繼電保護(hù)課設(shè)

1、35kv電網(wǎng)變壓器繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)前言繼電保護(hù)在發(fā)電、供電和用電中起著極為重要，是保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行和人們生產(chǎn)生活用電的關(guān)鍵。它的設(shè)置、整定、維護(hù)和試驗(yàn)水平將直接影響供電的可靠性、質(zhì)量及用電設(shè)備的安全。繼電保護(hù)裝置是反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。即當(dāng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速、有選擇的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展，使繼電保護(hù)裝置的各種性能有了很大的提高，更好的確保了

2、電力系統(tǒng)的運(yùn)行，保證了人們正常的生產(chǎn)生活?？梢?，繼電保護(hù)性能的好壞關(guān)系到了每一個(gè)人，不容忽視！中文摘要本次設(shè)計(jì)是為35kv電網(wǎng)變壓器繼電保護(hù)配置。根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)、原理及選擇要求進(jìn)行分析總結(jié)，選取氣體保護(hù),差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)，線路電流速斷保護(hù)和變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)為后備保護(hù)。對(duì)主保護(hù)及后備保護(hù)的保護(hù)原理進(jìn)行了分析，以及對(duì)變壓器發(fā)生故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況進(jìn)行了描述。 關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)，瓦斯保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù) 目 錄前言IV中文摘要V1繼電保護(hù)詳細(xì)內(nèi)容11.1 繼電保護(hù)的任務(wù)11.2 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求11.3 繼電保護(hù)的基本原理11.4 繼電保護(hù)裝置的分類31.5 保護(hù)裝置裝設(shè)原則3

3、2變壓器保護(hù)選定52.1選定繼電保護(hù)方案52.2 變壓器保護(hù)的選定5 2.2.1 變壓器的瓦斯保護(hù)5 2.2.2 變壓器氣體保護(hù)（瓦斯保護(hù)）的原理及組成6 2.2.3 氣體保護(hù)的工作原理7 2.2.4瓦斯保護(hù)原理電路8 2.2.5變壓器瓦斯保護(hù)的范圍9 2.2.6瓦斯繼電器的整定92.3 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)9 2.3.1工作原理9 2.3.2差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算12 2.3.4 變壓器的過(guò)負(fù)荷133整定計(jì)算153.1 AB線路的三段式電流速斷保護(hù)整定計(jì)算153.2變壓器（容量為5.6MVA）的差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算163.3變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)17結(jié)論20參考文獻(xiàn)21V 35kv電網(wǎng)變壓器繼電保護(hù)課程設(shè)

4、計(jì)1繼電保護(hù)詳細(xì)內(nèi)容1.1 繼電保護(hù)的任務(wù) 電力系統(tǒng)動(dòng)行中,各種電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。不正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、頻率降低、系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類型的短路和繼線，如三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)以及變壓器繞組間的匝間短路、單相為線、兩相斷線等。繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置，它能選擇迅速地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障，并且有選擇性地通過(guò)斷路器切除發(fā)生故障的部分。繼電保護(hù)裝置還應(yīng)能防患于未然，當(dāng)系

5、統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出信號(hào)，以便及時(shí)采取對(duì)策，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。此外，繼電保護(hù)裝置同其它自動(dòng)裝置（例如自動(dòng)重合閘）配合，還能清除系統(tǒng)中發(fā)生的某些瞬時(shí)性故障，使發(fā)生故障的部分恢復(fù)運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電力系統(tǒng)安全，可靠供電的重要設(shè)備。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，繼電保護(hù)方案愈來(lái)愈完善，性能也愈來(lái)愈好，為電力系統(tǒng)可靠持續(xù)供電，保證良好的電能質(zhì)量、保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提供了有力支持。1.2 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求在技術(shù)上必須滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性四個(gè)基本要求。對(duì)于作用于斷路器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時(shí)滿足這四個(gè)基本要求，對(duì)于作用于信號(hào)以及只反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，這四個(gè)基本

