4變壓器的過負荷保護-9-3.3.5變壓器的零序電流保護-9-3.3.6變壓器的溫度保護-10-4各保護裝置的整定計算-1

2、1-4.1變壓器縱差保護整定計算及其校驗-11-4.1.1差動繼電器的選型-11-4.1.2縱差動保護的整定計算-12-4.1.3縱差動保護靈敏系數(shù)的校驗-13-4.2變壓器過電流保護的整定計算-14-DL-21CE型電流繼電器-14-4.2.2過電流保護整定原則-14-4.2.3過電流保護整定的動作時限-15-4.2.4保護裝置的靈敏校驗-15-4.2.5過電流保護整定計算-16-4.3過負荷保護的整定計算-17-DX-8E型信號繼電器-17-4.3.2過負荷保護整定計算-17-4.4變壓器一次側零序過電流保護的整定計算-18-DS-26E型時間繼電器-18-零序電流的整定計算-19-5心得

3、體會-21-謝辭-22-參考文獻-23-1設計目的課程設計是本課程的重要實踐環(huán)節(jié)，通過設計、使學生掌握電力系統(tǒng)繼電保護的方案設計、保護配置、整定計算、資料整理查詢和電氣繪圖等方法，安排在理論教學結束后進行。做好課程設計，對鞏固所學知識，提高實際工作能力具有重要作用。通過本課程設計，使學生掌握電力系統(tǒng)繼電保護的設計內容、步驟、方法,熟悉常見電氣保護設備，提高學生編寫技術文件的能力，鍛煉學生獨立思考、運用所學知識分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。2設計內容2.1繼電保護的分類(1) 按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機保護、母線保護等；(2) 按保護原理分類：電流保護、電壓

4、保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等；按保護所反應故障類型分類：相問短路保護、接地故障保護、匝問短路保護、斷線保護、失步保護、失磁保護及過勵磁保護等；按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術分類：機電型保護(如電磁型保護和感應型保護)、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等；按保護所起的作用分類：主保護、后備保護、輔助保護等；主保護：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護；后備保護：主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。乂分為遠后備保護和近后備保護兩種； 遠后備保護：當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護； 近后備

5、保護：當主保護拒動時,由本電力設備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護； 輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。2.2繼電保護的基本要求繼電保護技術上一般應滿足可靠性、選擇性、速動性、靈敏性四個基本要求。1可靠性；要求保護裝置動作可靠，既不誤動也不拒動。宜選擇最簡單的保護方式，應采用由可靠的元件和盡可能簡單的回路構成的性能良好的裝置，便于檢測調試、整定和維護。2選擇性；首先由故障設備或線路本身的保護（本級保護）切除故障。當本級保護拒動時，才允許由相鄰元件保護（上一級保護）切除故障。為保證選擇性，相鄰元件

6、的動作電流和動作時間應相互配合。3速動性；保護裝置應盡快地切除故障，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、減輕故障設備或線路的損壞程度、縮小故障波及范圍。4靈敏性；在設備或線路保護區(qū)內發(fā)生故障時，保護裝置反應故障能力，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)。各類短路保護的靈敏系數(shù)應不小于GB50062-1992電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范的要求。2.3設計方案的要求根據(jù)所給變電站的基本數(shù)據(jù)（如表2-1），并結合一次回路的數(shù)據(jù)，選擇相應的繼電保護裝置表2-1變電站基本數(shù)據(jù)序號容量(MVA)電壓等級kV負荷類型負荷功率因數(shù)3 250110/10二類0.6,三類0.4CO0.8給出各保護裝置的控制回路圖、保護回路圖、測量

7、回路圖、信號回路圖,了解各回路圖的工作原理，結合一次回路數(shù)據(jù)對各保護裝置進行整定計算。3設計步驟3.1電力變壓器故障及不正常運行狀態(tài)電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電力設備之一，它的安全運行對于保證電力系統(tǒng)的正常運行和對供電的可靠性，以及電能質量起著決定性的作用，同時大容量電力變壓器的造價也是十分昂貴。針對電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運行狀態(tài)進行分析，然后重點研究應裝設的繼電保護裝置，以及保護裝置的整定計算。變壓器的內部故障可分為油箱內故障和油箱外故障兩類，油箱內故障主要包括繞組的相問短路、匝問短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等。變壓器油箱內的故障十分危險，由于變壓器內充滿了變壓器油，故障時的

