變電站繼電保護設(shè)計

變電站繼電保護設(shè)計

目錄

課程設(shè)計任務(wù)書....................................................2

一、目的任務(wù)......................................................2

二、設(shè)計內(nèi)容......................................................2

1、主要內(nèi)容...................................................2

2、原始數(shù)據(jù)...................................................3

3、設(shè)計任務(wù)...................................................3

系統(tǒng)的初步配置方案................................................6

1.1.(1)電力系統(tǒng)繼電保護的定義...........................6

1.2.(2)繼電保護裝置的組成.................................6

1.測量部分..................................................6

2.邏輯部分..................................................6

3.執(zhí)行部分..................................................6

1.3.(3)對繼電保護裝置的要求..............................7

1.4.(4)繼電保護裝置的作用.................................8

2.保護原理敘述..................................................10

2.1.瓦斯保擔(dān)...............................................10

1一般性檢驗項目：...........................................12

2試驗項目...................................................12

3.2.縱聯(lián)差動保井................................................14

1.減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流...............................15

2.減小電流互感器的二次負(fù)荷.................................15

3.采用帶小氣隙的電流互感器.................................15

3.零序電壓電流保護...........................................15

1.原理以及特點.............................................16

3.1.4.三段式距離保護.......................................16

3.2.三段式電流保護.........................................16

短路計算.........................................................17

最大最小運行方式正序圖...........................................17

3.3.短路計算................................................17

保護的整定計算...................................................19

10kV線路的三段式電流保護...................................19

35kV線路的三段式電流保護...................................20

1

變壓器的保護.................................................21

變壓器的接地后備保護.............................................24

保護配置匯總.....................................................26

總結(jié)與心得體會...................................................28

參考文獻.........................................................29

課程設(shè)計任務(wù)書

一、目的任務(wù)

電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計是一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生接受專業(yè)訓(xùn)練的

重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)的一次培養(yǎng)訓(xùn)練和檢驗。通過課程設(shè)計，

使學(xué)生進一步鞏固所學(xué)理論知識，并利用所學(xué)知識解決設(shè)計中的一些基本問題,

培養(yǎng)和提高學(xué)生設(shè)計、計算，識圖、繪圖，以及查閱、使用有關(guān)技術(shù)資料的能力。

本次課程設(shè)計主要以中型企業(yè)變電所主變壓器及相鄰線路為對象，主要完成繼電

保護概述、主變壓器及線路繼電保護方案確定、短路電流計算、繼電保護裝置整

定計算、繪保護配置圖等設(shè)計和計算任務(wù)。為以后深入學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課、進行畢

業(yè)設(shè)計和從事實際工作奠定基礎(chǔ)。

二、設(shè)計內(nèi)容

1、主要內(nèi)容

(1)熟悉設(shè)計任務(wù)書，相關(guān)設(shè)計規(guī)程，分析原始資料，借閱參考資料。

(2)繼電保護概述，主變壓器繼電保護方案確定，線路保護方案的確定。

(3)短路電流計算。

(4)繼電保護裝置整定計算。

(5)各種保護裝置的選擇。

(6)撰寫設(shè)計報告，繪圖等。

機

序號實踐/實習(xí)/實驗項目名稱教學(xué)時數(shù)

動

熟悉設(shè)計任務(wù)書，相關(guān)設(shè)計規(guī)程，分析原始資料，

14

借閱參考資料等

繼電保護概述，主變壓器、線路繼電保護方案確定

26

等

3各繼電保護原理圖設(shè)計，短路電流計算等8

4繼電保護裝置整定計算10

2

5各種保護裝置的選擇4

6撰寫設(shè)計報告，繪圖等8

7考核4

合計44（2周）

2、原始數(shù)據(jù)

某變電所電氣主接線如圖1所示，已知兩臺變壓器均為三繞組、油浸式、強

迫風(fēng)冷、分級絕緣,SFS7-40000/110其參數(shù)如下:SF40MVA；電壓為110±2X2.5%

/38.5±2X2.5%/HkV；Vy/d?（Y0/y/A-12-11）；短路電壓電（%）

=10.5,UHL（%）=17,UML（%）=6.5O兩臺變壓器同時運行，UOkV側(cè)的中性點只有

一臺接地，若只有一臺運行，則運行變壓器中性點必須接地，其余參數(shù)如圖1。

3、設(shè)計任務(wù)

結(jié)合系統(tǒng)主接線圖，要考慮L1L2兩條UOkV高壓線路既可以并聯(lián)運行也可

以單獨運行。針對某一主變壓器及相鄰線路的繼電保護進行設(shè)計，變壓器的后備

保護（定時限過電流電流）作為線路的遠后備保擔(dān)。

已知條件如下：

（1）變壓器35kV母線單電源輻射形線路L5L6的保護方案擬定為三段式電流保

護，保護采用兩相星形接線，饋出線定時限過流保護最大的時限為2.0s,

線路L5L6的正常最大負(fù)荷電流為250A,

（2）變壓器10kV母線母線單電源輻射形線路L3L4的保護方案擬定為三段式電

流保護，保護采用兩相星形接線，饋出線定時限過流保護最大的時限為2.

