电力变压器保护毕业设计

毕业设计设计题目电力变压器保护设计系（部）电力工程系学科专业供用电技术班级姓名学号指导教师二〇一六年四月二十三日工程学院毕业设计任务书工程学院毕业设计成绩表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。

关键词电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算ABSTRACTThe transformer is the essential equipment in the electrical power system．Its breakdown might bring the serious influence to the power supply reliability and the system safely operation．At the same time the large capacity power transformer is the extremely precious equipment．Therefore．We must install the reliable relay protection installment according to the transformer capacity rankand the important degree．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, RelayProtection, Setting Calculation目录摘要 (I)ABSTRACT......................................................................................................................................I I 第一章绪论.. (1)1.2电力变压器的型号 (1)1.3电力变压器的故障类型和不正常工作状态 (1)第二章电力变压器保护的类型 (3)2.1 电力变压器的保护类型 (3)2.1.1 变压器瓦斯保护 (3)2.1.2 变压器纵联差动保护 (3)2.1.3电流速断保护 (6)2.1.4过电流保护 (7)2.1.5零序电流保护 (7)2.1.6过负荷保护 (7)2.1.7过励磁保护 (8)第三章短路电流计算 (10)3.1 画出短路等值电路 (10)3.2 短路电流计算 (11)3.2.1 保护装置的配置 (12)第四章各保护装置的保护配置与整定计算 (13)4.1电力变压器保护配置 (13)4.2电力变压器的整定计算 (16)4.2.2 110kV侧复合电压启动过电流保护整定计算 (18)4.2.3 38.5kV侧方向过流保护 (19)4.2.4 110kV零序过电流保护 (19)4.2.5 变压器气体保护的整定 (20)致 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.电力变压器简要介绍及型号1.1电力变压器的简要介绍在电力系统中广泛地用电力变压器来升高或降低电压，故电力变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备之一。

它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。

电力变压器有别于发电机，它无旋转部件，是一种静止的电气设备，是连续运行的，停电机会很少，而且绝大部分安装在室外，受自然环境影响较大。

另外，电力变压器时刻受到外接负荷的影响，特别是受电力系统短路故障的威胁较大。

因此，电力变压器在运行中，仍然可能发生各种类型故障或出现不正常的工作状态。

它的故障对电力系统的安全连续运行会带来严重影响，特别是大容量变压器的损坏，对系统的影响更为严重。

尤其是随着电力事业的发展，超高压输电线路在我国的建设越来越普遍，大容量超高压的大型电力变压器的应用也随之扩大，其运行正常直接关系到整个电网可靠性。

因此必须根据电力变压器容量的大小、电压的高低和重要程度，设置性能良好、动作可靠的继电保护装置。

要求电力变压器继电保护不仅可靠，而且要快速。

1.2电力变压器的型号电力变压器的型号有35kV级S9-~系列油浸式电力变压器S(B)H-M 非晶合金卷铁芯电力变压器20KV级SC(B)10系列环氧树脂浇注干式变压器SGB11-R卷铁芯H级非包封线圈干式电力变压器SG10型H级绝缘干式电力变压器SC(B)9/10干式变压器10KV级ZPSG系列干式整流变压器SG-系列三相干式隔离变压器KBSG矿用防爆干式变压器QZB系列自耦变压器双电压无励磁调压干式配电变压器20KV级S11系列油浸式电力变压器35KV级ZS系列油浸整流变压器10kV级S9、S11系列油浸式电力变压器10kv S13型级超低损耗三角形卷铁心无励磁调压油浸式配电变压器CKSC系列串联电抗器等。

1.3电力变压器的故障类型和不正常工作状态要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态，“甄别”出发生故障和出现异常的元件。

而要进行“区别和甄别”，必须寻找电力元件在这三种运行状态下的可测参数量(继电保护主要测电气量)的“差异”，提取和利用这些可测参数量的“差异”，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”。

依据可测电气量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护。

（1）电力变压器的故障类型电力变压器的故障通常可以分为油箱部故障和油箱外部故障两种。

油箱部故障主要是指发生在变压器油箱包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及铁芯的绕损等。

变压器部故障是很危险的，因为故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。

所以，继电保护应快地切除这些故障。

油箱外部故障最常见的主要是变压器绕组引出线和绝缘套管上发生的相间短路和接地短路(直接接地系统侧)。

（2）电力变压器的不正常工作状态变压器的不正常运行状态主要有：变压器外部相问短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；负荷长超过额定容量引起的过负荷：油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高。

此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度，因此，在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。

这些不正常的运行状态会使绕组、铁芯和其他金属构件过热，威胁变压器绝缘。

第二章电力变压器保护的类型2.1 电力变压器的保护类型针对电力变压器的上述故障类型及不正常运行状态，应对变压器装设相应的继电保护装置。

其任务就是反应上述故障或异常运行状态，并通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。

同时，变压器保护还应能作相邻电气元件的后备保护故根据DL400--91《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，电力变压器应装设如下保护：瓦斯保护、纵连差动保护、电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护、过励磁保护2.1.1 变压器瓦斯保护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部故障；当变压器部发生故障时，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。

2.1.2 变压器纵联差动保护1）构成变压器纵联差动保护的基本原则所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。

纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。

对于变压器线圈的匝间短路等部故障，通常只作后备保护。

纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。

因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。

在正常情况下或保护围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。

变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。

但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。

2）不平衡电流产生的原因和消除方法1.不平衡电流产生的原因：不平衡电流产生的原因主要有：⑴变压器的励磁涌流。

⑵变压器两侧电流相位不同。

⑶计算变比与实际变比的不同。

⑷两侧电流互感器型号不同。

⑸变压器带负荷调整分接头。

2.对差动保护的影响和消除方法：⑴由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流变压器的励磁涌流仅流经变压器的某一侧，因此，它通过电流互感器反应到差动回落中不能被平衡，在正常运行情况下，此电流很小，一般不超过额定电流的2--10。

在外部故障时，由于电压降低，励磁涌流减小，它的影响就很小。

但是在变压器空载投入和外部故障切除恢复时，由于变压器的铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大，这时出现数值很大的励磁电流，可达额定电流的5—10倍。