8、短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性氣體(瓦斯)，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相問短路和接地短路。電力變壓器不正常和運行狀態(tài)主要有外部相問短路、接地短路引起的相問過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過礪磁等。電力變壓器繼電保護的配置原則針對電力變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)，應對變壓器裝設相應的繼電保護裝置，其任務就是反映上述故障或異常運行狀態(tài)，并通過斷路器切除故障變壓器，或發(fā)出信號告知運行人員采取措施消除異常運行狀態(tài)。同時，變壓器保護還應能作相鄰電氣元件的后備保護。故根據(jù)DL400?1991繼

9、電保護和安全自動裝置技術規(guī)程的規(guī)定，電力變壓器應裝設如下保護。1瓦斯保護為反映變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8MV.A及以上的油浸式變壓器和0.4MV.A及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。2縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護為反映電力變壓器引出線、套管及內部短路故障。對于6.3MV.A以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10MV.A以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。對于6.3MV.A及以上的廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MV.A及以上用電流速斷保護靈敏性不滿

10、足要求的變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護以下簡稱差動保護。對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護。對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設單獨的差動保護。當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MW及以下發(fā)電機與變壓器組共用差動保護；100MW以上發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器組共用差動保護外，發(fā)電機還應單獨裝設差動保護；對200300M啊發(fā)電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的差動保護，即采用雙重快速保護。3過電流保護為反映外部相問短路引起的過電流并作為瓦斯保護和差動保護或電流速斷保護的后備，應采用下列保護。過電流保護，一般用于降壓變壓器。復合電壓起動的過電流保護，

11、一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用于63MVAR以上大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器。阻抗保護,對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用第的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。4零序電流保護為變壓器外部接地短路時零序電流設的保護。5過負荷保護為反映變壓器對稱過負荷引起的過電流。對于400kV.A及以上的變壓器,當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他符合的備用電源時，應根據(jù)過負荷的情況裝設過負荷保護。6過勵磁保護為反映變壓器的過勵磁引起的過電流。對于高壓側為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高

12、時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞，故需裝設過勵磁保護。7其他保護對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的保護，如溫度保護等。3.2 設計選用的繼電保護裝置變壓器的差動保護變壓器的縱聯(lián)差動保護用來反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護故障,是變壓器的主保護。原理接線圖如圖3-1所示圖3-1變壓器差動保護單相原理接線圖縱聯(lián)差動保護是按比較被保護的變壓器兩側電流的大小和相位的原理實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)這種比較，在變壓器兩側各裝設一組電流互感TA1、TA

13、2,其二次側按環(huán)流法連接，即若變壓器兩端的電流互感器一次側的正極性端子均置于靠近母線的一側，則將它們二次側的同極性端子相連接，再將差動繼電器的線圈按環(huán)流法接入,構成縱聯(lián)差動保護。變壓器的縱差保護與輸電線的縱聯(lián)差動相似，工作原理相同，但由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，為了保證變壓器縱差保護的正常運行，必須選擇好適應變壓器兩側電流互感器的變比和接線方式，保證變壓器在正常運行和外部短路時兩側的二次電流不同。其保護范圍為兩側電流互感TA1、TA2之間的全部區(qū)域，包括變壓器的高、低壓繞組、套管及引出線等。從3-1可見，正常運行和外部短路時，流過差動繼電器的電流為IrI1+I2，在理想的情況下，其

14、值等于零。但實際上由于電流互感器特性、變比等因素，流過繼電器的電流為不平穩(wěn)電流。變壓器內部故障時，流入差動繼電器的電流為IrI1+I2，即為短路點的短路電流。當該電流大于KD的動作電流時，KD動作。由于變壓器各側額定電壓和額定電流不同，因此，為了保護其縱聯(lián)差動保護正確動作，必須適當選擇各側電流互感器的變比，使得正常運行和外部短路時，差動回路內沒有電流。如圖1中，應使3-1式3-1中nTA1?喝壓側電流互感器的變比；nTA2?低壓側電流互感器的變比。式(3-1)說明，要實現(xiàn)雙繞組變壓器的縱聯(lián)差動保護，必須適當選擇兩側電流互感器的變比。因此，在變壓器縱聯(lián)差動保護中，要實現(xiàn)兩側電流的正確比較必須先考

