电气工程学院
《电力工程》课程设计
设计题目：电力变压器的继电保护设计学生姓名：
专业：自动化
班级：自动化111
完成日期：2014年1月9日
目录
引言 (1)
1 确定变压器的型号及类型 (2)
1.1 变电所变压器容量、台数、型号选择 (2)
1.1.1 变压器容量 (2)
1.1.2 主变压器台数和型号 (2)
1.1.3主变压器确定 (3)
1.2干式变压器的结构 (3)
1.3干式变压器的特点 (4)
1.4 干式变压器的使用注意事项 (4)
2 设计变压器的保护措施 (5)
2.1 电力变压器的故障类型及保护措施 (5)
2.1.1 电力变压器故障及不正常运行状态 (5)
2.1.2 电力变压器继电保护的配置 (5)
2.2 电力变压器相间短路的后备保护 (6)
2.2.1过电流保护 (6)
2.2.2 低电压起动的过电流保护 (7)
2.2.3 复合电压起动的过电流保护 (7)
2.3 电力变压器过负荷保护 (10)
3 设计并画出变压器继电保护原理图及展开图 (11)
3.1.1 继电保护的基本原理 (11)
3.1.2 过电流保护 (12)
3.1.3 过负荷保护 (12)
3.1.4 零序过电流保护 (13)
3.1.5 变压器各个保护动作时限配合 (13)
4 进行高压断路器的继电保护整定计算 (14)
4.1 计算公式中所涉及到的符号说明 (14)
4.2 涉及到的计算公式 (14)
4.2.1 变压器的额定容量计算公式 (15)
4.2.2 变压器低压侧三相短路电流经验计算公式 (15)
4.2.3 过电流保护整定值计算公式 (15)
4.2.4 电流速断保护整定值计算公式 (16)
4.2.5 电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流 (17)
4.2.6 低压三相和二相短路电流的计算 (17)
4.2.7 高压三相短路电流与短路容量的计算 (18)
4.3 整定计算如下 (18)
4.3.1 计算过电流保护整定值 (19)
4.3.2 计算电流速断保护整定值 (20)
参考文献 (21)
附录…………………………………………………………………………………
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
第1章确定变压器的型号及类型
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，
以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
1.1变电所变压器容量、台数、型号选择
1.1.1变压器容量
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。
变压器的最佳负载率在40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据.
1.1.2主变压器台数和型号
1．台数
变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。
按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。
2．型号
主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）.变电所的所址选择；2）.建筑物的防火等级；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用电设备对供电的要求；5）.当地供电部门对变电所的管理体制等。
设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。
主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。
1.1.3主变压器确定
1.2干式变压器的结构
为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准《干式变压器》定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。
干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用 45全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm ，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V 及以下），用铜箔（或铝箔）与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。
由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表1-2。
1.3干式变压器的特点
1. 占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和10kV 的高压柜，
380/220V 的低压配电柜装在一个室内。
2. 运行、维修量小。
3. 具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。
4. 损耗小、噪声小。
5.绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。
6.机械强度高,抗温度变化，抗短路能力强。
7.寿命期后，不易回收，污染环境。
1.4干式变压器的使用注意事项
1.干式变压器选择不同的外壳，是由所处的环境和防护要求而定。
2.干式变压器绕组的绝缘，很大程度影响变压器的安全和使用寿命。
3.自然空气冷却和强迫空气冷却。
4．干式变压器的过载能力与环境温度、载前的负荷情况、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数有关。
第2章设计变压器的保护措施
2.1 电力变压器的故障类型及保护措施
2.1.1 电力变压器故障及不正常运行状态
电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量电力变压器的造价也是十分昂贵。因此本节针对电力变压器可能发生的故障和不正常的运行状态进行分析，然后重点研究应装设的继电保护装置，以及保护装置的整定计算。
2.1.2 电力变压器继电保护的配置
为了保证电力变压器的安全运行，根据《继电保护与安全自动装置的运行条例》，针对变压器的上述故障和不正常运行状态，电力变压器应装设以下保护：
1．纵差保护或电流速断保护。6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用工作变压器和工业企业中6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。10000KVA及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5Ｓ。对于2000KVA以上的变压器,当电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也应装设纵差保护。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器相间短路的后备保护。相间短路的后备保护用于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器。
