繼電保護技師論文

1、黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 配電變壓器繼電保護設計學院名稱 * 專 業(yè) * 班 級 * 學 號 * * 姓 名 張本府 指導教師 姜永豪 、徐鵬 完成日期 * 年 10 月25 日目 錄摘 要1關鍵詞1引 言31 設計原始資料41.1 課題背景41.2 設計依據41.3 設計原始參數41.4 本次設計的任務42 配電變壓器及其繼電保護概述52.1 配電變壓器的發(fā)展趨勢52.2 配電變壓器的現(xiàn)狀52.3 繼電保護的基本要求63 配電變壓器繼電保護83.1 配電變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)83.2 配電變壓器瓦斯保護83.3 配電變壓器縱聯(lián)差動保護93.4 配電變壓器的電流速斷保護原理103.5 配

2、電變壓器的過電流保護113.6 配電變壓器的過負荷保護134 短路電流計算144.1 短路電流計算步驟144.2 變壓器保護配置方案165 配電變壓器繼電保護相關校驗175.1 常規(guī)調試及檢驗接線的安全措施175.2 輸入系統(tǒng)檢驗175.3 保護裝置各邏輯功能檢查18結 論20致 謝21參考文獻22配電變壓器繼電保護設計【摘 要】 城市低壓配電網和工業(yè)用戶供用電網電壓等級為 110 kv、35 /63 kv、10 /6 kv、380 /220 v。不是每臺變壓器都需要設置以下所有的保護 ,而是根據變壓器的等級和實際運行情況 ,以繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程 為依據 ,有選擇地實施保護。本設計

3、對一般配電變壓器的繼電保護進行了保護方式設計和保護裝置的方案配置，同時有相關短路電流計算整定計算。根據配電變壓器在電網中的特點和運行要求，在滿足繼保護“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分別配置了瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護、電流速斷保護、過電流和過負荷保護，最后對全套保護進行了評價。 【關鍵詞】 繼電保護 變壓器 短路電流計算pick to the city low voltage distribution network and industrial users power supply network of 110 kv voltage level, 35/63 kv, 10/6 kv, 38

4、0/220 v. not every transformer are need to set up the following all the protection, but according to the level of the transformer and the actual operation, with relay protection and safety automatic device technical regulation for the basis, to selectively enforce the protection. this design to gene

5、ral distribution transformers relay protection to protect way of protection device design and configuration scheme, at the same time, have related short-circuit current calculation setting calculation. according to the characteristics of distribution transformer in the power grid and operation requi

6、rements, and to meet the protection four sex the precondition of, get the best solutions, with the gas protection, respectively the league differential protection, electricity flow velocity over current protection, broken and load protection, finally to full protection configuration and evaluation.k

7、eywords relay protection transformer short-circuit current calculation引 言電能與國民經濟各部門和人民生活關系密切?，F(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)以及居民生活等都廣泛的利用電作為動力、熱量、照明等能源。供電的中斷或不足，將直接影響生產，造成人民生活混亂，在某些情況下，甚至會造成極其嚴重的社會性災難。改革開放以來，我國經濟的快速發(fā)展刺激電網的快速發(fā)展，尤其是近幾年，我國各個地區(qū)出現(xiàn)的缺電現(xiàn)象直接促進了大規(guī)模機組的投產和電網建設進程的急劇加快。 隨著現(xiàn)代社會對電網供電可靠性的要求的不斷提高，就需要我們繼電保護裝置發(fā)揮更重要的作用，針

8、對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時切除，確保電網的安全、穩(wěn)定、經濟的運行。在當前電力電網中，變壓器是配電系統(tǒng)的核心，對它的繼電保護也就成為了重中之重。電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，為了供電的可靠性和系統(tǒng)正常運行，就必須視其容量的大小做相應的繼電保護。配電變壓器的故障又分為內部和外部故障兩種。油箱內部的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的線損等。外部故障有套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對電網和變壓器帶來危害，特別是發(fā)生內部故障時，如此，則短路電流產生的高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕 緣材料和變壓器油受熱分解產生大量氣體，導致變壓器外殼局部變

9、形、甚至引起爆炸。因此變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。配電變壓器繼電保護的實現(xiàn)和配電網的安全、穩(wěn)定、經濟運行是堅強電網建設的重要內容之一。作為供配電環(huán)節(jié)的重要設備組件,無論是城市低壓配電網變壓器,還是工業(yè)用戶供用電網配電變壓器,其運行的經濟性和保護的可靠性、便捷性,都是相關企業(yè)和用戶實現(xiàn)安全生產和節(jié)能減排目標的前提條件。1 設計原始資料1.1 課題背景電力系統(tǒng)各種電壓等級均通過電力變壓器來轉換，配電變壓器繼電保護設計的意義在于當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或者給出信號由值班人員消除異常工況的根源，以減輕或避免設備的損壞和