5s,線路L5L6的正常最大負(fù)荷電流為280A,

（3）L1L各線路均裝設(shè)距離保護，試對其相間短路保護1,11,111段進行整定

計算，即求各段動作阻抗和動作時限t\tj、并校驗

其靈敏度，線路L1L2的最大負(fù)荷電流為變壓器額定電流的2倍，功率為數(shù)

cos（p=0.9,各線路每千米阻抗Z1二0.4。,阻抗角（pL=70。，電動機自啟動系數(shù)

-5,繼電器的返回系數(shù)Krc=l.2,并設(shè)Krol'=0.85,Krol''=0.8,Krol

'''=1.2,距離III段采用方向阻抗繼電器，

（4）變壓器主保護采用能保護整個變壓器的無時限縱差保護，變壓器的后備保

護作為線路的遠后備保護。變壓器相鄰線路L1L2零序電流I段整定值為

1620A,變壓器相鄰線路零序電流III段整定值為660A.

注：

名單序號為3,4的同學(xué)，用Si=1010MVA,Skm『510MVA進行計算：

5

系統(tǒng)的初步配置方案

1.1.(1)電力系統(tǒng)繼電保護的定義

繼電保護裝置，是指裝設(shè)于整個電力系統(tǒng)的各個元件上，能在指定區(qū)域內(nèi)快

速準(zhǔn)確地對電氣元件發(fā)生的各種故障或不正常運行狀態(tài)做出響應(yīng)，并在規(guī)定的時

限內(nèi)動作，使斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種反事故自動裝置。由于最初的繼電保

護裝置是由機電式繼電器為主構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝置。現(xiàn)代繼電保護裝置

己發(fā)展成為由電子元器件或微型計算機為主構(gòu)成的，但仍沿用此名稱。繼電保護

一詞泛指繼電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。

繼電保護裝置的基本任務(wù)是：

(1)自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并最大限度地

保證其他無故障部分的正常運行不受影響。

(2)能對電氣元件的不正常運行狀態(tài)做出反應(yīng)，并根據(jù)運行維護規(guī)范發(fā)出告

警信號，或自動減負(fù)荷，或延時跳閘，使系統(tǒng)運行人員根據(jù)告警的種類采取相應(yīng)

的措施進行處理，避免引起更大的系統(tǒng)故障。

(3)可以和電力系統(tǒng)中其他自動裝置如自動重合閘裝置相配合，在條件允許

時，可采取預(yù)定措施，盡快地恢復(fù)供電和設(shè)備運行，從而提高電力系統(tǒng)運行的可

靠性。

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用各種繼電保護裝置，盡管它們在結(jié)構(gòu)上各不相同,但基本上是由測量、

邏輯、執(zhí)行三部分組成。

1.2.(2)繼電保護裝置的組成

1.測量部分

測量部分的功能是測量從被保護對象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定

值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”或“大于”、“不大于”或

“等于0”、“等于1”等邏輯信號，從而判斷保護是否應(yīng)該起動。

2.邏輯部分

邏輯部分的功能是根據(jù)測量部分各個輸出量的大小、性質(zhì)，輸出的邏輯狀態(tài)、

出現(xiàn)的順序以及這些狀態(tài)和順序的組合，使保護裝置按給定的邏輯關(guān)系工作，確

定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳送給執(zhí)行部分。繼電保護

中常用的邏輯電路有“或”、“與”、“非”、“延時起動”、“延時返回”以

及“記憶”電路等。

3.執(zhí)行部分

執(zhí)行部分的功能是根據(jù)邏短部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔(dān)負(fù)的任