4．相间短路的后备保护的形式较多，过电流保护和低电压起动的过电流保护，宜用于中、小容量的降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器，以及过电流保护灵敏度不能满足要求的降压变压器；6300KVA及以上的升压变压器，应采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护；对大容量升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，还可以采用阻抗保护。
5．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，应装高过负荷保护。过负荷保护通常只装设在一相其动作进限较长。延时动作于发出信号。
6．其他保护。高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压
升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。
2.2 电力变压器相间短路的后备保护
电力变压器相间短路的后备保护可根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。对于单侧电源的变压器保护装置安装在变压器电源侧，即作为变压器本身故障的后备保护，又反映变压器外部短路引起的过电流。
2.2.1 过电流保护
过电流保护一般用于容量较小的降压变压器上，其单相原理接线如图1—8 所示。保护装置的动作电流应按躲过变压器
可能出现的最大负荷电流I L 。max 来整定，即
I op =Kre
Krel
I L.max
式中 K rel —可靠系数，一般采用1.2~1.3； K re —返回系数，一般采用0.85； I L.max —变压器的最大负荷电流。 I L.max 可按下述两种情况来考虑： （1） 对并列运行的变压器，应考虑切除一台变
压器以后所产生的过负荷。若各变压器的容量相等时，可按下式计算为
I L.max =1
m m
I N 。B
式中 m —并列运行的变压器的台数； I NB —变压器的额定电流。 （2） 对降压变压器，应考虑负荷中电动机起动
时的最大电流，即
I L.max ＝Ｋss I ’ L 。max
式中K ss ——自起动系数，其值与负荷性质及用户与电源间的电气距离有关，在110KV 降压变电站，对6～ 10KV 侧，K SS =1.5～ 2.5；35KV 侧，K SS =1.5～2.0。
I L,max ——正常运行时的最大负荷电流。 保护装置的灵敏校验
K sen =
op
I I k.min
式中I k.min ——最小运行方式下，在灵敏度校验发生两相短路时，流过保护装置的最小短路电流。
在被保护变压器受电侧母线上短路时，要求sen K =1.5-2.0；在后备保护范围末端短路时，要求2.1 sen K
保护装置的动作时限应与下一级过电流保护配合，要比下一级保护中最大动作时限大一个时限级差 Δt 。
2.2.2 低电压起动的过电流保护
低电压起动的过电流保护单相原理接线如图1-9 所示。保护的起动元件包括电流继电器和低电压继电器。
电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定。即
I op =
Kre
Krel
I N 。B （1-8） 故其动作电流比过电流保护的起动电流小，提高了保护的灵敏性。 低电压继电器的动作电压U op =0.7U N.B
电流元件的灵敏系数按式（1-8）校验，电压元件的灵敏系数按下式校验，即
K sen =
max
.k op U U
式中U k.max ——最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保护安装处的最大电压。
对装设在变压器低压侧的低电压继电器，若在变压器高压侧短路，其灵敏系数不能满足要求时，可在变压器高压侧再装一套低电压继电器，两套低电压继电器的接点并联。
2.2.3 复合电压起动的过电流保护
若低电压起动的过电流保护的低电压继电器灵敏系数不满足要求，可采用复合电压起动的过电流保护。
电压起动的过电流保护的过电流保护的原理图与低电压起动的过电流保护基本相同，不同的是用一个低电压继电器和一个负序电压继电器代替了低电压起动的过电流保护中的三个低电压继电器，使得保护的灵敏度提高了很多。负序电压继电器由负序电压滤过器和一个低电压继电器构成。
1. 负序电压滤过器
负序电压滤过器从三相电压中取出负序电压分量。由电阻、电容构成的单相式负序电压滤过器应用广泛，其原理接线如图所示。滤过器的输入端接U AB Y 与U BC 。由于线电压不包含零序分量，所以，从输入端即避免了零序分量电压进入滤过器，为了避免正序电压通过滤过器，两个阻抗臂的参数应取为
cl X R 31=,223
1C X R =
,21C X R =
滤过器的输出电压为 2.
1.
.
C R mn U U U +=
当输入正序电压时，滤过器的相量图如图所示。因为cl X R 31=，电流AB I 超前0
1..
30AB U 。因为223
1C X R =
，电流BC I .超前0
1..
60BC U 。2.C U 滞后0
.
90BC I ，1
.
R U 与AB I .
同相。因2.
1.
C R U U -=，故
02.
1.
1..
=+=C R mn U U U
当输入负序电压时，2..AB U 滞后0
2..
120BC U ，由图可见，0
601.
2.j R C e U U =,故 )1(0
601.
2.1.2..j R C R mn e U U U U +=+= （1-9） 由于2.
1.
2..
C R AB U U U +=，且0
901.
1.3j C R U U =，因此，0
300
2..
1.30cos j AB R e
U U =，
以此代入（1-9）得
0306002..
2..)1(30cos j j AB mn e e U U += 0
302.
602..
35.15.1j A j AB e U e
U == （1-10）
由式（1-10）可见，滤过器的输出电压与输入的负序电压成正比，相位超前输入A 相负序电压02.
30A U 。
实际上，当系统正常运行时，负序电压滤过器仍有一个不平衡电压unb U .
输出。产生不平衡电压的原因主要是各阻抗元件参数的误差及输入电压中有谐波分量。由于5次谐波属负序性质，它可以通过滤过器。通常在滤过器的输
出端加设5次谐波滤过器，消除5次谐波的影响。
2. 复合电压起动的过电流保护的工作原理
在正常运行时，由于电压没有负序分量，所以负序电压继电器KVZ 的动断触点闭合，将线电压加入低电压继电器KV 的线圈上，KV 动断触点断开，保护装置不动作。
当外部发生不对称短路时，故障相电流起动元件KA 动作，负序电压继电器中的负序电压滤过器KUG 输出负序电压，负序电压继电器KVZ 动作，其动断触点断开，低电压继电器KV 线圈失磁，其动断触点闭合，起动中间继电器KC 的线圈，其动合触点闭合，使时间继电器KT 动作，经过其整定时限后，KT 的延时触点闭合，起动出口中间继电器KCO ，将变压器两侧断路器1QF 、2QF 跳闸，切断故障电流。
当发生三相短路时，低电压继电器KV 线圈失磁而返回，其动断触点闭合，同时，电流继电器KA 动作，按低电压起动的过电流保护的方式，作用于1QF 、2QF 跳闸。
3. 复合电压起动的过电流保护的整定计算
（1）电流元件的动作电流与低压起动的过电流保护中的电流元件的动作整定值相同。
