1、35KV 主变压器保护1摘 要继 电 保 护 是 电 力 系 统 设 计 有 关 事 故 时 减 小 停 电 范 围 、 限 制 事 故 对 设 备 损 害的 这 样 一 个 领 域 。 电 力 系 统 继 电 保 护 的 设 计 与 配 置 是 否 合 理 ， 直 接 影 响 电 力 系统 的 安 全 运 行 ， 故 选 择 保 护 方 式 时 ， 满 足 继 电 保 护 的 基 本 要 求 。 选 择 保 护 方 式和 正 确 的 整 定 计 算 ， 以 保 证 电 力 系 统 的 安 全 运 行 。本 文 主 要 通 过 分 析 原 始 资 料 中 主 要 设 备 的 参 数 ， 首 先
2、 ， 需 要 对 电 力 系 统 继 电 保护 原 理 进 行 全 面 系 统 的 复 习 、 查 阅 相 关 资 料 ， 加 深 理 解 ； 其 次 ， 结 合 相 关 参 数和 各 种 继 电 保 护 原 理 ， 确 定 适 用 于 变 压 器 的 保 护 方 案 ， 最 后 ， 分 别 对 变 压 器 的进 行 各 种 保 护 整 定 和 配 置 计 算 ， 并 且 根 据 系 统 一 次 设 计 图 给 出 部 分 二 次 设 计 及其 配 置 图 和 一 般 原 理 图 。 本 次 设 计 中 主 要 采 用 的 保 护 有 瓦 斯 保 护 、 变 压 器 纵 联差 动 保 护 、
3、低 电 压 起 动 的 过 电 流 保 护 、 过 负 荷 保 护 、 温 度 保 护 。关 键 词 继 电 保 护 ， 变 压 器 保 护 ， 灵 敏 度 校 验 ， 短 路 电 流 计 算 ， 整 定 计 算 AbstractThe Relay protection is electrical system design relevant accident reduce outage scope, limit the damage of equipment accidents such a field. Power system protection design and configur
4、ation whether reasonable, directly affecting the safe operation of the power system, so choose protection way, meet the basic requirements of the relay protection. Choose the right protection mode and setting calculation, to ensure the safe operation of the power system. This paper mainly through th
5、e analysis of the original material of main equipment of parameters, first of all, need for transformer protection principle of comprehensive system review, refer to the relevant material, deepen understanding; Secondly, in conjunction with the relevant parameters and all kinds of relay protection p
6、rinciple, determine suitable for transformer protection scheme, then respectively, the transformer protection setting and configuration of calculated according to the system, and gives some secondary design drawings once its configuration diagram and general principle diagram. This design mainly ado
