变压器保护设计Word格式文档下载.docx

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瓦斯继电保护的主要元件是瓦斯继电器，它装设在变压器的油箱和油枕之间的联通管上。

在变压器正常工作时，瓦斯继电器的上下油杯中都是充满油的，油杯因其平衡锤的作用使其上下触点都是断开的。

当变压器油箱内部发生轻微故障致使油面下降时，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡锤的力矩而降落，从而使上触点接通，发出报警信号，这就是轻瓦斯动作。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由于故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕，在油流经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯降落，从而使下触点接通，直接动作于跳闸。

这就是重瓦斯动作。

如果变压器出现漏油，将会引起瓦斯继电器内的油也慢慢流尽。

这时继电器的上油杯先降落，接通上触点，发出报警信号，当油面下继续下降时，会使下油杯降落，下触点接通，从而使断路器跳闸。

瓦斯继电器只能反映变压器内部的故障，包括漏油、漏气、油内有气、匝间故障、绕组相间短路等。

而对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。

因此，除设置瓦斯保护以外，还需要设置过流保护、速断或差动等保护。

瓦斯保护虽然简单、灵敏、经济，但它动作速度较慢，且仅能反映变压器油箱内部的故障，因此，瓦斯保护需要与差动保护共同使用，为变压器的主保护。

二、纵差动保护

对于主变来说，需要设置多重保护，电流速继保护动作时限较长，切除故障不迅速；

电流速断保护由于“死区”的影响使保护范围受到限制；

瓦斯保护只能反映变压器内部故障，而不能保护变压器套管和引出线的故障。

因此对于容量在1000KVA及以上单独运行的变压器或两台并列运行、每台容量在6300KVA以上的变压器均应装设变压器的差动保护。

差动保护是反映被保护元件两侧电流的差额而动作的保护装置。

变压器差动保护的工作原理是：

正常工作或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变压比和结线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不动作；

在保护范围内发生故障，流入继电器的电流值大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。

因此它不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合可以构成无延时速动保护。

其保护范围包括变压器绕组内部及两侧套管和引出线上所出现的各种短路故障。

大型变压器必须装设单独的变压器差动保护。

变压器差动保护通常为三侧电流差动，即高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器。

而中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器。

差动保护范围为三组电流互感器所限定的区域（即变压器本体、变压侧的引线以及中低压侧的引线），可以反映在这些区域内相间短路、高压侧接地短路以及主变组组匝间短路故障。

因此，变压器差动保护是最重要的保护之一。

如果故障发生在电流互感器LH1、LH2、和LH3之间的任一部分，县各侧母线均接有电源，则保护该部分的两电流互感器二次电流会按同一方向流过差动继电器线圈，使BCH动作，瞬时跳开相应开关，如果只有上侧母线有电源，当保护范围内部故障时，只有上侧电源互感器有二次电流流入差动继电器，此时继电器仍能可靠动作。

差动保护原理图：

三、110KV侧保护

（1）110KV侧复合电压起动的过流保护

当变压器主保护（瓦斯保护、纵差保护）拒动时及变压器外部故障保护拒动时，对变压器有保护作用。

装设复合电压起动的过电流保护，反应变压器内部及外部故障。

采用复合电压（低电压和负序电压）起动，是为了提高保护的灵敏度。

复合电压过流保护是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置就能启动。

通常采用复合电压起动的过流保护（简称复合电压过流保护），作为主变相间短路的后备保护。

采用复合电压过流保护可以获得比简单过流保护更高的灵敏性。

该保护有下列优点：

在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高的灵敏度；

在变压器后发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关；

由于电压起动元件只接在变压器的一侧，故接线比较简单。

变压器复合电压过流保护的典型原理接线图主要由负序过电压元件、低电压元件、过流原件及时间元件组成，负序电压元件与低电压元件构成复合电压起动元件。

复合电压过流保护的输入电流取高压侧电流。

复合电压起动的过流保护原理接线图：

（2）110KV零序保护（接地保护）

当中性点直接接地系统的电网（又称大接地电流系统）中发生短路时，将出现很大的零序电流、零序电压、零序功率，而在正常运行情况下它们是不存在的。

因此，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。

利用零序来构成接地短路的保护，就有显著的优点。

在电力系统中发生接地短路时，可以利用对称分量法将电流和电压分解成正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。

