变压器继电保护
1.摘要
继电保护在电力的生产、输送及使用过程中都起到了至关重要的作用，为保证供电的可靠性做出了极大的贡献。其中对变压器的保护是重要的一部分，在电力的传输中变压器是至关重要的设备，完成电压等级的变换。对变压器的保护是电力系统继电保护的重要组成部分。
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。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。本次设计是对某三绕组变压器继电保护的设计，气体保护和总差动保护组成了变压器的主保护，过电流保护是变压器的后备保护，另外还涉及了零序电流保护。设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、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。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，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。
关键词：继电保护变压器短路电流整定计算
2.设计基本资料
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。（图中的L1的参数改为L1=20km ）
电气主接线图
图2.1 电气主接线图
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。
～
3继电保护理论知识
3.1 继电保护概述
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，使之免遭损害，所以称继电保护。
3.2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。
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。
(2)反映非电气量的保护
如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。
继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分模拟型和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行：跳闸或发信号。
3.3对继电保护的要求
继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
（1）选择性
选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
（2）速动性
速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。
对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。
（3）灵敏性
灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。
系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；
系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
（4）可靠性
可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。
安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。
信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。
以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。
4 电力变压器继电保护设计
4.1 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。
图4.1 变压器瓦斯保护接线图
图4.2 变压器瓦斯保护展开图
4.2 变压器纵差动保护
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。
图4.3 三绕组变压器差动保护单相原理图
4.3 复合电压启动的过电流保护
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。
图4.4 复合电压启动的过电流保护原理图
图4.5 复合电压启动的过电流保护展开图
4.4 变压器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：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，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。
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。
图4.6 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
5 短路电流计算和继电保护设计整定
5.1 运行方式分析
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。
5．2 短路电流计算
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。
5.2.1 画出短路等值电路
图5.1 短路等值电路
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
1.01000
100
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
()75.106175.102
1
001=-+=
k U ，()25.06175.1021002-=+-=k U
Xs.min=0.1 Xs.max=0.2
X TH =0.3413
X TM =-0.0079
X TL =0.1984
X l1=7.256
X l2=5.442
X l4=1.023
X l3=1.023
0.1984
-0.0079
0.3413 K5
K4
K3
K2
K1
()25.66175.102
1003=++-=k U ，3413.05.3110010075.10100001
.=?==
TN d k H T S S U X 007937.05.31100
10025.0100002.-=?-==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
22
2
22=??==d d l U S l X X
023.137
100
154.02
233
142=??===d d l l U S l X X X 5.2.2 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
.01351
0079.03413.02.01560866.0233min .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 783082
.64763
442.56397.0866.05500866.0max ).5(1)2(min .5==+?==
∑
5.2.3 保护装置的配置
表5.1 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
5．3 各保护装置的整定计算
5.3.1 纵差保护的整定计算
（1）计算变压器差动臂中电流，由表4.2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5.2 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
5
300
51653=
?=60
5
1000
54733=
?=200
52000
=400
差动臂中的电流（A ）
75.460165
3=? 1.4200
473
3=? 2
12.4400
1650
= （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 K K K I kl err st rel op 255785325.078505.01.01.013.1'
3max .=?=?++?=?+?+=
()()A K I I av kl kl 78595.108597
5.101158597'
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）其他各侧工作绕组和平衡绕组的匝数。 38.5kV 侧的平衡绕组为
()()()()22.1812.412.475.4.5.3825.38211025.38=???? ??-=???
? ??-=set op N n N b W I I I W 匝 11kV 侧的平衡绕组为
()
()()()27.181.41.475.4.112112110211=???? ??-=???
? ??-=set op N n N b W I I I W 匝 取平衡绕组整定匝数：()()1115.38==set b set b W W 匝
取工作绕组匝数:()()918115.38=+==set w set w W W 匝 6）整定匝数与计算匝数不等引起的相对误差为
()()()()05.0024.0822.11
22.1.11.111111<=+-=
--=
?set
op b set b b W W W W m
()()()()05.0029.08
27.11
27.1.5.38.5.385.385.38<=+-=
--=
?set
op b set b b W W W W m
7）制动系数和制动绕组匝数计算。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=+++?
制动绕组的计算匝数:63.39
.09
363.0=?==αtg W K W w res res 匝 取整定匝数：4.=set res W 匝 8）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=== 对11kV 侧工作安匝
()
()2.13560
58833.'
