變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)

1、百度文庫(kù)繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠，但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異， 運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響（如 雷擊、倒塔、內(nèi)部過(guò)電壓或運(yùn)行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生各種故障和不 正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見(jiàn)、危害最大的故障是各種形式的短路。故障造成的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧使設(shè)備損壞。從電源到短路點(diǎn)間流過(guò)的短路電流引起的發(fā)熱和電動(dòng)力將造成在該路徑中非 故障元件的損壞?？拷收宵c(diǎn)的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響 產(chǎn)品質(zhì)量。破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使該系統(tǒng)瓦解和崩潰。 所謂不正常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正

2、常工作受到干擾， 使運(yùn)行參數(shù)偏離正常值，如 一些設(shè)備過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運(yùn)行情況常常是難以避免的，但事故卻可以防止。電力系統(tǒng)繼 電保護(hù)裝置就是裝設(shè)在每一個(gè)電氣設(shè)備上，用來(lái)反映它們發(fā)生的故障和不正常運(yùn) 行情況，從而動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種有效的反事故的自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：自動(dòng)、有選擇性、快速地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障 元件損壞程度盡可能降低，并保證該系統(tǒng)中非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受 能力，發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。應(yīng)該指出，要確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，除了繼電保護(hù)裝

3、置外，還應(yīng)該設(shè)置 電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運(yùn)行情況的緊急處 理，以防止電力系統(tǒng)大面積停電和保證對(duì)重要負(fù)荷連續(xù)供電及恢復(fù)電力系統(tǒng)的正 常運(yùn)行。例如自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、自動(dòng)切負(fù)荷、快關(guān)汽門(mén)、電氣制 動(dòng)、遠(yuǎn)方切機(jī)、在按選定的開(kāi)關(guān)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解列、過(guò)負(fù)荷控制等。 '隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，對(duì)安全運(yùn)行的要求也越來(lái)越高。為此，還應(yīng)設(shè)置以各 級(jí)計(jì)算機(jī)為中心，用分層控制方式實(shí)施的安全監(jiān)控系統(tǒng)， 它能對(duì)包括正常運(yùn)行在 內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施控制，這樣才能更進(jìn)一步地確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。百度文庫(kù)繼電保護(hù)的基本要求、原理、構(gòu)成與分類1.2.1基本要求性和靈敏性對(duì)作于跳閘的繼電

4、保護(hù)，在技術(shù)上應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，及可靠性、選擇性、1.2.2基本原理要完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先要提取和利用電力元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下 的“差異”，然后“區(qū)分”出三種運(yùn)行狀態(tài)(正常、不正常和故障狀態(tài)),最后 是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過(guò)電力元件的相(a)正常運(yùn)行情況(b)三相短路情況圖1-1我國(guó)常用的110kV及以下單側(cè)電源的供電網(wǎng)絡(luò)電流、序電流、功率及其方向；元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測(cè)量阻抗”等。以形成新的繼電保護(hù)原理。發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可在此以

5、圖1-1為例分析一下利用不同電氣量特征分別能構(gòu)成哪種保護(hù):1.線路電流幅值百度文庫(kù)正常時(shí)：負(fù)荷電流Il?短路時(shí)：短路電流Id差異短路時(shí)電流幅值增大構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)2.母線的相間或?qū)Φ仉妷悍嫡r(shí)：在額定電壓附近變化5%10%短路時(shí)：短路點(diǎn)的相間或?qū)Φ仉妷航档偷搅銟?gòu)成/低電壓保護(hù)差異' 短路時(shí)電壓幅值降低3.線路始端電壓與電流之比（即測(cè)量阻抗）AC“Cb） d 點(diǎn)意路情況%G） %點(diǎn)短路情況圖1-2 220kV及以上多側(cè)電源的輸電網(wǎng)路J）正常運(yùn)行情況差異短路時(shí)測(cè)量阻抗幅值降低，阻抗角增大正常時(shí)：反映該線路與供電負(fù)荷的等值阻抗 及負(fù)荷阻抗角（功率因數(shù)角）短路時(shí)：反映該測(cè)量點(diǎn)到短路點(diǎn)之間線路