6、要求中有些要求如速動(dòng)性可以降低。 1.3 繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，繼電保護(hù)就必須能夠區(qū)別是正常運(yùn)行還是非正常運(yùn)行或故障，要想?yún)^(qū)別這些狀態(tài)，最關(guān)鍵就是要尋找這些狀態(tài)下的參量情況，找出其間的差別，從而構(gòu)成各種不同原理的保護(hù)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，會(huì)引起電流的增加和電壓的降低，以及電流與電壓間相位的變化。因此電力系統(tǒng)中所用的各種繼電保護(hù)，大多數(shù)是利用故障時(shí)物理量與正常運(yùn)行時(shí)物理量的差別來(lái)構(gòu)成的。例如，反應(yīng)電流增加的過(guò)電流保護(hù)反應(yīng)電流與電壓間的相位角變化的方向保護(hù)等，反應(yīng)降低（或升高）的低壓（或過(guò)電壓）保護(hù)等。原則上說(shuō)：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差

7、別），即可形成某種判據(jù)，從而構(gòu)成某種原理的保護(hù)，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖如下： 圖1-1繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖 繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖由三大部分組成，分別為：測(cè)量部分，用來(lái)測(cè)量被保護(hù)設(shè)備輸入的有關(guān)信號(hào)（電流、電壓等級(jí)），并和已給定的整定值進(jìn)行比較判斷是否應(yīng)該起動(dòng)；邏輯部分，根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小或性質(zhì)及其組合或輸出順序，使保護(hù)按照一定的邏輯程序工作，并將信號(hào)傳輸給執(zhí)行部分，執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分傳輸?shù)男盘?hào)最后去完成保護(hù)裝置所負(fù)擔(dān)的任務(wù)，給出跳閘或信號(hào)脈信號(hào)原理示意圖，用以說(shuō)明繼電保護(hù)的成和基本原理圖1-2閘或信號(hào)脈信號(hào)原理示意圖在圖中電流繼電器KA的線圖接于被保護(hù)線

8、路電流互感器TA的二次回路，即保護(hù)的測(cè)量回路，他檢察被保護(hù)線路的運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量線路中電流的大小。在正常運(yùn)行的情況下，當(dāng)線路中電流通過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)，繼電保護(hù)不動(dòng)作，當(dāng)被保護(hù)線路K點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，線路上的電流突然增大，電流互感器TA二次側(cè)的電流大于整定值時(shí)，繼電器立即動(dòng)作觸點(diǎn)閉合，接通邏輯電路中時(shí)間繼電器KT的線路回路，時(shí)間繼電器啟動(dòng)并根據(jù)短路故障持續(xù)的時(shí)間，做出保護(hù)動(dòng)作的邏輯判斷。時(shí)間繼電器KT動(dòng)作，其延時(shí)觸點(diǎn)閉合接同執(zhí)行回路中的信號(hào)繼電器KS和斷路器QF的跳閘線圈回路，使斷路器跳開，切除故障。1.4 繼電保護(hù)裝置的分類 繼電保護(hù)實(shí)際上是一種自動(dòng)控制裝置。以控制過(guò)程信號(hào)性質(zhì)的不同可以分為模擬型和

9、數(shù)字型兩大類。模擬型繼電保護(hù)又可以分為機(jī)電型急電保護(hù)的靜態(tài)型繼電保護(hù)兩類。模擬型繼電保護(hù)是由若干個(gè)不同功能的繼電器所組成。這些繼電器都具有機(jī)械的可動(dòng)部分和接點(diǎn)，故稱為機(jī)電型繼電保護(hù)器。由這類繼電器組成的繼電保護(hù)裝置稱為機(jī)電型繼電保護(hù)。 靜態(tài)型繼電保護(hù)裝置是應(yīng)用晶體管或集成電路等電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由若干跟不同功能的回路，如測(cè)量、比較或比相、觸發(fā)延時(shí)、邏輯和輸出等回路相連接所組成。數(shù)字型的計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)是把由保護(hù)設(shè)備或線路輸入的模擬電氣質(zhì)量經(jīng)摸數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）變換為數(shù)字量利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和判斷。電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)根據(jù)被保護(hù)的對(duì)象不同，分為發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備的繼電保護(hù)和輸電線路的繼電保護(hù)，簡(jiǎn)稱