低电压元件的动作电流为
B N op U U .7.0= 式中B N U .——变压器额定电压。 低压元件的灵敏度为
2.1max
.>=
k re op sen U K U K
式中max .k U ——相邻元件末端三相金属性短路时，保护安装处的最大线电压；
re K ——低压元件的返回系数。
（2) 负序电压元件的动作元件的动作电压按避开正常运行的不平衡负序电压整定。其起动电压U
2op 取为
()B N op U U ..212.0~06.0=
负序电压元件灵敏度为
op
K sen U U K .2min
.2=
式中 U k2.min ——相邻元件末端不对称短路故障时的最小负序电压。
（3）方向元件的整定： ①三侧有电源的三绕组生压变压器，在高压侧和中压侧加
功率方向元件，其方向可指向该侧母线；
②高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组降压变压器的联络变压器，在高压侧和中压侧加功率方向元件，其方向宜指向变压器。
（4）动作时限按大于相邻主变压器后备保护的动作时限整定。
（5）相间方向元件的电压可取本侧或对侧的，取对侧的，两侧绕组接线方式应一样。
（6）复合电压元件可取本侧的，也可取变压器各侧“或”的方式。
2.3 电力变压器过负荷保护
变压器过负荷保护反映变压器对称过负荷引起的过电流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延时动作于信号。
过负荷保护的安装侧，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择：
（1）对于双绕组升压变压器，装于发电机侧。
（2）对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。 （3）对三侧有电源侧电源的三绕组升压变压器，三侧均装。 （4）对于双绕组降压变压器，装于高压侧。
（5）对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。
过电流保护的动作电流。应按躲开变压器的额定电流整定，即 B N rel
op I K K I re
.=
式中
K—可靠系数，取1.05
rel
K—返回系数；取0.85
re
变压器过负荷保护的动作时限比变压器的后备保护动作时限大一个Δt。
第3章设计并画出变压器继电保护原理图及展开图3.1变电所继电保护原理图及展开图
3.1.1 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，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。除此之外，根据线路内、外部短路时，两侧电流相位差变化的特点，可以构成差动原理的保护。当然还可以根据非电气量的变化来构成某些保护，如反应变压器油在故障时分解产生的气体而构成的瓦斯保护。继电保护原理如图1所示：
图1 继电保护原理结构方框图
3.1.2过电流保护：
图3.1.2过电流保护
3.1.3过负荷保护：
图3.1.3过负荷保护的原理接线图
3.1.4零序过电流保护：
图3.1.4 零序过电流保护的原理图3.1.5变压器各个保护动作时限配合：
图3.1.5变压器各个保护动作时限配合图
变压器保护及其安装位置如表所示：
第4章进行高压断路器的继电保护整定计算
4.1 计算公式中所涉及到的符号说明
在继电保护整定计算中，一般要考虑电力系统的最大与最小运行方式。 最大运行方式—是指在被保护对象末端短路时，系统等值阻抗最小，通过保护装置的
短路电流为最大的运行方式。
最小运行方式—是指在上述同样短路情况下， 系统等值阻抗最大，通过保护装置的
短路电流为最小的运行方式。
（1）T r S ?——变压器的额定容量，kVA ； （2）（2）T r U ?1——变压器的高压侧额定电压，kV （3）T r U ?2——变压器的低压侧额定电压，kV ； （4）T r I ?1——变压器的高压侧额定电流，A ； （5）T r I ?2——变压器的低压侧额定电流，A ； （6）（6）0
0k
u —— 变压器的短路电压（即阻抗电压）；
（7）rel K ——可靠系数，用于过电流保护时，DL 型继电器取1.2和GL 型继
电器取1.3 ；
用于电流速断保护时，DL 型继电器取1.3和GL 型继电器取1.5.用于低压侧单相接地保护时（在变压器中性线上装设的）取1.2，用于过负荷保护时取1.05～1.1，而微机保护的可靠系数大约为1.05～1.2
注：继电保护整定可靠系数rel K 的选取应考虑的因素
① 按照短路电流整定的无时限保护，应选用较小的系数。
② 按照与相邻保护的整定值配合整定的保护，应选用较小的系数。 ③ 保护动作速度较快时，应选用较大的系数。
④ 不同原理或不同类型的保护之间整定配合时，应选用较大的系数。 ⑤ 运行中设备参数有变化或难以准确计算时，应选用较大的系数。
⑥ 在短路计算中，当有零序互感时，因为难以精确计算，故应选用较大的
系数。
⑦ 在整定计算中有误差因素时，应选用较大的系数。
（8）jx K ——接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取3。 （9）r K ——继电器返回系数，取0.85（动作电流）
注：返回系数r K 是指返回量与动作量的比值。因此对于用于过量动作的继电器
r K ＜1；对于用于欠量动作的继电器r K ＞1.
返回系数r K 与继电器的类型有关。电磁型继电器的返回系数大约 为0.85；而微机保护的返回系数大约为0.9～0.95.
（10）gh K ——过负荷保护系数，包括电动机自起动引起的过电流倍数，一般
取2～3，当无自起动电动机时取1.3～1.5；而微机保护的过负荷保护系数(工业配电)取3，民用配电取1.5～2
（11）T K ——变压器的高、低压侧额定电压比（线电压）。（12）sen K ——灵敏系数
（13）TA n ——电流互感器变比（14）op I ——保护装置一次动作电流 （15）k op I ?——保护装置动作电流（16）min 22?k I ——最小运行方式下，变压器
低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的稳态电流（17）max 3?''k
I ——三相对称短路电流初始值（超瞬态短路电流）（18）max 32
?''k I ——最大运行方式下，变压器低压侧三相短路时流过高压侧（保护安装处）的超瞬态电流（19）min 21
?''k I ——最小运行方式下，保护装置安装处两相短路时的超瞬态电流
4.2涉及到的计算公式：
4.2.1变压器的额定容量计算公式
T r T r T r I U S ???=11**3 T r T r T r I U S ???=22**3
4.2.2变压器低压侧三相短路电流经验计算公式
1002max 3k T
r k u I I ??*=
''
4.2.3过电流保护整定值计算公式 保护装置的动作电流k op I ?：
应躲过可能出现的过负荷电流，其计算公式为
TA
r T r gh jx rel k op n K I K K K I ***
*=??1
保护装置的灵敏系数sen K ：
按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验，其校验公式为
5.1min 22≥=?op
k sen
I I K
其中保护装置一次动作电流为op I ，其计算公式为
jx
TA
k op op
K n I I *
=?