7、pts a transformer protection of gas protection, longitudinal league differential protection, over current protection, overload protection, temperature protection.Key Words relay protection， transformer protection， sensitivity check， short-circuit current calculation， setting calculation35KV 主变压器保护1目
8、 录摘 要 .1Abstract.1绪 言 .11.1 课 题 背 景 .11.2 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义 .12 系 统 设 计 方 案 研 究 .22.1 变 电 所 主 变 压 器 基 本 情 况 介 绍 .22.2 系 统 运 行 方 式 分 析 .32.2.1 系 统 运 行 方 式 分 析 原 则 .32.2.2 煤 矿 变 电 所 各 种 电 气 运 行 方 式 的 分 析 .42.3 变 压 器 各 种 保 护 及 其 装 设 条 件 .52.3.1 瓦 斯 保 护 .52.3.2 纵 差 动 保 护 .52.3.3 过 电 流 保 护 .82.3.4 过 负
9、荷 保 护 .82.3.5 温 度 保 护 .92.2 继 电 保 护 规 程 中 对 相 关 保 护 的 配 置 要 求 .92.4 针 对 本 设 计 的 规 程 要 求 .102.4.1 同 时 性 故 障 的 配 置 方 案 .102.4.2 对 经 电 流 互 感 器 接 入 保 护 的 要 求 .102.4.3 关 于 远 后 备 保 护 的 规 定 .112.4.4 系 统 振 荡 对 保 护 的 要 求 .112.4.5 其 他 相 关 规 定 .113 短 路 电 流 的 计 算 .123.1 标 幺 值 归 算 .123.2 短 路 电 流 的 计 算 .144 保 护 的
10、 整 定 计 算 及 灵 敏 度 检 验 .284.1 变 压 器 主 保 护 的 整 定 计 算 及 灵 敏 度 检 验 .284.1.1 纵 连 差 动 保 护 的 整 定 计 算 .284.1.2 差 动 保 护 的 灵 敏 度 校 验 .334.1.3 变 压 器 瓦 斯 保 护 的 整 定 .364.2 相 间 后 备 保 护 的 整 定 及 校 验 .364.2.1 过 电 流 保 护 动 作 电 流 的 整 定 .364.2.2 过 电 流 保 护 灵 敏 度 校 验 .374.2.3 过 负 荷 保 护 .394.2.4 温 度 保 护 .404.3 变 压 器 各 个 保 护
11、 动 作 时 限 配 合 .415 设 备 的 选 型 设 计 .425.1 电 流 互 感 器 的 选 择 .425.2 继 电 器 的 选 择 及 参 数 介 绍 .4535KV 主变压器保护25.2.1 各 种 继 电 器 原 理 .455.2.2 所 选 继 电 器 参 数 介 绍 .466 总 结 .51致 谢 .53参 考 文 献 .54附 录 1 .55附 录 2 .57附 录 3 .59附 录 4 .6035KV 主变压器保护335KV 主变压器保护1绪 言1.1 课 题 背 景电 力 变 压 器 是 电 力 系 统 中 的 重 要 的 电 气 设 备 ， 在 发 电 、 输电
12、 、 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 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 地 继 电 保 护 。在 研 究 此 课 题 前 以 修 完 电 力 系 统 继 电 保 护 、 电 力 系统 分 析 、 电 路 ， 具
13、 备 了 一 定 的 理 论 知 识 ， 结 合 相 关 资 料文 献 和 自 学 知 识 ， 对 大 容 量 变 压 器 继 电 保 护 设 计 做 全 面 的 分 析理 解 ， 弄 清 其 原 理 ， 再 将 其 拆 分 成 若 干 小 的 课 题 。 电 力 系 统分 析 上 对 短 路 电 流 计 算 的 知 识 ， 电 力 系 统 继 电 保 护 及 相关 知 识 和 参 考 资 料 ， 对 各 继 电 保 护 进 行 整 定 算 ， 得 出 继 电 保 护的 配 置 ， 最 后 在 前 面 基 础 上 把 变 压 器 继 电 保 护 线 路 的 设 计 出 来 ，最 终 达 到 整