10、元件保護(hù)。后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護(hù)，簡(jiǎn)稱線路保護(hù)。繼電保護(hù)裝置按其被保護(hù)對(duì)象、保護(hù)原理、反應(yīng)故障的類型、保護(hù)所起的作用，有不同的分類方法。按作用的不同繼電保護(hù)又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)。主保護(hù)是指被保護(hù)元件內(nèi)部發(fā)生各種短路故障時(shí)。能滿足系統(tǒng)分頂及設(shè)備安全的要求的有選擇性的切除被保護(hù)設(shè)備或線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或者斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，用以將故障切除的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種，遠(yuǎn)后備是指主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。輔助保護(hù)則是指為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。1.5 保護(hù)裝置裝設(shè)原則(1)當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生

11、短路或足以破壞系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于調(diào)閘，在發(fā)生不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。(2)保證系統(tǒng)非故障部分的正常運(yùn)行。保護(hù)裝置應(yīng)以足夠小的動(dòng)作時(shí)限切除故障。(3)系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)裝置要有選擇地動(dòng)作于調(diào)閘，在必須加快動(dòng)作時(shí)可無(wú)選擇性調(diào)閘，而由自動(dòng)復(fù)合閘來(lái)補(bǔ)救保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)作。(4)滿足第二項(xiàng)要求或用作后備保護(hù)時(shí)，保護(hù)裝置容許帶一定時(shí)限切除故障。(5)保護(hù)裝置所用的繼電器越少越好，并使其接線最簡(jiǎn)單可靠。(6)保護(hù)裝置的電壓葫蘆斷線時(shí)，如果可能造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，則應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線監(jiān)視或閉鎖裝置。(7)在表示保護(hù)裝置動(dòng)作的出口上應(yīng)裝設(shè)信號(hào)繼電器以利于運(yùn)行人員分析和統(tǒng)計(jì)保護(hù)動(dòng)作

12、情況。(8)主保護(hù)裝置除完成主保護(hù)任務(wù)外，如有可能還應(yīng)作為相鄰元件的后備保護(hù)。(9)當(dāng)保護(hù)裝置因動(dòng)作原理而不能啟動(dòng)相鄰元件后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)在所有或相鄰元件后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)在所有或部分?jǐn)嗦菲魃涎b設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)。(10)為了起到相鄰元件后備保護(hù)作用而使得保護(hù)裝置復(fù)雜化或不能達(dá)到完成的后備作用時(shí)，允許縮短后備范圍。(11)在實(shí)際可能出現(xiàn)的最不利運(yùn)行方式和故障類型下，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏系數(shù)。(12)保護(hù)裝置的靈敏性還應(yīng)該與相鄰設(shè)備或線路配合。(14)保護(hù)裝置所用的電流互感器在最不利條件下其誤差應(yīng)小于10%2變壓器保護(hù)選定根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程GB14285-2006的規(guī)定選擇變壓器繼電保護(hù)方案。2.1

13、選定繼電保護(hù)方案(1)0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)應(yīng)采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動(dòng)等引起瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作。 (2)對(duì)變壓器的內(nèi)部、套管及引出線的短路故障，按其容量及重要性的不同，應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)作為主保護(hù)，并瞬時(shí)動(dòng)作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器： 電壓在10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，采用電流速斷保護(hù)。 電壓在10kV以上、容量在10MVA及以