保护装置的动作时限：
应与下一级保护动作时限相配合，一般取0.5～0.7s
4.2.4电流速断保护整定值计算公式 保护装置的动作电流k op I ?：
应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流，其计算公式为
T A
k jx rel k
op n I K K I m ax 32
??''*
*=
保护装置的灵敏系数sen K ：
按电力系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流校验，其校验公式为
2min 21≥''=?op
k sen
I I K
其中保护装置一次动作电流为op I ，其计算公式为
jx
TA
k op op
K n I I *
=?
保护装置的动作时限：
变压器电流速断保护装置动作时限分为t=0s（速断跳闸）和t=0.5s（延时速断跳闸）两种。
4.2.5电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流值
（采用三相式保护）
4.2.7高压三相短路电流与短路容量的计算
4.3．整定计算如下：（进行如下约定选择）
（1）已知变压器参数为：SCB9-1000/10 10/0.4 kV 额定容量T r S ?=1250 kVA
变压器的短路电压（即阻抗电压）60
0=k
u
接线组别Dyn11
（2）高压电流互感器参数为：3只LZZJB12-10A 变比100/5
额定输出20/15 VA 准确级 0.5/10P15 （3）微机保护装置DMR201 (4) 过流继电器GL-15/10 (5) 过流继电器DL-
试概略计算过电流保护与电流速断保护整定值
解：（1）根据变压器额定容量可计算出低压侧额定电流
T r I ?2
T
r T r T r I U S ???=22**3
电力变压器继电保护技术的应用与发展 【摘要】本文首先论述了电力变压器的继电保护措施，继而分析了继电保护装置在电力变压器故障中的应用，接着就继电保护装置在实际应用中应考虑的问题和应对措施进行了简要阐述，最后对继电保护的未来发展趋势谈了一点看法，仅供参考。 【关键词】电力变压器；继电保护技术；应用；发展 继电保护是一个自动化的装置设备，它的目的是当其保护的系统中电路或元器件出现故障或不正常运行时，这个系统的额保护装置能及时根据设定的程序在系统相应的部位实现跳闸或短路等既定操作，使故障电路或元器件从系统中脱离或者发出信号通知管理人员处理，以达到最大限度地降低电路或元器件的损坏，使被保护系统稳定运行。在电力系统中，电力变压器作为其大量使用的关键设备，其运行的可靠性是整个电力系统安全运行的重要保证。一旦其发生故障，却又无相应的保护装置对其进行保护，就会使整个电力系统无法正常运行。为此，应用继电保护装置对其进行保护显得尤为重要。 1.电力变压器的继电保护措施 1.1瓦斯保护 瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护，其分为轻瓦斯保护动作于信号、重瓦斯保护动作于断路器跳闸。（1）轻瓦斯保护动作：当变压器局部产生击穿或短路故障时，其变压器内会产生气体，这时继电保护装置会根据气体的速度、特征以及成分等，来推测其故障的原因、部位和严重程度。当因为是滤油、加油或气动强油循环装置而产生气体，或是因温度下降或漏油使油面下降，再或是因为变压器轻微故障而产生气体等原因时，保护装置会发出瓦斯信号。（2）重瓦斯保护动作：当变压器内油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，或是检修后油中空气分离太快等，均会导致瓦斯动作于跳闸。 1.2差动保护 差动保护是电力系统中，被保护设备发生短路故障，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，从而产生差电流，当产生的差电流大于差动保护装置的整定值时而动作的一种保护装置。 1.3后备保护 当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件（如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。
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。
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
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021年电力变压器运行的安全 与继电保护 Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
2021年电力变压器运行的安全与继电保护 1电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器;外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护(瓦斯和差动)无延时动作切除故障变压器，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护(如低压侧母线保护)或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。
2变压器设计热稳定指标 文献[1]中要求“对称短路电流I的持续时间：当使用部门未提出其它要求时，用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2s。注：对于自耦变压器和短路电流超过25倍额定电流的变压器，经制造厂与使用部门协商后，采用的短路电流持续时间可以小于2s。” 按以上设计考虑，一台220kV/120MVA普通三卷变压器，取变压器典型参数(高低压阻抗比为22.4)计算可知：低压侧能够承受的热稳定电流标幺值约为0.51。当两台这样的变压器并列运行，低压侧母线故障本侧分段开关跳开时，变压器低压绕组中可能的短路电流可达到0.75倍标幺值，比设计值增大了近50%。若三台这样的变压器并列运行，变耦变压器，按技术规程[2]要求，装设瓦斯保护、过激磁保护、双重差动保护，同时在其高、中压侧均装设了阻抗保护及零序方向电流保护，低压侧装设过流保护。这些保护均作用于跳闸。高、中压侧的阻抗保护和低压侧过流保护属变压器的相间后备保护。由于500kV变压器多为单相式变压器，所以变压器本体不会
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
电力变压器继电保护设 计 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
课程设计报告书 题目：电力变压器继电保护设计院（系）电气工程学院_______ 专业电气工程及其自动化____ 学生姓名冉金周__________ 学生学号 指导教师张祥军蔡琴______ 课程名称电力系统继电保护课程设计 课程学分 2____________ 起始日期 2017.6.23__
课程设计任务书