15、慮變壓器變比的影響。實際上，由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及勵磁涌流等因素的影響，即使?jié)M足式(3-1)條件，差動回路中仍回流過一定的不平衡電流Iunb,Iunb越大，差動繼電器的動作電流也越大，差動保護靈敏度就越低。因此，要提高變壓器縱聯(lián)差動保護的靈敏度，關鍵問題是減小或消除不平衡電流的影響。勵磁涌流就是變壓器空載合閘時的暫態(tài)勵磁電流。由于在穩(wěn)態(tài)工作時，變壓器鐵心中的磁通應滯后于外加電壓900。所以，如果空載合閘正好在電壓瞬間值u0的瞬間接通，則鐵心中就具有一個相應的磁通-4，而鐵心中的磁通乂是不能突變的，所以在合閘時必將出現(xiàn)一個+4磁通分量。此分量的磁通將按指數(shù)規(guī)律自由衰減，故稱為非

16、周期性的磁通分量。如果這個非周期性的磁通分量的衰減比較慢，那么，在最嚴重的情況下，經(jīng)過半個周期后，它與穩(wěn)態(tài)磁通相疊加的結果，將使鐵心中的總磁通達到24的數(shù)值，如果鐵心中還有方向相同的剩余磁通4res，則總磁通將為24+4res。此時由于鐵心高度飽和，使勵磁電流劇烈增加，從而形成的勵磁涌流。該圖中與4對應的為變壓器的額定電流的最大值I，與2+4res對應的則為勵磁涌流的最大值。隨著鐵心中非周期磁通的不斷衰減，勵磁電流也逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)值。以上分析是在電壓瞬時值u0時合閘的情況。當然，當變壓器在電壓瞬時值為最大的瞬間合閘時，因對應的穩(wěn)態(tài)磁通等于零，故不會出現(xiàn)勵磁涌流，合閘后變壓器將立即進入穩(wěn)態(tài)工作。

17、但是，對于三相式變壓器，因三相電壓相位差1200,空載合閘時出現(xiàn)勵磁涌流是不可避免的。根據(jù)以上分析可以看出，勵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及鐵心的特性等因素有關而勵磁涌流的衰減速度則隨鐵心的飽和程度及導磁性能的不同而變化。由于變壓器的勵磁電流只流經(jīng)它的電源側，故造成變壓器兩側電流不平衡，從而在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流。在正常運行時，此勵磁電流很小，一般不超過變壓器額定電流的3%5%外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流也相應減小其影響就更小。因此由于正常勵磁電流引起的不平衡電流不大,可以忽略不計。但是，當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，可能出

18、現(xiàn)很大的勵磁涌流，其值可以達到變壓器額定電流的68倍。因此，勵磁涌流將在差動回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流，可能導致保護的誤動作。差動保護是一切電氣主設備的主保護，它以其靈敏度高，選擇性好，實現(xiàn)簡單而廣泛地應用在發(fā)電機、電抗器、電動機和母線等主設備上。鑒于差動保護在以上設備中應用的成功，以及過去技術水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保護上同樣采用差動保護作為主保護。它不但能正確區(qū)分區(qū)內外故障，而且不需要與其他元件配合，可以無延時地切除區(qū)內各種故障，具有獨特的優(yōu)點。3.3.2變壓器的瓦斯保護如果變壓器內部發(fā)生嚴重漏油或匝問短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時，往往差動保護及其他保

19、護均不能動作，而瓦斯保護卻能動作。因此，瓦斯保護是變壓器油箱內部故障最有效的一種主保護。瓦斯保護主要由氣體繼電器來實現(xiàn)，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導油管中。氣體繼電器有兩個輸出觸點：一個反映變壓器內部不正常情況或輕微故障的“輕瓦斯”；另一個反映變壓器嚴重故障的“重瓦斯”。輕瓦斯動作于信號，使運行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時處理；重瓦斯動作于跳開變壓器各側斷路器。瓦斯保護動作后，應從氣體繼電器上部排氣口收集氣體，進行分析。根據(jù)氣體的數(shù)量、顏色、化學成分和可燃性等，判斷保護的原因和故障性質瓦斯繼電器只能反映變壓器內部的故障，包括漏油、漏氣、油內有氣、匝間故障、繞組相問短路等。而對變壓器外部端子

20、上的故障情況則無法反映。因此，除設置瓦斯保護外，還要設置過電流，差動等保護。常用的瓦斯繼電器有兩種：一是浮子式；二是擋板式。擋板式瓦斯繼電器是將浮子式的下浮子改為擋板結構。兩者的區(qū)別是，擋板式的擋板結構不隨油面下降而動作，而是在油的流速達到0.61.0m/s時才動作，所以擋板式瓦斯繼電器遇到油面下降或嚴重缺油時，不會造成重瓦斯誤動跳閘。瓦斯繼電器收集氣體判別故障，瓦斯繼電器動作后，如果不能明確判別是不是變壓器內部故障所致，就應立即收集瓦斯繼電器內聚積的氣體，通過鑒別氣體的性質，做進一步判別。3.3.2.1 瓦斯保護的原理及接線瓦斯保護的原理接線如圖3-2所示。氣體繼電器的輕瓦斯觸點由開口杯控制