14、上的變壓器，采用縱差保護(hù)。對(duì)于電壓為10kV的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)也可采用縱差保護(hù)。 電壓為220kV及以上的變壓器裝設(shè)數(shù)字式保護(hù)時(shí)，除非電量保護(hù)外，應(yīng)采用雙重化保護(hù)配置。當(dāng)斷路器具有兩組跳閘線圈時(shí)，兩套保護(hù)宜分別動(dòng)作于斷路器的一組跳閘線圈。 (3)對(duì)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護(hù)。保護(hù)帶延時(shí)跳開相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護(hù)宜選用過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線間電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)（負(fù)序電流和單相式電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)）。(4) 0.4MVA及以上數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺(tái)運(yùn)行變壓器，根據(jù)實(shí)際可能

15、出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷情況，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。自耦變壓器和多繞組變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)可為單相式，具有定時(shí)限或反時(shí)限的動(dòng)作特性。對(duì)經(jīng)常有人值班的廠、所過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)；在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作跳閘或切除部分負(fù)荷。 2.2 變壓器保護(hù)的選定(1)變電所主保護(hù)方案：變壓器瓦斯保護(hù),變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(2)變壓器后備保護(hù)方案：過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 2.2.1 變壓器的瓦斯保護(hù)油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的,當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),由于短電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生大量的氣體.利用這種氣體來(lái)動(dòng)作的保護(hù)裝置稱瓦斯保護(hù)

16、。反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障的各種保護(hù)裝置除瓦斯保護(hù)外，由于受靈敏度的制約，都不能反應(yīng)變壓器內(nèi)部一切形式的故障。特別是匝間短路和嚴(yán)重漏油等故障。如變壓器繞組的匝間短路，將在短路的線匝內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，局部過(guò)熱，損壞絕緣，并可能發(fā)展成為單相接地故障或相間短路故障，但在變壓器外電路中的電流值，還不足以使變壓器的差動(dòng)保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。瓦斯保護(hù)卻能動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)處理，從而避免事故的擴(kuò)大。因此，瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障最有效、最靈敏的保護(hù)裝置。瓦斯保護(hù)的原理接線圖瓦斯保護(hù)原理接線圖如下圖所示，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘（跳開變壓器兩側(cè)斷路器）。圖1-3瓦斯保護(hù)原理接線示意圖因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)

17、反應(yīng)的是氣體量和油流速度，所以瓦斯保護(hù)不但發(fā)生故障和危險(xiǎn)的不正常情況下動(dòng)作，且當(dāng)由于任何原因在變壓器內(nèi)部出現(xiàn)空氣或油的沖擊流動(dòng)時(shí)會(huì)動(dòng)作。因此在充油式變壓器修理后重新灌滿時(shí)，變壓器油箱內(nèi)可能進(jìn)入空氣，變壓器帶負(fù)荷后油溫上升，油中的空氣帶熱上升，空氣進(jìn)入瓦斯繼電器。瓦斯保護(hù)可能發(fā)生誤動(dòng)作。為了防止這種誤動(dòng)作發(fā)生，利用切換片XB將重瓦斯保護(hù)切換至反作用信號(hào)，直至不再有空氣逸出為止，一般約為兩、三天，此外，在瓦斯繼電器試驗(yàn)時(shí)也應(yīng)切換致信號(hào)。應(yīng)予指出，變壓器保護(hù)的出口中間繼電器必須是自保持中間繼電器，因?yàn)橹赝咚褂|電一經(jīng)閉合，KM起動(dòng)并自保持，無(wú)論KG觸電如何抖動(dòng)；KM一直勵(lì)磁到QF跳閘。2.2. 2 變