一、目的任务 电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器为对象，主要完成继电保护概述、主变压器继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、各种继电器选择、绘图等设计和计算任务。为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。 二、设计内容 1、主要内容 （1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。 （2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定。 （3）各继电保护原理图设计，短路电流计算。
（4）继电保护装置整定计算。（5）各种继电器选择。 （6）撰写设计报告，绘图等。
2、原始数据 某变电所电气主接线如图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，其参数如下：S N =31.5MVA；电压为110±4×2．5％／ 38.5±2×2．5％／11 kV；接线为Y N /y/d 11 （Y /y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6。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1。 3、设计任务 结合系统主接线图，要考虑两条6.5km长的110kV高压线路既可以并联运行也可以单独运行。针对某一主变压器的继电保护进行设计，即变压器主保护
课程设计报告书 题目：电力变压器继电保护设计 院（系）电气工程学院_______ 专业电气工程及其自动化____ 学生姓名冉金周__________ 学生学号 2014511057_______ 指导教师张祥军蔡琴______ 课程名称电力系统继电保护课程设计 课程学分 2____________ 起始日期 2017.6.12-2017.6.23__
课程设计任务书 一、目的任务 电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器为对象，主要完成继电保护概述、主变压器继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、各种继电器选择、绘图等设计和计算任务。为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。 二、设计内容 1、主要内容 （1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。 （2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定。 （3）各继电保护原理图设计，短路电流计算。 （4）继电保护装置整定计算。 （5）各种继电器选择。 （6）撰写设计报告，绘图等。
2、原始数据 某变电所电气主接线如图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，其参数如下：S N =31.5MVA ；电压为110±4×2．5％／38.5±2×2．5％／11 kV ；接线为Y N /y/d 11（Y 0/y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6。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1。 3、设计任务 结合系统主接线图，要考虑两条6.5km 长的110kV 高压线路既可以并联运行也可以单独运行。针对某一主变压器的继电保护进行设计，即变压器主保护按一台变压器单独运行为保护的计算方式。变压器的后备保护（定时限过电流电流）
电力变压器保护设计规范说明 电力变压器保护设计规范（GB／T50062—2008） 4·0·1电压为3～110kV，容量为63MV·A及以下的电力变压器，对下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置： 1，绕组及其引出线的相问短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路。2，绕组的匝间短路。 3，外部相间短路引起的过电流。 4，中性点直接接地或经小电阻接地的电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。5，过负荷。 6，油面降低。 7，变压器油温过高、绕组温度过高、油箱压力过高、产生瓦斯或冷却系统故障。 4.0.2容量为0.4MV·A及以上的车间内油浸式变压器、容量为0.8MV·A及以上的油浸式变压器，以及带负荷调压变压器的充油调压开关均应装设瓦斯保护，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；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 瓦斯保护应采取防止因震动、瓦斯继电器的引线故障等引起瓦斯保护误动作的措施。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，保护动作后应作用于信号并发出远跳命令，同时应断开线路对侧断路器。 4.0.3对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设下列保护作为主保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器，并应符合下列规定： 1，电压为10kV及以下、容量为10MV·A以下单独运行的变压器，应采用电流速断保护。 2，电压为10kV以上、容量为10MV·A及以上单独运行的变压器，以及容量为6.3MV·A及以上并列运行的变压器，应采用纵联差动保护。 3，容量为10MV·A以下单独运行的重要变压器，可装设纵联差动保护。 4，电压为10kV的重要变压器或容量为2MV·A及以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜采用纵联差动保护。 5，容量为0.4MV·A及以上、一次电压为10kV及以下，且绕组为三角一星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的电流速断保护。 4.0.4变压器的纵联差动保护应符合下列要求： 1，应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。 2，应具有电流回路断线的判别功能，并应能选择报警或允许差动保护动作跳闸。 3，差动保护范围应包括变压器套管及其引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在63kV或110kV电压等级的终端变电站和分支变电站，以及具有旁路母线的变电站在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护可短时利用变压器套管内的电流互感器，此时套管和引线故障可由后备保护动作切除；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。 4.0.5对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设下列保护作为后备保护，并应带时限动作于断开相应的断路器，同时应符合下列规定： 1，过电流保护宜用于降压变压器。 2，复合电压启动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。 4.0.6外部相间短路保护应符合下列规定：
