摘要
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，为了供电的可靠性和系统正常运行，就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度，设置相应的继电保护装置。本设计结合电力变压器运行中的故障，分析了电力变压器纵联差动保护、瓦斯保护及过电流保护等继电保护装置配置原则和设计方案。
关键词：电力变压器继电保护装置保护配置
Abstract
Power transformer is very important in power system,power components in order to power supply reliability and system normal operation,you must see the size of its capacity,voltage and important degree of on any account,set up corresponding relay protection device.This paper according to the operation of power transformer fault and analyzed the power transformer longitudinal differential peotection,gas protection and over-current protection rely protection device configuration principle and design scheme.
Keywords: Power transformer Relay protection device Protection configuration
目录
1 概述 (1)
1.1变压器的基本概念 (1)
1.2变压器的故障和不正常运行状态 (1)
1.3变压器的保护配置 (1)
2 110/35/10KV电力变压器继电保护设计 (3)
2.1设计基本资料 (3)
2.2本系统故障分析 (3)
2.3本设计继电保护装置原理概述 (4)
3短路电流计算和继电保护设计整定 (9)
3.1初始数据 (9)
3.2设计计算 (9)
3.3 保护配置图 (16)
总结 ................................................. 错误！未定义书签。致谢 ................................................. 错误！未定义书签。参考文献 . (18)
1 概述
1.1变压器的基本概念
电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。
1.2变压器的故障和不正常运行状态
电力变压器是电力系统中的重要电气设备，在发电、输电、配电环节中起着提高电压以便于远距离输送电能以及降低电压给负荷供电等关键作用。其故障对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响，同时大容量的电力变压器本身也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量和电压等级及其重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。
电力变压器主要由铁心及绕在铁心上的绕组构成。为保证各绕组之间的绝缘，以及铁心、绕组的散热需要，将铁心及绕组置于装有变压器油的油箱中。而变压器各绕组的两端则通过绝缘套管引到变压器的壳体之外。
1.变压器的故障
变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障两类。
油箱内的故障包括各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组通过外壳发生的单相接地短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路以及铁心烧损等故障。变压器油箱内的故障产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起油箱的爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外部故障指的是绝缘套管及其引出线上发生的相间短路和接地短路故障等。
2.变压器的不正常运行状态
变压器的不正常运行状态主要包括变压器外部短路故障引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。对于中性点非直接接地运行的变压器，外部接地短路时可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘。对于大容量变压器，因铁心额定工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近，所以当外部电压过高或频率降低时容易发生过励磁。
1.3变压器的保护配置
根据上述故障类型和不正常运行状态，变压器应装设下列保护。
1.瓦斯保护
瓦斯保护反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作，它可防御变压器油箱内的各种短路故障和油面的降低，且具有很高的灵敏度。瓦斯保护有重、轻之分，一般重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器，轻瓦斯保护动作于信号。
容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器应装设瓦斯保护。同样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置也应装设瓦斯保护。
2.纵联差动保护和电流保护
纵联差动保护和电流保护可用于防御变压器绕组和引出线的各种相间短路故障、绕组匝间短路故障以及中性点直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地故障。纵联差动保护不能反映绕组匝数很少的匝间短路故障，油面降低等，因此存在一定的保护死区。而瓦斯保护不能反映油箱外部的短路故障。因此，纵联差动保护和瓦斯保护共同构成变压器的主保护。当上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧断路器。
3.反映外部相间短路故障的后备保护
对于外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为变压器瓦斯保护、纵差动保护的后备保护，可采用的保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护以及阻抗保护等。
4.反映外部接地短路故障的后备保护
对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行应装设零序电流保护。零序电流保护可由两端组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。
5.过负荷保护
对400kVA以上的变压器，当数台变压器并列运行，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。过负荷保护经延时作用于信号。对于无人值守的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。
6.过励磁保护
超高压大型变压器需要装设过励磁保护，由于变压器铁心中的磁通密度B与电压和频率内的比值U/f成正比，因此当电压升高和频率降低时会引起变压器过励磁，使得励磁电流增大，造成铁损耗增加，铁心和绕组温度升高，严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。过励磁保护反映于实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作。在变压器允许的过励磁范围内，过励磁保护作用于信号，当过励磁超过允许值时可动作于跳闸。
7.其他非电量保护
除了上述反应电气量特征的保护之外，变压器通常还装设反应油箱内油、气、温度等特征的非电量保护，主要包括变压器本体和有载调压部分的油温保护、变压器的压力释放保护、变压器带负荷后起动风冷的保护、过载闭锁带负荷调压的保护等。
2 110/35/10KV 电力变压器继电保护设计
2.1设计基本资料
某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：
)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ；6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地；若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。
图2.1 变电所电气主接线图
2.2本系统故障分析
本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及高压侧中性点接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。
电力变压器的故障，分为外部故障和内部故障两类。变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。
变压器的不正常运行、过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及油面下降、产生气体等故障都有可能会让继电保护动作。
2.3本设计继电保护装置原理概述
2.3.1纵差动保护
三绕组变压器差动保护的动作原理是按循环电流原理构成的。正常运行和外部短路时，三绕组变压器三侧电流向量和（折算至同一电压等级）为零。它可能是一侧流入另两侧流出，也可能由两侧流入，而从第三侧流出。所以，若将任何两侧电流相加再和第三侧电流相比较，就构成三绕组变压器的纵差动保护。其原理接线如图2-1所示。
当正常运行和外部短路时，若不平衡电流忽略不计，则流入继电器的电流为零。
可见在正常及区外短路时，保护不会动作，而发生内部故障时，保护将灵敏动作。为保证三绕组变压器差动保护的可靠性和灵敏性，应注意以下几点
（1）各侧电流互感器的变比应统一按变压器最大额定容量来选择。
（2）外部短路时的三绕组变压器比双绕组变压器的不平衡电流大，宜采用带制动特性的BCH-1型差动继电器，若BCH-1型仍不满足灵敏度要求，可采用二次谐波制动的差动保护。
（3）为解决实际变比与计算变比不一致而引起的不平衡电流，以保证每两侧线圈之间的平衡，对BCH-1型差动保护，应将两组平衡线圈分别接在二次电流较小的两侧。
图2.2 三绕组变压器差动保护单相原理图
本设计采用较经济的BCH-1型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。
2.3.2 变压器瓦斯保护
变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器，变压器瓦斯保护是利用安装在变压器
油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。其原理接线图如图3-2.