18、壓器氣體保護(hù)（瓦斯保護(hù)）的原理及組成當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各種短路故障時(shí)由于短路電流和短路點(diǎn)電弧的作用，變壓器油和絕緣材料受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部。故障愈嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)稱氣體保護(hù)。當(dāng)變壓器繞組發(fā)生匝數(shù)很少的匝間短路或嚴(yán)重漏油時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，而氣體保護(hù)能動(dòng)作，當(dāng)繞組斷線，因?yàn)橥ㄟ^(guò)的是穿越性電流，此時(shí)縱差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，但由于斷線處電弧的作用，氣體保護(hù)能反映動(dòng)作。因此氣體保護(hù)除能反映上述故障外，還能起到作變壓器油箱內(nèi)短路故障時(shí)縱差動(dòng)保護(hù)后備的作用。氣體保護(hù)的主要元件是氣體繼電器，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，

19、如下圖所示。為保證氣體順利經(jīng)氣體繼電器進(jìn)入油枕，變壓器頂蓋與水平面之間應(yīng)有1%-1.5%的坡度，聯(lián)接管道應(yīng)有2%-4%的坡度。    圖3-1 氣體繼電器安裝位置圖2.2. 3 氣體保護(hù)的工作原理氣體保護(hù)主要是由氣體繼電器組成，它安裝在油箱與油枕之間的管道上。FJ380型復(fù)合式瓦斯繼電器結(jié)合圖6-2所示。這類繼電器有較好的防震性能。它是由擋板和開口杯復(fù)合而成的，上下方各有一個(gè)帶干簧觸點(diǎn)的開口杯。正常時(shí)，上下開口杯都浸在油內(nèi)。由于開口杯及附件在油內(nèi)的策略所產(chǎn)生的力矩平衡錘4產(chǎn)生的力矩小，因此，開口杯處于上升位置，干簧觸點(diǎn)3斷開。當(dāng)發(fā)生輕微故障時(shí)，分解出少量氣體，此氣

20、體上升并聚集在瓦斯繼電器上部，使瓦斯繼電器中油面下降，上開口杯露出油面。此時(shí)，開口杯及附件在空氣中的重力加上杯中油的重量，所產(chǎn)生的力矩大于在油中平衡錘所產(chǎn)生的力矩，因此，開口杯順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)磁鐵靠近，使上方的干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，在氣流和油流的沖擊下，擋板帶動(dòng)下開口杯轉(zhuǎn)動(dòng)，使下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘脈沖。當(dāng)嚴(yán)重漏油時(shí)，油面極度下降，與上開口杯動(dòng)作原理相同，也可使下開口杯動(dòng)作于跳閘。圖3-2變壓器瓦斯保護(hù)結(jié)構(gòu)圖2.2.4瓦斯保護(hù)原理電路工作原理：1是瓦斯繼電器；2是信號(hào)繼電器；3是出口繼電器；4是聯(lián)片。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦

21、斯繼電器的上觸點(diǎn)閉合，作用于至延時(shí)信號(hào)；發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，經(jīng)信號(hào)繼電器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)聯(lián)片使出口繼電器動(dòng)作使斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，也可以利用切換片XB切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)。（如圖6-3所示）圖3-3 變壓器瓦斯保護(hù)原理圖為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)在發(fā)生重瓦斯時(shí)可能有跳動(dòng)（接觸不穩(wěn)定）現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點(diǎn)。只要瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)一閉合，KCO就動(dòng)作并自保持。當(dāng)斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點(diǎn)斷開自保持回路，使KCO恢復(fù)起始位置。2.2.5變壓器瓦斯保護(hù)的范圍變壓器瓦斯保護(hù)的范圍 瓦斯保護(hù)的范圍是變壓器內(nèi)部多相短路；匝間短路，