6、段的阻抗構(gòu)成距離保護(hù)（低阻抗保護(hù)）百度文庫(kù)如圖1-2所示，其中：正常運(yùn)行一一如圖1-2 (a)所示，如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路， 那么，A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差180 ,兩側(cè)電流的矢量和為零。正部短路一一如圖1-2 (b)所示，如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路， 那么，A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差180 ,兩側(cè)電流的矢量和為零。?內(nèi)部短路一一如圖1-2 (c)所示，兩側(cè)電源分別向短路點(diǎn)供給短路電流I d2和 ?I d2,都是由母線流向線路，此時(shí)兩個(gè)電流一般不相等，在理想條件下(兩側(cè)電 勢(shì)同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等)，兩個(gè)電流同相位，兩個(gè)電流的矢量和等于短 路點(diǎn)的總

7、電流，其值較大。其他類型的保護(hù)有：1 .內(nèi)聯(lián)保護(hù)一一利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí) 電氣量差異的保護(hù)。電流差動(dòng)保護(hù)一一利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流矢量的差別構(gòu)成。電流相位差動(dòng)保護(hù)一一利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流相位的差別構(gòu)成。圖1-3過(guò)電流保護(hù)單相原理圖方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一一利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)功率方向的差別構(gòu)成。以上保護(hù)常被用做220kV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī) 等電力元件的主保護(hù)。2 .反映非電量特征的保護(hù)百度文庫(kù)氣體保護(hù)一一當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于變壓器油受熱分解所 產(chǎn)生的氣體保護(hù)。過(guò)熱保護(hù)一一當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反

8、應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組溫度的升高 而構(gòu)成的保護(hù)。1.2.3 構(gòu)成 /以過(guò)電流保護(hù)為例：（如圖1-3所示）'正常運(yùn)行：I I“nLH LJ不動(dòng)故障時(shí)：I Id/nLH 5 LJ動(dòng)一SJ動(dòng)（延時(shí)）尸 XJ動(dòng) 信號(hào)TQ動(dòng)保護(hù)裝置由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。（如圖1-4所示）被測(cè)物理室跳閘或信圖1-4繼電保護(hù)裝置組成方框圖（1）測(cè)量元件測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量 （如電流、電壓、阻抗、功率方向等） 并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“ 0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟 動(dòng)。（2）邏輯元件根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大

9、小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的 組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。（3）執(zhí)行元件：根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)一 跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)一發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)一不動(dòng)作。百度文庫(kù)1.2.4分類 通常分為以下幾類：(1)按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī) 保護(hù)、母線保護(hù)等；(2)按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、 零序保護(hù)等；(3)按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地

10、故障保護(hù)、 匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)等；(4)按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類： 機(jī)電型保護(hù)(如電磁型保護(hù)和感 應(yīng)型保護(hù))、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；(5)按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；主保護(hù)一一滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求， 能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè) 備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)一一主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái) 實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備 的

11、保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)近后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為 補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保 護(hù)。第2章'主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)百度文庫(kù).變壓器保護(hù)重要性變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電 、氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng) 可靠工作的必要條件。電力變壓器有別于發(fā)電機(jī)它無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，是一種靜止的 電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性較高，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。但是， 變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影 響較大。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響， 特別是受電力系統(tǒng)短路故障的 威脅較大。因此，電力變壓器在運(yùn)行中，仍然

12、有可能發(fā)生各種類型的故障或出現(xiàn) 不正常工作狀態(tài)。它的故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。特別是大容量變壓器的損壞，對(duì)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。因此，考慮到變壓器在電力系 統(tǒng)中的重要地位及故障和不正常工作狀態(tài)可能造成的嚴(yán)重后果，必須根據(jù)電力變壓器容量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。.變壓器的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)(1)變壓器故障類型變壓器的故障可分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障主要是套管 和引出線上發(fā)生相間短路及接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組間相間短路、接地 短路、匝間短路及鐵芯的燒損等。油箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，不僅會(huì)損壞鐵芯的 絕緣、燒毀貼心，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分