图中：瓦斯继电器KG的上触点接至信号，为轻瓦斯保护；下触点为重瓦斯保护，经信号继电器KS、连接片XE起动出口中间继电器KOM，KOM的两对触点闭合后，分别使断路器QF1、QF2、跳闸线圈励磁。跳开变压器两侧断路器，即
直流+ KG KS XE KOM 直流-，起动KOM。
直流+ KOM QF1 YT 直流-，跳开断路器QF1。
直流+ KOM QF2 YT 直流-，跳开断路器QF2。
再有，连接片XE也可接至电阻R，使重瓦斯保护不跳闸而只发信号。
图2.3 变压器瓦斯保护原理接线图
2.3.3平行双回线路横联方向差动保护
平行双回线路横联方向差动保护是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障，由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成，电流起动元件用以判断线路是否发生故障，功率方向元件用以判断哪回线路发生故障，双回线路运行时能保证有选择的动作。该保护动作时间0S，由于横联保护在相继动作区内短路时，切除故障的时间将延长一倍，故加装一套三段式电流保护，作为后备保护。
2.3.4复合电压启动的过电流
当保护区内发生不对称故障，系统出现负序电压，负序过滤器13有电压输出使继电器7常闭触点打开，欠压继电器8失压，常闭触点闭合，接通中间继电器9，若电流继电器4、5、6任何一个动作，则启动时间继电器10，经过整定时限后，跳开两侧断路
器。在对称短路情况下，电压继电器7不启动，但欠压继电器8因电压降低，常闭触点接通，保护启动。
负序电压整定值，可取额定电压的6%；电流整定值，可取大于变压器额定电流，但不必大于最大电流（例如并联运行的变压器断开一台时）。
图2.4 复合电压启动的过电流保护原理图
2.3.5变压器中性点直接接地零序电流保护工作原理
目前大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器，当变电站有两台及以上的分级绝缘的变压器并列运行时，通常只考虑一部分变压器中性点接地，而另一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，以防止故障过程中所产生的过电压破坏变压器的绝缘。为保证接地点数目的稳定，当接地变压器退出运行时，应将经间隙接地的变压器转为接地运行。由此可见并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。这两种保护的原理接线如图E-127所示
中性点直接接地零序电流保护：中性点直接接地零序电流保护一般分为两段，第一段由电流继电器1、时间继电器2、信号继电器3及压板4组成，其定值与出线的接地保护第一段相配合，0.5s切母联断路器。第二段由电流继电器5、时间继电器6、信号继电器7和8压板9和10等元件组成，。定值与出线接地保护的最后一段相配合，以短延时切除母联断路器及主变压器高压侧断路器，长延时切除主变压器三侧断路器。
中性点间隙接地保护：当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开，如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘
不受破坏。间隙接地保护包括零序电流保护和零序过电压保护，两种保护互为备用。
零序电流保护由电流继电器12、时间继电器13、信号继电器14和压板15组成。一次启动电流通常取100A左右，时间取0.5s。110kV变压器中性点放电间隙长度根据其绝缘可取115~158mm，击穿电压可取63kV（有效值）。当中性点电压超过击穿电压（还没有达到危及变压器中性点绝缘的电压）时，间隙击穿，中性点有零序电流通过，保护启动后，经0.5s延时切变压器三侧断路器。
零序电压保护由过电压继电器16、时间继电器17、信号继电器18及压板19组成，电压定植按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定，110kV系统一般取150V；当接地点的选择有困难、接地故障母线3Uo电压较高时，也可整定为180V，动作时间取0.5s。
图2.5 变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护的原理接线图
2.3.6过电流保护的构成及工作原理
三绕组变压器外部故障时，其过电流保护应有选择性地断开故障侧断路器。而使其余两侧继续正常运行，为此，应按如下原则来实现过流保护。
（1）对单侧电源三绕组变压器（如图E-111所示），应装设两套过电流保护。一套装于负荷侧，如绕组ⅠⅡⅢ，其动作时限tⅢ最小，保护动作仅跳开QF3。另一套装在电源侧，如绕组Ⅰ，它设两级时限tⅠ和tⅡ，tⅡ= tⅢ+Δt，用以切除QF2；而tⅠ= t Ⅱ+Δt，用以切除高、中、低三侧断路器。
（2）对两端或三端电源的变压器，三侧均应设过电流保护，并根据计算值在动作时限小的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。
图2.6 单电源三绕组过电流保护原理接线图
3短路电流计算和继电保护设计整定
3.1初始数据
某变电所的电气主接线如图3-1所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压短路电压：5.10(%)=HM U ；
6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地；若
只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图4-1所示。
图3.1 变电所主接线图
3.2设计计算
用标幺值计算短路电流参数，确定短路计算点，计算短路电流值。 3.2.1画出短路等值电路
图3.2 短路等值电路图
计算各元件电抗参数，取基准容量MVA S d 100=，基准电压为kV U d 5.101=，
kV U d 372=，基准电流为： A I d 55005.1031010031=??=
，
A I d 156037
3101003
2=??=
（1） 计算电源系统基准电抗的标幺值
1.01000100
max .min .==
=
k d s S S X ，
2.0500
100
min
.max .==
=
k d s S S X （2） 变压器各侧阻抗标幺值
()75.106175.1021
001=-+=k U
()25.06175.1021
002-=+-=k U
()25.66175.102
1
003=++-=k U
3413.05
.3110010075.10100001.=?==TN d k H
T S S U X
007937.05.3110010025.0100002.-=?-==TN d k M
T S S U X 1984.05
.3110010025.6100003.=?==TN d k L
T S S U X （3） 线路的基准电抗标幺值
256.75.10100
204.02
221
11=??==d d l U S l X X
442.55
.10100
154.02
222
22=??==d d l U S l X X
023.137100
154.02
233
142=??===d d l l U S l X X X
3.2.2短路电流计算