电力变压器的保护 默认分类2008-09-26 15:06:24 阅读239 评论0 字号：大中小订阅 第一节电力变压器的故障类型和保护措施 一、故障 1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等 2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等 二、不正常运行情况 1、油箱渗漏造成油面降低 2、外部短路引起的过电流 3、过负荷 三、变压器应设置的保护 1、瓦斯保护（800KVA以上）：重瓦斯（故障） 轻瓦斯（不正常运行） 反映油箱内部故障和油面降低 2、纵联差动保护或电流速断保护（故障） 1000KVA及以上（并联运行：6300KVA以上）纵联差动 2000KVA以上，电流速断灵敏度不够 作为引出线、套管及油箱内故障主保护 3、过电流保护（故障） 外部短路及内部短路的后备保护 4、过负荷保护（不正常运行） 反映对称过负荷 5、接地保护（故障） 110KV及以上大接地电流系统变压器——零序电流保护 外部接地短路引起B过流 内部接地短路的后备保护 6、温度保护（不正常运行） 上层油温监视，自动启动冷却风扇
第二节瓦斯保护 一、原理： 1、适用：800KVA及以上油浸式变压器 反映变压器油箱内部故障的主要保护 2、原理：故障→气体发挥→流向油枕 3、构成：瓦斯继电器 二、瓦斯继电器 1、作用：反映于气体的继电器 2、安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部 连接管坡度（2~4%）：油箱→油枕气流顺利通过 顶盖与水平面坡度（1~1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处 3、结构：浮筒式（已淘汰）——空心浮筒渗油，水银接点抗震性差 浮筒挡板式 开口杯挡板式 （1）浮筒挡板式 结构：上部——密封空心浮筒 下部——金属挡板 水银接点（可绕轴转动） 原理：a、正常运行： 浮筒浮起 挡板下降（重力作用）→水银接点断开 b、轻微故障： 气体上升 漏油层→油面下降→浮筒下转→水银接点动作，发信号 轻瓦斯 c、严重故障： 油流、气流→冲击挡板→水银接点动作→DL跳闸，且发信号
电力变压器的继电保护整定值计算 一．电力变压器的继电保护配置 注1：①当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时，应采用低电压闭锁的 带时限的过电流保护。 ②当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时，应装 设变压器中性线上的零序过电流保护。
③低压电压为230/400V的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装 设专用的过负荷保护。 ④密闭油浸变压器装设压力保护。 ⑤干式变压器均应装设温度保护。 注2：电力变压器配置保护的说明 （1）配置保护变压器内部各种故障的瓦斯保护，其中轻瓦斯保护瞬时动作发出信号，重瓦斯保护瞬时动作发出跳闸脉冲跳开所连断路器。 （2）配置保护变压器绕组和引线多相短路故障及绕组匝间短路故障的纵联差动保护或者电流速断保护，瞬时动作跳开所连断路器。 （3）配置保护变压器外部相间短路故障引起的过电流保护或复合电压启动过电流保护。 （4）配置防止变压器长时间的过负荷保护，一般带时限动作发出信号。 （5）配置防止变压器温度升高或冷却系统故障的保护，一般根据变压器标准规定，动作后发出信号或作用于跳闸。 （6）对于110kV级以上中性点直接接地的电网，要根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护或零序电压保护，一般带时限动作 作用于跳闸。 注3：过流保护和速断保护的作用及范围 ①过流保护：可作为本线路的主保护或后备保护以及相邻线路的后备 保护。它是按照躲过最大负荷电流整定，动作时限按阶段原则选择。 ②速断保护：分为无时限和带时限两种。 a.无时限电流速断保护装置是按照故障电流整定的，线路有故障时，它能瞬时动作， 其保护范围不能超出本线路末端，因此只能保护线路的一部分。 b.带时限电流速断保护装置，当线路采用无时限保护没有保护范围时，为使线路全长 都能得到快速保护，常常采用略带时限的电流速断与下级无时限电流速断保护相配 合，其保护范围不仅包括整个线路，而且深入相邻线路的第一级保护区，但不保护 整个相邻线路，其动作时限比相邻线路的无时限速断保护大一个时间级。 二．电力变压器的继电保护整定值计算 ■计算公式中所涉及到的符号说明 在继电保护整定计算中，一般要考虑电力系统的最大与最小运行方式。 最大运行方式—是指在被保护对象末端短路时，系统等值阻抗最小，通过保护装置的 短路电流为最大的运行方式。 最小运行方式—是指在上述同样短路情况下，系统等值阻抗最大，通过保护装置的 短路电流为最小的运行方式。
电力变压器保护 摘要 电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。 本文是笔者在阅读了大量专业资料、咨询了很多的专家和老师的前提下，按照指导老师所给的原始资料，通过系统的原理分析、精确的整定计算。做出的一套电力变压器保护方案。 本文语言简练、逻辑严密、内容夯实。可作为从事电气工程技术人员的参考资料。 关键词电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算
ABSTRACT The article is about the relay protection of the transformer.I had consulted many experts and teachers before I finished the article．At the same time the massive specialized materials was consulted by me． It is not diffcult to understand the logical organiztion of the article for readers．And the article will bring the usful help to the comrades who is working as a electrical engineer. Keywords Power System Fault Condition, Power Transformer, Relay Protection,