2min .111=?==H TA k W K I AW 匝
()38.1004200
300
35.38=+??=
W AW 匝 由继电器特性曲线查得()2.13511=AW 匝，38.10=res AW 安匝时，动作安匝整定为
66=op AW 安匝，则灵敏性205.266
2
.135min .>==s K 满足要求。
5.3.2 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)负序电压元件的动作电压
()KV U U N op 1262.106.02.2-=-=，取KV 10
(4)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。
5.3.3 38.5kv 侧方向过电流保护
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 不合要求。
5.3.4 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
359975.06035991.05.05.1.3max
.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
5.14.10270280027073
.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。
5.3.5 变压器气体保护整定
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）
6 总结
这次课程设计，虽然时间短暂，但是在这段时间里我学到了很多的东西，也第一次将继电保护的理论知识运用到实际中，收获很到。从一开始的不知所错，慢慢的一点点分析和思考我明白了设计的基本思路，到最后的成稿我有种兴奋的感觉，在此过程中我慢慢懂得了怎样使继电保护的基本原理得到运用。
课程设计是将专业知识进行综合运用的训练，训练就会有困难，解决困难就是进步，每走一步我们都是在成长。首先是思考，遇到问题先思考“三思而后行”教会了我们这个道理，只有明白了其中的奥妙才能找到问题的本质；然后是方法，不管是什么问题都有很多的方法可以解决，但是什么方法才能事半功倍，这是我们应该寻求的；最后是认真，做任何事情都要认真仔细，即使找对了思路，有了好的方法，如果在实施过程中出现了差错那就功亏一篑了。这三点都是重要的，少了一点将会举步维艰，这是我在这次的设计中体会到的道理。不仅如此，本次课程设计还让我的思维更加缜密，考虑问题更加全面，不至于顾头不顾尾。这一周我对继电保护的基本要求，即可靠性，选择性，快速性，灵敏性有了新的认识，提高了理论结合实际的能力，巩固了书本知识，提高了动手能力、发现问题和解决问题的能力。变压器继电保护的设计，使我深刻的认识到其保护的严谨和全面，这对我在以后的工作中有着重要的影响。除此之外，对电力系统再一次的分析分计算更让我巩固了电力系统的知识，对互感器、继电器等一系列继电保护设备也有了更进一步的认识。
总之，在这次设计中，在巩固已有知识的基础上，也学到了很到新的东西，而且对以往的知识有了更新、更深刻的认识。我相信这次设计将会对我以后的工作和生活有着很大的促进，让我受益匪浅。
7.致谢
一周的课程设计已经结束，有了让人欣慰的成果，首先在此感谢郭权利老师的悉心指导，在我们困惑不知所措时是郭老师为我们及时解决问题，更让我们明白了其中的道理，并且教会我们怎样灵活运用继电保护原理。郭老师不厌其烦的解释是我们进步的基础，是我们继续前进的强有力支持，在此衷心感谢郭老师。另外还要感谢各组员的辛勤劳作，我们的讨论是我们前进的双脚，一步步坚强有力。谢谢那些帮助我的朋友们！
附录保护配置原理接线图
电力变压器继电保护技术的应用与发展
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。
某电力变压器继电保护设计(继电保护)
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。
变压器差动保护
第二节变压器差动保护 1.概述 电气主设备内部故障的主保护方案之一是差动保护，差动保护在发电机上的应用是比较简单的，但是作为变压器内部故障的主保护，差动保护将有许多特点和困难。 变压器有两个和更多个电压等级，构成差动保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的差动保护不平衡电流将比发电机大得多。 变压器每相原副边电流之差(正常运行时的励磁涌流)将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平，势必引起差动保护误动作。更有甚者，在空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路被切除而变压器端电压突然恢复时，暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小可与短路电流相比拟，在这样大的不平衡电流下，要求差动保护不误动，是一个相当复杂困难的技术问题。 