工厂主变压器的继电保护系统

设计题目：工厂主变压器的继电保护系统学院、系：电子电气工程系班级：电气0901姓名：李安学号： 09 号指导老师：钟美杰2012年 03 月目录目录 (2)摘要 (3)Abstract (4)第一章电力系统继电保护概述 (5)1.1 继电保护的作用 (5)1.2 继电保护的基本要求、原理、构成与分类 (6)第二章系统运行方式及选择 (11)2.1 任务与要求 (11)2.2 中性点接地方式的类型 (14)第三章短路电流的计算 (18)3.1概述 (18)3.2短路电流计算目的 (18)3.3短路电流计算的一般规定 (19)3.4短路计算基本假设 (19)3.5短路电流计算的步骤： (19)第四章主变压器保护设计 (22)4.1.变压器保护重要性 (22)4.2.变压器的故障类型和不正常运行状态 (22)4.3 变压器保护配置原则 (23)4.4 变压器纵联差动保护 (25)4.5变压器后备保护 (33)4.6 变压器保护的整定计算 (36)第五章继电保护二次回路设计 (40)5.1 二次回路的基本概念 (40)5.2 二次保护回路全图 (42)参考文献 (46)摘要供电网络与我们的生活息息相关，由于现在的智能化设备发展非常迅速，这些设备又普及到了社会上的每个角落，以至于人们时时刻刻都离不开电，不管是工业用电还是生活用电，每停一天电，对于全国而言就是一个很大的损失，然后供电网络必须时刻工作，从而网络上工作的器件寿命就不会很长，但是在这基础上我们尽量不要因为外界影响使器件寿命变的更短，比如电力变压器就是供电网络中非常重要的部分，电力变压器是工、矿企业的主要设备，运行、检修、维护质量的优劣，将直接影响企业的安全生产和经济效益，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。

本文所设计的继电保护系统就是利用当变压器内外发生故障时，由于电流、电压、油温等随之发生变化，通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围，继而作出相应的反应和处理。

关键词：继电保护、整定计算、变压器。

AbstractSupply network is closely related to our lives, and very rapidly the development of intelligent devices, these devices has spread to every corner of the society, that people at all times can not do without electricity, industrial electricity or lifeelectricity, stop every day of electricity for the country as a whole is a great loss, and then the power supply network must always work, so working on the device lifetime in the network will not be long, but on this basis, we try not to because of the outsideaffect the device lifetime is shorter, such as power transformers is a very important part in the supply network, power transformer is working, mining enterprises of major equipment, operation, repair, maintain quality of the pros and cons, will directly affect the safety and productionand economic benefits, large-capacity transformer is very expensive components must be installed according to the capacity of the transformer and the importance of good performance, reliable action to protect components. Relay protection system designed in this paper is to use the transformer inside and outside the failure to discover, through these sudden changes in current, voltage, oil temperature and other changes as to determine the nature and scope of thetransformer fault, and then respond accordingly and treatment.Keywords: protection, tuning calculations, transformer.第一章电力系统继电保护概述1.1 继电保护的作用电力系统运行要求安全可靠。

但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。

因此，受自然条件、设备及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。

最常见、危害最大的故障是各种形式的短路。

①故障造成的很大的短路电流产生的电弧使设备损坏。

②从电源到短路点间流过的短路电流引起的发热和电动力将造成在该路径中非故障元件的损坏。

③靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。

④破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡甚至使该系统瓦解和崩溃。

所谓不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统振荡等。

故障和不正常运行情况常常是难以避免的，但事故却可以防止。

电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。

它的基本任务是：自动、有选择性、快速地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，并保证该系统中非故障部分迅速恢复正常运行。

反映电气元件的不正常运行状态，并依据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸。

应该指出，要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。

后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行。

例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、快关汽门、电气制动、远方切机、在按选定的开关上实现系统解列、过负荷控制等。

随着电力系统的扩大，对安全运行的要求也越来越高。

为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制，这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。

1.2 继电保护的基本要求、原理、构成与分类1.2.1基本要求对作于跳闸的继电保护，在技术上应满足四个基本要求，及可靠性、选择性、性和灵敏性1.2.2基本原理要完成继电保护的基本任务，首先要提取和利用电力元件在三种运行状态下的“差异”，然后“区分”出三种运行状态（正常、不正常和故障状态），最后是“甄别”出发生故障和出现异常的元件。

目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。

（a）正常运行情况（b ）三相短路情况图1-1 我国常用的110kV 及以下单侧电源的供电网络发现并正确利用能可靠区分三种运行状态的可测参量或参量的新差异，就可以形成新的继电保护原理。

在此以图1-1为例分析一下利用不同电气量特征分别能构成哪种保护：1.线路电流幅值l d I I ••⎤⎥−−−→−−−→⎥⎥⎦差异构成正常时：负荷电流短路时电流幅值增大过电流保护短路时：短路电流2.母线的相间或对地电压幅值()5%10%⎤−−−→⎥⎦−−−→差异构成正常时：在额定电压附近变化～短路时电压幅值降低短路时：短路点的相间或对地电压降低到零低电压保护 3.线路始端电压与电流之比（即测量阻抗）图1-2 220kV 及以上多侧电源的输电网路⎤⎥⎥−−−→⎥⎥⎥⎦−−−→差异构成正常时：反映该线路与供电负荷的等值阻抗 及负荷阻抗角（功率因数角）短路时测量阻抗幅值降低，阻抗角增大短路时：反映该测量点到短路点之间 线路段的阻抗距离保护（低阻抗保护）如图1-2所示，其中：正常运行——如图1-2（a ）所示，如果规定电流的正方向是从母线流向线路，那么，A-B 两侧电流的大小相等，相位相差︒180，两侧电流的矢量和为零。

外部短路——如图1-2（b ）所示，如果规定电流的正方向是从母线流向线路，那么，A-B 两侧电流的大小相等，相位相差︒180，两侧电流的矢量和为零。

内部短路——如图1-2（c ）所示，两侧电源分别向短路点供给短路电流2d I •'和2d I •''，都是由母线流向线路，此时两个电流一般不相等，在理想条件下（两侧电势同相位且全系统的阻抗角相等），两个电流同相位，两个电流的矢量和等于短路点的总电流，其值较大。

其他类型的保护有：1.纵联保护——利用某种通信通道同时比较被保护元件两侧正常运行与故障时电气量差异的保护。

①电流差动保护—利用内部与外部短路时两侧电流矢量的差别构成。

②电流相位差动保护——利用内部与外部短路时两侧电流相位的差别构成。

图1-3 过电流保护单相原理图③方向比较式纵联保护——利用内部与外部短路时两侧功率方向的差别构成。

以上保护常被用做220kV 及以上输电网络和较大容量发电机、变压器、电动机等电力元件的主保护。

2.反映非电量特征的保护①气体保护——当变压器油箱内部的绕组短路时，反应于变压器油受热分解所产生的气体保护。

②过热保护——当变压器油箱内部的绕组短路时，反应于电动机绕组温度的升高而构成的保护。

1.2.3 构成以过电流保护为例：（如图1-3所示） 正常运行：fh LH I I n = LJ 不动故障时：d LH dzj I I n I => LJ 动 SJ 动（延时） XJ 动 信号TQ动跳闸保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。