務(wù)，如故障時動作于跳閘、不正常運行時發(fā)出信號、正常運行時不動作等。

6

需要指出的是，僅靠繼電保護裝置是不能達到保護電力設(shè)備的目的，只有通

過互感器、斷路器(含操作機構(gòu))、繼電保護裝置、工作電源及其相互間的連接

電纜的協(xié)調(diào)配合，才能實現(xiàn)繼電保護的工作任務(wù)。

1.3.(3)對繼電保護裝置的要求

選擇性

繼電保護動作的選擇性是指電力系統(tǒng)中有故障時，應(yīng)由距故障點最近的

保護裝置動作，僅將故隙元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以

保證系統(tǒng)中的無敵故障部分仍能繼續(xù)安全運行。

在要求繼電保護動作有選擇性的同時，還必須考慮繼電保護或斷路器有

拒絕動作的可能性，因而就需要有后備保護。

速動性

快速的切除故障可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓

降低情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障

時，應(yīng)力求保護裝置能迅速動作切除故障。助作迅速而同時乂能滿足選擇性

要求的保護裝置，一般都架構(gòu)比較復(fù)雜，價格比較昂貴。在一些情況下，允

許保護裝置帶有一定的延時切除故障。

因此，對繼電保護速動性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保

護元件的具體情況來確定。

靈敏性

繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生在任何故障或不正常運

行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該是在實現(xiàn)規(guī)定的保護范

圍內(nèi)部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過

度電阻，都能敏銳感覺、正確反應(yīng)。保護裝置的靈敏性通常用靈敏系數(shù)來衡

量，它主要取決于被保護元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。

可靠性

保護裝置的可靠性是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該

動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護裝置不應(yīng)該動作的

情況下，則不應(yīng)該誤動作。

可靠性主要取決于保護裝置本身的質(zhì)量和運行維護水平。一般來說，保

護的原理完善，裝置組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡單、模擬式保護回路中

7

繼電器的接點數(shù)量越少，保護裝置的工作就越可靠。同時，精細的制作工藝、

正確地調(diào)整試驗、良好的運行維護以及豐富的運行經(jīng)驗，對于提高保護的可

靠性也具有重要的作用。

以上對繼電保護裝置所提出的四項基本要求是互相緊密聯(lián)系的，有時是

相互矛盾的。例如，為了滿足選擇性，有時就要求保護動作必須具有一定的

延時，為了保證靈敏度，有時就允許保護裝置無選擇地動作，再采用自動重

合閘裝置進行糾正，為了保證快速性和靈敏性，有時就采用比較復(fù)雜和可靠

性稍差的保護?？傊鶕?jù)具體情況(被保護對象、電力系統(tǒng)條件、運

行經(jīng)驗等)，分清主要矛盾和次要矛盾，統(tǒng)籌兼顧，力求相對最優(yōu)。

1.4.(4)繼電保護裝置的作用

繼電保護一定程度上保護電力系統(tǒng)設(shè)備和線路的正常運行為電網(wǎng)的正

常運行發(fā)揮著重要的作用。繼電保護在電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路有所異?；蚴?/p>

故時會發(fā)生跳閘或報警保護電力設(shè)備免受損害因為設(shè)備一旦損害不僅使企

業(yè)受到經(jīng)濟損失還會影響電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)如果更好的對繼電器進行故障處

理也是電力企業(yè)維修人員急切需要解決的問題為了保證繼電保護的正常運

行除了日常的維護保養(yǎng)和巡視外還需要現(xiàn)場工作人員對繼電保護裝置的結(jié)

構(gòu)及運行狀態(tài)有詳細的了解及時進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患及時進行修理

以確保繼電保護裝置的正常運轉(zhuǎn)。保證繼電系統(tǒng)的可靠性是發(fā)揮繼電保護裝

置作用的前提，在繼電保護裝置進行工作運轉(zhuǎn)的過程中機電系統(tǒng)的可靠性是

前提條件，只有機電系統(tǒng)擁有了良好的性能和質(zhì)量在技術(shù)上占有?定的優(yōu)勢

那么就會為繼電保護的正常運行創(chuàng)造有利的條件。繼電保護在電力系統(tǒng)安全

運行中的作用主要有以下三點：保障電力系統(tǒng)的安全性。在電力系統(tǒng)進行正

常運行的工作中，如果中途某個零部件發(fā)生了故障那么繼電保護裝置就可以

測試到其狀態(tài)然后向其最近的斷路器發(fā)出預(yù)警作出跳閘處理這樣的話一方

面既可以使元器件盡量小的受到損壞另一方面乂可以使電力系統(tǒng)繼續(xù)正常

運行避免了以為部分元器件的故障而為整個電力系統(tǒng)帶來癱瘓保證了電力

系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。對電力系統(tǒng)的不正常工作進行提示。在電力系統(tǒng)的運行

中繼電保護裝置可以對運行中出現(xiàn)的不良狀況進行檢測如果是有某些零部

件發(fā)生了異常那么保護裝置可以根據(jù)異常的程度深淺對其進行不同程度的

8

處置。如果是情況不太嚴(yán)重的那么保護裝置可以對其進行調(diào)整避免了人工的

手動操作。如果是對電力系統(tǒng)的運行有一定的威脅的故障那么就會發(fā)出預(yù)警

報告，或者是自動切除。對電力系統(tǒng)的運行進行監(jiān)控。繼電保護不僅僅是一

個事故處理與反應(yīng)裝置.同時也是監(jiān)控電力系統(tǒng)正常運行的裝置。

(5)系統(tǒng)運行方式選擇

電力系統(tǒng)不同的運行方式影響保護的性能，所配置的保護應(yīng)該能滿足系

統(tǒng)各種運行方式下對繼電保護選擇性、可靠性、靈敏性、速動性的要求。所

以需要對系統(tǒng)運行方式分析，使用分析、計算的結(jié)果對繼電保護進行整定和

靈敏度校驗。繼電保護裝置的作用是起到反事故的自動裝置的作用，必須正

確地區(qū)分“正?！迸c“不正?！边\行狀態(tài)、被保護元件的“外部故障”與“內(nèi)