13、解而產(chǎn)生大量的氣體， 有可能引起變壓器油箱爆炸。對(duì)于變壓器發(fā)生的各種故障，保護(hù)裝置應(yīng)盡快的將 變壓器切除。實(shí)踐表明，變壓器套管和引出線上的相間短路、接地短路、繞組的 匝間短路是比較常見(jiàn)的故障形式；而油箱內(nèi)發(fā)生短路的情況比較少。(2)變壓器不正常工作狀態(tài)變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：油箱外部短路引起的過(guò)電流，負(fù)荷長(zhǎng)時(shí) 間超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷，風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。 這些不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯過(guò)熱。止匕外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形 接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行工況下會(huì)使變壓器過(guò)勵(lì)磁，

14、引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過(guò)熱。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)其百度文庫(kù)嚴(yán)重程度，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，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(huì)發(fā)生變化。因此，變壓器保護(hù)分電量保護(hù)和非電量保護(hù)兩 種。非電量保護(hù)裝設(shè)在變壓器內(nèi)部。線路保護(hù)中采用的許多保護(hù)如過(guò)電流保護(hù)、 縱差動(dòng)保護(hù)等在變壓器的電量保護(hù)中都有應(yīng)用，但在配置上有區(qū)別。變壓器保護(hù)配置原則1 .反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)容量為800kVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故 障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保

15、護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)， 瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。對(duì)于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路、 一變壓器組，在采取瓦斯保護(hù)切除變壓器內(nèi)部故障時(shí)，瓦斯保護(hù)可僅動(dòng)作于信號(hào)。 對(duì)于容量為400kVA及以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2 .相間短路保護(hù)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為6300kVA以下并列運(yùn)行的變壓器以及10000kVA以下單獨(dú)運(yùn)行的變壓器， 當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量為6300kVA及以上、廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器

16、、 10000kVA 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器、以及 2000kVA及以上用電流速斷廣 保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。/ 對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)， 變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與斷路器之間沒(méi)有斷路器時(shí)，100MW及以下的發(fā)電機(jī)， 可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。100MW以上的發(fā)電機(jī)，除發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于 200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，為提高快速性，在機(jī)端還宜增設(shè)復(fù)合電流速斷保 護(hù)，或在變壓器上增

17、設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)方式。百度文庫(kù)如果變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)單相接地保護(hù)靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。3 .后備保護(hù)/對(duì)于由外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，可采用下列保護(hù)作為后備保護(hù)。(1)過(guò)電流保護(hù)。宜用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn) 的過(guò)負(fù)荷。(2)復(fù)合電壓(包括負(fù)序電壓及線電壓)起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。宜用于升壓變壓器 和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過(guò)電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。(3)負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)?？捎糜?63000kVA及以 上的升壓變壓器。(4)對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述、保護(hù)不能滿足靈敏性 和選擇

18、性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。上述各項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。4 .中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)110kV及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。5 .過(guò)負(fù)荷保護(hù)對(duì)于400kVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷 的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 對(duì)自耦變壓器和多繞 組變壓器，保護(hù)裝置應(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)應(yīng)接于 一相電流上，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電

19、所，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保 護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷。6 .過(guò)激磁保護(hù)、/為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵芯一般都用新型電工硅鋼片制成，具額 定磁密近于飽和磁密，過(guò)電壓或低頻率時(shí)容易引起過(guò)激磁，因此 500kVA及以上 的大容量變壓器官裝設(shè)過(guò)激磁保護(hù)。百度文庫(kù)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，理想情況下，流入差動(dòng)繼電 器的電流等于零。但實(shí)際上由于變壓器的勵(lì)磁電流、 接線方式和電流互感器誤差 等因素的影響，繼電器中有不平衡電流流過(guò)。由于這些特殊因素的影響，變壓器 差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的大。因此,，、變壓器差動(dòng)保護(hù)需要解決的主要問(wèn)題之一是采取各種措施避越不平

20、衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下，還要保證在內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)和速動(dòng)性。按照勵(lì)磁涌流方法的不同，變壓器差動(dòng)繼電器可按不同的工作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。 目前，國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用有以下幾種類型繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)： 帶短路線匝的BCH-2型差動(dòng)繼電器； 帶磁制動(dòng)特性的BCH-1型差動(dòng)繼電器；、 多側(cè)磁制動(dòng)特性的BCH-4型差動(dòng)繼電器； 鑒別涌流間斷角的差動(dòng)繼電器； 二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器。此外，有些單位還研制了高次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器。2.4.1 構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則圖2-1雙繞組單相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如圖2-1所示，其中：'/Ii、I2分別為變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的一次電流，