由主接线分析可知，变压器的主保护为一台变压器单独运行为保护的计算方式，保护时，变压器后备保护作保护线路的远后备保护时，要校验k3、k4两点的灵敏系数，因此，除需要计算k1、k2两点最大、最小运行方式短路电流外，还需计算k3、k4两点的最小短路电流。
（1）k1点短路电流计算
A X I I k d k 85971984
.03413.01.05500
min
).1(1)
3(max .1=++=
=
∑
A X I I k d k 74357397
.05500
1984.03413.02.05500max
).1(1)3(min .1==++=
=
∑
()
A I I k k 64397435866.02
33min .1)2(min .1=?==
（2）求k2点短路电流
A X I I k d k 35994334
.01560
0079.03413.01.01560min
).2(2)3(max .2==-+=
=
∑
()A I I k k 25335334
.013510079.03413.02.01560866.0233min .2)2(min .1==-+?==
（3）求k3点短路电流
A X I I k d k 8685564
.1866
.01560023.10079.034.02.0866.01560866.0max ).3(2)
2(min .3=?=+-+?==
∑
（4）求k4点短路电流
A
X I I k d k 596082
.64763
256.76397.0866.05500866.0max ).4(1)2(min .4==+?==
∑
（5）求K5点短路电流
A X I I k d k 783
082
.64763
442.56397.0866.05500866.0m a x ).5(1)2(min .5==+?==
∑
3.2.3保护装置的配置
表3.1 变压器保护装置的配置
序号 保护名称
选择继电器型号 1 纵差保护
BCH —1
2 110kV 侧复合电压启动的过流保护 DY —4，DL —11，DY —25
3 35kV 侧方向过流保护 LG —11，DL —11
4 110kV 侧零序过电流保护 DL —13 5
气体保护
QJ —80
3.2.4各保护装置的整定计算 1、纵差保护的整定计算
（1）计算变压器差动臂中电流，由表3.2计算可知，110kV 侧差动臂中的电流最大，故110kV 侧为计算的基本侧。
表3.2 计 算 结 果
名称 变压器各侧数据
额定电压（kV ） 110
38.5
11
变压器的额定电流(A)
165110
331500=?
4735
.38331500=?
165011
331500=?
TA 接线方式
()11d ?
()11d ?
()00y y
选择TA 的标准变比
6005
165
3=?
2005
473
3=?
40052000=
差动臂中的电流（A ）
75.460
165
3=?
1.4200
473
3=?
12.44001650
= （2）确定制动绕组的接线方式，制动绕组接入38.5kV 侧，因为，该侧的外部发生故障时，穿越变压器的短路电流很大。
（3）计算差动保护的一侧动作电流。
1）按躲过110kV 外部故障的最大不平衡电流整定，即
()()()A
I m U Kess K K I kl st rel op 255785325.078505.01.01.013.1'
3max
.=?=?++?=?+?+=
()()A K I I av kl kl 78595
.1085975.101158597'
3max .'
3max
.==== 2）按躲过变压器励磁涌流计算，即
A I K I H TN rel op 2481655.1.=?==
3）按躲过电流互感器二次回路断线，即
A I K I H TN rel op 5.2141653.1.=?==
4）取上述各条件中最大的作为基本侧一次动作电流即A I op 255=,差动继电器基本侧动作电流为
A K I K I H
TA op con r op 36.760
255
3..=?=
= 确定差动绕组匝数：15.836
.74
60.=±==
r op op I AN W 匝 取整定匝数8.=set op W 匝，则继电器动作电流为5.78
60
.==r op I A ，保护装置实际动作电流为：A I op 8.259603
5.7=?=
。
5）制动系数计算。由于系单侧电源，故制动系数计算为
()()()()5.385.38110m U U K K K K err st rel res ?+?+?++= =363.0)029.005.01.01.01(3.1=+++? 6）校验灵敏系数
k1点最小短路电流折算到110kV 基本侧为
()
()A K I I TV k k 58895
.1064392min .12min
.1=== 则灵敏性205.266
2
.135min .>==s K 满足要求。 2、110kV 侧复合电压启动过电流保护整定计算 （1） 电流元件的动作电流
A I K K I TN re rel set 35.25216585
.03
.1=?== A I r op 2.460
35
.252.==
（2）按躲过电动机自启动的电压整定
当低压继电器由变压器低压侧互感器供电时，计算式为
()()kV KV KV U U N set 66551106.05.06.05.02-=?-=-=，取KV 60
当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时，计算式为
KV
U U N set 777.02==
（3）按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定
低电压继电器的动作电压按（2）（3）条件整定，并取最小值。 （4）负序电压元件的动作电压
()KV U U N op 1262.106.02.2-=-=，取KV 10 （5）校验灵敏系数 ()
5.133.235
.2525882min .1min
.>===op k s I I K 作11kV 线路后备保护()3.13.235
.2525962min .4min
.>===op k s I I K 满足要求。
电压元件装设在11kV 侧，故仅需校验作为线路的后备保护即可
3.16
4.146980
77000111107834.01510011000070min .>==????=
s K ，满足要求。
需要说明，若110kV 侧仅采用单独过电流保护，则A I op 7.50416585
.02
3.1=??=，则灵敏 系数3.117.17
.504588
min .<==
s K ，不满足要求，这正说明采用复合电压启动过流保护可提 高保护的灵敏性。
3、38.5kV 侧方向过流保护
功率方向元件的动作方向，为自变压器指向35kV 母线方向，方向元件的动作电流为
A I K K K K I TN TA re SS rel r
op 7.4473200
85.03.13.1.=???==
()5.169.2940
25332007.425332min .2min
.>==?==op k s I I K
作线路l3后备保护灵敏系数()
3.1940
8682min .3min .=<==op k s I I K 不符合要求。
4、110kV 零序过电流保护
由主接线图可知，该变电所为终端变电所，接地保护不需要与下级配合，故零序过电流保护的动作值按躲开最大不平衡电流，即
()
A K I K K K I H
TA k err
st rel r op 5.4498.460
3599
1.05.05.1.3max .