零序电流的方向仍然采用母线流向故障点为正，而零序电压的方向是线路高于大地的电压为正。

零序保护：

站内有两台110KV主变，是分级绝缘，为减小接地故障后的短路电流，一台变压器的中性点接地，发生接地故障后，先跳中性点不接地的变压器，如果还有故障，再跳开中性点接地的变压器。

中性点接地变压器零序电流保护以1SJ延时（长）跳闸，中性点不接地的变压器零序电压保护以2SJ延时（短）跳闸。

1.变压器不接地时，如果系统有故障，另一台把正电流接到直流线母线M上，经YJ0接至起动2SJ（短）跳闸；

2.假如变压器中性点接地（刀闸闭合），中性点有电流，电流继电器动作，常闭开关打开，常开开关闭合，时间继电器长动，两个常开开关闭合，至另一个变压器的零序动作同上。

3.假如不接地的动作，但仍有故障，时间继电器再过一会后跳闸。

110KV零序保护原理图：

四、35KV侧的保护

（1）带方向的复合电压起动的过流保护

方向性电流保护所要解决的核心问题是要判别短路电流或短路功率的方向，只有当它们的方向由母线指向线路时（电力系统中规定此方向为“正方向”），才允许保护动作。

从所周知，交流电流的方向是呈周期性变换的，没有固定的方向。

但是，交流电流与电压的相位关系随着短路电流方向的不同而有不同的固定关系。

随着短路电流方向的不同，功率方向继电器感受功率也不相同。

对于正方向的故障，其功率为正值；

反方向故障，功率为负值。

因此利用差别短路功率的方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。

在电源的网络接线中，方向性电流保护能保证各保护之间动作的选择性，这是方向保护的主要优点。

根据所给的设计题目所知，主变110KV与35KV两侧都有电源，110KV后备保护（复合电压起动的过电流保护）的整定时限长于35KV侧后备保护（复合电压起动的过电流保护）的时限，在110KV线路侧故障35KV侧后备保护会误动，所以35KV侧后备保护应装方向元件（功率方向继电器），方向指向变压器外侧，就消除了上述误动。

但变压器内部故障35KV侧失去了后备保护，所以35KV侧又装一套整定时限（三侧）最长不带方向的复合电压起动的过电流保护，以保护变压器内部故障。

带方向的复合电压起动的过流保护原理图：

（2）不带方向的复合电压起动的过流保护

该保护时限最长，在110KV侧线路故障，110KV侧的后备保护动作跳闸，本保护不动，保护了动作的选择性。

在10KV侧线路故障，10KV侧线路保护或10KV侧变压器过流保护（时限短）动作，本保护不动，保证了动作的选择性，在35KV侧外部故障，由带方向的复合电压起动的过电流保护动作，本保护不动，保证了动作的选择性。

在变压器内部发生故障时，1LJ，2LJ动作，经复合电压起动BZJ再起动SJ，经过延时，跳三侧开关。

不带方向的复合电压起动的过流保护原理图：

五、10KV侧过电流保护

设备运行期间，如果发生相间短路时，一个明显的特征就是故障相的电流突然增大，因此，通过检测电流的变化可以判定故障的发生，这就是作为故障测量元件的电流继电器的功能。

电流继电器是实现电流保护的基本元件，也是反映一个电气量而动作的简单继电器的典型。

过流保护就是反映电流增大而动作的保护。

为了保证其动作的选择性，都带有一定的延时才作用于断路器跳闸。

当10KV外部故障时，1LJ,2LJ动作起动时间继电器，经SJ延时（保护选择性）跳10KV侧的断路器3DL。

10KV侧过电流保护原理图：