部故障”，以實現(xiàn)繼電保護的功能。因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護元件

所反映的各種物理量的變化并予以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護裝

置可以構(gòu)成下述各種原理的保護。

最大運行方式：電力系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)運行狀態(tài)改變時，短路電流也發(fā)生

顯著的變化，對電力系統(tǒng)危害最大的是短路故障，電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的短

路故障，主要有三相短路、兩相短路和單相短路，而過大的長時間的短路電

流會損壞電力設(shè)備，為防止短路故障帶來的危害，必須設(shè)法降低短路電流或

者縮短短路故障時間，縮短短路故障時間是依靠選用和整定好繼電保護裝置,

在故障電流造成危害前即被自動切斷，但是從短路故障電流產(chǎn)生到繼電保護

裝置動作這個時間段內(nèi)，電力設(shè)備應(yīng)能承受短路電流的沖擊。所以在設(shè)計發(fā)、

變電站時，我們需要選擇開關(guān)電器和確定繼電保護裝置整定值，往往需要根

據(jù)電力系統(tǒng)不同運行方式下的短路電流值來計算和校驗所選用電器的穩(wěn)定

度和繼電保護裝置的靈敏度。因此要按最大運行方式計算該電流值；當(dāng)校驗

繼電保護裝置的靈敏度時，又要知道最小短路電流時靈敏度系數(shù)是否合格，

所以要算出最小運行方式下的最小短路電流。在本次設(shè)計過程中，系統(tǒng)最大

運行方式(Skmax=1150MVA)

最小運行方式：是系統(tǒng)在該方式下運行時，具有最大的短路阻抗值，發(fā)

生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式

的短路電流值來校驗繼電保護裝置的靈敏度。在本次設(shè)計過程中，系統(tǒng)最小

運行方式為(Skmm=550MVA)

9

選擇系統(tǒng)配置

因為有變壓器并聯(lián)，所以至少有一臺變壓器直接接地。

根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》UOKV保護裝置的配置:

序號保護名稱保護類型被保護裝置

1差縱保護主保護

2瓦斯保護主保護

變壓器

3高壓側(cè)復(fù)合電壓啟動的過電流保護相間短路后備保護

4零序電壓電流保護接地短路后備保護

5110KV三段式距離保護In主保護，in后備保護110KV線路

635KV三段式電流保護In主保護，in后備保護35KV線路

710KV三段式電流保護In主保護，III后備保護10KV線路

2.保護原理敘述

2.1.瓦斯保護

瓦斯保護是屬于非電氣量保護，裝在油箱和油枕之間，分過氣流和過油

流，如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路，那么短路電流會分解變壓器油而產(chǎn)生氣體,

讓瓦斯繼電器發(fā)出告警信號（輕瓦斯保護），短路嚴(yán)重的時候，氣溫很高,

會讓油面上升，沖到瓦斯繼電器的動作位置，發(fā)出跳閘信號（重瓦斯保護），

由于瓦斯保護可以保護到差動保護所保護不到的位置一一鐵芯。

（1）定義

瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分

解而成。在高溫、高壓的環(huán)境中，在成煤的同時，由于物理和化學(xué)作用，繼

續(xù)生成瓦斯。瓦斯是無色、無味的氣體，但有時可以聞到類似蘋果的香味，

這是由于芳香族的碳氫氣體同瓦斯同時涌出的緣故。瓦斯對空氣的相對密度

是0.554,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓦斯的密度為0.716kg/m3,瓦斯的滲透能力是空氣

的1.6倍，難溶于水，不助燃也不能維持呼吸，達到一定濃度時，能使人因

缺氧而窒息，并能發(fā)生燃燒或爆炸。

10

瓦斯的主要成分是烷燒，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷

和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣

體，如氮和氨等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為

液體。如遇明火，即可燃燒，發(fā)生“瓦斯”爆炸，直接威脅著礦工的生命

安全。在氣體保護繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，

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(zhuǎn)。在正常運

行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，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(dāng)變壓器內(nèi)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氣體繼

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(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，則產(chǎn)生強

烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)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，帶動磁鐵向彈簧觸點方向移動，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。

氣體繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。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)上開口杯的信號回路接點閉合，光字牌

燈亮。

規(guī)程規(guī)定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上

的車間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。

（2）保護范圍

瓦斯保護是變壓器的主要保護，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：

油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、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。瓦斯保護動作