21、，構成輕瓦斯保護，其動作后發(fā)出警報信號，重瓦斯觸點由擋板控制，構成重瓦斯保護，其動作或經(jīng)信號發(fā)生器啟動出口中問繼電器，兩端觸點分別使斷路器1QR2QF跳閘，從而切斷故障電流。為了防止變壓器內嚴重故障時因油速不穩(wěn)定，造成重瓦斯觸點時通時斷的不可靠動作，必須選用帶自保持電流線圈的出口中間繼電器。在保護動作后，借助于斷路器的輔助觸點1QF1和2QF1來接觸出口回路的自保持。在變壓器加油或換油后及氣體繼電器試驗時，為了防止重瓦斯誤動作，可以利用切片，使重瓦斯暫時改接到信號位置，只發(fā)信號。瓦斯保護具有靈敏度高，動作迅速，接線簡單等優(yōu)點。但由于瓦斯保護不能單獨作為變壓器的主保護,所以通常是將瓦斯保護與縱聯(lián)

22、差動保護配合作為變壓器的主保護。圖3-2變壓器瓦斯保護原理接線圖3.3.2.2 氣體繼電器構成和動作原理瓦斯保護是利用安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的氣體繼電器構成的，如圖3-3所示。為了不妨礙氣體的流動，在安裝具有氣體繼電器的變壓器時，變壓器頂蓋與水平面應具有1%1.5%勺坡度,通往氣體繼電器的連接管具有2%4狗坡度，安裝油枕一側方向向上傾斜。這樣，當變壓器發(fā)生內部故障時,可使氣流容易進入油枕，并能防止氣泡積聚在變壓器的頂蓋內。在瓦斯保護繼電器內，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屆檔板，兩者都裝有密封的水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉。在正常運行時，繼電器內充滿油，浮筒浸在

23、油內，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內部發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，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，這就是所謂的“輕瓦斯”；當變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向十簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。瓦斯繼電器有浮筒式、

24、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上開口杯的信號回路接點閉合,光字牌燈亮QJ1?80型氣體繼電器分輕瓦斯和重瓦斯兩部分。輕瓦斯部分主要是由開口杯、固定在開口杯上的永磁鐵、十簧觸點構成的。重瓦斯部分主要有擋板、固定在擋板的磁鐵、重瓦斯十簧觸點及流速整定螺桿構成。0圖3-3瓦斯繼電器在變壓器上的安裝示意圖1-變壓器油箱2-聯(lián)通管3-瓦斯繼電器4-油枕瓦斯保護的主要優(yōu)點是動作迅速,靈敏度高,安裝接線簡單且能反映油箱內發(fā)生的各種故障。缺點是不能反映油箱以外的套管以及引出線等部位發(fā)生的故障。

25、故不能作為變壓器唯一的主保護，需與差動保護配合共同作為變壓器主保護3.3.3變壓器的后備過電流流保護變壓器后備保護作為變壓器自身的近后備和各側母線及線路的遠后備。雙繞組變壓器，后備保護應裝在主電源側，根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，以較短的時限縮小故障影響范圍，跳母聯(lián)或分段斷路器；較長的時限斷開變壓器各側的斷路器。過電流保護為電力變壓器相問短路的后備保護，當流過被保護元件中的電流超過預先整定的某個數(shù)值時，保護裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號，這種繼電保護稱為過電流保護。該保護一般用于容量較小的降壓變壓器上，其單相原理接線如圖3-4所示。圖3-4變壓器過電流

26、保護單相原理接地圖定時限過電流保護作為下級線路主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備保護，同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護，也作為過負荷時的保護，一般采用過電流保護。過電流保護通常是指其啟動電流按照躲開最大負荷電流來整定的保護，當電流的幅值超過最大負荷電流值時啟動。過電流保護有兩種：一種是保護啟動后出口動作時間是固定的整定時間，稱為定時限過電流保護；另一種是出口動作時間與過電流的倍數(shù)相關,電流越大,出口動作越快,稱為反時限過電流保護。過電流保護在正常運行時不啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時，則能反應與電流的增大而動作。在一般情況下,它不僅能夠保護本線路的全長,而且保護相鄰線路的全長,可以起到遠后備保護

