电力系统继电保护原理 4Word文档下载推荐.docx
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绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路
二、变压器不正常工作状态:
外部短路或过负荷过电流,油箱漏油造成油面降低，变压器中性点接地，外加电压过高或频率降低过励磁。
对于上述故障和不正常状态，根据,,400,91《继电保护个安全自动装置技术规程》的规定:
对为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA及以上变压器应装设瓦斯保护。
为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧和引线接地短路及绕组匝间短路，应装设纵联差动保护或电流速断保护。
对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器，以及6.3MVA及以上厂用变压器，应装设纵联差动保护。
对于10MVA以下变压器且其过电流时限大雨
-3-
0.5s时，应装设电流速断保护。
当灵敏度不能满足要求时（2MVA及以上变压器）宜装纵联差动保护。
为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、差动保护（或电流速断保护）的后备，应装设过电流保护。
例如，复合电压起动过电流保护或负序过电流保护。
为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保护。
为反应过负荷应装设过负荷保护。
为反应变压器过励磁应装设过励磁保护。
1（2电力变压器的保护种类及运行特点
一、瓦斯保护
瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是针对绕组的相间短路和匝间短路。
主要保护元件是由气体继电器构成。
瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。
二、电流速断保护
变压器的速断保护是反应电流增大的瞬时动作的保护。
装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。
为保证有选择性,速断保护只能保护变压器的部分,一般能保护变压器的原绕组,使用于容量较小的变压器,故本次设计中不涉及。
三、纵联差动保护
纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。
要实现变压器的纵联差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于
T变压器的变比n,这是与送电线路的差动保护不同的。
要考虑到纵联差动保护在系统稳态情况下和暂态情况下所产生的不平衡电流及减小不平衡电流的措施，将在后面的计算中分析。
四、过电流保护
变压器外部相间短路时，反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压器的后备保护。
为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护，甚至阻抗保护。
在升压变
-4-
压器中一般采用复合电压起动的过电流保护及负序过电流保护。
通常还采用阻抗保护作为后备保护使用。
五、零序过电流保护
零序过电流保护一般应用于110KV及以上中性点直接接地系统的电力变压器。
主要作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。
在电力网中部分变压器中心点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器仍待接地故障继续运行，则应根据具体情况，装设零序过电流保护、中性点装设放电间隙加零序电流保护。
六、过负荷保护
对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。
过负荷保护接于一相电源上，并延时作用于信号。
对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。
七、过励磁保护
变压器侧电压为500MVA及以上变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高应装设过励磁保护。
在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。
过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作。
八、其他保护
对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。
由上述各种保护的工作原理及工作范围可知，在本电力网中的升压变压器应采用的保护有:
瓦斯保护，纵联差动保护，复合电压起动过电流保护，过负荷保护，温度保护和零序电流保护。