正常运行中的变压器，根据电力系统的要求，需要调节分接头，这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。 变压器差动保护能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路环中的电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。 变压器差动保护还应能反应高压侧(中性点直接接地系统)经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。 综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大和很大的不平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微匝间短路，可见变压器差动保护要比发电机差动保护复杂得多。 2.配置原则 对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定： (1) 10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动 保护。6.3MVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。 (2) 10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2MVA及以上的变压器，当电 流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。 (3) 0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下，线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两 相三继电器式的过流保护。 (4) 以上所述各相保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。 3.要求达到的性能指标 (1) 具有防止区外故障误动的制动特性； (2) 具有防止励磁涌流引起误动的功能； (3) 宜具有TA断线判别功能，并能选择闭锁差动或报警，当电流超过额定电流的 1.5～2倍 时可自动解除闭锁； (4) 动作时间(2倍整定值时)不大于50ms； (5) 整定值允差±5%。 4.原理及其微机实现 4.1四方 4.1.1 保护原理 变压器差动包括主变差动、发变组差动、厂用变差动、起/备变差动、励磁变差动等，对于高压侧为500kV的一个半开关接线方式，发变组差动及主变差动保护应反应四侧的电流量。
变压器继电保护
1.摘要 继电保护在电力的生产、输送及使用过程中都起到了至关重要的作用，为保证供电的可靠性做出了极大的贡献。其中对变压器的保护是重要的一部分，在电力的传输中变压器是至关重要的设备，完成电压等级的变换。对变压器的保护是电力系统继电保护的重要组成部分。 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。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。本次设计是对某三绕组变压器继电保护的设计，气体保护和总差动保护组成了变压器的主保护，过电流保护是变压器的后备保护，另外还涉及了零序电流保护。设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、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。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，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。 关键词：继电保护变压器短路电流整定计算
2.设计基本资料 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。（图中的L1的参数改为L1=20km ） 电气主接线图 图2.1 电气主接线图 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。 ～
变压器差动保护历史及思考