27、的作用。定時限過電流保護由電流繼電器1KA與2KA時間繼電器KT和信號繼電器KS組成。其中，1KA、2KA是測量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預設值;KT為延時元件，它以適當?shù)难訒r來保證裝置動作有選擇性;KS用來發(fā)出保護動作的信號。圖3-5為定時限過電流保護的原理圖和展開圖。圖3-5定時限過電流保護的原理圖和展開圖原理圖（b）展開圖正常情況下,斷路器QF閉合，保持正常供電，線路中流過正常電流，此時電流繼電器不會啟動。當線路發(fā)生相問短路故障時，線路中流過的電流迅速增加，使電流繼電器KA瞬時動作，啟動時間繼電器KT,經(jīng)過延時，KT延時觸點閉合，使申聯(lián)的信號繼電器（電流型）KS和中間繼電器KM動

28、作,KS觸點閉合接通報警線路,KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。在短路故障切除后，繼電保護裝置除KS外的其他所有繼電器都自動返回起始狀態(tài)，而KSB手動復位。3.3.4變壓器的過負荷保護在大多數(shù)情況下，變壓器過負荷是三相對稱的，故保護裝置只采用一只電流繼電器接于一相上，并經(jīng)一定延時動作于信號。雙繞組變壓器，過負荷保護應裝在主電源側。單側電源三繞組降壓變壓器，若三側繞組容量相同，過負荷保護裝在電源側；若三側繞組容量不相同，則只有電源側和繞組容量較小的一側裝設過負荷保護。兩側電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡變壓器，三側均裝設過負荷保護。一側無電源的三繞組升壓變壓器，過負

29、荷保護應裝于發(fā)電機側和無電源側；當三側都有電源時，各側均裝設過負荷保護。變壓器的過負荷保護原理如圖3-6圖3-6變壓器的過負荷保護原理圖運行中的變壓器如果過負荷，可能出現(xiàn)電流指示超過額定值，有功、無功功率表指示增大，或出現(xiàn)變壓器“過負荷”信號、“溫度高”信號和音響報警等信號。值班人員發(fā)現(xiàn)上述異?，F(xiàn)象或信號，應按下述原則處理：1恢復警報，匯報班長、值長，并作好記錄。2及時調整變壓器的運行方式，若有備用變壓器，應立即投入。3及時調整負荷的分配，與用戶協(xié)商轉移負荷。4如屆正常過負荷，要可根據(jù)正常過負荷的倍數(shù)確定允許時間，若超過時間，應立即減小負荷；同時，要加強對變壓器溫度的監(jiān)視，不得超過允許溫度值。

30、5如屆事故過負荷，則過負荷的允許倍數(shù)和時間，應據(jù)制造廠規(guī)定執(zhí)行。6對變壓器及有關系統(tǒng)進行全面檢查，若發(fā)現(xiàn)異常，應立即匯報領導并進行處理3.3.5變壓器的零序電流保護中性點直接接地運行的變壓器毫無例外地都采用零序過電流保護作為變壓器接地后備保護。零序過電流保護通常采用兩段式。零序電流保護I段與相鄰元件零序電流保護I段相配合；零序電流；保序電流保護n段與相鄰元件零序電流保護后備段注意，不是皿段相配合。與三繞組變壓器相問后備保護類似，零序電流保護在配置要考慮縮小故障影響范圍的問題。根據(jù)需要，每段零序電流保護可設兩個時限，并以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，以較長的時限斷開變壓器各側斷路器。圖3-7

31、所示的為雙繞組變壓器零序過電流保護的原理接線和保護邏輯電路。零序過電流取自變壓器中性點電流互感器的二次側。由于是雙母線運行，在另一條母線故障時，零序電流保護應該跳開母線斷路器QF，是變壓器能夠繼續(xù)運行。所以零序電流保護I段和皿段均采用兩個時限，短時限t1、t3跳開母聯(lián)斷路器QF，長時限t2、t4跳開變壓器兩側斷路器。圖3-7零序過電流保護的原理接線和保護邏輯電路3.3.6變壓器的溫度保護當變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負荷時，變壓器的油溫將升高。變壓器的油溫越高，油的劣化速度越快，使用年限減少。當油溫達115150C時劣化更明顯，以致不能使用。油溫越高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影