第二章短路电流计算
取S=100MVAU=UU=6.3KVU=63KVU=6.3KVjjRUj1j2J3
-5-
S100jI,9.165KA,,j13U3，6.3j1
S100jI,,,0.916KAj23U3，63j2
S100jI,,,9.165KAj33U3，6.3j3
S100jX,0.122，,0.122，,0.488发电机1,S25N
S100jX,0.122，,0.122，,0.4882,S25N
IU9.1656jNX,0.08，,,0.08，，,1.164电抗器,IU0.66.3Nj
100X,X,0.09，,0.286变压器4,5,31.5
100X,X,0.4，70，,0.705输电线路6,7,263
S100jXXU,,%,,0.09，,1.125变压器8,9,dS8N
100X,0.4，2.8，,2.822输电线路10,26.3
1.1250.2860.4880.705
1468
2.822
31.164
10
0.2860.4880.7051.1252579
1（最大运行方式
K1
（1）短路时
-6-
0.192
0.488
0.047
0.4880.286
1.164
0.680
0.3870.047
0.680
1,I,,1.2920.387
（3）？
I,1.292，0.916,1.183K1max
K2
（2）短路时
0.4880.2860.705
1.164,
0.7050.4880.286
0.1920.488
0.3530.047
0.4880.192
0.4480.192
0.400
-7-
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0.640
0.4000.7200.640
1,I,,1.3890.720
I,1.389，0.916,1.273KAK3max
K3（3）短路时
0.4880.2860.7051.125
0.4880.2860.7051.1250.4880.192
0.416
0.640
0.4160.7360.640
1,I,,0.3950.716
I,0.395，9.165,3.621K3max
折算到高压侧:
6.36.3,（3）（3）？
I,I，,3.621，,0.362KAK3minK3min6363
2（最小运行方式
（K11）点短路时
0.7740.4880.286
-8-
1,I,,1.2920.774
I,1.292，9.64,11.840KAK1max
2）K点短路时（2
0.4880.2860.7051.479
1,I,,0.6761.479
（3）？
I,0.676，0.916,0.620KAK2max
（3）K点短路时3
0.4880.2860.7051.1252.640
1,I,,0.3842.604
I,0.384，9.165,3.519KAK3max
I,I，,3.519，,0.369KAK3minK3min6363
第三章各种保护的工作原理及整定计算
3（1瓦斯保护
瓦斯保护反映变压器油香内部气体的数量和流动速度的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。
其中分轻、重两种瓦斯保护。
轻瓦斯动作后经延时发出报警信号，重瓦斯保护动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。
瓦斯保护的接线原理入图3-1所示。
上面的触点表示“轻瓦斯保护”，下面的触点表示“重瓦斯保护”。
当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧触点的抖动，此时为使断路器能可靠的跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器KM，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。
此外，为防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片XB将跳闸回路切换到信号回路。
瓦斯保护还可作为变压器的主保护之一，
-9-
与纵联差动保护相互配合，相互补充，实现快速而灵敏的切除变压器内、外及引出线上发生的各种故障。
2YT
2QF
信
号信信+++号号KSKA
+++-1KS
-KB
1YT
1QF
图3-1
3（2纵联差动保护
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此为了保证纵联差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其在正常运行和外部短路时，两个二次电流相等。
例如，在纵联差动保护原理接线图（图3-2）中:
'
.
I1
.I2
nT
"
.."
.I,I22I2
图3-2
InII'
1I211应使I=I==或==n，式中，n为高压侧电流互感器的2BI1'
2nnnII1I2I11
变比，n为低压侧电流互感器的变比，n变压器的变比（即高压侧额定电压之I2B