电力变压器的保护 第一节电力变压器的故障类型和保护措施 一、故障 1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等 2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等 二、不正常运行情况 1、油箱渗漏造成油面降低 2、外部短路引起的过电流 3、过负荷 三、变压器应设置的保护 1、瓦斯保护（800KVA以上）：重瓦斯（故障） 轻瓦斯（不正常运行） ?反映油箱内部故障和油面降低 2、纵联差动保护或电流速断保护（故障） 1000KVA及以上（并联运行：6300KVA以上）纵联差动 2000KVA以上，电流速断灵敏度不够 ?作为引出线、套管及油箱内故障主保护 3、过电流保护（故障） ?外部短路及内部短路的后备保护 4、过负荷保护（不正常运行） ?反映对称过负荷 5、接地保护（故障） 110KV及以上大接地电流系统变压器——零序电流保护?外部接地短路引起B过流 内部接地短路的后备保护 6、温度保护（不正常运行） ?上层油温监视，自动启动冷却风扇 第二节瓦斯保护 一、原理： 1、适用：800KVA及以上油浸式变压器 ?反映变压器油箱内部故障的主要保护 2、原理：故障→气体发挥→流向油枕 3、构成：瓦斯继电器 二、瓦斯继电器 1、作用：反映于气体的继电器 2、安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部 连接管坡度（2~4%）：油箱→油枕气流顺利通过 顶盖与水平面坡度（1~1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处 3、结构：浮筒式（已淘汰）——空心浮筒渗油，水银接点抗震性差 浮筒挡板式 开口杯挡板式
（1）浮筒挡板式 结构：上部——密封空心浮筒 下部——金属挡板 水银接点（可绕轴转动） 原理：a、正常运行： 浮筒浮起 挡板下降（重力作用）→水银接点断开 b、轻微故障： 气体上升 漏油层→油面下降→浮筒下转→水银接点动 作，发信号 ?轻瓦斯 c、严重故障： 油流、气流→冲击挡板→水银接点动作→DL跳闸，且发信号 ?重瓦斯 放气阀作用：a、初次运行或换油→油中气体可能导致轻瓦斯误动作 ?可将继电器顶部放气阀打开，放气 b、故障发生后，可通过放气阀收集瓦斯气体，分析其成 分，便于故障分析 特点：浮筒长时间浸泡在油中会向内渗油，水银接点抗震性差（2）浮筒挡板式 结构：上部——开口杯 下部——金属挡板上附磁铁（可绕轴转动） 干簧接点（两对） 原理：a、正常运行： 开口杯上浮 挡板下降（重力作用）→磁铁远离干簧接点，不动作 b、轻微故障： 气体上升 漏油层→油面下降→开口杯下转→干簧接点动 作，发信号 ?轻瓦斯 c、严重故障： 油流、气流→冲击挡板→干簧接点动作→DL跳闸，且发信号 ?重瓦斯 特点：抗震性能好 三、接线 P182图11-3 WSJ：瓦斯继电器 BCJ：带自保持电流线圈（DZB-100，250或220系列） 保证动作可靠 QP：试验用 四、特点 只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障，
湖南科技大学 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题目：35kV电力变压器继电保护初步设计 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2015年 7 月 1 日
《工厂供电》课程设计任务书 完成期限： 2015 年 6 月 29 日开始至 2015 年 7 月 1 日 题目：35KV电力变压器继电保护初步设计 1、设计资料： 图一 S9(S11)-35KV系列配电变压器 图二技术参数 某线路采用S9(S11)-35KV系列配电变压器是双绕组油浸式变压器，Y/Δ-11接线，容量为31.5MVA，变比为115/10.5。 提示：考虑内部绕组相间和匝间短路的保护、瓦斯保护、过负荷保护、过
励磁保护和直接接地系统外部接地作为主保护。2、设计主要内容： （1）系统概况说明； （2）变压器保护方案选择； （3）整定计算； （3）继电保护二次接线原理图，展开图； （4）原理图与展开图的详细说明； （5）各个继电器的选型； （6）其他后备保护考虑。 3、必须完成的图：二次接线原理图和二次展开图。 4、课程设计报告必须有的内容： （1）课程设计的目的； （2）课程设计的任务书； （3）课程设计的原理； （4）课程设计的设计或计算详单； （5）展望，总结和心得； （6）参考文献（注意格式要规范）。
目录 设计任务书........................................................... 目录................................................................. 一、设计目的与意义 (1) 二、继电保护的概述 (5) 1、继电保护综述 (5) 2、继电保护装置组成 (5) 3、继电保护装置基本任务 (5) 4、对继电保护装置的基本要求 (5) 三、任务要求 (6) 四、估算计算负荷电流 (6) 五、短路电流及其计算 (6) 1、最小运行方式 (6) 2、最大运行方式 (8) 六、变压器的故障类型和不正常运行状态 (9) 七、电力变压器继电保护方案确定 (9) 八、瓦斯保护 (10) 1、瓦斯保护原理图.............................. 错误！未定义书签。 2、瓦斯继电器选型 九、定时限过流保护 (10) 1、原理接线图 (10) 2、整定计算 (11) 3、灵敏度校验 (12) 4、各种继电器选型 (12) 十、变压器纵联差动保护 (12) 1、原理接线图 (13) 2、整定计算及灵敏度校验 (13) 3、电流互感器选择及差动继电器选型 (16) 十一、变压器过负荷保护 (16) 1、变压器过负荷保护原理图 (16) 2、过负荷保护整定计算 (16) 3、各种继电器选型 (16) 十二、变压器过励磁保护 (16) 1、过励磁公式推导 (16) 2、过励磁保护工作原理 (16) 3、过励磁保护原理框图 (16) 十三、变压器零序电流保护 (14) 1、保护原理 (14)
电气工程学院 《电力工程》课程设计 设计题目：电力变压器的继电保护设计学生姓名： 专业：自动化 班级：自动化111 完成日期：2014年1月9日