32、香其壽命。因此，變壓器運行規(guī)程規(guī)定：上層油溫最高允許值為95C，正常情況下不應超過85C，所以運行中對變壓器的上層油溫要進行監(jiān)視。凡是容量在1000kVA及以上的油侵式變壓器均要裝設溫度保護，監(jiān)視上層油溫的情況；對于變電所，凡是容量在315kVA及以上的變壓器，通常都要裝設溫度保護；對于少數(shù)用戶變電站，凡是容量在800kVA左右的變壓器，都應裝設溫度保護，但溫度保護只作用于信號。溫度繼電器的工作原理：當變壓器油溫升高時，受熱元件發(fā)熱升高使連接管中的液體膨脹，溫度計中的壓力增大，可動指針向指示溫度升高的方向轉動。當可動指針與事先定位的黃色指針接觸時，發(fā)出預告信號并開啟變壓器冷卻風扇。如經(jīng)強風冷后

33、變壓器的油溫降低，則可動指針逆時針轉動，信號和電風扇工作停止；反之，如變壓器油溫繼續(xù)升高，可動指針順時針轉動到與紅色定位指針接觸，這是未避免事故發(fā)生而接通短路器跳閘線圈回路，使短路器跳閘，切除變壓器，并發(fā)出聲響燈光信號。溫度繼電器的結構：變壓器油溫的監(jiān)視采用溫度繼電器K0，它由變壓器生產(chǎn)廠成套提供。它是一種非電量繼電器。常用的電觸頭壓力式溫度繼電器的結構圖，它由受熱元件、溫度計及附件組成，是按流體壓力原理工作的。溫度計是一只靈敏的流體壓力表，他有一支可動指針和兩支定位指針分別為黃色和紅色。銅質連接管內充有乙酰液體或氯甲烷、丙酮等，受熱元件插在變壓器油箱定蓋的溫度測孔內。4各保護裝置的整定計算4

34、.1變壓器縱差保護整定計算及其校驗4.1.1差動繼電器的選型所選用的差動繼電器的型號為BCH-2現(xiàn)，其參數(shù)如下所示：1額定值（輸入激勵量）交流頻率為50Hz;交流額定電流為5A。2動作值無直流分量時，繼電器的動作安匝AW0604。3電流整定有效范圍當繼電器用于保護三繞組電力變壓器時，其動作電流可在3-12A的范圍內進行整定(AW060)。當用于保護兩繞組電力變壓器或交流發(fā)電機時,其動作電流可以在1.55-12A的范圍內進行整定。4動作特性繼電器直流助磁特性efk可以用改變短路繞組匝數(shù)的方法進行分階調整。當K0.4時,所有e值均應小于2.5;當K0.6時,e值應不低于下表4-1的規(guī)定表4-1不同

35、分接頭的直流助磁特性短路繞組A-AB-BC?CD-De1.6-0.133-0.245-0.47-0.56可靠系數(shù)五倍動作電流時的可靠系數(shù)不小于1.35;二倍動作電流時的可靠系數(shù)不小于1.206動作時間三倍動作電流時，繼電器的動作時間不大于35ms7功率消耗工作繞組和一個平衡繞組全部申聯(lián)接入，當在保護區(qū)內發(fā)生故障，且電流等于5A時，繼電器的單相功率消耗不超過16vA。8觸電斷開容量220V/1A/50W9介質強度2kV/50Hz/1min10絕緣電阻不小于300修(在交變濕熱條件下不小于4MQ)。11重量約為4kgo4.1.2縱差動保護的整定計算選出電流互感器變比，求出電流互感器二次額定電流，計

36、算結果如表4-2所示表4-2計算結果列表參數(shù)變壓器高壓側計算數(shù)值變壓器低壓側計算數(shù)值額定電壓(kV)一次側額定電流(kA)電流互感器接線方式選用電流互感器變比電流互感器二次額定電流(A)1100.704D1500/52.3 106.275Y6000/55.0從上表中可以看出,所以選擇較大者10kV側為基本側。計算變壓器差動保護的動作電流，并將其歸算到基本側。(2)確定保護裝置的一次動作電流。1 躲過變壓器的勵磁電流為：4-1式中Krel:可靠系數(shù)，查閱工程手冊選用1.3。外部短路故障時的最大不平衡電流：4-2式中：電流互感器同型系數(shù)，取為1；:由變壓器調壓引起的誤差，取為0.05;:平衡線圈實