比）。
-10-
由此可知，要实现变压器的纵联差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感
器的变比，使其比值等于变压器的变比。
整定计算如下:
1（确定基本侧
（1）变压器一次额定电流
31.50I,,0.289KAN.h3，63
31.25I,,2.864KAN.l3，6.3
（2）电流互感器变比的选择
3，289500.5481,,）变压器高压侧nTA,hcal55
400选用5
2864,2）变压器低压侧nTA,hcal5
3000选用5
（3）二次侧额定电流
500.5481）高压侧I,,6.257AIN80
28642）低压侧I,,4.773AIN600
2（保护动作电流计算值
（4）按躲过外部短路产生的最大不平衡电流条件
I,1.3（1，0.1，0.05，0.05），2368,615.732AOP
（5）按躲过励磁涌流条件
I,1.3，286.4,372.320AOP
（6）按躲过电流互感器二次回路断线条件
I,1.3，286.4,372.320AOP
-11-
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）选用保护计算动作电流
I,615.732AOP
3（确定基本侧工作线圈匝数
3，615.732I,,13.331AOP,cal80
60（匝）I,,4.501w,cal13.331
选用W,3W,2W,1w,sed,seb,se
继电器实验动作电流
60I,,20Aop,r3
4（非基本侧平衡线圈匝数的确定
I6.257INhW,W,W,，3,2,1.933（匝）,b,calw,sed,seI4.773INl
选用W,（匝）1b,se
1.933,15（计算,f,,0.078,0.05er1.933，2
为了满足选择性，应增大动作电流，选用时，则，I,1100AI,30Aopopr
，，非基准侧，，，W,1W,1W,1.3W,1W,1,b,calnw,sed,sew,senb,se
1.34,1,f,,0.09er1.34，2
重新计算动作电流，由计算可知，I,1.3，（1，0.1，0.05，0.09）,7138.16Aop
实际动作电流大于计算动作电流，保护不会误动作。
6（灵敏度校验
变压器低压侧两相短路流入继电器的电流
3，（3/2，1183）3，（3/2，2368）I,，,81.382k,r80600
81.382I,,2.713,2sen30满足要求
-12-
信号1TQ++1DL+11XJBCJ
1CJ2CJ3CJ
2TQ2DL
3（3复合电压起动的过电流保护
这种保护是低压起动电流保护的发展，其原理接线图如图3-3所示，它将原来的三个低电压继电器改由一个负序电压继电器（由过电压继电器4接于负序电压过滤器上组成）和一个接线电压上的低电压继电器5组成。
电压回路断路信号
+
+信跳1DL++6号+1DL跳2DLT
8971U>
45U<
232--
U过2LH滤器
a2DLbcYH
当发生各种不对称短路时，由于出现负序电压，因此继电器4动作，其常开
-13-
触点打开，于是加于低电压继电器5上的电压被迫变为零，则5一定动作，这时电流继电器1-3中至少应有两的动作，于是就可以起动继电器7，经过预定的时限后动作于跳闸。
当发生了相间短路故障时，由于在短路开始瞬间一般会短时间出现一个负序电压，使继电器4动作。
因此，低电压继电器5也随之侗族，待负序电压消失后，继电器4返回，则继电器5又接于线电压U上，由于三相短路时，三相电压均ca
降低，故继电器5仍将处于动作状态，此时，保护装置的工作情况就相当于一个低电压起动的过电流保护。
与低电压起动的过电流保护相比，复合电压起动的过电流保护具有如下优点:
由于负序电压继电器的整定值小，因此，在不对称短路时，电压元件的灵敏度系数高。
当经过变压器后发生不对称短路时，电压元件的工作情况与变压器采用的接线方式无关。
在三相接地短路时，如果由于瞬时间出现负序电压，使继电器动作，则在负序电压消失后，继电器5又接于线电压上，这是只要继电器5不返回，就可以使保护装置继续处于工作状态。
由于低电压继电器返回系数K>
1，因此实际上相h
当于灵敏度系数能提高K（1.5-1.2）倍。
由于上述优点，且接线比较简单，因此复合电压起动的过电流保护已经代替了低电压起动的过电流保护，而得到比较广泛的应用。
3（4变压器的零序保护
对110KV以上中性点直接接地系统的电力变压器一般要装设零序电流保护，作为变压器的后备保护和相邻元件的后备保护。
大接地电流系统发生单相接地和两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。
对于有两台以上的变压器可使部分变压器中性点接地，以保证在各种运行方式下，变压器中性点接地数目计量不变从从而保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度。
-14-
在变压器中性点全部接地运行的情况下，对于发电厂一般在双绕组变压器上只装设带一段时限动作的零序电流保护，以第一段视线的动作于变压器本侧断路器，以第三段时限动作保护总出口，跳开各侧断路器。