21、 參考方向?yàn)槟妇€指向10百度文庫(kù)變壓器；?Il、I2 為相應(yīng)的電流互感器二次電流；I I 差動(dòng)繼電器。流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為 ?/ Ir Il I2（2-1）縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為/Ir Iset（2-2）?式中，Iset為縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流；Ir Il I2為差動(dòng)電流的有效值。設(shè)變壓器的變比為nTU1 ,式（2-1 ）可進(jìn)一步表示為U21?二LI rnTA2nTA1IrnT I 1 I 2nTA21 nTA1nT11nTA2nTA1(2-3)式中，nTA1、nTA2分別為兩側(cè)電流互感器的變比。若選擇電流互感器的變比，使之滿足nTA2nTnTA1(2-4)這樣式（2-3）變?yōu)镮nT I1

22、I 2I r nTA2(2-5)變形為12 nT 110 0忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)一次電流的關(guān)系為 根據(jù)式（2-5）,正常運(yùn)行和變壓器外部故障時(shí)，差動(dòng)電流為零，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作;11百度文庫(kù)變壓器內(nèi)部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點(diǎn)故障時(shí)，相當(dāng)于變壓器內(nèi)部多了一個(gè)故障支路，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流等于故障點(diǎn)電流（變換到電流互感器二次側(cè)），只要故障電流大于差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流，差動(dòng)保護(hù)就 能迅速動(dòng)作。因此，式（2-4）成為變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中電流互感器變比選擇的 依據(jù)。/實(shí)際電力系統(tǒng)都是三相變壓器（或三相變壓器組），并且通常采用Y, d11接 線方式，如圖2-2（a）所示（

23、假定一次電流從同名端流入，二次電流從同名端流 出）。這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對(duì)應(yīng)，以'a相為例，正常?運(yùn)行時(shí)，由于IdA Ida Idb ,以超前吐30 ,如圖2-2 （b）所示。若仍用上述針對(duì)單相變壓器的差動(dòng)繼電器的接線方式，將一、二次電流直接引入差動(dòng)保護(hù)，則會(huì)在繼電器中產(chǎn)生很大的差動(dòng)電流。 可以通過(guò)改變縱差動(dòng)保護(hù) 的接線方式消除這個(gè)電流，就是將引入差動(dòng)繼電器的 Y側(cè)的電流也采用兩相電 流差，即I Ar ?I Br?I YA I YB I dA?I YB I YC I dB（2-6 ）?I YC I YA I dC?I C r圖2-2雙繞組三相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理接

24、線圖12百度文庫(kù)這樣就可以消除兩側(cè)電流不對(duì)應(yīng)。由于Y側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差 動(dòng)繼電器的電流增加了 73倍。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路沒(méi) 有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大 V3倍，即兩側(cè)電流互感器變比 的選擇應(yīng)該滿足/nA2 ?（2-7）nTAi 3為了滿足式（2-6）,變壓器兩側(cè)電流互感器采用不同的接線方式，如圖 2-2 （a） 所示。d側(cè)采用Y, d12的接線方式，將各相電流直接接入差動(dòng)繼電器內(nèi)；Y側(cè)采用Y, d11的接線方式，將兩相電流差接入差動(dòng)繼電器內(nèi)。模擬式的差動(dòng)保護(hù) 都是采用圖2-2 （a）所示的接線方式；對(duì)于數(shù)字式差動(dòng)保護(hù)，一般將 Y側(cè)的三 相電流直