14、 体 掌 握 整 个 课 题 的 目 的 。利 用 所 学 的 课 本 和 资 料 ,图 书 馆 资 料 ， 维 库 数 据 库 ， 万 方 数据 库 ， 在 数 据 库 中 ， 可 以 搜 索 到 许 多 相 关 的 中 英 文 参 考 文 献 资料 ， 和 许 多 知 名 大 学 发 表 的 论 文 ， 以 及 指 导 老 师 的 大 力 指 导 和支 持 ， 因 此 研 究 本 课 题 已 经 具 备 了 足 够 的 条 件 。1.2 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义本 设 计 围 绕 煤 矿 变 电 所 主 变 压 器 护 整 定 计 算 展 开 分 析 和 讨论 ， 重 点 设
15、 计 了 短 路 电 流 的 计 算 、 继 电 保 护 整 定 、 校 验 ， 以 及35KV 主变压器保护2继 电 保 护 配 置 等 方 面 。 通 过 这 次 设 计 来 巩 固 电 力 系 统 继 电 保护 、 电 力 系 统 分 析 等 课 程 所 学 的 理 论 知 识 ， 并 把 所 学 知识 运 用 到 分 析 和 解 决 生 产 实 际 问 题 中 ， 并 且 建 立 正 确 的 设 计 思想 ， 养 成 理 论 联 系 实 际 ， 独 立 思 考 的 能 力 ， 为 今 后 在 工 作 岗 位打 好 基 础 。本 设 计 的 研 究 意 义 ：1、 在 这 次 论 文 的
16、 学 习 中 ， 巩 固 自 己 在 大 学 里 面 所 学 的 课 程的 理 论 知 识 ， 理 论 联 系 实 际 ， 做 到 对 课 本 理 论 知 识 的 运 用 ；2、 在 论 文 设 计 过 程 中 ， 尽 可 能 的 多 学 些 实 际 的 东 西 ， 独 立完 成 论 文 设 计 ， 并 主 动 争 取 老 师 的 指 导 ， 养 成 独 立 思 考 的 能 力 ；3、 在 毕 业 设 计 中 养 成 认 真 细 致 的 工 作 作 风 ， 克 服 马 虎 潦 草不 负 责 的 弊 病 ， 为 今 后 进 入 工 作 岗 位 打 好 基 础 ；4、 掌 握 继 电 保 护 设
17、计 的 内 容 、 步 骤 和 方 法 ；5、 同 时 提 高 计 算 、 制 图 和 编 写 技 术 文 件 的 技 能 。2 系 统 设 计 方 案 研 究2.1 变 电 所 主 变 压 器 基 本 情 况 介 绍本 次 设 计 的 主 要 对 象 是 位 于 某 矿 区 变 电 所 的 两 台 主 变 压 器 ，型 号 为 S9-6300/35(选 型 计 算 见 附 录 )， 电 压 等 级 为 35KV， 由 两台 变 压 器 并 列 运 行 ， 35KV 为 高 压 侧 ， 由 ， 两 条 输 电 线 路 与#2系 统 环 并 运 行 。 6.3kV 侧 的 主 接 线 形 式 为
18、 单 母 线 接 线 ， 并 通 过两 条 平 行 双 回 线 路 与 煤 矿 热 电 厂 相 连 接 。本 次 设 计 变 电 所 主 接 线 如 下 图 2-1 所 示任 务 要 求 ： 根 据 变 压 器 的 实 际 运 行 情 况 ， 对 其 进 行 各 种 保护 整 定 ， 并 分 析 各 种 保 护 情 况 下 灵 敏 度 的 校 验 过 程 ， 并 绘 制 整个 系 统 原 理 接 线 图 。35KV 主变压器保护32-1 变 电 所 主 接 线2.2 系 统 运 行 方 式 分 析2.2.1 系 统 运 行 方 式 分 析 原 则电 力 系 统 运 行 方 式 的 变 化 ，
19、直 接 影 响 保 护 的 性 能 ， 所 选 用的 保 护 方 式 ， 应 在 各 种 系 统 运 行 方 式 下 都 能 满 足 选 择 性 和 灵 敏性 的 要 求 ， 所 以 在 设 计 之 出 ， 就 先 要 系 统 的 对 变 电 站 的 运 行 方式 分 析 ， 以 便 与 今 后 的 计 算 和 定 值 整 定 工 作 ， 另 外 也 可 以 有 针对 性 的 设 立 短 路 点 ， 简 化 计 算 工 作 ， 提 高 设 计 效 率 。系 统 的 最 大 运 行 方 式 不 一 定 就 是 保 护 的 最 大 运 行 方 式 ， 而系 统 的 最 小 运 行 方 式 也 不