10、對相鄰地區(qū)供電的影響。變壓器是配電網的主要設備,應用面廣量大,其安全運行直接影響整個系統(tǒng)的可靠性。目前,配電變壓器繼電保護配置方面還存在許多問題,其中配電變壓器與其繼電保護不匹配或存在動作死區(qū),造成越級跳閘、拒動導致的事故相當多。因此,加強配電變壓器繼電保護優(yōu)化配置,合理選擇保護方案,可以提高配電變壓器繼電保護動作的可靠性,有效防止主線路出口斷路器保護誤動。1.2 設計依據本次課題主要是針對配電變壓器繼電保護設計的研究，研究任務的是體現(xiàn)自己對本專業(yè)各科知識的掌握程度，培養(yǎng)自己對本專業(yè)各科知識進行綜合運用的能力，它是檢驗專業(yè)學習三年以來的學習結果，是畢業(yè)前的一次綜合性訓練，是對在大學幾年所學知識

11、的全面檢查。通過本次畢業(yè)論文，既有助于提高自己綜合運用知識的能力，同時也有助于今后在工作崗位能很快的適應工作環(huán)境。1.3 設計原始參數某配電所，變壓器容量sn=630kva 電壓10/0.4kv。uk%=4.5。電源進線長度為400米。采用電纜線路進線，電源高壓側有少油斷路器，低壓側出口處裝有低壓斷路器，以母線方式向車間送電，無限大容量電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量soc=200mva。1.4 本次設計的任務(1) 設計依據，原始資料和設計范圍內容；(2) 短路電流計算；(3) 繼電保護方案分析和論證及繼電保護配置的確定；(4) 整定計算；(5) 繼電保護的相關校驗。 2 配電變壓器及其繼電保護

12、概述配電變壓器指配電系統(tǒng)中根據電磁感應定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。通常裝在電桿上或配電所中，一般能將電壓從610千伏降至400伏左右輸入用戶。配電變壓器是配電系統(tǒng)中的重要設備之一，它的性能、質量直接關系到了電力系統(tǒng)運行的可靠性和運營效益。2.1 配電變壓器的發(fā)展趨勢配電變壓器中我國中小型配電變壓器最初是以絕緣油為絕緣介質發(fā)展起來的;進入20世紀90年代，干式變壓器在我國才有了很快的發(fā)展。(1) 油浸式配電變壓器油浸式的有s9系列配電變壓器、s11系列配電變壓器、卷鐵心配電變壓器、非晶合金鐵心變壓器。為了使變壓器的運行更加完全、可靠，維護更加簡單，更廣泛地滿足用戶的需要，

13、近年來油浸式變壓器采用了密封結構，使變壓器油和周圍空氣完全隔絕，從而提高了變壓器的可靠性。目前，主要密封形式有空氣密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型變壓器的市場占有率越來越高，它在絕緣油體積發(fā)生變化時，由波紋油箱壁或膨脹式散熱器的彈性變形做補償。(2) 箱式變壓器 箱式變壓器具有占地少，能伸入負荷中心，減少線路損耗，提高供電質量，選位靈活，外形美觀等特點，目前在城市10 kv、35kv電網中大量應用。我國目前所使用的箱式變壓器，主要是歐式箱變和美式箱變，前者變壓器作為一個單獨的部件，即高壓受電部分、配電變壓器、低壓受電部分三位一體。后者結構分為前后兩部分，前部分為接線柜，后部分

14、為變壓器油箱，繞組、鐵心、高壓負荷開關、插入式熔斷器、后備限流熔斷器等元器件均放置在油箱體內。目前有些廠家，已將卷鐵心變壓器移置到箱式變壓器中，使箱式變壓器體積和質量都有所減小，實現(xiàn)了高效、節(jié)能和低噪聲級。(3) 高壓、超高壓變壓器 目前，我國已具備了110 kv、220kv、330kv和500kv高壓、超高壓變壓器生產能力。超高壓變壓器的絕緣介質仍以絕緣油為主，根據電網發(fā)展的需要，變壓器的生產技術正在不斷提高。sf6氣體絕緣高壓、超高壓變壓器正在研究開發(fā)。2.2 配電變壓器的現(xiàn)狀目前，我國配電變壓器技術處于國際20世紀90年代初的水平，少量的處于世界20世紀90年代末的水平，與國外先進國家相