目录 引言 (1) 1 确定变压器的型号及类型 (2) 1.1 变电所变压器容量、台数、型号选择 (2) 1.1.1 变压器容量 (2) 1.1.2 主变压器台数和型号 (2) 1.1.3主变压器确定 (3) 1.2干式变压器的结构 (3) 1.3干式变压器的特点 (4) 1.4 干式变压器的使用注意事项 (4) 2 设计变压器的保护措施 (5) 2.1 电力变压器的故障类型及保护措施 (5) 2.1.1 电力变压器故障及不正常运行状态 (5) 2.1.2 电力变压器继电保护的配置 (5) 2.2 电力变压器相间短路的后备保护 (6) 2.2.1过电流保护 (6) 2.2.2 低电压起动的过电流保护 (7) 2.2.3 复合电压起动的过电流保护 (7) 2.3 电力变压器过负荷保护 (10) 3 设计并画出变压器继电保护原理图及展开图 (11) 3.1.1 继电保护的基本原理 (11) 3.1.2 过电流保护 (12) 3.1.3 过负荷保护 (12) 3.1.4 零序过电流保护 (13) 3.1.5 变压器各个保护动作时限配合 (13) 4 进行高压断路器的继电保护整定计算 (14) 4.1 计算公式中所涉及到的符号说明 (14) 4.2 涉及到的计算公式 (14) 4.2.1 变压器的额定容量计算公式 (15) 4.2.2 变压器低压侧三相短路电流经验计算公式 (15) 4.2.3 过电流保护整定值计算公式 (15) 4.2.4 电流速断保护整定值计算公式 (16) 4.2.5 电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流 (17) 4.2.6 低压三相和二相短路电流的计算 (17) 4.2.7 高压三相短路电流与短路容量的计算 (18) 4.3 整定计算如下 (18) 4.3.1 计算过电流保护整定值 (19) 4.3.2 计算电流速断保护整定值 (20) 参考文献 (21) 附录…………………………………………………………………………………
电力变压器继电保护 发表时间：2018-01-12T13:51:39.940Z 来源：《防护工程》2017年第24期作者：刘利霞[导读] 在电力系统中，电力变压器是输配电力不可缺少的组成部分，在机床电器、机械电子设备等中得到了广泛应用。 河北钢铁集团矿业有限公司机电检修分公司河北唐山 063700 摘要：在电力系统中，电力变压器是输配电力不可缺少的组成部分，在机床电器、机械电子设备等中得到了广泛应用。但是，电力变压器在运行的过程中，由于器件老化等问题导致设备出现故障，从而影响了电力系统的安全持续运行，尤其是大容量变压器出现故障，可能导致整个电力系统严重瘫痪。因而，随着电力系统的飞速发展，人民生活质量的不断提高，对电力变压器的继电保护要求也越来越高。如何加强电力变压器继电保护功能，确保电力系统安全稳定的运行是目前被广泛关注的问题。关键词：电力；变压器；继电保护 1 继电保护的组成及工作原理 供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流电压间相位角的变化，因此故障时参数与正常运行的差别就可以构成不同原理和类型的继电保护。例如，利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护：利用电压降低的特征可构成低电压保护：利用电压和电流比值的变化，可构成阻抗保护：利用电压和电流之间的相位关系的变化，可构成方向保护：利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可构成差动保护等。此外也可根据电气设备的特点实现反映非电量的保护。 2 继电保护的特点 2.1可靠性高 继电保护的可靠性高，是因为有合理的配置、质量技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护与管理。在继电保护系统中，信息管理技术采用了方法库和数据仓库，使得系统的维护和升级更加方便，在运行过程中，整个信息管理系统由以往分散式的传输转变为集中式的运输，即集中于网络中心的数据库和规则库，这样即便其中一个客户的工作站有问题的出现，也不会对整个信息系统的正常运行造成影响。 2.2实用性强 在生产运行中所出现的一些实际问题，通过继电保护能够有效的对二次部分中各类数据之间的使用和共享予以解决。由于其能分析系统、统计数据，这就更便于工作人员的操作，其实用性更强，继电保护运行的水平在一定程度上得以提高。 2.3实现远程监控 因微机保护装置有串行通信的作用，其能与远方的变电站的微机监控系统进行相互间的通信联络，而使得整个微机保护都具备了远程监控性，从而更加保障了无人变电站的继电保护系统的安全运行。 3 电力变压器的继电保护保护措施 3.1 瓦斯保护 瓦斯保护又称为气体继电保护，主要反映内部故障和油面情况，是变压器的主要保护措施。在正常运行时，瓦斯保护的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡锤的作用下，轻瓦斯触点与重瓦斯触点是分开的。当变压器油箱内部出现问题时，变压器油及其他绝缘材料在故障点电流和电弧的作用下迅速发热并产生气体；当故障较为严重时，油箱内存在大量的气体，气体流和油流迅速穿过联通管，进而冲向油枕的上部，由于压强增大，导致继电器内部的油面降低，两个触点接触，就会起动瓦斯保护，使继电器跳闸。 瓦斯保护动作后，可进一步观察油箱内情况，并加以分析，判断是何种故障。瓦斯保护的优点在于具有可靠性、灵敏性及速动性，局限性在于只能反映出油箱内部故障，并且受外界的影响因素大，需要设置过电流保护等后备保护。 3.2 差动保护 差动保护主要通过对变压器高、低压侧的电流大小和相位进行比较，从而对变压器内部引出线与绝缘套管的相间短路故障以及变压器内的匝间保护实现保护功能。差动保护的保护区位于变压器一次、二次侧所装的电流互感器之间。差动保护主要有两种形式：纵联差动和横联差动，其中，纵联差动主要用于保护单回路，而横联差动主要用于保护双回路。 变压器在正常运行时，差动继电器中的电流与两侧电流互感器的二次电流之差相等，因而，差动继电器和继电保护都不会启动。当变压器内部某处发生故障时，故障点短路不等于或者大于继电器的动作电流，继电器就会出现动作，跳变压器各侧断路器将故障切除，同时自动发出动作信号。差动保护的优点在于能反映出变压器内部故障和外部故障，能够单独作用，无延时地将区内各种故障予以切除。因而，差动保护作为变压器的主保护，具有一定的优越性，广泛应用于各种电气主设备和线路的保护设备。 3.3 过电流保护 过电流保护主要用于后备保护，对瓦斯保护或者差动保护起援助性的作用，主要反应外部相间短路引起的过电流。根据系统短路电流和变压器容量、变压器型号的不同，所采用的过电流保护方式也不同，例如：复合电压起动、负序电流及单相式低电压起动。而为了使得电力变压器实现一定的灵敏性和选择性，我们还可以根据变压器的实际情况采用阻抗。 3.4 过励磁保护 当电力变压器的高压侧达到500 kV时，其额定磁密接近于饱和状态，频率降低或电压升高时都有可能引起变压器过励磁。运用过励磁保护，就可以有效防止出现过励磁导致的过电流，可以有效避免变压器绝缘老化、劣化，对于延长变压器的使用寿命具有一定的作用。 3.5 过负荷保护 过负荷保护主要运用于正常运行时的过负荷情况。尤其是对于400 kVA及以上的变压器，需要考虑过负荷可能的情况装设过负荷保护装置，通常动作于信号。一般情况下，变压器的过负荷通常都是三相对称的，因而，只要在一相上接入过负荷保护，并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护。过负荷保护装置要装设在主电源侧。 4 电力变压器继电保护优化措施分析