22、匝間與鐵心或外皮短路；鐵心故障（發(fā)熱燒損）；油面下降或漏油；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。 2.2.6瓦斯繼電器的整定輕瓦斯容積的范圍為250300cm2。變壓器容量在10MVA及以上時(shí)，一般正常整定值為250 cm2。氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來(lái)改變的。重瓦斯流速的整定范圍為0.61.5m/s。在整定流速時(shí)是以導(dǎo)油管中油管流速為準(zhǔn)。因?yàn)椴煌萘康淖儔浩鞑捎脤?dǎo)油管直徑不同，管徑越小流量越大；反之管徑越大流速越小。瓦斯保護(hù)對(duì)油箱外部套管的故障不能反應(yīng)，因此不能夠作為變壓器的唯一的主要保護(hù)，還須與縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)共同使用而構(gòu)成變壓器的主要保護(hù)。2.3 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)LCD15型

23、差動(dòng)繼電器由比率制動(dòng)部分,差動(dòng)部分,2次諧波制動(dòng)部分,差動(dòng)電流速斷部分和極化繼電器所組成.若將執(zhí)行元件(極化繼電器)換成零指示器,它就成為一晶體管型繼電器.比率制動(dòng)部分是用于防止外部短路時(shí),由于不平衡電流點(diǎn)影響而造成誤動(dòng).2次諧波制動(dòng)部分的作用,是防止變壓器空載投入時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流而造成保護(hù)誤動(dòng)作.當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),短路電流很大,使電流互感器嚴(yán)重飽和,其二次電流中可能出現(xiàn)很大的各次諧波分量.為防止差動(dòng)繼電器拒動(dòng)和加快切除故障,繼電器中設(shè)有差動(dòng)電流速斷部分.2.3.1工作原理 本繼電器采用差電流原理制成，其原理接線如圖3所示。將被保護(hù)設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱設(shè)備）各側(cè)電流互感器二次電流經(jīng)FY-1型

24、自耦變流器匹配之后，引入繼電器中。在設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)，流入設(shè)備的電流與流出設(shè)備的電流不同，產(chǎn)生差電流使繼電器動(dòng)作。 在正常運(yùn)行時(shí)，由于流入設(shè)備和流出的電流（按變壓器變比折算到一側(cè)后）相同，理論上講沒有差電流。實(shí)際上由于各側(cè)電流互感器變比不同，誤差不同及變壓器調(diào)節(jié)分接頭位置等原因，存在一個(gè)不大的差電流。這個(gè)差電流不大于設(shè)備額定電流Ie的10%15%，繼電器的整定動(dòng)作電流應(yīng)大于此差電流。 外部故障時(shí)（設(shè)備區(qū)外短路故障或稱穿越性故障），流過(guò)設(shè)備的電流可能很大，在故障開始瞬間的暫態(tài)過(guò)程中，短路電流里還包含很大的非周期分量，因而設(shè)備各側(cè)的電流互感器可能飽和。此時(shí)，由于各電流互感器磁化特性不一致，二次差電流

25、可能很大。為防止繼電器在這種情況下誤動(dòng)作，設(shè)有比例制動(dòng)回路，當(dāng)短路電流增大時(shí)，制動(dòng)量按比例增大，使繼電器制動(dòng)。本繼電器具有兩側(cè)比例制動(dòng)，經(jīng)過(guò)匹配的設(shè)備兩側(cè)電流互感器二次電流通過(guò)電抗變壓器4DKB的兩個(gè)原繞組，其副繞組里的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)過(guò)ZL4整流后成為比例制動(dòng)電壓。 在變壓器空載投入或外部短路故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中，變壓器的勵(lì)磁涌流可能很大，其值有時(shí)可達(dá)變壓器額定電流的4-8倍，遠(yuǎn)大于繼電器的整定動(dòng)作電流，又因涌流僅出現(xiàn)在一側(cè)，對(duì)差動(dòng)繼電器來(lái)講相當(dāng)與差電流，如不采取閉鎖措施，將會(huì)誤動(dòng)作。本繼電器利用差電流里的二次諧波起制動(dòng)作用，因?yàn)橛苛骼镉泻艽蟊壤亩沃C波分量，而內(nèi)部短路故障電流里二次諧波含量