15、比，還存在一定的差距。(1) 鐵心材料方面在20世紀70年代，武漢鋼鐵公司在引進消化吸收日本冷軋硅鋼片制造技術生產冷軋硅鋼片的基礎上，于20世紀90年代又引進了日本高導磁晶粒向冷軋硅鋼片(hi-b)制造技繼電保護測試儀器術，制造出了節(jié)能效果更好的變壓器電力變壓器鐵心材料。但是由于產品數量不能滿足需求及生產工藝兩方面的問題，仍然要從日本、俄羅斯以及西歐等國進口部分冷軋硅鋼片。在研制配電變壓器鐵心用非晶合金材料方面繼電保護測試儀器，我國于20世紀90年代初曾由原機械部、原冶金部、原電力部、國家計委、國家經貿委、原國家科委組成了專門工作組，對非晶合金鐵心材料和非晶合金鐵心變壓器的設計和制造工藝開展了

16、深入研究，研制的非晶合金鐵心材料基本達到原計劃指標的要求，并于1994年試制出電壓10kv、容量160500kva的配電變壓器，經電力用戶試用表明，基本達到實用化的要求。但對非晶合金材料制造工藝仍需進一步改進，才能達到批量生產的要求。1998年，上海置信公司引進了美國ge公司的制造技術，用美國非晶合金材料生產了非晶合金鐵心變壓器，目前已能生產電壓10kv、容量502500kva、空載損耗34700w之間、負載損耗在87021500w之間的非晶合金鐵心變壓器，而且已將此種材料應用于環(huán)氧樹脂干式變壓器上，進一步促進了我國非晶合金鐵心變壓器制造水平的提高。我國已有一些變壓器廠家應用引進非晶合金材料鐵

17、心制造出的產品投入電網運行。(2) 工裝設備方面在20世紀80年代以前，我國變壓專用設備技術水平，整體上是比較低的，除繞線設備有專業(yè)生產廠生產外，其余絕大部分都是企業(yè)自制的比較簡單的設備，只有少數幾家有簡易的鐵心加工縱剪線。進入20世紀80年代變壓器行業(yè)開始引進國外先進的專用關鍵設備，如鐵心縱剪線、低頻電熱燥系統(tǒng)等。到20世紀90年代，由于干式變壓器的大力推廣，引進了一批環(huán)氧澆注設備和箔式繞線機，幾個大型生產廠還引進了絕緣件加工中心，使我國變壓器生產工裝裝備水平大大提高。國內一些專用設備廠家經過消化吸收，也開發(fā)了縱、橫間生產線等專用設備，這些國產專用設備，其功能及主要技術參數基本達到或接近國際

18、水平，對保證我國變壓器產品量，提高變壓器的技術性能，提高生產效率起到了至關重要的作用。(3) 變壓器工藝設計方面在近20年，對110kv及以下電壓等級的油浸變壓器進行了不少優(yōu)化設計，已逐步取代了64、73、79、86等標準，目前推行的是20世紀90年代后期的99標準，形成了節(jié)能變壓器的新系列，使各種損耗進一步降低，替代了高能耗產品的生產。1998年國家又進一步明確，在電網中運行的64系列、73系列老舊變壓器必須淘汰更新，按1979年標準生產的s7型變壓器也必須停止生產。19982001年的城鄉(xiāng)電網建設改造中大力推行的s9型配電變壓器，符合1999年國家標準。2000年開始，在兩網建設改造中還使

19、用了卷鐵心變壓器。在干式變壓器中，在自主開發(fā)的基礎上，引進了德國、瑞士、意大利、葡萄牙等國多家公司的有關10kv、35kv干式變壓器系列的設計、制造等多種技術，并早已批量生產10kv、35kv干式變壓器，目前可生產最高電壓等級為110kv、單相容量為1.05萬kva的干式變壓器，產品質量已達到引進的國外同類產品的技術水平。在高壓、超高壓設計方面，除開展了科技攻關、自主開發(fā)外，在進入20世紀80年代以來還先后引進了日立、東芝、abb、三菱、西門子等公司的制造技術。目前在超高壓500kv變壓器制造中，從最初的大部分依賴進口，發(fā)展到如今可與進口產品具有相當競爭能力的產品。隨著三峽工程的建設需要，引進

20、的西門子公司變壓器制造技術，在三峽水電站左岸應用的84kva三相變壓器制造中，我國已同外商合作，每臺承擔30%左右的制造份額;對于西門子公司設計、制造技術的關鍵部分已能完全掌握，三峽右岸所用變壓器的制造，應用西門子技術，要求做到由國內承制，為參加投標創(chuàng)造了條件。2.3 繼電保護的基本要求(1) 選擇性繼電保護的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)中的非故障部分仍能繼續(xù)安全運行。通常，為保證其選擇性，在動作時要盡量斷開離故障點最近的斷路器。(2) 速動性繼電保護速動性是指繼電保護裝置應盡可能快的速度切除故障設備。短路時快速切除故障，可以縮小故障范

