35kv电网变压器继电保护课程设计Word格式文档下载.docx

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根据对继电保护装置的任务、原理及选择要求进行分析总结，选取气体保护,差动保护为主保护，线路电流速断保护和变压器的过负荷保护为后备保护。

对主保护及后备保护的保护原理进行了分析，以及对变压器发生故障时保护的动作情况进行了描述。

关键词：

继电保护，瓦斯保护，差动保护，过负荷保护

1继电保护详细内容

1.1继电保护的任务

电力系统动行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。

不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。

如过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。

故障主要包括各种类型的短路和继线，如三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路、单相为线、两相断线等。

继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置，它能选择迅速地发现电力系统中发生的故障，并且有选择性地通过断路器切除发生故障的部分。

继电保护装置还应能防患于未然，当系统中出现异常运行状态时，向运行人员发出信号，以便及时采取对策，恢复系统正常运行。

此外，继电保护装置同其它自动装置（例如自动重合闸）配合，还能清除系统中发生的某些瞬时性故障，使发生故障的部分恢复运行。

继电保护装置是保护电力系统安全，可靠供电的重要设备。

随着电力工业的发展，继电保护方案愈来愈完善，性能也愈来愈好，为电力系统可靠持续供电，保证良好的电能质量、保证系统运行的经济性提供了有力支持。

1.2对继电保护的基本要求

在技术上必须满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性四个基本要求。

对于作用于断路器跳闸的继电保护，应同时满足这四个基本要求，对于作用于信号以及只反应不正常运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。

1.3继电保护的基本原理

继电保护装置为了完成它的任务，继电保护就必须能够区别是正常运行还是非正常运行或故障，要想区别这些状态，最关键就是要寻找这些状态下的参量情况，找出其间的差别，从而构成各种不同原理的保护。

电力系统发生故障后，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流与电压间相位的变化。

因此电力系统中所用的各种继电保护，大多数是利用故障时物理量与正常运行时物理量的差别来构成的。

例如，反应电流增加的过电流保护反应电流与电压间的相位角变化的方向保护等，反应降低（或升高）的低压（或过电压）保护等。

原则上说：

只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。

继电保护原理结构方框图如下：

图1-1继电保护原理结构方框图

继电保护原理结构方框图由三大部分组成，分别为：

测量部分，用来测量被保护设备输入的有关信号（电流、电压等级），并和已给定的整定值进行比较判断是否应该起动；

逻辑部分，根据测量部分各输出量的大小或性质及其组合或输出顺序，使保护按照一定的逻辑程序工作，并将信号传输给执行部分，执行部分根据逻辑部分传输的信号最后去完成保护装置所负担的任务，给出跳闸或信号脉信号原理示意图，用以说明继电保护的成和基本原理

图1-2闸或信号脉信号原理示意图

在图中电流继电器KA的线图接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，即保护的测量回路，他检察被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。

在正常运行的情况下，当线路中电流通过最大负荷电流时，继电保护不动作，当被保护线路K点发生短路时，线路上的电流突然增大，电流互感器TA二次侧的电流大于整定值时，继电器立即动作触点闭合，接通逻辑电路中时间继电器KT的线路回路，时间继电器启动并根据短路故障持续的时间，做出保护动作的逻辑判断。

时间继电器KT动作，其延时触点闭合接同执行回路中的信号继电器KS和断路器QF的跳闸线圈回路，使断路器跳开，切除故障。

1.4继电保护装置的分类

继电保护实际上是一种自动控制装置。

以控制过程信号性质的不同可以分为模拟型和数字型两大类。

模拟型继电保护又可以分为机电型急电保护的静态型继电保护两类。

模拟型继电保护是由若干个不同功能的继电器所组成。

这些继电器都具有机械的可动部分和接点，故称为机电型继电保护器。

由这类继电器组成的继电保护装置称为机电型继电保护。

静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路等电子元件来实现的。

由若干跟不同功能的回路，如测量、比较或比相、触发延时、逻辑和输出等回路相连接所组成。

数字型的计算机继电保护是把由保护设备或线路输入的模拟电气质量经摸数转换器（A/D）变换为数字量利用计算机进行处理和判断。

电力系统的继电保护根据被保护的对象不同，分为发电厂变电所电气设备的继电保护和输电线路的继电保护，简称元件保护。

后者是指电力网及电力系统中输电线路的继电保护，简称线路保护。

继电保护装置按其被保护对象、保护原理、反应故障的类型、保护所起的作用，有不同的分类方法。

按作用的不同继电保护又可分为主保护、后备保护和辅助保护。

主保护是指被保护元件内部发生各种短路故障时。

能满足系统分顶及设备安全的要求的有选择性的切除被保护设备或线路故障的保护。

后备保护是指当主保护或者断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。

后备保护可分为远后备和近后备两种，远后备是指主保护或断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。