25、接接入保護(hù)裝置內(nèi)，由計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)式（2-6）的功能，以簡(jiǎn)化接線。電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。 三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞 組變壓器是一樣的。圖2-3所示白是Y, y,d11接線方式三繞組變壓器縱差動(dòng)保 護(hù)單相示意圖，接入縱差動(dòng)繼電器的差電流為：圖2-3三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線單相示意圖三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇也要參照Y, d11雙繞組變 壓器的方式進(jìn)行調(diào)整，即d側(cè)電流互感器用Y接線方式；兩個(gè)Y側(cè)電流互感器 則采用d接線方式。設(shè)變壓器的高-低側(cè)（1-3）和中-低側(cè)（2-3）的變比為n3和 13百度文庫(kù)523,考慮到正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)變壓器各側(cè)電流滿足5l

26、3ll nT23 I 2 % 0,電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足nTA3nT13%A13/(2-9)/nTA3nT23nTA2. 32.4.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流1.由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流1.計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比，其規(guī)格種類是有限的。變壓器的變比也是有標(biāo)準(zhǔn)的，三者的關(guān)系很難完全滿足式（2-4）,令變比差 系數(shù)為(2-10)(2-11)nnnTA1ntfza1nTA2根據(jù)式(2-3)可得 ?nT 1 11 2 fza LI unbnTA2nTA1穿越電流一一如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二

27、次側(cè)，并忽 略fza不為零的影響，則區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流大小相等，即 I I2 nTI1 ,但方向相反，I為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。由式（2-11）知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為I unb maxfza I k max(2-12)jk max一區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流。/改變分接頭的位置，實(shí)際上就是改變變壓器的變比，電流互感器的變比選定 后不可能根據(jù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整,、只能根據(jù)變壓器分接頭未調(diào)整時(shí)的變比進(jìn)行選 擇。因此，由于改變分接頭的位置產(chǎn)生的最大不平衡電流為I unb maxUI k max(2-13)14百度文庫(kù)U 變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，考慮到電

28、壓可以正負(fù)兩個(gè)方向進(jìn)行0圖2-4電流互感器等效電路調(diào)整，一般可取調(diào)整范圍的一半L 1 一勵(lì)磁回路等效電感;Zl 二次負(fù)載的等效阻抗;電流互感器傳遍誤差產(chǎn)生的不平衡電流I 1勵(lì)磁電流，也就是電流互感器的傳變誤差;勵(lì)磁電流為ZI1Z1.JI?LI1乙 Z1(2-15)區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為I1 （折算到二次側(cè)），故由電流互乙一一包括了電流互感器的漏抗和二次負(fù)載阻抗，一般電阻分量占主導(dǎo),在定性分析時(shí)可以當(dāng)作純電阻處理。電流互感器的二次電流為11 I1感器傳變誤差引起的不平衡電流為I unb15I1(2-14)百度文庫(kù)（a）勵(lì)磁電流中無(wú)直流偏移 ；（b）勵(lì)磁電流中有直流偏移2-5電流互感器鐵

29、芯的磁滯回路引入同型系數(shù)Kst表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響Iunb KstI 1（2-17）當(dāng)兩個(gè)電流互感器型號(hào)相同時(shí)，取 Kst = ;否則取1如圖2-5所示，其中：曲線1鐵芯的基本磁化曲線（通常簡(jiǎn)稱為磁化曲線）；曲線2勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線； 曲線3勵(lì)磁電流按照曲線2變化時(shí)的磁滯回線； S點(diǎn)一飽和點(diǎn)。由于電壓u與鐵芯磁通 之間關(guān)系為u Wd （W是線圈的匝數(shù)，定性分 dt析時(shí)可假設(shè)W=1）,故磁化曲線的斜率（嚴(yán)格講是各點(diǎn)切線的斜率）就是磁滯回路的電感L1。/鐵芯未飽和時(shí)一L1很大且接近常數(shù)；/鐵芯飽和后一L 1大為減小。如圖2-5 （b）所示，由于非周期分量引起I 1偏離時(shí)間軸的一側(cè)