26、很小，可以有效的防止繼電器在變壓器空投時(shí)誤動(dòng)作，而在變壓器內(nèi)部故障時(shí)又不會(huì)拒動(dòng)。接在差電流回路里的電抗變壓器2DKB用來(lái)取出二次諧波制動(dòng)量。 在設(shè)備內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)（如引出線短路），短路電流很大，可達(dá)額定電流的10-20倍以上。此時(shí)各側(cè)電流互感器可能嚴(yán)重飽和，其二次電流中可能出現(xiàn)很大的各次諧波分量。為防止差動(dòng)繼電器在此時(shí)拒動(dòng)，并為加快動(dòng)作速度，繼電器中設(shè)有不帶制動(dòng)的差電流速動(dòng)部分，其動(dòng)作電流整定值按大于變壓器空投時(shí)的勵(lì)磁涌流來(lái)決定。 (1)差電流回路 在差電流回路里（引出端子5與16之間）共有三只電抗變壓器13DKB，并由它們組成三個(gè)部分。 (2)差動(dòng)動(dòng)作部分由1DKB、C1、ZL1及R1組成。

27、1DKB副繞組與電容C1組成50Hz諧振電路，其輸出基波電壓（即C1兩端電壓）U1經(jīng)ZL1整流橋整流后，通過(guò)電阻R1作為動(dòng)作電壓Ud加在執(zhí)行元件極化繼電器JJ及其附加電阻上。 (3)諧波制動(dòng)部分 由2DKB、C2、DK、C3、ZL2及R2組成。電抗器DK與電容C3組成50Hz(4)差動(dòng)電流速斷部分 由3DKB、ZL3。C5及ZJ等元件組成。3DKB的付繞組輸出電壓與差電流成正比，此電壓ZL3整流橋整流，當(dāng)差電流達(dá)到差電流速斷整定值時(shí)，ZL動(dòng)作跳閘。用整定插頭改變3DKB付繞組的抽頭（即改變輸出電壓）來(lái)改變差電流速斷的動(dòng)作電流整定值。電位器W2用來(lái)調(diào)節(jié)最小差動(dòng)速斷電流，在出廠前調(diào)好鎖緊，其他整定

28、值均可保證一定的尊卻度。(5)比例制動(dòng)部分 比例制動(dòng)部分接在“和電流”回路中，由4DKB、ZL4。WY。R3R5等組成。4DKB有兩個(gè)原繞組分別接入被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)電流互感器的二此回路。通過(guò)此兩個(gè)原繞組的電流正比于流入設(shè)備和流出設(shè)備的電流。此二電流矢量和在4DKB付繞組產(chǎn)生一個(gè)與其成正比例的電壓UZ。UZ竟ZL4整流橋整流之后，通過(guò)穩(wěn)壓管WY及電阻R3R5作為比例制動(dòng)電壓UZ1與諧波制動(dòng)電壓UZ2并聯(lián)，通過(guò)R2加在執(zhí)行元件上。UZ1與設(shè)備外部短路時(shí)的故障電流成正比例，故稱比例電壓。 用插頭改變串聯(lián)電阻R3R5，可以調(diào)節(jié)比例制動(dòng)電壓的大小，即比例制動(dòng)特性斜率。穩(wěn)壓管WY用來(lái)得到零制動(dòng)段（見圖4），

29、即當(dāng)制動(dòng)電流（通過(guò)4DKB原方電流）較小，即小于0.5-1倍繼電器額定電流時(shí)，WY不能擊穿，無(wú)比例制動(dòng)電壓加在執(zhí)行元件上，用以提高繼電器對(duì)設(shè)備內(nèi)部輕微短路故障（如變壓器匝間短路）的靈敏度。(6)主回路動(dòng)作電流調(diào)節(jié) 由差動(dòng)動(dòng)作部分、諧波制動(dòng)部分和比例制動(dòng)部分組成的。以極化繼電器JJ為執(zhí)行元件的回路叫做主回路，其執(zhí)行元件叫做主元件。 動(dòng)作電壓與制動(dòng)電壓通過(guò)R1、R2合成后，其代數(shù)和由電容C4濾波后加在執(zhí)行元件上。當(dāng)動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓時(shí)，和電壓為正（JJ端子4為正極）此時(shí)電壓超過(guò)JJ的動(dòng)作電壓后，JJ動(dòng)作跳閘，反之JJ制動(dòng)。 電阻R6與電位器W1用來(lái)調(diào)節(jié)繼電器主回路的最小動(dòng)作電流（1A或0.8A）