迅速、靈敏可靠而旦結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）

的故障，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保

護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。變壓器有載調(diào)壓開關(guān)的

11

瓦斯繼電器與主變的瓦斯繼電器作用相同、安裝位置不同，型號不同。瓦斯

保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。

輕瓦斯：變壓器內(nèi)部過熱，或局部放電，使變壓器油油溫上升，產(chǎn)生一定

的氣體,匯集于繼電器內(nèi)，達到了一定量后觸動繼電器，發(fā)出信號。

重瓦斯：變壓器內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重短路后，將對變壓器油產(chǎn)生沖擊，使一定油

流沖向繼電器的檔板,動作于跳閘。

（3）安裝方式和試驗項目

瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲油柜的連接管路上，安裝時應(yīng)注重：

1首先將氣體繼電器管道上的碟閥關(guān)嚴(yán)。如碟閥關(guān)不嚴(yán)或有其他情況,

必要時可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。

2新氣體繼電器安裝前，應(yīng)檢查有無檢驗合格證書，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、

信號和跳閘接點的動作是否可靠，并關(guān)好放氣閥門。

3氣體繼電器應(yīng)水平安裝，頂蓋上標(biāo)示的箭頭方向指向油枕，工程中答

應(yīng)繼電器的管路軸線方向往油枕方向的一端稍高，但與水平面傾斜不應(yīng)超過

4%o

4打開碟閥向氣體繼電器充油，布滿油后從放氣閥門放氣。如油枕帶有

膠囊，應(yīng)注重充油放氣的方法，盡量減少和避免氣體進入油枕。

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。

6投入運行前，應(yīng)進行絕緣搖測及傳動試驗。

氣體繼電器在安裝使用前應(yīng)作如下一些檢驗項目和試驗項目：

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。

2試驗項目

2.1密封試驗：整體加油壓（壓力為20mPa,持續(xù)時間為lh）試漏，應(yīng)

無滲透漏。

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)Imin,也可用2500v兆歐表搖測絕緣電阻，搖測bnin代替工頻耐壓,

12

絕緣電阻應(yīng)在300mQ以上。

2.3輕瓦斯動作容積試驗：當(dāng)殼內(nèi)聚積250s300cm3空氣時，輕瓦斯應(yīng)

可靠動作。

2.4重瓦斯動作流速試驗。

（4）動作原因以及處理

1輕瓦斯動作的原因

1.1因濾油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密以至空氣進入變壓器。

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

1.3變壓器故障產(chǎn)生少量氣體

1.4變壓器發(fā)生穿越性短路故障。在穿越性故障電流作用下，油隙'用的

油流速度加快，當(dāng)油隙內(nèi)和繞組外側(cè)產(chǎn)生的壓力差變化大時，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，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作。

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。

變壓器瓦斯保護裝置動作后，應(yīng)馬上對其進行認(rèn)真檢查、仔細分析、正

確判定，立即采取處理措施。

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，是否

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)造成的。如氣體

繼電器內(nèi)有氣體，則應(yīng)記錄氣體量，觀察氣體的顏色及試驗上是否可燃，并

取氣樣及油樣做色譜分析，可根據(jù)的關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判定變壓器的故障性質(zhì)。

色譜分析是指對市收集到的氣體用色譜儀對其所含的氫氣、氧氣、一氧化碳、

二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙快等氣體進行定性和定量分析，根據(jù)所含

組分名稱和含量準(zhǔn)確判定邦聯(lián)性質(zhì)，發(fā)展趨勢、和嚴(yán)重程度。

若氣體繼電器內(nèi)的氣體無色、無臭且不可燃，色譜分析判定為空氣，則

變壓器可繼續(xù)運行，并及時消除進氣缺陷。

若氣體繼電器內(nèi)的氣體可燃且油中溶解氣體色譜分析結(jié)果異常，則應(yīng)綜

合判定確定變壓器是否停運。

2瓦斯繼電器動作跳閘時，在查明原因消除故障前不得將變壓器投入運

行。為查明原因應(yīng)重點考慮以下因素，作出綜合判定。

13

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)的異?，F(xiàn)象；

d.氣體繼電器中積聚的氣體是否可燃；

e.氣體繼電器中的氣體和油中溶解的氣體的色譜分析結(jié)果；

f.必要的電氣試驗結(jié)果；

g.變壓器其它繼電保護裝置的動作情況。

3.2.縱聯(lián)差動保護

差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時,

將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，

差動繼電器不動作。

（1）差動保護

差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故

障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電

流）相等，差動繼電器不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè)（或三側(cè)）向故

障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差

動繼電器動作。

差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時，

一直用于變壓器做主保護。另外差動保護還有線路差動保護、母線差動保護

守守。

變壓器差動保護是防止變壓器內(nèi)部故障的主保護。其接線方式，按回路

電流法原理，把變壓器兩側(cè)電流互感器二次線圈接成環(huán)流，變壓器正常運行

或外部故障，如果忽略不平衡電流，在兩個互感器的二次回路臂上沒有差電

流流入繼電器。

如果內(nèi)部故障，如圖《差動保護》ZD點短路，流入繼電器的電流等于

短路點的總電流。當(dāng)流入繼電器的電流大于動作電流，保護動作斷路器跳閘。

差動保護是變壓器的主保護，是按循環(huán)電流原理裝設(shè)的。

主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各

種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

14

在繞組變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)電流互感器，其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線,