2.≈=?
??==
电压元件的动作电压为
()
V K U U TV
ON
r op 20301.005.0.=-=
()270
8.145397.05318.023105.38360
5.4233
1min .?+???=
?+=
Z Z E K ph s
5
.14.102702800270
73
.231068.663>==?= 22
38.514.82100
d d d U X S ===Ω
动作时限整定：①以s 5.0跳中性点不接地运行的变压器；②以s 1跳中性点接地运行的变压器。
5、变压器气体保护的整定
采用QJ —80型开口杯挡板式气体继电器，轻瓦斯按气体容量整定 3250cm V set = 重瓦斯按汽油流的流速整定：
s m V set 1.1=（对导油管直径mm 80=φ）
3.3 保护配置图
3.3.1三段式电流保护接线图
图3.3 三段式电流保护接线原理图3.3.2差动保护单相原理图
图3.4 三绕组变压器差动保护单相原理图
3.3.3复合电压启动的过电流保护原理图
图3.5 复合电压启动的过电流保护原理图
3.3.4零序电流保护和中性点间隙接地保护原理图
图3.6 变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护的原理接线图
电力装置的继电保护和自动装置设计规范 中华人民共和国国家标准 GB 50062－92 条文说明 前言 根据国家计委计综[1986] 2630号文的要求，由能源部东北电力设计院对《工业与民用电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GBJ62-83进行了修订，经建设部建标[1992] 425号文批准发布。名称改为《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 500062-92。 为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，规范编订组根据国家计委关于编制规范条文说明的统一要求，按规范的章、节、条顺序编制了条文说明，供有关人员参考。在使用中如遇有问题，请将意见和有关材料寄交能源部电力规划设计总院和东北电力设计院《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》修订组。 本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用，不得翻印。 1992年7月
目录 第一章总则 第二章一般规定 第三章发电机的保护 第四章电力变压器的保护 第五章 3～63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 第六章 110kV中性点直接接地电力网中线路的保护 第七章母线的保护 第八章电力电容器的保护 第九章 3KV及以上电动机的保护 第十章自动重合闸 第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 第十二章自动低频减载装置 第十三章同步并列及解列 第十四章二次回路 第一章总则 第1．0．1条说明制定本规范的目的。本规范作为国家标准，是全国各地区、各部门共同遵守的准则和依据。制定本规范的目的在于贯彻执行国家的技术经济政策，使继电保护和自动装置的设计，做到安全可靠、技术先进和经济合理。
继电保护原理课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1004 姓名：王英帅 学号：201009341 指导教师：赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月18日
1 设计原始资料 1.1 具体题目 如下图所示网络，系统参数为： 3115/E =? kV ，G115X =Ω、G310X =Ω,160L =km ，340L =km ，B-C 50L =km ， C-D 30L =km ，D-E 20L =km ，线路阻抗0.4Ω/km ， I rel 1.2K =、III rel rel 1.15K K II ==,A 300I m ax C.-B =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =，SS 1.5K =，re 0.85K = G1 G3 98 4 51 2 3 A B C D E L1L3 1.2 要完成的任务 我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设计的课题内容 2.1 设计规程 根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中，I 段、II 段可方向闭锁，从而保证了保护的选择性。 2.2 本设计保护配置 2.2.1 主保护配置 主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中，I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护作为主保护。 2.2.2 后备保护配置
摘要 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，为了供电的可靠性和系统正常运行，就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度，设置相应的继电保护装置。本设计结合电力变压器运行中的故障，分析了电力变压器纵联差动保护、瓦斯保护及过电流保护等继电保护装置配置原则和设计方案。 关键词：电力变压器继电保护装置保护配置
Abstract Power transformer is very important in power system,power components in order to power supply reliability and system normal operation,you must see the size of its capacity,voltage and important degree of on any account,set up corresponding relay protection device.This paper according to the operation of power transformer fault and analyzed the power transformer longitudinal differential peotection,gas protection and over-current protection rely protection device configuration principle and design scheme. Keywords: Power transformer Relay protection device Protection configuration
目录 电力系统继电保护课程设计任务书 (1) 一、设计目的 (1) 二、课题选择 (1) 三、设计任务 (1) 四、整定计算 (1) 五、参考文献 (2) 输电线路三段式电流保护设计 (3) 一、摘要 (3) 二、继电保护基本任务 (3) 三、继电保护装置构成 (4) 四、继电保护装置的基本要求 (4) 五、三段式电流保护原理及接线图 (6) 六、继电保护设计 (7) 1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (7) 2.相间短路的最大、最小短路电流的计算 (8) 3.整定保护1、2、3的最小保护范围计算 (8) 4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度 (9) 5.保护1、2、3的动作时限计算 (11) 参考文献： (12)