30、在出廠前或更換極化繼電器后調(diào)好并鎖緊。其他整定值是用插頭改變JJ的并聯(lián)電阻R7R9來(lái)得到，可以保證一定的準(zhǔn)確度。2.3.2差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算整定計(jì)算的內(nèi)容主要是確定最小動(dòng)作電流Ioper.0,折點(diǎn)制動(dòng)電流Ibrk.0以及選取制動(dòng)特性來(lái)躲過(guò)區(qū)外短路故障時(shí)的最大不平衡電流.下面是雙繞組變壓器整定計(jì)算原則和步驟. (1)差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流的整定計(jì)算應(yīng)考慮以下幾種情況:1.選擇自耦交流器變比及抽頭 首先計(jì)算變壓器各側(cè)的額定電流;選擇各側(cè)電流互感器變比,計(jì)算各側(cè)差動(dòng)臂中電流,選擇自耦交流器變比,最后計(jì)算出相對(duì)誤差.1. 計(jì)算最小動(dòng)作電流 Ioper.0=(0.2 0.4)IN/nTA 式中 IN-額定電

31、流.2. 選取折點(diǎn)制動(dòng)電流Ibrk.0=(0.51)IN/nTA3. 確定制動(dòng)系數(shù) Kbrk=Krel(10%KaperKst+U+w)式中 Kst - 同型系數(shù),取1; Kaper- 非周期分量系數(shù),取1.5-2; U- 帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器調(diào)壓引起的相對(duì)誤差,取調(diào)壓范圍的一半; w- 變比誤差取實(shí)際計(jì)算值; Krel - 可靠系數(shù),取1.3.4. 校驗(yàn)靈敏度Ksen=2式中 - 變壓器內(nèi)部最小兩相短路電流; -當(dāng)有制動(dòng)電流時(shí)的動(dòng)作電流.5. 差動(dòng)電流速斷動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器空載投入時(shí),出現(xiàn)的最大勵(lì)磁涌流的1.5-2倍,對(duì)于Y,d接線變壓器為 Ioper.0=(1.5 2)I.s式中 I.s -

32、勵(lì)磁涌流.2.3.4 變壓器的過(guò)負(fù)荷變壓器長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，將會(huì)使絕緣老化，減短繞組壽命，因?yàn)檫€需要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。變壓器過(guò)負(fù)荷時(shí)三相電流一般情況下是對(duì)稱的，所以過(guò)負(fù)荷保護(hù)只需在一相上裝設(shè)一個(gè)電流繼電器，為了防止外部短路或短時(shí)過(guò)負(fù)荷時(shí)發(fā)出不必要信號(hào)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)要經(jīng)過(guò)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)安裝側(cè)的選擇，應(yīng)能反應(yīng)所有繞組的過(guò)負(fù)荷情況，通常考慮如下：雙繞組降壓變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)容量相同，過(guò)負(fù)荷保護(hù)僅裝設(shè)在電源側(cè)；若三側(cè)容量不同，則在電源側(cè)和容量較小側(cè)分別裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 圖3-7 過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理圖 過(guò)負(fù)荷的整定：變壓器的過(guò)負(fù)荷電流，在大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱的，所以過(guò)負(fù)荷保護(hù)只需在一相上裝一個(gè)電流繼電器。為了防止在外部