电力变压器差动保护技术的发展 及对提高可靠性的思考 董济生 一、引言 电力变压器是电网最主要的设备之一，对于电网的安全稳定运行具有极其重要的作用。由于其单体价值高，在电网中的数量多，一旦发生故障将对电网的运行造成严重后果。通常情况下，变压器保护正确动作率，远低于线路保护的正确动作率。所以历来人们对变压器保护装置的研究、配置、运行都非常重视。随着电网的飞速发展，超高压、大容量变压器的出现，对变压器的保护装置也提出了新的更高的要求。因此迫切需要对变压器保护进一步发展与完善。 本文试图通过对电力变压器差动保护技术的发展的回顾，谈提高其动作可靠性的思考。 二、变压器故障的类型及应配置的保护 变压器的运行故障主要有两类： （1）油箱内部故障 包括各相绕组之间的相间短路、单相绕组部分线匝之间的匝间短路、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、铁心烧损等； （2）油箱外部故障 包括引出线的相间短路、绝缘套管闪络或破碎引起的单相接地（通过外壳）短路等。 变压器故障会导致不正常工作状态，主要表现在：外部短路或过负荷产生过电流、油箱漏油造成油面降低、长时间油温过高、中性点过电压等。 根据变压器的故障状态，应装设下述保护： （1）瓦斯保护 防止变压器油箱内各种短路故障、油面降低以及长时间油温过高在壳内产生的气体，其中重瓦斯跳闸、轻瓦斯发信号；（2）纵联差动保护和电流速断保护 防止变压器绕组和引出线相间短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路； （3）相间短路的后备保护，包括过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护 防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备； （4）零序电流保护 防止大电流接地系统中变压器外部接地短路；、 （5）过负荷保护 防止变压器对称过负荷； （7）反应变压器油温过高的报警信号。 以上1和7是非电类参数的，其它是电类参数。其中，差动保护原理简单、易于实现，有很高的动作选择性和灵敏度，以其优越的保护性能不仅成为大容量、高电压变压器的主保护，而且在发电机、超短线路也被采用。但是由于变压器自身的特点，存在着容易误动的情况。 三、变压器差动保护误动的原因 变压器差动保护属于纵差保护，即将电气设备两端的保护装置纵向联接起来，并将两端电气量比较来判断保护是否动作，其基础是基尔霍夫定律。根据该定律，保护范围内流入与流出的电流应该相等（变压器归算到同侧），当保护范围内发生故障时，其流入与流出的电流不等，差动保护就是根据这个差电流作为动作判据。但是在实际应用中，由于变压器励磁涌流等原因的存在，导致了变压器差动保护的误动。 从理论上讲，变压器在正常运行和区外故障时，流经差动保护装置的电流应该为零。然而，由于变压器在结构和运行上的特点，实际运行中有很多因素使该电流不为零，从而产生不平衡电流。即当保护范围内无故障时也存在不平衡电流，这些不平衡电流有可能引起保护误动。以下，对不平衡电流产生的原因及消除方法予以分析。 1、稳态情况下不平衡电流产生的原因及消除方法： 在变压器稳态运行的状态下，影响差动保护误动的原因就是回路中的不平衡电流。其产生的原因大致有： （1）因各侧绕组的接线方式不同造成电流相位不同而产生不平衡电流 我国规定的五种变压器标准联结组中，Y/D-11双绕组变压器常被使用。这种联结方式的变压器两侧电流相差30°，要使差动保护不误动就要设法调整电流互感器二次回路的接线和变比以进行相位校正，使电源侧和负荷侧的电流互感器二次电流相差180°且大小相等，这样就能消除Y/D-11变压器接线对差动保护的影响。 （2）因电流互感器计算变比与实际变比不同而产生不平衡电流
继电保护设计
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
浅谈500kV变电站变压器的继电保护问题
浅谈500kV变电站变压器的继电保护问题 发表时间：2017-12-30T20:22:48.630Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：杨勇全楠万磊[导读] 摘要：500kV变压器的工作电压高，容量大，在电网中占有十分重要的地位，一旦变压器出现问题或者继电保护出现故障则会引起主变停电，从而造成重要的经济损失。 （国网山东省电力公司检修公司山东济南 250000；国网山东济宁市任城区供电公司山东济宁 272000； 国网山东省电力公司检修公司山东济南 250000）摘要：500kV变压器的工作电压高，容量大，在电网中占有十分重要的地位，一旦变压器出现问题或者继电保护出现故障则会引起主变停电，从而造成重要的经济损失。因此，在变压器出现故障是要尽快进行故障查找，并进行故障排除。基于此，本文就500kV变电站变压器的继电保护问题进行分析。 关键词：故障类型；继电保护；变压器；500kV 继电保护动作从字意上理解可以认为是继电保护的操作流程，是动作后继电器接点状态及发生变化的规律，接点变化将原先不导通的开关跳闸回路进行导通，形成了开关跳闸现象和模式。在继电保护工作中，主要是通过四项基本要求进行工作的，即灵活性、速动性、连环性、灵敏性。 一、常见的500kV变压器故障类型 500kV变电站的主变压器在运行过程中，容易受到多方面因素的影响，出现一系列问题。较常出现的故障类型如下：1）在设备长时间处于超负荷运转的状态下，极易导致设备受到不同程度的损害，进而直接对设备的运行效率及运行质量构成不良影响。