30、，磁通也偏離磁化曲線并按照曲線3的局部磁滯回環(huán)變化。顯然，偏離時(shí)間軸后L1會(huì)減小, 16百度文庫(kù)非周期分量的存在將會(huì)顯著地減小L 1剩磁一一電流互感器一次側(cè)電流消失后，勵(lì)磁電流也相應(yīng)地變?yōu)榱?。由于磁滯回線的磁滯現(xiàn)象，鐵芯中將長(zhǎng)期存在殘留磁通，稱為剩磁。10%誤差曲線一電流互感器誤差達(dá)到 10%時(shí)J 一次電流與二次負(fù)載電阻之間 的關(guān)系曲線。通常根據(jù)電流互感器的10%誤差曲線來(lái)選擇電流互感器的型號(hào):測(cè)得區(qū)外故障最大短路電流Ikmax在10%誤差曲線中找出相應(yīng)的二次負(fù)載電阻的數(shù)值k max實(shí)際負(fù)載電阻小于此數(shù)值實(shí)際負(fù)載電阻大于此數(shù)值二次電流誤差一定小于10% 選擇容量更大的電流互感器電流互感器最大誤

31、差為10%I 1 max0 1I.5 k max(2-18)I unbKst I 1I unb max0.1KstIkmax (2-19)引入非周期分量系數(shù)Knp：I unb max0.1KnpKstIkmax(2-20)式（2-19）的Iunb max只是穩(wěn)態(tài)不平衡電流，在變壓器外部故障時(shí)，一次電流外部短路電流；（b）縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流圖2-6縱差動(dòng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流中除穩(wěn)態(tài)分量外還有非周期分量等暫態(tài)分量。導(dǎo)致不平衡電流的瞬時(shí)值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù)就是考慮這個(gè)因素而引入的。電流互感器的暫態(tài)誤差一一非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽 和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤

32、差。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的， 必須考慮非周期分量引起的暫態(tài)不平衡電流。圖2-6為變壓器外部故障時(shí)的暫態(tài)電流和縱差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流的濾波 17百度文庫(kù)圖。故障初始：電流互感器不飽和，不平衡電流不大；幾個(gè)周波后：電流互感器開(kāi) 始飽和，不平衡電流逐漸達(dá)到最大值；隨著一次電流非周期分量的衰減： 不平衡 電流又逐漸下降并趨于穩(wěn)態(tài)少而電流。結(jié)論：暫態(tài)不平衡電流含有很大的非周期分量，其特性完全偏于時(shí)間軸的一側(cè)。/4.變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的不平衡電流2-7雙繞組單相變壓器等效電路將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效電路如圖2-7所示。顯然,勵(lì)磁回路相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障的故障支路。勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電

33、1用 SO BD1既（MVA）do 300024 6 S1020S 6 4圖2-8 I max與變壓器容量St的關(guān)系曲線器中，形成不平衡電流，即I unb I(2-21)正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過(guò)額定電流 的2%5%,對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)；變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)： 變壓器電壓從零或很小的數(shù)值18百度文庫(kù)突然上升到運(yùn)行電壓。在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過(guò)程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和， 產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。變壓器后備保護(hù)2.5.1 低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定

34、的 延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓互感器將誤動(dòng)作， 因此在實(shí)際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能，具體邏輯此處從略。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器 切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整 定。過(guò)電流保護(hù)按躲開(kāi)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流小整定，啟動(dòng)電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后， 才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后動(dòng) 作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)， 低電壓互感器將誤動(dòng)作，因此在實(shí) 際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能，具體邏輯此處從略。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再

35、考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器 切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整 定。對(duì)于降壓變壓器，負(fù)荷在低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)高壓側(cè)電壓比低壓側(cè)高了一 個(gè)變壓器壓降（標(biāo)幺值）。所以高壓側(cè)取值比較高。對(duì)于發(fā)電廠升壓變壓器，負(fù) 荷在高壓側(cè)，電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)低壓側(cè)電壓實(shí)際上更高， 原因是發(fā)電機(jī)在失磁運(yùn)行時(shí) 低壓母線電壓會(huì)比較低。電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)相同。對(duì)于升壓變壓器，如果低壓繼電器只接在一側(cè)電壓互感器上，則另一側(cè)故障 時(shí)，往往不能滿足靈敏度要求。此時(shí)可采用兩組低電壓繼電器分別接在變壓器兩 側(cè)的電壓互感器上，并用觸電并聯(lián)的方法提高靈敏性。19百度文庫(kù)2.5.2

