110KV變電站主變壓器繼電保護設計-《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》報告論文

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1、 《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》 報告論文 設 計 任 務 柏溪110KV變電站主變壓器繼電保護設計 設 計 班 級 電力11301班 設 計 成 員 第一組 指 導 教 師 王瑞 宜賓職業(yè)技術學院 電控系電力專業(yè) 摘要 伴隨我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，國內(nèi)各個行業(yè)對于電力的需求量急劇增大。面對日益增大的供電需求，對我國的電力變壓器運行檢修技術的安全穩(wěn)定提出了更高要求。因此，人們在生

2、活中越來越離不開電能，就使得電力變壓器的安全和穩(wěn)定運行十分重要。所以，110KV電力變壓器運行中的電力工作就顯得尤為重要。因此對110KV電力變壓器安全與檢修技術進行分析，以保證110KV電力變壓器的穩(wěn)定運行。本文就針對變電站主變壓器SFSZ10-31500KVA/110KV的原理分析和變壓器的各種繼電保護的方法、原理圖和每個保護所需的設備表進行分析。 關鍵詞：變壓器；SFSZ10-31500KVA/110KV；繼電保護；原理圖；設備表 摘要 前言 1 第1章 緒論 2 1

3、.1 變壓器的介紹 2 1.2 變壓器的故障及保護介紹 2 1.2.1 變壓器設備故障介紹 2 1.2.2 變壓器的保護介紹 3 1.3 變壓器保護的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 4 第2章 變壓器的縱差動保護 5 2.1 縱差動保護定義 5 2.2 縱差動保護特性 5 2.3 縱差動保護及其保護原理 5 2.4 變壓器縱差動保護設備表 7 第3章 變壓器瓦斯保護 8 3.1瓦斯保護的定義 8 3.2瓦斯保護的分類及保護原理 8 3.3瓦斯保護的保護范圍 9 3.4 瓦斯保護的接線方式 10 3.5 瓦斯保護的設備表 11 第4章 變壓器的零序電流保護 12 4.1 零序電

4、流保護的定義 12 4.2 零序電流保護原理分析： 12 4.3 零序電流整定公式 12 4.3.1公式 12 4.3.2公式分析 12 4.4 零序電流保護的原理圖 13 4.5 零序電流保護的設備表 13 第5章 變壓器復合電壓啟動過電流保護 14 5.1復合電壓過電流保護定義 14 5.2復合電壓過電流保護原理分析 14 5.3復合電壓過電流保護原理圖 14 5.4 復合電壓過電流保護原理圖分析 14 5.5復合電壓過電流保護設備表 15 第6章 變壓器過負荷保護 16 6.1 過負荷保護定義 16 6.2 過負荷保護分析 16 6.3 過負荷保護裝設原則

5、 16 6.4 過負荷保護的原理圖 17 第7章 保護的總結(jié)和展望 18 7.1保護的總結(jié) 18 7.2繼電保護的發(fā)展前景 18 前言 改革開放以來，中國的市場經(jīng)濟發(fā)展迅速，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對電力的需求越來越大，電力供應逐漸緊張，在很多地區(qū)均出現(xiàn)了供電危機，使其必須采取限電、停電等措施，來緩解電力供應的緊張。在如此形式下，加強對電力系統(tǒng)的維護非常重要，而繼電保護正是主要的保護手段之一。繼電保護對電力系統(tǒng)的維護有很大的意義。 一是繼電保護可以保證電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。因為當電力系統(tǒng)中的電氣設備發(fā)生短路故障時，能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼

6、續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行。二是繼電保護在排除故障的同時，也對社會生活秩序的正?；?jīng)濟生產(chǎn)的正?；暙I很大，不僅確保社會生活和經(jīng)濟的正常運轉(zhuǎn)，還從一定程度上保證了社會的穩(wěn)定，人們生命財產(chǎn)的安全。當電力系統(tǒng)中的電氣設備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，并根據(jù)運行維護的條件(例如有無經(jīng)常值班人員)，動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)當時電力系統(tǒng)和元件的危害度規(guī)定一定的延時，以免誤動作。 第1章 緒論 1.1 變壓器的介紹 電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運

7、行帶來嚴重的影響口為了防止電力變壓器發(fā)生各類故障和不正常運行對電力系統(tǒng)安全運行造成不應有的損失，根據(jù)有關技術規(guī)程的規(guī)定，應針對電力變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)設置相應的繼電保護。 變壓器（Transformer）是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等。 在本文中詳細的介紹了SFSZ1