21、圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對用戶工作的影響，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在發(fā)生故障時，應力求保護裝置能迅速動作切除故障。故障切除的總時間等于保護裝置的動作時間和斷路器動作時間之和。在實用中根據對切除時間的具體要求、經濟性以及運行維護水平等條件確定合理的保護動作時間。(3) 靈敏性靈敏性是指對保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該在預先規(guī)定的保護范圍內發(fā)生故障時，不論短路點的位置、短路形式及系統(tǒng)的運行方式如何，都能敏銳感覺，正確反應。 (4) 可靠性繼電保護的可靠性是指在規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了屬于它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在其他不屬于它應該

22、動作的情況下，則不應該誤動作。3 配電變壓器繼電保護3.1 配電變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)配電變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設備，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件。因此，必須根據變壓器容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。變壓器故障可分為油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。油箱內部故障對變壓器來說是非常危險的，高溫電弧不僅會燒毀繞組和鐵芯，而且還會使變壓器油絕緣受熱分解產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴重后果。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路和接地故障。于此，

23、由于油浸式變壓器的內部和外部故障大多會產溫升和電弧 ,因此,瓦斯保護分輕瓦斯動作和重瓦斯動作。前者 瞬時動作于信號,后者延時動作于跳閘。變壓器不正常運行時的狀態(tài)有：外部相間短路、接地短路引起的相間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、過勵磁等。根據變壓器型號及運行條件選用合適的繼電保護措施，并對保護裝置進行合理的整定，變壓器就能安全的運行。配電變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低和過勵磁等。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)，根據dl400一91繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程的規(guī)定，變壓器應裝設如下保護：(1) 為反應

24、變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8mva及以上的油浸式變壓器和戶內0.4mva以上變壓器應裝設瓦斯保護。(2) 為反應變壓器繞組和引出線的相間短路，以及中性點直接接地電網側繞組和引線接地短路及繞組匝間短路，應裝設縱差保護或電流速斷保護。對于6.3mva及以上并列運行變壓器和10mva及以上單獨運行變壓器，以及 6.3mva及以上的廠用變壓器，應裝設縱差保護。對于10mva以下變壓器且其過電流時限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。當靈敏度不滿足要求時（2mva及以下變壓器）宜裝縱差保護。(3) 為反應外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱差保護（或電流速斷保護）的后備，應裝設過電

25、流保護。例如，復合電壓起動過電流保護或負序過電流保護。(4) 為反應大接地電流系統(tǒng)外部接地短路，應裝設零序電流保護。(5) 為反應過負荷應裝設過負荷保護。(6) 為反應變壓器過勵磁應裝設過勵磁保護。3.2 配電變壓器瓦斯保護瓦斯保護是變壓器內部故障的主要保護元件，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障 、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同。瓦斯保護是利用反應氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器來保護變壓器內部的故障。在瓦斯保護繼電器內，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬擋板

26、，兩者都裝在有密封的水銀接點。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，則產生強烈的瓦斯氣體，油箱內壓力瞬時突增，產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，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦

27、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。瓦斯保護的主要優(yōu)點是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應油箱內部發(fā)生的各種故障。其缺點則是不能反應油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內、外及引出線上發(fā)生的各種故障。3.3 配電變壓器縱聯(lián)差動保護(1) 縱聯(lián)差動保護是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的相量差。對雙繞組和三繞組變壓器實現(xiàn)縱差動保護的原理接線如圖75所示。 圖7-5 配電變壓器縱聯(lián)差動保護的原理接線（a）雙繞組變壓器正常運行時的電流分布；（b

28、）三繞組變壓器區(qū)內部故障時的電流分布由于配電變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱聯(lián)差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等。在保護范圍內故障時，流入差回路的電流為短路點的短路電流的二次值，保護動作?？v聯(lián)差動保護動作后，跳開變壓器兩側斷路器。例如在圖75（a）中，應使 (3-1) (3-2)由此可知，要實現(xiàn)變壓器的縱差動保護，就必須適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與送電線路的縱差動保護不同的。這個區(qū)別是由于線路的縱差動保護可以直接比較兩側電流的幅值和相位，而變壓器的縱差動保護則必須考慮變壓器