20、一 定 是 保 护 的 最 小 运 行 方 式 。对 过 量 保 护 来 说 ， 通 常 都 是 根 据 系 统 最 大 运 行 方 式 来 确 定保 护 的 整 定 值 ， 以 保 证 选 择 性 ， 因 为 只 要 在 最 大 运 行 方 式 下 能35KV 主变压器保护4保 证 选 择 性 ， 其 他 运 行 方 式 下 也 一 定 能 保 护 其 选 择 性 ； 灵 敏 性的 校 验 则 要 根 据 最 小 运 行 方 式 来 进 行 ， 因 为 在 最 小 运 行 方 式 下 ，灵 敏 度 仍 然 符 合 要 求 ， 那 在 其 他 运 行 方 式 下 ， 灵 敏 度 也 一 定 能
21、满 足 要 求 。根 据 系 统 最 大 负 荷 的 需 要 ， 电 力 系 统 中 的 发 电 设 备 都 投 入运 行 以 及 选 定 的 接 地 中 性 点 全 部 接 地 的 系 统 运 行 方 式 称 为 最 大运 行 方 式 。 继 电 保 护 中 ， 短 路 时 通 过 保 护 的 短 路 电 流 为 最 大 运行 方 式 。根 据 系 统 最 小 负 荷 的 需 要 ， 电 力 系 统 中 的 发 电 设 备 都 投 入相 应 的 发 电 设 备 且 系 统 中 性 点 只 有 少 部 分 接 地 的 运 行 方 式 为 最小 运 行 方 式 。 继 电 保 护 中 ， 通 过
22、 保 护 的 短 路 电 流 为 最 小 运 行 方式 。根 据 系 统 正 常 负 荷 的 需 要 ， 投 入 与 之 相 适 应 的 数 量 发 电 机 ，变 压 器 和 线 路 的 运 行 方 式 称 为 正 常 运 行 方 式 。 这 种 运 行 方 式 在一 年 之 内 的 运 行 时 间 最 长 。 对 更 复 杂 的 系 统 ， 最 大 最 小 运 行 方式 的 判 断 是 比 较 困 难 的 ， 有 时 需 要 经 过 多 次 计 算 才 能 确 定 。 对于 某 特 殊 运 行 方 式 ， 运 行 时 间 很 短 ， 对 保 证 保 护 的 选 择 性 或 灵敏 度 有 困
23、难 时 ， 且 在 保 护 拒 动 或 误 动 不 会 引 起 大 面 积 停 电 的 情况 ， 可 不 予 考 虑 。2.2.2 煤 矿 变 电 所 各 种 电 气 运 行 方 式 的 分 析设 计 题 目 给 定 的 条 件 为 ： 系 统 35KV 母 线 最 大 及 最 小 运 行 方式 下 的 系 统 电 抗 分 别 为 =0.46， =0.57（ =100MVA） .maxXminjS煤 矿 热 电 厂 有 两 台 发 电 机 经 升 压 后 由 两 条 电 缆 线 路 与 煤 矿 变 电所 35KV 母 线 相 连 。 虑 变 电 所 所 有 可 能 的 运 行 方 式 ， 以
24、确 定 继 电保 护 装 置 整 定 计 算 和 灵 敏 度 校 验 时 所 需 要 的 各 个 短 路 电 流运 行 方 式 1： 变 电 所 高 低 压 双 侧 单 母 线 运 行 或 双 侧 单 母 线 分段 且 母 联 断 路 器 闭 合 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工作 。 变 电 所 两 台 变 压 器 并 列 运 行 。运 行 方 式 2： 变 电 所 高 低 压 双 侧 单 母 线 运 行 或 双 侧 单 母 线 分段 且 母 联 断 路 器 闭 合 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工35KV 主变压器
25、保护5作 。 变 电 所 一 台 变 压 器 单 独 运 行 。运 行 方 式 3： 变 电 所 高 压 侧 单 母 线 运 行 ， 低 压 侧 单 母 分 段 运行 且 母 联 断 路 器 断 开 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 。变 电 所 两 台 变 压 器 并 列 运 行 。运 行 方 式 4： 变 电 所 高 压 侧 单 母 线 运 行 ， 低 压 侧 单 母 分 段 运行 且 母 联 断 路 器 断 开 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 。变 电 所 一 台 变 压 器 单 独 运 行 。运 行 方 式