8、0-31500KVA/110KV變壓器，它是一個三相三繞組油浸風冷有載調(diào)壓電力變壓器。 1.2 變壓器的故障及保護介紹 1.2.1 變壓器設備故障介紹 變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的故障主要是繞組的相間短路、一單相匝間短路、單相接地短路等。發(fā)生內(nèi)部故障是很危險的，因為短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅會損壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生的大量氣體，有可能引起變壓器油箱爆炸。因此，在變壓器內(nèi)部故障時，必須迅速地將變壓器切除。 變壓器最常見的外部故障，是油箱外部的絕緣套管及引出線上的故障，可能導致引出線的相間短路或一相碰

9、接變壓器外殼的單相接地短路。 實踐證明，變壓器引出線上的相間短路，單相接地短路和繞組的匝間短路是比較常見的故障形式。三個單相變壓器組成的變壓器組，發(fā)生內(nèi)部相間短路是不可能的，在三相變壓器中發(fā)生內(nèi)部相間短路的可能性也很小。 變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是：由于外部短路和過負荷引起的過電流、油面過度降低和變壓器中性點電壓升高。 1.2.2 變壓器的保護介紹 1、反應變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護 容量為800千伏安及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，保護裝置通常應動作于跳閘，斷開變壓器各電源側(cè)的

10、斷路器。對于高壓側(cè)未裝設斷路器的線路一變壓器組，未采取使瓦斯保護能切除變壓器內(nèi)部故障的技術措施時，瓦斯保護可僅動作于信號。 對于容量為400千伏安及以上的車間油浸式變壓器，也應裝設瓦斯保護。 2、反應變壓器繞組和引出線的相間短路、中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護 縱聯(lián)差動保護裝置通常裝設在單獨運行的容量為10000千伏安及以上的變壓器上。或裝設在并列運行的容量為6300千伏安及以上的變壓器上，有選擇性地切除故障變壓器。 容量為6300千伏安及以上的廠用工作變壓器亦應裝設縱聯(lián)差動保護。對廠用備用變壓器，為了簡化保護，可裝設電流速斷保護來代

11、替縱聯(lián)差動保護。 容量為2000-10000千伏安的變壓器，如果電流速斷保護裝置的靈敏度不符合要求(Klm<2)，并且過電流保護的動作時限大于0.5秒時，縱聯(lián)差動保護亦可用于容量小于10000千伏安單獨運行的變壓器上。 3、反應外部相間短路的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流保護。以上保護又可作為變壓器主保護的后備 過電流保護，一般用于降壓變壓器。對于升壓變壓器和過電流保護靈敏度不符合要求(Klm<1.25)的降壓變壓器，一般采用復合電壓起動的過電流保護。對于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，采用負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護。 4、反應中性點直接接地電網(wǎng)中，外部接

12、地短路的零序電流保護 在中性點直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設零序電流保護，可作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。 6、反應對稱過負荷的保護 對于400千伏安及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其它負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。 1.3 變壓器保護的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 伴隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展，變壓器行業(yè)也有長足的進步，近20年來科學技術的突飛猛進，電子技術在各個領域的廣泛應用，為變壓器行業(yè)的發(fā)展帶來了無限生機。我國變壓器產(chǎn)業(yè)20年取得了飛速發(fā)展： 第一，變壓器產(chǎn)品從"傳統(tǒng)"走向"新型"。

13、 20年前，變壓器產(chǎn)品以大、重、厚的傳統(tǒng)產(chǎn)品居多，隨著微電子技術的發(fā)展及有源器件的技術進步，電子整機產(chǎn)品的體積大大減小，重量也大為減輕，對傳統(tǒng)配套產(chǎn)品的需求下降了50%左右，逐漸用新型配套產(chǎn)品(片式化、微型化)替代。市場的需求推動了包括變壓器在內(nèi)的電子元器件、部件向輕、薄、小方向發(fā)展，變壓器的生產(chǎn)工藝正在進行一場巨大的變革。20年來變壓器也正向高頻化、低損耗、重量輕、體積小的方向發(fā)展。 第二，變壓器行業(yè)工藝裝備日臻完善。 20年來，變壓器的生產(chǎn)工藝精益求精，從落后的手工操作到今天的全自動機械化。變壓器的生產(chǎn)手段在吸取國外先進經(jīng)驗的基礎上，結(jié)合我國的實際生產(chǎn)情況得到不斷改進和提高。如近年來

14、微型變壓器和線圈的生產(chǎn)，引進了國外的先進設備和生產(chǎn)線，基本上擺脫了手工操作的狀態(tài)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及一致性較好。 第三，變壓器行業(yè)經(jīng)濟增長速度加快。 變壓器是一種為電子整機配套，為電子線路服務的元件。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年生產(chǎn)變壓器的工廠近3000家，年銷售收入250億元，產(chǎn)品品種達幾百種，可為各類整機配套，已躍居世界上變壓器生產(chǎn)大國之一。變壓器60%的產(chǎn)量用于滿足國際市場的需要，通過實施"以質(zhì)取勝"的戰(zhàn)略，變壓器出口已逐步形成氣候。 隨著電子產(chǎn)品應用的不斷豐富，變壓器行業(yè)的前景將更加美好。 第2章 變壓器的縱差動保護 2.1 縱差動保護定義 所謂輸電