29、變比的影響。一般內部故障流入差回路中的電流值遠大于差動保護的起動電流。因此縱聯(lián)差動保護有較高的靈敏度。(2) 配電變壓器差動保護產生不平衡電流的原因在正常運行及保護范圍外部短路穩(wěn)態(tài)情況下流入縱聯(lián)差動保護差回路中的電流叫穩(wěn)態(tài)不平衡電流。差動保護的動作電流應大于最大不平衡電流，以保證保護范圍外部短路時差動保護不動作。不平衡電流增大，將使保護的靈敏度降低。 1) 由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流。2) 由兩側電流互感器的誤差引起的不平衡電流。3) 由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流。4) 帶負荷調變壓器的分接頭產生的不平衡電流。 3.4 配電變壓器的電流速斷保護原理配電變壓器的電流

30、速斷保護是反應電流增大而瞬時動作的保護。裝于變壓器的電源側，對變壓器及其引出線上各種型式的短路進行保護。為保證選擇性，速斷保護只能保護變壓器的部分，一般能保護變壓器的原繞組，它適用于容量在10mva以下較小容量的變壓器，當過電流保護時限大于0.5s時，可在電源側裝設電流速斷保護，其原理接線如圖74所示。(1) 電流速斷保護的整定計算按躲開變壓器負荷側出口出點短路時的最大短路電流來整定，即 （3-3）(2) 躲過勵磁涌流根據實際經驗及實驗數據，一般取 （3-4）按上兩式條件計算，選擇其中較大值作為變壓器電流速斷保護的起動電流。(3) 靈敏度校驗按變壓器原邊d2點短路時，流過保護的最小短路電流校驗

31、，即 (3-5) 配電變壓器電流速斷保護的優(yōu)點是接線簡單，動作迅速。缺點是只保護變壓器的一部分。3.5 配電變壓器的過電流保護反應相間短路電流增大而動作的過電流保護作為變壓器的后備保護。為滿足靈敏度要求、可裝設過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護，負序過電流保護，甚至阻抗保護。(1) 配電變壓器相間短路過電流保護簡單過電流保護裝置的起動電流按躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流進行整定。具體問題應作如下考慮：1) 對并列運行的變壓器，應考慮切除一臺變壓器時所出現(xiàn)的過負荷。當各臺變壓器的容量相同時，可按下式計算 (3-6)2) 對降壓變壓器應考慮電動機的自起動電流。過電流保護

32、的動作電流為 (3-7) 保護裝置的靈敏度校驗 (3-8) 過電流保護作為變壓器的近后備保護，靈敏系數要求大于1.5，遠后備保護的靈敏系數大于1.2。保護的動作時間比出線的第iii段保護動作時限長1個時限階段。過電流保護裝置應裝于變壓器的電源側，采用完全星形接線，其單相原理接線如圖 722所示。保護動作后，跳開變壓器兩側斷路器。(2) 低電壓起動的過電流保護 當過電流保護不能滿足靈敏度要求時可采用低壓起動的過電流保護。只有電壓測量元件和電流測量元件同時動作后才能起動時間繼電器，經預定的延時發(fā)出跳閘脈沖。低壓測量元件的作用是保證外部故障切除后電動機自起動時不動作，因而電流元件的起動電流按躲開變壓

33、器的額定電流整定，不再考慮自起動系數。 (3-9)低電壓元件的起動值應小于在正常運行情況下母線可能出現(xiàn)的最低工作電壓。同時，在外部故障切除后電動機自起動過程中，保護必須返回。根據運行經驗，低電壓繼電器的動作電壓為 (3-10)電壓元件的靈敏度 (3-11)對于升壓變壓器，如果低電壓繼電器只接在一側電壓互感器，當另一側短路時，往往靈敏度不夠，此時可采用兩套低電壓元件分別接在變壓器兩側的電壓互感器上。兩級電壓繼電器的接點并聯(lián)。為防止電壓互感器二次斷線低電壓繼電器誤動，應加裝電壓互感器斷線監(jiān)視繼電器發(fā)出斷線信號。 (3) 復合電壓起動的過電流保護復合電壓起動的過電流保護原理接線如圖724所示，它由負

34、序電壓濾過器、過電壓繼電器及低電壓繼電器組成復合電壓起動回路。當發(fā)生各種不對稱短路時，出現(xiàn)負序電壓，過壓繼電器動作，其常閉接點斷開低電任繼電器的電壓線圈回路，使加于低電壓繼電器線圈上的電壓變?yōu)榱?，低電壓繼電器動作，低壓閉鎖開放。若電流繼電器也動作，則起動時間繼電器，經預定延時發(fā)出跳閘脈沖。負序過電壓繼電器整定值較低，不對稱短路時靈敏度較高。 當發(fā)生三相短路時，也會短時出現(xiàn)負序電壓。負序電壓使繼電器動作，起動低電壓繼電器。低電壓繼電器接點返回起動中間繼電器，閉鎖開放。由于低電壓繼電器返回電壓較高。三相短路后，若母線電壓低于低電壓繼電器的返回電壓，則低電壓繼電器不會返回。由此可見，復合電壓起動的過