26、5： 煤 矿 发 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工 作 ， 并 且 系 统 以最 大 运 行 方 式 运 行 ， 变 压 器 高 压 侧 短 路运 行 方 式 6： 煤 矿 发 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 ， 并 且 系 统 以 最小 运 行 方 式 运 行 ， 变 压 器 高 压 侧 短 路2.3 变 压 器 各 种 保 护 及 其 装 设 条 件2.3.1 瓦 斯 保 护在 变 压 器 油 箱 内 常 见 的 故 障 有 绕 组 匝 间 或 层 间 绝 缘 破 坏 造成 的 短 路 ， 或 高 压 绕 组 对 地 绝 缘 破 坏 引 起 的 单 相 接 地 。 变 压 器
27、油 箱 内 发 生 的 任 何 一 个 故 障 时 ， 由 于 短 路 电 流 和 短 路 点 电 弧 的作 用 ， 将 使 变 压 器 油 及 其 他 绝 缘 材 料 因 受 热 而 分 解 产 生 气 体 ，因 气 体 比 较 轻 ， 它 们 就 要 从 油 箱 里 流 向 油 枕 的 上 部 ， 当 故 障 严重 时 ， 油 会 迅 速 膨 胀 并 有 大 量 的 气 体 产 生 ， 此 时 ， 回 游 强 烈 的油 流 和 气 体 冲 向 油 枕 的 上 部 。 利 用 油 箱 内 部 的 故 障 时 的 这 一 特点 ， 可 以 构 成 反 映 气 体 变 化 的 保 护 装 置 ，
28、 称 之 为 瓦 斯 保 护 .800 千 伏 安 及 以 下 的 油 浸 式 变 压 器 ， 应 装 设 瓦 斯 保 护 。 当 壳内 故 障 产 生 轻 微 瓦 斯 或 油 面 降 低 时 应 瞬 时 作 用 于 信 号 ； 当 产 生大 量 瓦 斯 时 ， 宜 动 作 于 断 开 变 压 器 各 电 源 侧 的 断 路 器 ， 如 降 压变 压 器 高 压 侧 无 断 路 器 且 未 采 用 第 50 条 所 列 的 措 施 时 ， 则 可 作用 于 信 号 。 400 千 伏 安 及 以 下 的 车 间 内 油 浸 式 变 压 器 ， 也 应 装瓦 斯 保 护 。 对 于 变 压 器
29、引 出 线 ， 套 管 及 内 部 的 故 障 ， 应 采 用 下列 保 护 方 式 。35KV 主变压器保护62.3.2 纵 差 动 保 护变 压 器 的 纵 联 差 动 保 护 用 来 反 映 变 压 器 绕 组 、 引 出 线 及 套管 上 的 各 种 短 路 保 护 故 障 ， 是 变 压 器 的 主 保 护 。纵 联 差 动 保 护 是 按 比 较 被 保 护 的 变 压 器 两 侧 电 流 的 大 小 和相 位 的 原 理 实 现 的 。 为 了 实 现 这 种 比 较 ， 在 变 压 器 两 侧 各 装 设一 组 电 流 互 感 TA1、 TA2， 其 二 次 侧 按 环 流 法
30、 连 接 ， 即 若 变 压 器两 端 的 电 流 互 感 器 一 次 侧 的 正 极 性 端 子 均 置 于 靠 近 母 线 的 一 侧 ，则 将 它 们 二 次 侧 的 同 极 性 端 子 相 连 接 ， 再 将 差 动 继 电 器 的 线 圈按 环 流 法 接 入 ， 构 成 纵 联 差 动 保 护 ， 见 图 1-3。 变 压 器 的 纵 差保 护 与 输 电 线 的 纵 联 差 动 相 似 ， 工 作 原 理 相 同 ， 但 由 于 变 压 器高 压 侧 和 低 压 侧 的 额 定 电 流 不 同 ， 为 了 保 证 变 压 器 纵 差 保 护 的正 常 运 行 ， 必 须 选 择 好 适 应 变 压 器 两 侧 电 流 互 感 器 的 变 比 和 接线 方 式 ， 保 证 变 压 器 在 正 常 运 行 和 外 部 短 路 时 两 侧 的 二 次 电 流等 。 其 保 护 范 围 为 两 侧 电 流 互 感 TA1、 TA2 之 间 的 全 部 区 域 ， 包括 变 压 器 的 高 、 低 压 绕 组 、 套 管 及 引 出 线 等 。从 图 2-2 可 见 ， 正 常 运 行 和 外 部 短 路 ， 流 过 差 动 继 电 器 的电 流 为 ， 在 理 想 的 情 况 下 ， 其 值 等 于 零 。 但 实 际 上1IIr