辅助保护则是指为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。

1.5保护装置装设原则

（1）当被保护元件发生短路或足以破坏系统正常运行的情况时，保护装置应动作于调闸，在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。

（2）保证系统非故障部分的正常运行。

保护装置应以足够小的动作时限切除故障。

（3）系统故障时，保护装置要有选择地动作于调闸，在必须加快动作时可无选择性调闸，而由自动复合闸来补救保护的无选择性动作。

（4）满足第二项要求或用作后备保护时，保护装置容许带一定时限切除故障。

（5）保护装置所用的继电器越少越好，并使其接线最简单可靠。

（6）保护装置的电压葫芦断线时，如果可能造成保护装置的误动作，则应装设电压回路断线监视或闭锁装置。

（7）在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器以利于运行人员分析和统计保护动作情况。

（8）主保护装置除完成主保护任务外，如有可能还应作为相邻元件的后备保护。

（9）当保护装置因动作原理而不能启动相邻元件后备保护时，应在所有或相邻元件后备保护时，应在所有或部分断路器上装设单独的后备保护。

（10）为了起到相邻元件后备保护作用而使得保护装置复杂化或不能达到完成的后备作用时，允许缩短后备范围。

（11）在实际可能出现的最不利运行方式和故障类型下，保护装置应有足够的灵敏系数。

（12）保护装置的灵敏性还应该与相邻设备或线路配合。

（14）保护装置所用的电流互感器在最不利条件下其误差应小于10%

2变压器保护选定

根据《继电保护技术规程GB14285-2006》的规定选择变压器继电保护方案。

2.1选定继电保护方案

（1）0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；

当壳内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。

带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。

瓦斯保护应采取措施，防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。

（2）对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器：

电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器，采用电流速断保护。

电压在10kV以上、容量在10MVA及以上的变压器，采用纵差保护。

对于电压为10kV的重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。

电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。

当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。

（3）对外部相间短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间短路后备保护。

保护带延时跳开相应的断路器。

相间短路后备保护宜选用过电流保护、复合电压（负序电压和线间电压）启动的过电流保护或复合电流保护（负序电流和单相式电压启动的过电流保护）。

（4）0.4MVA及以上数台并列运行的变压器和作为其他负荷备用电源的单台运行变压器，根据实际可能出现过负荷情况，应装设过负荷保护。

自耦变压器和多绕组变压器，过负荷保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。

过负荷保护可为单相式，具有定时限或反时限的动作特性。

对经常有人值班的厂、所过负荷保护动作于信号；

在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作跳闸或切除部分负荷。

2.2变压器保护的选定

（1）变电所主保护方案：

变压器瓦斯保护,变压器纵联差动保护。

（2）变压器后备保护方案：

过负荷保护。

2.2.1变压器的瓦斯保护

油浸式变压器是利用变压器油作为绝缘和冷却介质的,当变压器发生内部故障时,由于短电流所产生的电弧使变压器的绝缘物和变压器油分解而产生大量的气体.利用这种气体来动作的保护装置称瓦斯保护。

反应变压器内部故障的各种保护装置除瓦斯保护外，由于受灵敏度的制约，都不能反应变压器内部一切形式的故障。

特别是匝间短路和严重漏油等故障。

如变压器绕组的匝间短路，将在短路的线匝内产生环流，局部过热，损坏绝缘，并可能发展成为单相接地故障或相间短路故障，但在变压器外电路中的电流值，还不足以使变压器的差动保护或过电流保护动作。

瓦斯保护却能动作并发出信号，使运行人员及时处理，从而避免事故的扩大。

因此，瓦斯保护是反应变压器内部故障最有效、最灵敏的保护装置。

瓦斯保护的原理接线图

瓦斯保护原理接线图如下图所示，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸（跳开变压器两侧断路器）。

图1-3瓦斯保护原理接线示意图

因为瓦斯保护反应的是气体量和油流速度，所以瓦斯保护不但发生故障和危险的不正常情况下动作，且当由于任何原因在变压器内部出现空气或油的冲击流动时会动作。

因此在充油式变压器修理后重新灌满时，变压器油箱内可能进入空气，变压器带负荷后油温上升，油中的空气带热上升，空气进入瓦斯继电器。

瓦斯保护可能发生误动作。

为了防止这种误动作发生，利用切换片XB将重瓦斯保护切换至反作用信号，直至不再有空气逸出为止，一般约为两、三天，此外，在瓦斯继电器试验时也应切换致信号。

应予指出，变压器保护的出口中间继电器必须是自保持中间继电器，因为重瓦斯触电一经闭合，KM起动并自保持，无论KG触电如何抖动；

KM一直励磁到QF跳闸。

2.2.2变压器气体保护（瓦斯保护）的原理及组成

当变压器油箱内发生各种短路故障时由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器油和绝缘材料受热分解，产生大量气体，从油箱流向油枕上部。

故障愈严重，产生气体越多，流向油枕的气流和油流速度也越快，利用这种气体来实现的