电力系统继电保护课程设计任务书 一、设计目的 1、巩固和加深对电力系统继电保护课程基础理论的理解。 2、对课程中某些章节的内容进行深入研究。 3、学习工程设计的基本方法。 4、学习设计型论文的写作方法。 二、课题选择 输电线路三段式电流保护设计 三、设计任务 1、设计要求 熟悉电力系统继电保护、电力系统分析等相关课程知识。 2、原理接线图 四、整定计算 ,20,3/1151Ω==G X kV E φ
,10,1032Ω=Ω=G G X X L1=L2=60km ,L3=40km, LB-C=30km,LC-D=30km, LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km, 2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏rel K , 最大负荷电流IB-C.Lmax=300A, IC-D.Lmax=200A, ID-E.Lmax=150A, 电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。 最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；最小运行方式：G2、L2退出运行。 五、参考文献 [1] 谷水清．电力系统继电保护（第二版）[M]．北京：中国电力出版社，2013 [2] 贺家礼．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2004 [3] 能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册（电气二次部分）．北京： 中国电力出版社，1982 [4] 方大千．实用继电保护技术[M]．北京：人民邮电出版社，2003 [5] 崔家佩等．电力系统继电保护及安全自动装置整定计算[M]．北京：水利电 力出版社，1993 [6] 卓有乐．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2002 [7] 陈德树．计算机继电保护原理与技术[M]．北京：水利电力出版社，1992
1 引言 继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。 继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。 在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求
通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力 系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。 要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ； 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地； 若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ） ～ 图2.1变电所的电气主接线图
继电保护及课程设计_第二次作业 36. 电力系统发生故障时,继电保护装置应将故障部分切除 ,电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应发出信号。 37. 继电保护的可靠性是指保护在应动作时不拒动 ,不应动作时不误动。 38. 本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超出相邻下一线路电流速 断保护的保护范围，故只需带0.5s 延时即可保证选择性。 39. 检验电流保护灵敏系数时，最小短路电流I d.min是指在被保护范围末端，在最小运行方式下的两相短路电流。40. 为保证选择性，过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定，越靠近电源处的保护，时限越长。 41. 电流继电器的返回系数过低，将使过电流保护的动作电流增 大，保护的灵敏系数降低。 42. 电流保护的接线系数定义为流过继电器的电流与电流互感器二次电 流之比，故两相不完全星形接线的接线系数 为 1 。 43. 中性点不接地电网发生单相接地后，将出现零序电压U0，其值为故障前相电压 值，且电网各处零序电压相等。44. 绝缘监视装置给出信号后，用依次断开线路方法查找故障线路，因此该装置适用于出线较少的情况。 45. 阻抗继电器根据比较原理的不同分为幅值比较式和相位比较式两类。 46. 当保护范围不变时，分支系数越大（小），使保护范围越小（大），导致灵敏性越低（高）。 47. 阻抗继电器的执行元件越灵敏，其精确工作电流越小。 48. 三种圆特性的阻抗继电器中，方向阻抗继电器受过渡电阻的影响最大，全阻抗继电器受过
渡电阻的影响最小。 49. 阻抗继电器受系统振荡影响的程度取决于两个因素，即保护的安装地点和阻抗继电器的特性。 50. 闭锁式高频方向保护在故障时启动发信，而正向元件动 作时停止发信，其动作跳闸的基本条件是正向元件动作且收不到闭锁信号。 51. 方向高频保护是比较线路两侧端功率方向，当满足功率方向同时指向线路条件时，方向高频保护动作。 52. 线路纵联保护载波通道的构成部件包括输电线 路、高频阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、保护间隙、接地刀闸和收发信机。 53. 相差高频保护是比较线路两端电流的相位，当满足电流相位同相条件时，相差高频保护动作。54. 高频保护启动发信方式有保护启 动、远方启动和手动启动。 55. 具有同步检定和无电压检定的重合闸，在线路一侧，当线路无电压时，允许该端线路的重合闸重合；而在另一侧，需检测母线电压和线路电压满足同期 条件时允许重合闸重合。 56. 在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的高次谐波分量，其中以二次谐波为主。 57. 对于变压器纵差动保护，在正常运行和外部故障时，流入差动继电器的电流为零（理论值）。 58.名词解释：选择性 答：选择性——是指首先由故障设备的保护切除故障，系统中非故障部分仍继续运行，以尽量缩小停电范围。当保护或断路器拒动时，才由相邻设备的保护或断路器失灵保护切除故障。 59.名词解释：速动性 答：速动性——是指保护装置应尽可能快的切除短路故障。 60.名词解释：灵敏性 答：灵敏性——是指在设备的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有的反应能力。 61.名词解释：系统最大（小）运行方式
继电保护毕业设计 课题：110kV变电所继电保护设计及分析导师： 姓名： 班级： 日期：2011年3月10日
前言 电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点，就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡，一旦失去平衡生产过程就要受到破坏，甚至造成系统瓦解，无法维持正常生产。随着经济的快速发展，负荷大幅度增加，使得电网规模不断扩大，高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势，使电网结构越来越复杂，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求，保证电网的安全稳定成为人们探讨的问题之一。虽然系统中有可能遭受短路电流破坏的一次设备都进行了短路动、热稳定度的校验，但这只能保证它们在短时间内能承受住短路电流的破坏。时间一长，就会无一例外地遭受破坏。而在供电系统中，要想完全杜绝电路事故是不可能的。继电保护是一种电力系统的反事故自动装置，它能在系统发生故障或不正常运行时，迅速，准确地切除故障元件或发出信号以便及时处理。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。因此设置一定数量的保护装置是完全必要的，以便在短路事故发生后一次设备尚未破坏的数秒内，切除短路电流，使故障点脱离电源，从而保护短路回路内的一次设备，同时迅速恢复系统其他正常部分的工作。随着变电站继