37、際匝數(shù)與計算匝數(shù)不同引起的誤差，取為0.05;:外部短路流過基本側的最大短路電流，一次小組給的電流值為71.388kA0躲過外部短路故障時的最大不平衡電流為：4-3式中：可靠系數(shù)，取為1.3。躲過電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負荷電流用代替4-4式中：變壓器的最大負荷電流，在最大負荷電流不確定時，可取變壓器的額定電流；:可靠系數(shù)，查閱工程手冊選用1.3。綜上所述，選取10kV側一次動作電流(3)確定繼電器基本側線圈匝數(shù)及各線圈接法110kV和10kV側電流互感器分別接平衡線圈。1基本側繼電器動作電流為：4-5式中Kw:三相對稱情況下電流互感器的接線系數(shù)，星形接線時為1,三角形接線時；Ki

38、:電流互感器的變比。2基本側差動線圈計算匝數(shù)為：匝4-6故選擇繼電器實際整定匝數(shù)為Wd.c4匝，其中取差動線圈匝數(shù)Wd為3匝，平衡繞組線圈匝數(shù)Weq1為1匝。3繼電器實際動作電流：4-74確定330kV側平衡線圈2的匝數(shù)為：匝4-8故確定平衡線圈2的實用匝數(shù)為：匝5計算由實用線圈與計算匝數(shù)不等引起的相對誤差為：4-9所以動作電流滿足要求。4.1.3縱差動保護靈敏系數(shù)的校驗縱差動保護的靈敏系數(shù)校驗式為4-10式中Ik.min.r：各種運行方式下變壓器區(qū)內端部故障時，流動差動繼電器的最小差動電流;K2N:基本側電流互感器變比。4.2變壓器過電流保護的整定計算4.2.1 DL-21CE型電流繼電器D

39、L-20CE系列電流繼電器用于電機、變壓器及輸電線路的過負荷與短路保護線路中，作為起動元件。(1) DL-21CE型電流繼電器有一個動合觸點，動作于過電流。動作值極限誤差為6%動作時間1.1倍實測動作值時不大于0.12s;2倍實測動作值時不大于0.04s。(2) 動作一致性不大于5%環(huán)境溫度引起的變差不大于5%(3) 過載能力電流繼電器測定最大整定值和最小整定值兩點，測最小整定值時，繼電器線圈申聯(lián)；測最大整定值時，繼電器線圈并聯(lián)，輸入電流分別從最小和最大整定值上升到表4所列的相應試驗電流，經(jīng)5次試驗,繼電器的動合觸點不應有不能工作的抖動，取出輸入電流時不應有不返回現(xiàn)象，每次試驗時間不大于5s。

40、附加電阻表面溫度不超過150Co絕緣電阻不小于300MQ。(4) 介質強度為2kV/50Hz/1min。(5) 動作可靠性a. 當對線圈突然施加整定值的1.75倍激勵量時，繼電器的動合觸點應無抖動地閉合；b. 當無外來的碰撞和振動，繼電器的整定值在刻度盤的中值時，過電流繼電器激勵量為整定值的0.6倍時，繼電器的動斷觸點應可靠閉合，動合觸點應可靠斷開。c. 在動作值或返回值下，繼電器動作過程中的可動系統(tǒng)不應當停滯在中間位置。4.2.2過電流保護整定原則過電流保護一般用于容量較小的降壓變壓器上，其單相原理接線如圖4?1所示。保護裝置的動作電流應按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定即4-11式中

41、：Krel?可靠系數(shù)，一般采用1.21.3;Kre?返回系數(shù)，一般采用0.85;1l.?變壓器的最大負荷電流?？煽肯禂?shù)Krel的引入可按其字面意思理解就可以了，一般電流保護按一定的原則計算，再乘以一定的可靠系數(shù)防止保護在計算值邊緣時誤動，可靠系數(shù)大小的選取一般都是經(jīng)驗值，沒有很嚴格的規(guī)定，大多都是1.2或1.3左右，計算準確可靠的就選小點，估算成分或不確定因素比較多的就選大點。公式中引入返回系數(shù)Krs的意義在于：可提高可靠性和靈敏度。因為當在最大負荷時若出現(xiàn)瞬時故障（時間小于保護裝置的動作時限），電流達到了整定值繼電器動作。在這種情況下若考慮到了返回系數(shù)，則當瞬時故障消失后繼電器會可靠返回而不

42、至于跳閘；若不考慮返回系數(shù)，則繼電器會由最大負荷電流的存在而不能反回，導致跳閘。1l.可按下述兩種情況來考慮：對并列運行的變壓器，應考慮切除一臺變壓器以后所產(chǎn)生的過負荷。若各變壓器的容量相等時，可按下式計算為4-12式中:m?并列運行的變壓器的臺數(shù)；IN?變壓器的額定電流。1 對降壓變壓器，應考慮負荷中電動機起動時的最大電流，即4-13式中KSS箱起動系數(shù)，其值與負荷性質及用戶與電源間的電氣距離有關，在110kV降壓變電站，對610kV側，低壓KSS1.52.5;中壓35kV側，KSS1.52.0。4.2.3過電流保護整定的動作時限動作時限由變壓器供電的線路保護裝置的最大時限大一時限階段，一般