35、電流保護在不對稱短路時低電壓繼電器閉鎖靈敏度高，而在三相對稱短路時，將其靈敏度提高幾個低電壓繼電器的返回系數，一般為1.151.2倍。復合電壓起動的過電流保護的電流元件和低電壓元件的整定同低壓閉鎖過電流保護。負序電壓繼電器的動作電壓根據運行經驗為 (3-12)靈敏度校驗與上述兩種過電流保護相同。當采用低電壓起動的過電流保護，電壓元件不滿足靈敏度要求時，采用復合電壓起動的過電流保護。這種保護方式靈敏度高，接線簡單，故應用比較廣泛。3.6 配電變壓器的過負荷保護 配電變壓器過負荷電流三相對稱，過負荷保護裝置只采用一個電流繼電器接于一相電流回路中，經過較長的延時后發(fā)出信號。對于三繞組變壓器，三側都裝

36、有過負荷起動元件，對于雙繞組變壓器，過負荷保護應裝于電源側。原理接線圖如右圖所示。過負荷保護的整定計算：過負荷保護的動作電流按躲過變壓器的額定電流進行整定 (3-13) 配電變壓器過負荷保護原理接線圖 4 短路電流計算4.1 短路電流計算步驟(1) 確定計算條件，畫計算電路圖1) 計算條件：系統(tǒng)運行方式，短路地點、短路類型和短路后采取的措施。2) 運行方式：系統(tǒng)中投入的發(fā)電、輸電、變電、用電設備的多少以及它們之間的連接情況。根據計算目的確定系統(tǒng)運行方式，畫相應的計算電路圖。3) 選電氣設備：選擇正常運行方式畫計算圖；短路點取使被選擇設備通過的短路電流最大的點。繼電保護整定：比較不同運行方式，取

37、最嚴重的。(2) 畫等值電路，計算參數；分別畫各段路點對應的等值電路。(3) 采用標幺值法進行三相短路計算1) 選擇基準值：取 2) 計算短路電路中的各元件的電抗標幺值 電力變壓器的電抗標幺值取,因此 電流電抗的標幺值取 電力變壓器的電抗標幺值由題可知3) 計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量4) 計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值 三相短路電流 其他三相短路電流 三相短路容量短路計算結果表如下：4-1 短路計算結果表短路計算點三相短路電流三相短路容量/mvak

38、-110.410.410.426.54.63189k-235.135.138.264.66.224.44.2 變壓器保護配置方案(1) 反映變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護 對于該容量為630 kva的油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。當油箱內部故障產生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，瓦斯保護應動作于斷開變壓器各電源側斷路器。對于高壓側未裝設斷路器的線路變壓器組，為采取是瓦斯保護能切除變壓器內部故障的技術措施時，瓦斯保護可以動作于信號。對于容量為400 kva級以上的車間內的油浸式變壓器，也應裝設瓦斯保護。(2) 相間短路保護反映變壓器繞組和引出線的相間短路

39、的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護，對其中性點直接接地側繞組的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為6300 kva級以下并列運行的變壓器以及10000 kva級以下單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于0.5s 時，應裝設電流速斷保護。容量為6300 kva級以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器。10000 kva級以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器以及2000kva級以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯(lián)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，變壓器應裝設縱聯(lián)差動保護，當發(fā)電機與變壓器之間

40、沒有斷路器時，100mw及以下的發(fā)電機，可只裝設發(fā)電機變壓器組共用的縱聯(lián)差動保護。對于200mw及以上的汽輪發(fā)電機，為提高快速性，在機端還宜設置符合電流速斷保護，或在變壓器上增設單獨的縱聯(lián)差動保護，即采用雙重快速保護方式。如果變壓器的縱聯(lián)差動保護對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設零序差動保護。結合分析，該種配電變壓器應裝設縱聯(lián)差動保護。(3) 后備保護 對于由外部相間短路引起的變壓器過點電流，可采用下列保護作為后備保護：1) 過電流保護，宜用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。2) 復合電壓（包括撫恤電壓及線電壓）啟動的過電流保護，宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器及

41、過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。3) 對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用上述（2）、（3）保護不能滿足系統(tǒng)靈敏性和選擇性的要求時，可采用阻抗保護。 上述各種保護動作后，應帶時限動作于跳閘。(4) 過負荷保護 對于400kva及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組的變壓器，保護裝置應能反映公共繞組以及各側過負荷的情況。過負荷保護應接于一相電流上，帶時限動作于信號。在無經常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘和斷開部分負荷。(5) 過激磁保護為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵心一般都用新型電