电保护技术进一步优化，大大提高了整个电网运行的安全性和稳定性，大大降低运行检修人员的劳动强度，继电保护技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。
1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
1. 前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次110kv电网继电保护设计的任务主要包括了五大部分，运行方式的分析，电路保护的配置和整定，零序电流保护的配置和整定，距离保护的配置和整定，原理接线图及展开图。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
2. 运行方式分析 电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，因此，在对继电保护进行整定计算之前，首先应该分析运行方式。需要着重说明的是，继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。 图1 110kV电网系统接线图 系统接线图如图1所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方 式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台 也可能1台运行。参数如下： 电动势：E = 115/3kv； 发电机：= = = = 5 + (15 5)/14=， = = = = 8 + (9 8)/14=； 变压器：~ = 5 + (10 5)/14=， ~ = 15 + (30 15)/14=.， = = 15 + (20 15)/14=， = = 20 + (40 20)/14=； 线路：L A-B = 60km，L B-C = 40km，线路阻抗z1 = z2 = /km，z0 = /km， =60km× /km=24，=40km×/km=16； =60km×/km=72，=40km×/km=48； = = 300A； K ss = ，K re = ； 电流保护：K I rel = ，K II rel = ， 距离保护：K I rel = ，K II rel = 负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。
继电保护课程设计
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
电力系统继电保护原理 课程设计 班级：2008级生信1班 学号：20085097 姓名：曹学博 专业：电气工程及其自动化 指导老师：王牣 评分：A（优），B（良），C(中)，D（合格），E(不合格) 项目学生自评指导老师评定 设计内容完整性 计算公式准确性 计算数据正确性 绘图质量 文档规范性 综合评定 教师签名（盖章）： 日期：年月日
目录 第一节设计任务书 (1) 1、继电保护课程设计的目的 (1) 2、原始数据 (2) 2.1 基础数据 (2) 2.2 系统接线图 (3) 3、课程设计要求 (4) 3.1 需要完成的设计内容 (4) 3.2 设计文件内容 (5) 第二节馈线保护配置与整定计算 (6) 1、馈线保护配置 (6) 2、馈线保护整定计算 (6) 2.1 电流速断定值计算 (6) 2.2 阻抗I段定值计算 (6) 2.3 阻抗II段定值计算 (7) 2.4 过电流定值计算 (7) 第三节变压器保护配置与整定计算 (8) 1、变压器保护配置 (8) 2、变压器电量保护整定计算 (8) 2.1 差动速断保护 (8) 2.2 二次谐波制动的比率差动保护 (8) 2.3 三相低电压过电流保护 (9) 2.4 单相低电压过电流保护 (9) 2.5 零序过电流保护 (10) 2.6 过负荷保护 (10) 3、变压器非电量计算 (10) 3.1 瓦斯保护整定计算 (10) 3.2 主变过热整定计算 (10) 第四节并联电容补偿装置配置与整定计算 (11) 1、并联补偿装置保护配置 (11) 2、并联补偿装置整定计算 (11) 2.1 电流速断保护 (11) 2.2 差流保护 (11) 2.3 过电流保护 (12) 2.4 高次谐波过流保护 (12) 2.5 差压保护 (13) 2.6 低电压保护 (14) 2.7 过电压保护 (14) 第五节 B相馈线保护原理接线图和展开图 (15) 1、电流保护 (15) 2、阻抗保护 (16)
1 绪论 如今，随着科学技术的飞速发展，继电保护器在35kV变电站中的应用也越来越广泛，他不仅保护着设备本身的安全，而且还保障了生产的正常进行，因此，做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。继电保护装置广泛应用与电力系统，农网和小型发电系统，是电网及电气设备安全可靠运行的保证。加强继电保护管理，健全沟通桥梁，加强继电保护定值正定档案管理是提高继电保护定值整定的必要措施。 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 继电保护发展现状，电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。
2 继电保护相关理论知识 2.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 2.2 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 2.3 继电保护基本原理 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“部故障”，以实现继电保护 的功能，因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护。 2.3.1 反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别，就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是： （1）电流增大：短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。 （2）电压降低：当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。 （3）电流与电压之间的相位角改变：正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°（-60°～-85°)。