在变压器中性点部分接地的情况下，对于发电厂在中性点可能接地或不接地运行方式下的保护，另一套是在变压器中性点不接地运行方式下的保护。
中性点不接地运行方式下的保护如下图所示:
分级绝缘变压器的零序过电流保护（图3-4）
110~220KV
由其它变压器至其它变压零序电流保护至信号零序电流表
1DL+M+1+++1TUT
-1-1
2DL
由110KV母线电压互感器表
2.全绝缘变压器的零序过电流保护（图3-5）
110KV至信号35KV
1DL
3DL+1+1++++
--2DL4DL由110KV母线电压互感器来
零序后备保护按以下条件整定:
当发电厂或变电所只有部分变压器中性点接地云习惯，分级绝缘保护的变压器，采用零序电压保护时，零序过电流按以下两个条件整定:
1）与线路零序电流保护的后备段在灵敏度上的配合。
（
I,I,I,I,Xdz,0phfzh,0dzl,0
-15-
（2）与中性点不接地运行的变压器的零序电压元件在灵敏度上相配合，当零序电压元件处于动作边缘时的动作电压为:
U,3I,Xdz,0ojsoB
保护的动作电流为:
Udz,oIKKK,,3,,dz,phojsph0Xo,B
零序电压元件的动作电压通常按躲过正常运行情况下的不平衡电压整定，在工程中零序电压元件的二次动作电压一般取5V。
当发电厂只有部分变压器中性点接地运行，分级绝缘的变压器采用零序电流保护时，零序过电流保护应按以下条件整定:
变压器中性点不接地运行时，零序和电流保护的动作电流I应按与被dz,0,保护侧母线零序电流保护后各段在灵敏度上相配合的条件整定，其公式:
I,K,K,I,dz,0phfzh,0dz,0,
当零序过电流保护的灵敏度不够时，可以适当降低零序和电流保护的动作电流，但该动作电流必须躲过最大运行方式时的不平衡电流。
3（当发电厂或变电所部分变压器中性点接地运行，全绝缘的变压器采用零序过电压保护是，按以下条件整定:
（1）零序过电流继电器的动作电流按与被保护侧母线零序电流后备段在灵敏度上相配合的条件下整定，其公式为
I,K,K,I,Xdz,0phfzhdzl,o
（2）零序电压继电器的动作电压按躲过在各部分中性点接地的电网中发生单相接地短路时，在保护安装处可能出现的最大零序电压整定，保护动作电流整定计算公式如下:
U,Udz,0P
（3）当发电厂或变电所的全部变压器都接地运行时，零序过电流保护的动作电流整定计算公式如下:
I,K,K,I,Xdz,0phfzh,0dzl,o
-16-
保护的灵敏度按后备保护范围末段接地短路校验:
I3d,0下一末K,,1.2lmI合格o,dz
3（5温度保护
对变压器温度升高,应当按照现行变压器标准的要求,装设温度保护.原理接
信号线如图:
++
KHKS
3（6过负荷保护
对于400KV以上的变压器,当数台并列运行,或单独运行,并作为其他负荷的设备用电源时,应根据可能过负荷的情况,装设过负荷保护.过负荷保护按于一相电源上,并延时作用于信号,对与无经常值班人员的变电所,必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。
变压器过负荷电流三相对称,过负荷保护装置只采用一个电流继电器接于一相电流回路中,经过较长的延时后发出信号.对于三绕组变压器,三侧都装有过负荷起动元件,对于双绕组变压器,过负荷保护应装于电源侧.原理接线如图:
++++1DL+
XJSJLJBCJ
--
2DL过负荷保护的整定计算:
过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整
-17-
定
KkI,Idze,TKh
可靠系数,取1.05;
KKkk式中
继电器的返回系数,取0.85;
KKhh
保护安装侧变压器的额定电流。
Ie,T
过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时限阶段，一般取10s。
-18-
结束语
通过本次课程设计不仅使本人对《电力系统继电保护》这门课程有了进一不了解，还提高了专业知识与理论水平。
同时，增强了自己的时间和大批能够手能力，为以后的工作打下良好的基础。
但由于时间和本人知识水平有限，在课程设计中还有很多不足之处，恳请老师和同学批评指正，。
在这次课程设计中得到了尹伊君，李洪珠，刘雨刚，罗伟老师和同学的帮助，再次向诸位老师和同学表示感谢。
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参考文献
《电力系统继电保护原理》孙国凯主编中国水利水电出版社《电力工程设计手册》西北电力设计院上海科学技术出版社《电力系统继电保护》许延安主编中国水利水电出版社《实用继电保护》李宏任编著机械工业出版社
《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》催家佩水利水电出版社《电器主设备继电保护原理与应用》王维俭中国电力出版社
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