针对这一情况，便应从设备监测的方向着手，如采取过负荷保护装置进行安装，在设备出现超负荷运转现象的情况下可充分发挥监测功能，如负荷到达所设定的保护上限时，设备可自行发出相应的警报信号，以提示工作人员对设备负荷做出调整。2）对于大型变压器而言，出现过励磁现象的可能性相对较高。针对这一现象，可通过安装过电压保护装置、过励磁保护装置的方式进行处理，另外还可自行进行还上限设置，以使过励磁现象出现时可自动引起自动跳闸装置。3）针对油箱压力过大、变压器油温过高、绕组温度过高、冷却系统故障等方面的故障问题，进行处理的过程中应当严格以变压器相关标准规范为依据，实施相应的保护装置安装，使该装置能够在出现上述故障的情况下发出相应信号，或直接进行自动跳闸。另一方面，为使故障造成的损失可得到最大化降低，首先，可采用复合电压起动的过电流对内部短路、相应母线及出现部分进行负责，并将其作为后备；其次，还可采用总联差动保护对变压器绕组、绕组匝间短路予以保护。 二、常见的500kV变压器继电保护类型 1）差动保护。差动保护是指借助变压器高低两侧流动的电流大小和相位差别来对变压器进行保护工作。由于其具备较高的灵敏度、良好的选择性、便于操作的特点，并能有效区分设备发生的故障类型。同时能对设备发生的故障进行精准的切除，确保电路系统的正常运行。因此，差动保护措施已经广泛的被使用在各种电路线路的保护工作中。 2）瓦斯保护。当变压器在进行正常的工作时，一旦油箱发生故障，变压器油箱的油会在油箱发生故障的位置被电弧点燃，发出气味，从而降低油箱内油的高度，自动对设备进行瓦斯保护。 3）过电流、过励磁保护。当变压器在进行正常的工作时，一旦一侧出现高于500kV的电压时，则此时的磁密度处于保护状态。如果频繁出现电压升高和降低的现象，则会引起过励磁现象的发生。过励磁保护措施是借此电压的升高所引起的过励磁现象来对变压器进行保护，进而减少设备的损伤，延长设备的使用寿命。 三、500kV电力变压器继电保护措施的具体应用 1）利用微机及相关信息，处理继电保护故障。①技术人员需要对微机所提供的设备故障信息进行全面的分析，排除一些简单的故障问题；②电力企业需要重视人为处理故障的工作。比如一些继电保护故障出现后，仅从现场设备的信号指示或者数值反映无法真正找到故障的位置，这与工作人员的工作态度、重视度有关。针对这种现象，需要如实向上级部门进行反映，从而在最短时间内发现问题并解决问题；③需要对故障录波和事件记录进行充分的分析和研究，从中找出故障发生的原因。借助记录信息，可以对系统进行全方位的检查各故障的排查，一旦发现故障出现在继电保护中，则需要保持设备的原状进行记录，制定出科学有效的措施后再进行故障处理。 2）合理应用检查方法。一旦变压器继电保护不良运作时，可以选择逆序检查的方式来对故障发生的原因进行排除。一旦变压器继电保护无反应时，可以选择顺序检查的方式来对设备的外部、绝缘部位、电源的工作性能、保护性能等进行顺序检测。此外在对继电保护设备的动作逻辑和动作时间进行检查时，可以选择整组试验的方式来进行检查工作。通过对段时间内出现的故障问题进行分析判断，找出故障发生的原因和位置，进而对问题进行解决。 3）继电保护常见故障的解决。对瓦斯故障的处理方式进行分析，一旦设备执行瓦斯保护工作时，可以借助复归音响来对变压器的电流数值、电压数值和温度变化进行密切的监视，并且对直流系统的绝缘接地情况和二次回路现象进行检查，从而有效排除故障。一旦发生瓦斯继电器内出现氧化现象，则应及时排除瓦斯继电器内滞留的气体，并且对其他进行收集和检验。如果气体为无色、无臭味不具备易燃性，则表明变压器可以正常进行工作；如果气体为白色或者淡黄色、有刺激性气味且具备燃烧性，则表明变压器内部发生故障，需要进行检修。同时需对变压器内部的油进行取样化验，一旦闪电低于5℃，则立即停止变压器工作，对其内部进行全面检修。此外对差动保护故障的排除方式进行分析，可以选择新安装的变压器来对其进行5次空投试验，从而对差动保护是否可以躲过励磁现象进行测验，并且检查回路接线情况。比如在对接线错误所导致的误动现象时：①可以对变压器进行极性试验，从而检查二次回路的正常性；②需要对电缆线等接线进行检查，保证二次回路绝缘线良好。 4）500kV电力变压器继电保护的改进。为更好避免电力变压器继电保护故障现象的出现，可对变压器的外部进行全面保护以减少故障发生。以差动保护来对500kV电力变压器继电保护系统的主保护系统来进行优化为例，主要包含以下几方面内容：①差动保护的构造：以基尔霍夫定律为基础，差动保护措施能够有效确保电力变压器正常的进行工作，或者在设备外部出现短路期间来实现变压器三侧电流向量值为0，从而有效保护线路，其结构图如图1所示。②比率制动：保差动保护符合设备要求的基础下应用和谐波制动，可以有效提高电力变压器的灵敏度和安全可靠性。此外使用比率制动，可有效避免设备发生故障时出现误动现象。电力变压器空载投入或者切除外部故障问题后，可借助谐波来进行制动，恢复变压器电压。
2021年电力变压器运行的安全与继电保护
( 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
变压器继电保护基本知识