42、工硅酮片制成。其額定磁密接近于飽和磁密，過電壓或低頻率時容易引起過激磁，因此，500kv及以上的大容量變壓器以裝設過激磁保護。根據分析，對該變壓器容量sn=630kva，電壓10/0.4kv，uk%=4.5的配電變壓器，應裝設瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護、電流速斷保護、過電流和過負荷保護以及過激磁保護。5 配電變壓器繼電保護相關校驗5.1 常規(guī)調試及檢驗接線的安全措施(1) 將檢驗工作中需要退出的壓板（特別是跳各側分段斷路器壓板、啟動失靈壓板、母差保護屏跳主變高壓側的壓板）填入繼電保護安全措施票，然后由運行人員退出壓板，檢修人員確認，在繼電保護安全措施票簽字。(2) 查閱保護直流回路圖、端子排圖和現(xiàn)

43、場接線，將主變保護高壓側（500kv主變保護還包括中壓側）斷路器啟動失靈回路、解失靈電壓閉鎖回路的端子排號、兩側接線編號一一對應詳細記入繼電保護安全措施票，然后一人將端子排上接二次電纜的芯線解開并經絕緣包扎好，另一人監(jiān)護并確認，在繼電保護安全措施票簽字。(3) 查閱保護直流回路圖、端子排圖和現(xiàn)場接線，將主變保護分別跳三側分段（母聯(lián)、旁路）斷路器的跳閘線的端子排號、兩側接線編號一一對應詳細記入繼電保護安全措施票，然后一人將端子排上接二次電纜的芯線解開并經絕緣包扎好，另一人監(jiān)護并確認，在繼電保護安全措施票簽字。(4) 查閱保護交流回路圖、端子排圖和現(xiàn)場接線，將主變保護三側電壓回路的端子排號、兩側接

44、線編號一一對應詳細記入繼電保護安全措施票，然后一人將端子排上接二次電纜或電壓小母線的芯線解開并經絕緣包扎好，另一人監(jiān)護并確認，并在繼電保護安全措施票簽字。 (5) 查閱保護直流回路圖、端子排圖和現(xiàn)場接線，將主變保護啟動遠跳、啟動風冷、啟動錄波回路的端子排號、兩側接線編號一一對應詳細記入繼電保護安全措施票，然后一人將端子排上接二次電纜的芯線解開并經絕緣包扎好，另一人監(jiān)護并確認，并在繼電保護安全措施票簽字。5.2 輸入系統(tǒng)檢驗(1) 保護開入量回路檢查壓板開入用試投退壓板的方法檢查，接點開入量用短接的方法檢查，注意短接時千萬不能短錯端子。若主變保護差動、高后備、中后備、低后備保護分別在不同的單元箱

45、內，則檢查開入量變化要在對應的保護箱里檢查。(2) 保護交流輸入回路檢查保護裝置的交流輸入回路檢查包括交流采樣通道的零漂檢查和采樣精度檢查兩部分。前者用于保證運行的裝置能有較小的直流偏移及通道噪聲，后者用于保證在故障量輸入情況下裝置能夠線性輸出并有足夠的精度。零漂重點檢查各采樣通道在無輸入時是否維持在零點附近，不能漂移太大，應在0.01(或0.05v)以內。若保護引入了中性點導管和間隙ta，還要進行該兩路電流采樣通道的零漂檢查。(3) 采樣值精度檢查原則是：對每一個使用的交流采集通道都要進行精度檢查。對保護菜單中能顯示三相電流n（中性）線電流值的，就一定要檢查該采樣電流通道的精度，此時可加入三

46、相不平衡電流進行模擬。5.3 保護裝置各邏輯功能檢查5.3.1 差動保護校驗(1) 差動保護起動值校驗差動保護起動值是變壓器差動保護動作的最小差流值，它的大小決定差動保護靈敏度的高低，通常采用單獨加入一側電流進行校驗，但加入的電流和差流并不一定相等，之間有一個平衡系數的關系；基準側（保護裝置說明書上定義有哪側為基準側）平衡系數為1，加入的電流等于差流；其他側平衡系數由ta、tv變比計算得到（或在整定值中給出），加入的電流不等于差流；所以三側試驗電流值是不相等的。試驗方法是：投入差動保護，在端子排分別對高壓側a、b、c相，中壓側a、b、c相，低壓側a、b、c相加入0.95、1.05倍起動電流，觀