36、變壓器零序電流保護(hù)電力系統(tǒng)中接地故障是最常見(jiàn)的故障形式。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓 器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù) 的后備保護(hù)。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流， 母線將出現(xiàn)零序 電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反映這些電氣量構(gòu)成的。中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無(wú)例外的都采用零序過(guò)電流保護(hù)作為變壓 器接地后備保護(hù)，零序電流保護(hù)通常采用兩段式。零序電流I段與相鄰元件零序 電流保護(hù)I段相配合；零序電流R段與相鄰元件零序電流保護(hù)后備段（注意 ：不 是R段）相配合。零序電流保護(hù)在配置、上要考慮縮小故障影響范圍的問(wèn)題。 根據(jù)需要，每段零序電流可設(shè)兩個(gè)

37、時(shí)限，并 以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長(zhǎng)時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。圖2-9所示是雙繞組變壓器零序過(guò)電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。 零序過(guò) 電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。 由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線 故障時(shí)，零序電流保護(hù)圖2-9零序過(guò)電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯應(yīng)斷開(kāi)母聯(lián)斷路器QF,使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流保護(hù)I段和n 段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限ti、t3跳開(kāi)母聯(lián)斷路器QF,長(zhǎng)時(shí)限t2、t4跳開(kāi)變壓兩 側(cè)段路器。零序電流保護(hù)I段的動(dòng)作電流按下式整定I setKrelKbllxset20百度文庫(kù)式中Krel一可靠系數(shù)，取；Kb一零序電流分支系數(shù)；IlXset一相鄰

38、元件零序電流I段的動(dòng)作電流。零序電流I段的短時(shí)限取tl 0.5IS；長(zhǎng)時(shí)限在t2 tlt上再增加一級(jí)時(shí)限。零序電流保護(hù)R段的動(dòng)作也按式 0000整定只是式中的I；set應(yīng)理解為相鄰元 件零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。動(dòng)作時(shí)限： t3 t3 t （t3為相鄰元件保護(hù) 后備段時(shí)限），14 t3 t o零序電流I段靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)，n段按相鄰元件末端故障校 驗(yàn)。2.5.3 過(guò)負(fù)荷保護(hù)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， 因此裝設(shè)單相過(guò)負(fù)荷 保護(hù)。變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流。 保護(hù)只用一個(gè) 電流繼電器，接于任意相電流中經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的安裝

39、側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反映變壓器各側(cè)繞組可能過(guò)負(fù)荷的情況 來(lái)選擇，具體如下：對(duì)雙繞組變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)；對(duì)一側(cè)無(wú)電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無(wú)電源側(cè)；對(duì)三側(cè)有電源的三繞組變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)；對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)；對(duì)一測(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相等，只裝于電源側(cè)；若 三側(cè)容量相等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)；對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)；裝于各側(cè)的保護(hù)，均應(yīng)經(jīng)過(guò)同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。為了防止過(guò)負(fù)荷在外部時(shí)誤動(dòng)作，其時(shí)限應(yīng)比變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大 一個(gè) A to21百度文庫(kù)變壓器保護(hù)的整定計(jì)算2.6.1 瓦斯保護(hù)的整定/一般瓦斯繼

40、電器氣體容積整定范圍為 250300cm3,變壓器容量在10000kVA以上時(shí)，一般正常整定值為 250cm3,氣體容量整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來(lái) 改變的。 重瓦斯保護(hù)油流速度的整定重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的油流速度整定范圍為1.5m/s,在整定流速時(shí)均以導(dǎo)油管中的 流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為1m/s時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相 當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故障時(shí)，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管 中油流速度約為0.5m/so因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將 油流速度整定在1m/s左右。本設(shè)計(jì)所選瓦斯繼電器氣體的容積整定范圍為250cm3 ；而重瓦斯保護(hù)油流速度整定在1m/s左右。2.6.2 變壓器縱差保護(hù)正定計(jì)算Ti0變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算當(dāng)外部發(fā)生短路時(shí)，已知xG* Uk=10% MU BSB=100WVAG4 oGQ o3- v則將發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗標(biāo)幺值折算到變壓器故障點(diǎn)的值為：13.8 100100X_- -X/ -T*1 4 一= XG*1 4 =13.8 7575Xd*1 4 =