1、计算机构成保护与原有继电保护有何区别？ 主要区别在于原有的保护输入是电流、电压信号，直接在模拟量之间进行比较处理，使模拟量与装置中给定阻力矩进行比较处理。而计算机只能作数字运算或逻辑运算。因此，首先要求将输入的模拟量电流、电压的瞬间值变换位离散的数字量，然后才能送计算机的中央处理器，按规定算法和程序进行运算，且将运算结果随时与给定的数字进行比较，最后作出是否跳闸的判断。 2、零序电流保护的各段保护范围是如何划分的？ 零序电流I段躲过本线路末端接地短路流经保护的最大零序电流整定；不能保护线路的全长，但不应小于被保护线路全长的15%～20%；零序II段一般保护线路的全长，并延伸到相邻线路的I段范围内，并与之配合。零序III段是I,II段的后备段，并与相邻线路配合。 3、什么是重合闸的后加速？ 当线路发生故障时，保护按整定值动作，线路开关断开，重合闸马上动作。若是瞬时性故障，在线路开关断开后，故障消失，重合成功，线路恢复供电；若是永久性故障，重合后，保护时间元件被退出，使其变为0秒跳闸，这便是重合闸动作后故障未消失加速跳闸，跳闸切除故障点。 4、错误操作隔离开关后应如何处理？ （1）错拉隔离开关时，刀闸刚离开静触头便发生电弧，这时立即合上，就可以消弧，避免事故，若刀闸已全部拉开，则不许将误拉的刀闸再合上；（2）错拉隔离开关时，即使合错，甚至在合闸时发生电弧，也不准再拉开，因为带负荷刀闸会造成三相弧光短路。 5、什么叫R、L、C并联谐振？
电阻、电感和电容相并联的电路，在一定频率的正弦电源作用下，出现电路端电压和总电流同相，整个电路呈阻性的特殊状态，这个状态叫并联谐振。 6、射极输出器的主要特点是什么？ 输入电阻较大，输出电阻较小，电压放大倍数近似等于1，但小于1，输入电压与输出电压相同。 7、保护装置符合哪些条件可评定位一类设备？ 一类设备的所有保护装置，其技术状况良好，性能完全满足系统安全运行要求，并符合以下主要条件：（1）保护屏、继电器、元件、附属设备及二次回路无缺陷。（2）装置的原理、接线及定值正确，符合有关规定、条例的规定及反事故措施求。（3）图纸资料齐全，符合实际。（4）运行条件良好。 8、对控制开关的检查项目及其内容有哪些？ 对控制开关的检查内容有：（1）外壳清洁无油垢，完整无损。（2）安装应牢固，操作时不活动。（3）密封盖密封良好。（4）各接线头联接应牢固，不松动，不锈蚀。（5）转动灵活，位置正确，接触良好。（6）打开密封盖，用手电筒照着检查，内部应清洁，润滑油脂不干燥，接触点无烧损。用绝缘棍试压触片，压力应良好。 9、变压器差动保护在变压器空载投入时民营检查哪些内容？ 变压器的差动保护，在新安装时必须将变压器在额定电压下做5次空载试验。在作空载投入之前，应对二次接线进行检查，并确保正确无误。空载投入试验应在变压器的大电源侧和低压侧进行，这是因为系统阻抗及变压器饿漏抗能起限制励磁涌流的作用，而大电源侧系统阻抗小，且一般变压器低压绕组绕在里面，漏抗较小，故在大电源和低压侧投入时涌流较大。在试验中，保护装置一次也不应动
变压器差动保护原理
变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，降压变，具体参数如下：主变高压侧电压U高=110KV,主变低压侧电压U低=10KV,变压器容量Sn=240000KV A, 高压侧CT变比1000/5,低压侧的CT变比是1500/5.计算平衡系数。 I1’：流过变压器高压侧的一次电流；
I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障； 四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们
浅谈电力变压器继电保护设计
浅谈电力变压器继电保护设计 本文主要介绍了电力变压器的常见故障，异常工作状态和继电保护配置，并分析了几种电源变压器基于保护需要进行配置的方法。为了确保安全，电力系统经济稳定地运行，保护设备必须正确设置并进行精确调整。电力变压器在操作中，经常会遇到各种故障，这将对安全持续的电力系统的正常运行造成负担，尤其是规格较大变压器的损坏，它会直接造成整个系统的无法运行。 标签：电力变压器；继电保护；设计 前言： 电力能源作为当代社会能源系统中不可或缺的能源之一，其已经成为社会不断发展的基石。随着人类生活水平的不断提升，大功率用电器的广泛普及，用电量也在不断增加。作为主要设备的电力变压器是电力系统的核心，在其运行时经常会面临各种问题，这就对电力系统的安全持续运行造成严重影响，特别是大容量变压器遭到破坏或运行问题时时，影响最为严重。为了确保电力变压器的稳定持续运行，防止安全事故发生，保证电力系统的安全稳定运行，这就要求我们基于变压器的容量，结构和故障类型安装合适的继电保护装置。 1、关于电力变压器继电保护的概述 1.1电力变压器继电保护的要求 继电保护装置要求具有独立性，并通过专用的电源系统来供电，并且使得开关电路和一次侧高压进行隔绝。继电保护装置也要构成相应的一个整体，随时沟通与联系，例如当其之间的接触短路时，位于短路点所在的支路两端的保护装置应该马上运行，主要运行方式是进行跳闸处理，而短路点所在的上下两段的保护装置要安全可靠并且不发生跳闸处理的问题。