47、察保護的動作行為，并記錄動作時間，動作時間從保護跳閘出口接點處測取，應在20ms左右，同時用萬用表在端子排上測量各側斷路器跳閘出口接點接通正確。(2) 差動速斷校驗差動速斷保護的校驗與差動起動值校驗類似，高壓側試驗電流擴大倍，中低壓側扣除平衡系數的補償。動作時間從保護跳閘出口接點處測取，應在15ms左右。(3) 比例制動系數校驗在進行制動系數校驗時，一定要清楚保護的差流、制動電流的算法和制動特性曲線方程，這樣才能合理選擇測試點，快速測出制動系數；并且，yn /y/11變壓器差動保護，在用y側和側同時加入電流進行制動系數校驗時，側一定要在試驗相的超前相同時加入電流，以免該相比率差動動作干擾制動系

48、數校驗。對于制動電流為某一側最大電流的制動方式，可先在高壓側固定加入一個電流，使制動電流大于第一拐點值；然后在低壓側超前相加入同向電流，使該相差流為零；最后在低壓側同名相加入反向電流，緩慢減小電流，記錄本相差動繼電器從不動作到剛好動作的電流值。重復上一步驟，記錄差動繼電器剛好動作的又一個電流值。算出兩組電流數據對應的（差動電流）、（制動電流），根據兩組和算出制動系數，要求實測制動系數和整定值之間的誤差不大于10。：實測制動系數。 (4) 諧波制動系數校驗該項試驗檢驗差動繼電器的二次諧波制動情況，只與差流中二次諧波和基波有效值之比有關，所以對變壓器任一側進行試驗均可。對變壓器任一側的一相加入50

49、hz電流，電流值在差動啟動電流和速斷電流之間，同時依次疊加入0.9和1.1大小的100hz電流，記錄差動繼電器的動作行為。差動繼電器應在加入0.9電流時可靠動作，在加入1.1電流時可靠不動作。（表示諧波制動系數）5.3.2 高壓側后備保護校驗在高壓側后備保護校驗中主要說到復合電壓閉鎖方向過流保護相關校驗，介紹如下：(1) 相間方向元件校驗由于微機保護無法單獨察看方向元件的動作情況，所以方向元件動作行為靠整組試驗來判斷。先根據“方向指向”定值和保護說明書上給出的靈敏角估算出方向元件的兩個動作邊界；然后根據方向元件接線形式（0或90接線）加入相關電流電壓，電流電壓夾角設置在動作邊界角度，電壓滿足復

50、合電壓定值（任一相間電壓低于“低電壓定值”或負序電壓大于“負序電壓定值”），電流大于復壓方向過流定值；改變電流電壓夾角，記錄復壓方向過流從不動作到剛好動作時角度，作為相間方向元件的動作邊界；最后根據動作邊界計算方向元件靈敏角。(2) 復合電壓元件校驗和相間方向元件一樣，復合電壓元件的動作行為也只有靠復壓（方向）過流整組動作來判斷。1) 低電壓元件。由于低電壓元件和負序過壓元件是或的關系，所以校驗低電壓元件時應讓負序過壓元件不動作。先加入三相對稱正序電壓1.05（：相間低電壓定值），電流大于復壓（方向）過流定值，電流電壓夾角落在相間方向元件動作區(qū)，此時，復壓方向過流、復壓過流保護均不動作。任降一

51、相間電壓為0.95，其他量保持不變，此時復壓方向過流、復壓過流保護均動作。2) 負序過壓元件。采用單相降壓法進行負序過壓元件校驗，如果單相降壓后，相間電壓低到以下，低電壓元件就要干擾試驗，此時應將定值適當改小，讓其不動作。加入三相正序電壓57.7v，57.730.9（：負序相電壓定值），超前120, 超前120，電流大于復壓（方向）過流定值，電流電壓夾角落在相間方向元件動作區(qū)，此時，復壓方向過流、復壓過流保護均不動作。降a相電壓至57.731.1，其他量保持不變，此時復壓方向過流、復壓過流保護均動作。(3) 復壓（方向）過流保護校驗本項試驗主要檢查保護電流定值、時間定值及跳閘出口邏輯，用整組動作來校驗。加入的電壓滿足復合電壓定值，加入電流電壓夾角落入相間方向元件的動作區(qū)，引入跳閘出口接點測取保護動作時間。結 論本次課程設計的題目是“配電變壓器繼電保護設計”。在這次設計的過程中，我在學校圖書館翻閱了許多的相關資料，同時在互聯(lián)網上也有相關的查詢。最重要的是通過本次設計，我們能夠鞏固所學的基本理論、專業(yè)知識，并綜合運用所學知識來解決實際的設計項目相關問題，學習繼電保護設計的基本技能，基本思路和基本方法。在設計的初期，我利用了三周的時間熟悉了這次畢業(yè)設計的題目及要