43、取0.5s?0.7s，這里取0.5s當過電流保護的動作時限大于0.5s時，增設電流速斷保護。4.2.4保護裝置的靈敏校驗4-14式中Imin?最小運行方式下，在靈敏度校驗發(fā)生兩相短路時，流過保護裝置的最小短路電流。在被保護變壓器受電側母線上短路時，要求Ksen1.5-2.0;在后備保護范圍末端短路時，要求保護裝置的動作時限應與下一級過電流保護配合，要比下一級保護中最大動作時限大一個時限級差to4.2.5過電流保護整定計算保護的啟動電流按照躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即4-15考慮切除一臺變壓器后產(chǎn)生的過負荷，各臺變壓器容量相同時計算式為4-16乂因為4-17所以4-184-19對降

44、壓變壓器，應考慮負荷中電動機起動時的最大電流，即4-20應選4-21應選Iop17.719kA10kV最小運行方式下，在靈敏度校驗發(fā)生兩相短路時，流過保護裝置的最小短路電流為61.8238kA4-22故選用的保護裝置滿足要求4.3過負荷保護的整定計算DX-8E型信號繼電器DX-8E型信號繼電器用于直流操作的保護和自動控制裝置中，作為實現(xiàn)機械保持手動復歸的動作指示器。動作值電壓型不大于70漩定電壓；電流型不大于90漩定電流。(1) 動作時間電壓型繼電器施加額定電壓，電流型繼電器施加120漩定電流時，繼電器的動作時間不大于30ms觸點的斷開容量DC250V/2A/50WAC250V/2A/200V

45、A觸點的長期允許閉合電流為2A。功率消耗電壓型不大于3W,電流型不大于0.3W。(2) 觸點形式為三副動合觸點。(3) 電壽命為103次。(4) 機械壽命為104次。介質強度2kV/50Hz/1min10重量約為0.4kg。4.3.2過負荷保護整定計算變壓器過負荷保護反映變壓器對稱過負荷引起的過電流。保護用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時動作于信號。過負荷保護的安裝側，應根據(jù)保護能反映變壓器各側繞組可能過負荷情況來選擇：(1) 對于雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機側。(2) 對一側無電源的三繞組升壓變壓器,裝于發(fā)電機電壓側和無電源側。(3) 對三側有電源側電源的三繞組升壓變壓器，三側均裝。(4)

46、 對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側。(5) 對兩側有電源的三繞組降壓變壓器，三側均應裝設。根據(jù)變壓器各側繞組及自耦變壓器的公共繞組可能出現(xiàn)過負荷情況，應裝設過負荷保護。大型變壓器的過負荷，通常是對稱過負荷，故過負荷保護只接一相電流。過負荷保護的動作電流應按躲過繞組的額定電流整定，按下式計算4-23式中:Krel?可靠系數(shù)，采用1.05;Kr?返回系數(shù)，0.850.95;IN?被保護繞組的額定電流。過負荷保護動作于信號。保護的動作時間應與變壓器允許的過負荷時間相配合，同時應大于相問故障后備保護的最大動作時間通?？纱?個時間階段。4.4變壓器一次側零序過電流保護的整定計算DS-26E型時間繼電器D

47、S-20系列時間繼電器作為輔助元件用于各種保護盒和動控制線路中使被控制元件的動作可得到調節(jié)的延時。(1) 時間整定范圍1.2-5S,額定電壓220V觸點形式一副瞬時轉換觸點、一副滑動動合觸點和一副終止動合主觸點。(2) 動作值和返回值在基準條件下,繼電器的可靠動作電壓,對于DS-26E不大于85咖定電壓。繼電器的可靠返回電壓不小于5漩定電壓。整定誤差在基準條件下,繼電器延時主觸點整定誤差土1.05。延時一致性在基準條件下，繼電器延時主觸點延時一致性見下表。表4-3時間繼電器延時整定時間/s延時一致性/s1.5510200.070.160.26溫度變化對性能的影響環(huán)境溫度為標稱范圍極限值時，繼電器應可靠動作，且應滿足以下要求:a.任一延時整定點的變差，對于前兩點刻度整定值，應不超過最大延時整定值的土5%換算成絕對值),其余各點刻度整定值，應不