即如果兩側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，則將同極性端子相連，并

在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側(cè)電流

互感器的二次電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。要求不平

衡電流應(yīng)盡量的小，以確保繼電器不會誤動。

（2）主要措施

1.減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流

變壓器差動保護各側(cè)用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的D

級電流互感器；當(dāng)通過外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時，差動保護回路的二次負(fù)荷

要能滿足10%誤差的要求。

2.減小電流互感器的二次負(fù)荷

這實際上相當(dāng)于減小二次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵磁電

流。減小二次負(fù)荷的常用辦法有：減小控制電余的電阻（適當(dāng)增大導(dǎo)線截面，

盡量縮短控制電纜長度）；采用弱電控制用的電流互感器（二次額定電流為1

A）等。

3.采用帶小氣隙的電流互感器

這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流較大的情況下，電流互

感落不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善

了電流互感器的暫態(tài)特性。比率差動保護是差動保護的一種。差動保護需采

取比率差動的原理：防止在變壓器區(qū)外故障（穿越性故障）時，高低壓側(cè)C

T傳變特性不一致，導(dǎo)致差流的產(chǎn)生，并且超過定值而動作，當(dāng)采用了帶比

率制動的差動保護后，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會抬高，保

證穿越性故障不誤動。

3.零序電壓電流保護

零序電壓保護指在大電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，利用零序電壓構(gòu)成

保護接地短路的繼電保護裝置。.正常情況下，UA+UB+UC的向量和為0,當(dāng)

系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，UA+UB+UC的向量和不再為0,這個不為0的值變是零

序電壓，通過檢測該電壓能夠反映系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障，這就是零序

過電壓保護。.零序電壓原理構(gòu)成的匝間短路保護可應(yīng)用于各種發(fā)電機組，

15

尤其是中性點沒有引出三相六端子的發(fā)電機。

1.原理以及特點

零序電流保護：中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序

電流，利用零序電流分量構(gòu)成保護，可以作為一種主要的接地短路保護。零

序過流保護不反應(yīng)三相和兩相短路，在正常運行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零

序分量產(chǎn)生，所以它有較好的靈敏度。但零序過流保護受電力系統(tǒng)運行方式

變換影響較大，靈敏度因此降低，特別是短距離線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，

由于速動段的保護范圍太小，甚至沒有保護范圍，致使零序電流保護各段的

性能嚴(yán)重惡化，使保護動作時間很長，靈敏度很低。零序電流保護的最大特

點是：只反映接地故障，因為系統(tǒng)中的其他非接地短路故障不會產(chǎn)生零序電

流，所以零序電流保護不受任何故障干擾。

3.1.4.三段式距離保護

三段式距離保護主要用于輸電線的保護，一般是三段或四段式。期一、

二段帶方向性，作為本線段的主保護，第一段保護線路的80%-90%。第

二段保護余下的10%-10%并相鄰母線的后各保護。

3.2.三段式電流保護

其實三段式電流保護是指：電流速斷、限時電流速斷和過電流保護都是

反應(yīng)電流增大而動作的保護，它們相互配合構(gòu)成一整套保護，稱做三段式

電流保護。

16

短路計算

最大最小運行方式正序圖

最大運行方式正序圖最小運行方式正序圖

3.3.短路計算

根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各元件電抗參數(shù)，取基準(zhǔn)容量S/IOOMVA,基準(zhǔn)電玉為

UB=Uav

標(biāo)幺值法進行短路計算的步驟

標(biāo)幺值法進行短路計算的步驟如下：

①選擇基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、計算短路點的基準(zhǔn)電流。

②繪制短路回路的等效電路。

③計算短路回路中各元件的電抗標(biāo)幺值。

④求總電抗標(biāo)幺值，化簡電路。

⑤計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)

17

3.3.1.各元件阻抗計算

電源電抗

Xsmax=1=

意=0?196

Xsmin=W=^=0-。99

變壓器各側(cè)阻抗

Uki%=j(10.5+17-6.5)=10.5

Uk2%=1(10-5+6.5-17)=0

Uk3%=46.5+17-10.5)=6.5

一Ukl％Sb.10.5

TH100XX

X100詈=6263

—Uk2%“Sb_0100

TMX---=0

X100u110040

—Uk3%“Sb—6.5100

XTLX~jy-0.163

_100Xu「100

計算線路阻抗(Xi=0.4C/km)