继电保护及课程设计 四、主观题(共26道小题) 32.继电保护的选择性是指继电保护动作时,只能把故障元件从系统中切除无故障部分继续运行。 33.电力系统切除故障的时间包括时间和的时间。 参考答案：电力系统切除故障的时间包括继电保护动作时间和断路器跳闸的时间。 34.继电保护装置一般是由、和组成。 参考答案： 继电保护装置一般是由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成。 35. 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端整定，其灵敏性通常 用表示。 参考答案： 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端最大短路电流整定，其灵敏性通常用保护范围的大小表示。 36.中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的和。 参考答案：中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的数目和分布。 37.中性点不接地电网发生单相接地后，可继续运行，故保护一般作用 于。 参考答案：中性点不接地电网发生单相接地后，可继续运行一段时间，故保护一般作用于发信号。 38.距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定 的一种保护。 参考答案：距离保护是反应故障点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护。 39. I、II、III段阻抗元件中，段元件可不考虑受振荡的影响，其原因 是。 参考答案：I、II、III段阻抗元件中， III 段元件可不考虑受振荡的影响，其原因是靠时间整定躲过振荡周期。 40.纵联保护的通道主要有以下几种类 型、、和。参考答案： 纵联保护的通道主要有以下几种类型电力线载波、微波、光纤和导引线。 41.高频保护通道传送的信号按其作用不同，可分为信号、信号、
电力系统继电保护原理课程设计 姓名：邓义茂 班级：电气1班 学号： 201028009 2013年12月
《电力系统继电保护原理课程设计》 任务书 一、课程设计的目的 课程设计是本课程的重要实践环节，安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计，对巩固所学知识，提高实际工作能力具有重要作用。经过设计、使学生掌握电力系统继电保护的方案设计、整定计算、设备选型、资料整理查询和电气绘图等使用方法，安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计，对巩固所学知识，提高实际工作能力具有重要作用。通过本课程设计，使学生掌握新型继电保护设计的内容，步骤和方法，提高学生编写技术文件的技能，锻炼学生独立思考，运用所学知识分析和解决生产实际问题的能力。 二、原始资料 某企业供电系统如图所示： 图1.1 某企业供电系统图 三、设计要求 1)AB段设三段式保护（速断、限时速断、过流），BC段设两段式保护（速断、 过流），CD段设过流保护； 2)计算出各保护的整定值，校验其保护范围和灵敏度系数是否符合要求，并完 成主要电气设备的型号选择。 3)画出A段和B段的保护接线原理图和展开图。 四、原始参数 1)速断可靠系数取1.2 2)限时速断可靠系数取1.1 3)过流可靠系数取1.2 4)接线系数取1 5)返回系数取0.85 6)自起动系数取1
7)线路均阻抗Km = z/ 4.0Ω 课程设计时间分为二周，合计共10个工作日，时间分配可参考如下； 参考文献： 〈1〉《电力系统继电保护和自动装置设计规范》GB50062—922； 〈2〉《电力工程设计手册》二册； 〈3〉《电力系统继电保护原理及新技术》第二版，李佑光主编，科学出版社； 〈4〉《电力系统分析》，于永源,杨绮雯，北京：中国电力出版社，2007 〈5〉《供变电工程》第二版，翁双安，北京：机械工业出版社,2012 五、设计效果评价与考核 设计成绩按学生在课程设计中的表现，对知识的掌握程度，分析问题和解决问题的能力及创新能力，完成任务的质量，课程设计成果及设计等综合评定，共分五级评定。设计成绩综合后按优秀(90- 100分)，良好(80-90分)，中等(70一79)，及格(60～69分)，不及格(60分以下)五级计分制评定。 六、备注 最终成绩按照平时表现和设计说明书为主要参考依据，最后总评以优、良、中、及格、不及格记。若发现有抄袭，取消参加考核的资格，成绩以零分记录。
银川能源学院 课程设计 课程名称：电力系统继电保护原理 设计题目：110kv变电站变压器保护设计 院（部）：电力学院 专业： _电气工程及其自动化_________ 班级：____1203班_________________ 姓名：_____罗昊___________________ 学号：____1210240094______________ 成绩：____________________________ 指导教师：李莉李静 日期：2015年6月8日—— 6月21日
前言 变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，影响整个电力系统的安全与运行。所以变压器是变 电所的核心设备，变压器是变压所继电保护设计的重要环节。当电力系统发生 故障时或有异常状况，继电保护可以在最短时间和最小区域内自动将故障设备 从系统中切除，或者给值班人员发出信号，减轻避免设备损坏。从而实现对电 力系统的故障保护、故障切除、故障报警，为电力系统的安全运行提供保障。 电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。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断线,如:三相短路,两相短路,两 相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。 电力系统中除了输电线路，还有大量的电力主设备，如发电厂内的发电机、升压变、母线，变电所内的降压变、母线等。这些设备发生故障或异常运行情 况时，同样也需要继电保护装置正确动作，切除故障、发出信号。配置在变压器、发电机、母线上的继电保护装置分别成为变压器保护、发电机保护、母线 保护，统称为元件保护或电力主设备保护。 本次设计为110kV变电所变压器的继电保护的初步设计，对变压器的容量选择，继电保护，计算，等方面进行设计
继电保护及自动装置部分的设计设计
前言 为了进一步提高工程建设集约化、精细化管理水平，根据《35-110KV 变电所设计规范》（GB50059-1992）、《江苏省35kV-220kV变电所设计技术导则（试行）》做好待设计变电所的设计工作。设计要求有利于运行维护和备品备件管理，有利于新技术推广应用，有利于提高工程建设集约化管理水平，能进一步提高供电可靠性。 设计原则：安全可靠、自主创新、技术先进、注重环保、节约资源、降低造价，努力做到统一性与可靠性、适应性、先进性、经济性和灵活性的协调统一。 一、对待设计变电所在电力系统中的地位、作用及电力用户的分析 待设计变电所在城市近郊，变电所110kV有2回线路分别与系统和发电厂相连；在低压侧10kV有10条线路向用户供电，该变电所的建成能保障该地区新增负荷的电力供应。另外变电所的所址范围内场地开阔，地势平坦，交通方便。 二、设计目的及主要任务 本次设计的主要目的是结合一实际变电所的一次参数作系统继电 保护 及自动装置部分的设计，主要任务有：1）主变台数、容量及型式的选择；2）电气主接线方案的确定；3）短路阻抗及短路电流的计算；4）选择系统保护用的电流、电压互感器型号；5）保护的配置及原理；6）保护的整定计算。 本次第一章主要介绍一次设备选型及短路电流及短路阻抗计算。第二、第三章中介绍了保护配置及整定计算。第四章介绍了变电站二次回路设计。
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制
前言 继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护，时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断增大，发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。 自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电保护原理相继出现，如差动保护（1908年）、电流方向保护（1910年）、距离保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护，但是这些保护的基本原理并没有变，至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。 继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。 50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。 自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年