由于继电保护装置主要目的是从电源系统中迅速切除，减少电力企业的损失，因此跳闸电路安全可靠性要非常高，跳闸回路相互之间要求隔绝。 1.2电力变压器继电保护所具备的特点和优势 继电保护具有可靠性。一般来说，它对配置要求较高，性能还要可靠且优越，其主要保护方法是方法库和数据仓库。电气设备的价值和功能价值的发挥离不开可靠的继电保护装置。当电压要求220千伏或者要求更高的设备运行时，这些电力设备都要相互独立运行，且由两套独立的控制系统来进行控制。当其中一套系统无法工作时，另一套系统也可在设备发生故障时实现对设备进行控制的操作。当然，继电保护也具有很好的灵敏性。对于复杂的电路装置在高电阻接地故障发生时灵敏度的高低就在此处体现。一般来说，其最末一段零序电流保护的电流暂定值不应大于300A（一次值）。继电保护也具有速动性，良好的速动性可以提高整个系统运行时的水平，提高系统稳定性，减少设备发生故障的概率，缩小故障
电力变压器继电保护设计
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
电力变压器继电保护设 计 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
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
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 =；电压为110±4×2．5％／ ±2×2．5％／11 kV；接线为Y N /y/d 11 （Y /y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%） =，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）作为线路的远后备保护。 图1 主接线图 注： 学号尾号为1、2、3的同学，用图中S kmax =1010MVA，S kmin =510 MVA进行计 算； 学号尾号为4、5、6的同学，用图中S kmax =1100MVA，S kmin =520 MVA进行计 算； 学号尾号为7、8、9、0的同学，用图中S kmax =1110MVA，S kmin =550 MVA进行 计算。 三、时间、地点安排
变压器差动保护原理
主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变 压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：
变压器差动保护
变压器主保护 （一）变压器的基本结构及联结组别 1.1：电力变压器主要是由铁芯及绕在铁芯上的两个或两个以上的绝缘绕组构成。为增强各绕组之间的绝缘及铁芯，绕组散热的需要，将铁芯置于装有变压器油的油箱中。然后，通过绝缘套管将变压器各绕组引到变压器壳体之外。 大型电力变压器均为三相三铁芯柱式变压器或者由三个单相变压器组成的三相组式变压器。 1.2：将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来，组成某一联结组别的三相变压器。双绕组变压器的主要联结组别有：YNy,YNd,Dd及Dd-d。分析表明，联结组别为Yy的变压器，运行时某侧电压波形要发生畸变，从而使变压器的损耗增加，进而使变压器过热。因此，为避免油箱壁局部过热，超高压大容量的变压器均采用YNd的联结组别。 YNd联结组别的变压器中YN连接的绕组为高压侧绕组，而呈d连接的绕组为低压侧绕组，前者接大电流接地系统（中性点直接接地系统），后者接小电流接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地的系统）。 1.3：在实际运行的变压器中，最多的即为YNd11联结组别的，以其为例，介绍一下联结组别的含义： Y代表变压器高压绕组接成Y形，N代表中性点接地，D代表低压绕组接成d， 11代表低压侧的线电压或线电流分别滞后高压侧对应线电压或线电流（即三角形侧超前星型侧30度），相当于时钟的11点，故又叫11点接线方式。 （二）瓦斯保护： 变压器的主保护主要由瓦斯保护和差动保护构成，简单介绍一下瓦斯保护 瓦斯保护：瓦斯保护是变压器油箱内绕组短路故障及异常的主要保护。其原理是：变压器内部故障时，在故障点产生有电弧的短路电流，造成油箱内局部过热并使变压器油分解，产生气体（瓦斯），进而造成喷油，冲击气体继电器，瓦斯保护动作。瓦斯保护分轻瓦斯和重瓦斯两种，轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳闸。重瓦斯保护是油箱内部故障的主保护，它能反映变压器内部的各种故障。当变压器组发生少数匝间短路时，虽然故障点的故障电流很大，但在差动保护中产生的差流可能不大，差动保护可能拒动，此时，靠重瓦斯保护切
电力变压器继电保护设计修订版
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