XLI=XL2=XILIx需=0.4x12x瀉=0.036

XL3=XL4=X1L3x藁=0.4x10x券=3.628

XL5=XL6=X1L5x費=0.4x25x券=0.73

求各點短路電流

由主接線分析可知，變壓器的主保護按一臺變壓器單獨運行為保護的計算方

式，保護時，變壓器后備保護作保護線路的遠后備保護時，要校驗k3、k4兩點

的靈敏系數(shù)，因此，除需要計算kl、k2兩點最大、最小運行方式短路電流外，

還需計算k3、k4兩點的最小短路電流。

=iQQxio3=5500A=5.5RA

B1V3X1O.5

.100X103""AYL'I,A

片2F

=~~V3-X-3-7--=1560A=1.56KA

KI：

=，B1=-=10.13KA

kl.maxXgki.min0.099+0.018+0.263+0.163

=v*B1=------------------=8.36KA

kl.minXSklmax0.196+0.036+0.263+0.163

18

I⑵=

kl.minTXIkrmin=TX8.36=7.24KA

K2：

i(3)，B2—L56_4

^2.maxxEk2,min-0.099+0.018+0.263+0—11'…

i(3)拾2_L56_392KA

，2.minX￡k2,max-0.196+0.036+0.263+0-—'

噌min=梟Ian=梟3.92=3.39KA

K3:

i(3)，B1=5,5=i32KA

^3.maxX￡k3.min-0.099+0.018+0.263+0.163+3.628-'

i(3)電1—'5=i28KA

，3.minX￡k3.max-0.196+0.036+0.263+0.163+3.628-'、'

i(2)=—x璐)min=—x1.28=1.11KA

*k3.min2K3.rnin2

K4：

[⑶1,56

1B2==]41KA

k4.maxXEk4,min0.099+0.018+0.263+0+0.73

i(3)，B21,56

==]27KA

“4.minXgk4,max0.196+0.036+0.263+0+0.73

[⑵=x

k4.min—2Xk4,min=—21?27=1.1KA

表1短路電流匯總表

短路點K1K2K3K4

最大運行方式下的三相短路電流（A）10130410013201410

最小運行方式下的三相短路電流（A）8360392012801270

最小運行方式下的兩相短路電流（A）7240339011101100

保護的整定計算

10kV線路的三段式電流保護

線路L3瞬時電流速斷

岫3=K%X噌max=―x1320=1716A

19

_Kwl<i-el1k3)rnax

I

I0P.KA3一=4.29A

Ki5

K$en笑=422

動作時限整定：2=OS

線路L3定時限過電流保護

ilII_K%Kss【L.max

%et.3一jz出啜詈=823.53A

III_盟t.3_823.53_1qrA

OP.KA3—~600—o.OOH

K1T

《en建=135>13

動作時限整定：型=2.5+0.5=3S

35kV線路的三段式電流保護

線路人瞬時（無時限）電流速斷

lets=K%X吼ax=13X1410=1833A

_KwKrel噌max1833

=4LCA

IOP.KA5-20004.58A

5

題=鬻="5"5

Ksen

動作時限整定：匕=OS

線路L3定時限過電流保護

T|II_^rel^ss^L.max1.25x1.8x250”A

ket.5—u---------------=661.76A

0.85

fill__651.76_(-r-iA

SP.KA5--600-D.D'A

伯min—I】。。

in=1.66>1.5

sets661.76

動作時限整定：=2+0.5=2.5S

llOkV線路的三段式距離保護

距離保護I保護

L]—L?2=12km

ZL1=ZL2=0.4x12=4.8。

z!et.i=K%XZL1=0.85x4.8=4.08Q

20

動作時限整定：t；=OS

距離保護I【保護

2

?Uk%U36.5110

ZT1=x—=—x——=19.66Q

100SN10040

Zhi=嚷1x(ZL1+Kbminx§)=0.8x(4.8+2X等)=19.57。

Ksen=^-=—=4.08>1.25

sen

ZL14.8

動作時限整定:t?=t；+At=0.5S

距離保護in保護

ITN=-^―==209.95A

INV3X110V3X110

ZLmin=丁—祝=136.12A

Lmin百X209.95X2

7III_______________J______________7

"?I—K%x2KreX8s"setf)y"in

=----------5-^-——x136.12=87.6

1.2xl.2xl.5xcos^70-26)

近后備：

^=^=18,25>1,5

Ksenl

遠后備:

87.6

=1.99>1.2

^Ll+Kb.maxxzT48+2x1966

動作時限整定：即=呼+At=0.5+0.5=IS

變壓器的保護

變壓器的整定計算

表2變壓器的整定計算

各側(cè)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)名稱

HOkV38.5kVUkV

400004000040000

變壓器的額定電流A-------=210-......=600------=2099

V3x1106x38.5V3x11

電流互感器接線方式Y(jié)YY

21

2106002099

電流互感器變比計值

555

選擇電流互感器標(biāo)準(zhǔn)2506002200

變比555

電流互感器二次回路210600一2099

—=4.2-----=5——=4.77

額定電流A50120440

變壓器的縱差保護

最小動作電流

=

ket.min^rel(^st^unp△fT+AU+AfCa)XI2NJ1

=(0.2?0.5)x4.2

=0.84?2.1A

比例制動系數(shù)

K=Krei(KstKunpAtT+AU+Afca)=1.5x(0.1+0.1+0.05)=0.375

取0.4,廠家一般給定范圍為0.3~0.5

二次諧波制動系數(shù)的確定：K2=0.175

廠家給定的范圍一般范圍0.15~0.20,可根據(jù)運行經(jīng)驗選擇

差動電流速斷整定值

Iqb.set=Krel.ixI2N./1=5X4.2=21A

根據(jù)經(jīng)驗容量越大倍數(shù)相應(yīng)減小，容量為40MVA,Krei.i可取3-6

平衡系數(shù)的計兌

確定拐點電流

k=(0.5—0.8)I2N

建議?。?/p>

0.7I2Nh=0.7x4.2=2.94A

差動電流速斷靈敏度校驗:

22

1k.min-【kl.minx—=7240x—=658.2A

110110

T_【k.min_658.2

lr—=13.16A

nTA50

_%=4=0.627

Iqb.set21

動作時間為:0s

變壓器的瓦斯保護

本體重瓦斯0.8?l.0s/m,0s跳主變壓器各測

有載重瓦斯0.8?1.0s/m,Os跳主變壓器各測

輕瓦斯250cm3發(fā)信號。

變壓器的相間短路后備保護

UOkV高壓側(cè)后備保護

過流元件動作值：

Iseth=等XI2N.h=x4.2=6.42A（取7A）

Ik.min=I2inX捻=7240x缶=658.2A

二次側(cè)：

?鬻=鬻=13.加

靈敏度校驗：

%=汽=券=1?88>1.5

②35kV中壓側(cè)后各保護

過流元件動作值：

lset.m=置義l2N,m=乂5=7.65A（取8A）

二次側(cè)：

Ir=%迎=%=28.25A

r）TA120

靈敏度校驗：

KSen=占=等=3.53>1.5

③10kV低壓側(cè)后備保護

過流元件動作值：

23

IsetJ=善XI2N.I=孤X4.77=7.3A（取7.5A）

、reU.oo

二次側(cè)：

I==—=16.45A

rnTA440

靈敏度校驗：

④低電壓元件動作值：

Uses=(0.6~0.7)Un/l=60?70V取70V

各側(cè)電壓互感器二次額定電壓均為100V

負(fù)序電壓元件的動作電壓：

Useth=(0.06?0.07)Unh=6?7V取7V

變壓器的接地后條保護

零序電流保護

對中性點直接接地零序電流保護I段：

4etl=WeiXKbmaxx-max=X1X1620=1944A

對中性點直接接地零序電流保護II段：

L=4xKbmaxX唱max=L2X1X660=792A

②零序電壓保護

零序電壓繼電器的動作電壓按躲過部分接地網(wǎng)發(fā)生單相接地短路時，保護安

裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓整定，一般可取：Uset.i=180V

由于零序電壓保護是在中性點接地變壓器全部斷開后才動作，因此保護動作

時限不需要與電網(wǎng)中其他接地保護的動作時限相配合，可整定較小，為躲開電網(wǎng)

單相接地短路暫態(tài)過程的影響，保護通常?。簍=0.3?0.5s

變壓器的過負(fù)荷保護

動作電流的整定：按變壓器一次額定電流來整定，保護裝置一次側(cè)動作電流。

【set=》XI

KreNT

繼電器的動作的電流：

高壓側(cè):

24

0=259.41A

ket./i=淺U.ODx21

i259.4「，八

5.19A

*op.KA——TAU-=

中壓側(cè):

T1.05,V

600=741.18A

[set.m——U.ODx

_741.18,REA

Urp.KA—120=6.18A

低壓側(cè)：

2099=2592.88A

set.i=黑U.oox

i_2592.88_加A

opKA-440=5.89A

25

保護配置匯總

表3線路保護配置匯總表

保護設(shè)

保護類型整定值繼電器動作值靈敏度動作結(jié)果

備

距離I段4.08

L1L2距

距離II段19.574.08跳閘

離保護

距離in段225.09近46.9/遠9.2

電流I段17164.294.22

L3L4電