课程设计任务书 110KV 单电源环形网络相间短路电流保护的设计 110KV 单电源环形网络接地短路电流保护的设计 一、已知条件 1．网络接线图 图1.1 b=20 c=30 d=40 e=40 2．网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均 采用纵差动作为主保护，变压器采用11/-?Y 接线。 3．发电厂最大发电容量为360MW ?，最小发电容量为260MW ?。 4．网络正常运行方式为发电厂容量最大且闭环运行。 360cos 0.850.129d MW x φ?=''= 26010.5% K MVA U ?= % 5.1060=K U MVA 231.510.5% K MVA U ?= 10.5% MVA = 31.510.5% K MVA U = 8DL 7DL 6DL 5DL A D B 1.5S 1.5S e KM d KM Pmax=20MV A Cos Φ=0.8 Pmax=30MV A Cos Φ=0.8 Pmax=28MV A Cos Φ=0.8
5．允许最大故障切除时间为0.9S . 6．110千伏断路器均采用1102-DW 型断路器，它的跳闸时间为0.05S ，Ⅱ 段保护动作时间0.4 S 。 7．线路AB 、BC 、AD 和CD 的最大负荷电流请自行计算，负荷自启动系数为 1.5。 8．各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示，S t 5.0=?。 9．线路的正序电抗均为KM /4.0Ω。 10． 主保护灵敏系数的规定：线路长度200公里以上不小于1.3，线路长 度50~200公里不小于1.4，50公里以下不小于1.5。 11． 后备保护灵敏系数的规定：近后备保护不小于1.3；远后备保护不小 于1.2。 二、设计任务 1．确定保护1、3、5、7的保护方式（三段式）、各段保护整定值及灵敏度。 2．绘制保护1的接线图（包括原理图和展开图）。 3．撰写说明书，包括短路计算过程（公式及计算举例）、结果和保护方式的 选择及整定计算结果（说明计算方法）。 三、设计要点 1．短路电流及残压计算，考虑以下几点 1.1 运行方式的考虑 1.2 最大负荷电流的计算 1.3 短路类型的考虑 1.4 曲线绘制 2．保护方式的选择和整定计算 1.1 保护的确定应从线路末端开始设计。 1.2 优先选择最简单的保护（三段式电流保护），以提高保护的可靠性。当 不能同时满足选择性、灵敏性和速动性时，可采用较为复杂的方式，比如采用电流电压连锁保护或方向保护等。 1.3 将最终整定结果和灵敏度校验结果列成表格。 四 说明：
继电保护原理课程设计报告 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1004 姓名：王英帅 学号：201009341 指导教师：赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月18日
1 设计原始资料 1.1 具体题目 如下图所示网络，系统参数为： 3115/E =? kV ，G115X =Ω、G310X =Ω,160L =km ，340L =km ，B-C 50L =km ， C-D 30L =km ，D-E 20L =km ，线路阻抗0.4Ω/km ， I rel 1.2K =、III rel rel 1.15K K II ==,A 300I max C.-B =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =，SS 1.5K =，re 0.85K = 1.2 要完成的任务 我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设计的课题内容 2.1 设计规程 根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中，I 段、II 段可方向闭锁，从而保证了保护的选择性。 2.2 本设计保护配置 2.2.1 主保护配置 主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中，I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护作为主保护。 2.2.2 后备保护配置 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。作为下级主保护
高压输电线路的继电保护设计浅谈 前言 随着电力系统迅速发展，我们不断对它提出新的要求，电力系统对继电保护的要求也不断提高。继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。
目录 第1章绪论 (1) 1.1 设计基础条件 (1) 1.2 设计内容 (1) 1.3 设计要求 (2) 第2章短路电流计算 (3) 2.1 短路电流计算原则 (3) 2.2 电力网络元件参数计算 (3) 2.3 最大运行方式 (4) 2.4 最小运行方式 (5) 第3章110kv高压输电线路继电保护整定计算 (7) 3.1 三段式方向性电流保护整定计算 (7) 3.11 QF6的三段式电流保护整定计算 (7) 3.12 QF4的三段式电流保护整定计算 (8) 3.13 QF2的三段式电流保护整定计算 (9) 3.2 三段式距离保护正定计算 (10) 3.21 QF6的距离保护 (10) 3.22 QF4的距离保护 (10) 3.23 QF2的距离保护 (11) 3.3 线路差动保护 (12) 3.31 A’C段线路差动保护 (12) 3.32 BC段线路纵差保护 (12) 3.33 AB段线路纵差保护 (12) 第4章自动重合闸装置 (13) 第5章电力系统各元件继电保护装置的选择 (14) 5.1 保护配置 (14) 5.2 各插件原理说明 (14)
110kV电网继电保护整定计算及仿真研究 一、选题背景与意义 目前，我国110kV输电网担负城市供电的艰巨任务，是我国输电网中的主干网。随着经济社会的高速发展和现代工业建设的迅速崛起，对其供电可靠性、经济性、灵活性和自动化水平的要求也在不断提高。但是，传统的110kV电网多为单侧电源网，其可靠性必然就要受到多方面的限制。随着电网建设与运维模式改革的不断推进与深化，近年来,小电源并网现象在各地市公司普遍存在,小水电、小热电、太阳能、秸秆电厂等具体形式不尽相同。由于110kV电网一般配置有距离与零序电流保护，分布电源的存在，以及实际生活中系统运行状态的不断变化，会导致保护范围变化甚至保护失效。这就给给保护整定带来很大难度。 针对110kV电网一般配置有距离与零序电流保护所存在的问题，本次设计通过对典型110kV配电网进行合理建模，研究系统中性点接地方式、系统最大最小运行状态以及分支系数对保护整定产生的影响，从而解决由系统变化导致的保护范围变化的问题。将对电网的安全稳定运行产生积极的意义。 二、课题关键问题及难点 本设计在分析继电保护原理的基础上，研究数字距离保护和零序电流保护，并针对线路实际运行时可能出现的各种故障，计算相应的监测量在故障时的参数，为保护方法提供相应的理论依据，提出合理的保护方案。 （1）等值阻抗计算与网络简化问题 合理的参数选择与网络化简，在保证精确性的前提下能大大减少整定计算中的工作量。（2）短路电流计算问题 针对典型故障点以及故障类型计算相应的故障电流，以此作为保护整定值的参考。（3）保护整定配合问题 相间短路故障不会产生零序电流，而单相接地故障在接地点有零序电流产生。零序电流保护灵敏 度较高，装置简单可靠，因此对于单相接地故障采用零序保护，相间短路故障采用距离保护。 （4）PSCAD仿真验证问题 模拟实际可能出现的各种故障，对保护进行校验，以此验证继电保护是否可靠，是否高效。