15、線的縱聯(lián)保護，就是用某種通信通道將輸電線兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量（電流、功率的方向等）傳送到對端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護線路。因此，理論上這種縱聯(lián)保護具有絕對的選擇性。 差動保護是一種依據(jù)被保護電氣設備進出線兩端電流差值的變化構(gòu)成的對電氣設備的保護裝置，一般分為縱聯(lián)差動保護和橫聯(lián)差動保護。變壓器的差動保護屬縱聯(lián)差動保護，橫聯(lián)差動保護則常用于變電所母線等設備的保護。 2.2 縱差動保護特性 由于縱聯(lián)差動保護只在保護區(qū)內(nèi)短路時才動作，不存在與系統(tǒng)中相鄰元件保護的選擇性配合問題，因而可以快速切除整個保護區(qū)內(nèi)任何一點

16、的短路，這是它的可貴優(yōu)點。但是，為了構(gòu)成縱聯(lián)差動保護裝置，必須在被保護元件各端裝設電流互感器，并將它們的二次線圈用輔助導線連接起來，接差動繼電器。由于受輔助導線條件的限制，縱向連接的差動保護僅限于用在短線路上，對于發(fā)電機、變壓器及母線等，則可廣泛采用縱聯(lián)差動保護實現(xiàn)主保護。 2.3 縱差動保護及其保護原理 所謂變壓器的縱聯(lián)差動保護，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進行比較而構(gòu)成的保護。縱聯(lián)差動保護裝置，一般用來保護變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護。 縱聯(lián)差動保護裝置由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼

17、電器等組成，兩個電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，電流繼電器的電流等于兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。在正常情況下或保護范圍外發(fā)生故障時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相同，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護作用。 變壓器縱差保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，變壓器縱差保護的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護區(qū)（縱差保護區(qū)為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護不動作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差

18、保護的正確工作，就須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。 圖2-1 縱差動保護的原理圖 2.4 變壓器縱差動保護設備表 表2-1 設備表 符號 名稱 型號 數(shù)量 KS 信號繼電器 653-1A-12DG-2 1 KM 交流接觸器 CJX1 1 KA 中間繼電器 RXM2AB1JD 1 QF 高壓斷路器 CKD2000-12- 1250-31.5 4 第3章 變壓器瓦斯保護 3.1

19、瓦斯保護的定義 瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。 在氣體保護繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點。浮筒和擋板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內(nèi)部發(fā)生

20、輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于氣體繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。 氣體繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多采用QJ-80型繼電器，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下

21、檔板。所謂瓦斯保護信號動作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號回路接點閉合，光字牌燈亮。 規(guī)程規(guī)定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。 3.2瓦斯保護的分類及保護原理 瓦斯保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。 輕瓦斯：變壓器內(nèi)部過熱,或局部放電,使變壓器油油溫上升，產(chǎn)生一定的氣體,匯集于繼電器內(nèi),達到了一定量后觸動繼電器，發(fā)出信號。 重瓦斯：變壓器內(nèi)發(fā)生嚴重短路后，將對變壓器油產(chǎn)生沖擊，使一定油流沖向繼電器的檔板,動作于跳閘。 3.3瓦斯保護的保護范圍 瓦斯保護是變壓器的主保護，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：

22、油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。 變壓器有載調(diào)壓開關的瓦斯繼電器與主變的瓦斯繼電器作用相同、安裝位置不同，型號不同。 圖3-1 變壓器的瓦斯保護原理圖 3.4 瓦斯保護的接線方式 瓦斯保護裝置接線由信號回路和跳閘回路組成，如圖2-2所示。 瓦斯繼電器3的上接點閉合后，發(fā)出延時“輕瓦斯動作”信號。瓦斯繼

23、電器下接點閉合后，經(jīng)信號繼電器5、切換片QP作用于出口中間繼電器4，使斷路器1DL,2SL跳閘。 圖3-2 縱差動保護的接線圖 重瓦斯保護是按照油的流速來整定的。當變壓器內(nèi)部故障時，由于油的流速不穩(wěn)定，造成接點的抖動。為了使斷路器可靠地跳閘，瓦斯保護的出日回路通常采用自保持接線方式，即借助具有串聯(lián)電流自保持線圈的中間繼電器來實現(xiàn)。斷路器跳閘后，出口回路的自保持狀態(tài)靠斷路器的輔助接點解除。 為防止對瓦斯繼電器進行試驗時而誤動作于跳閘，可通過切換片QP將重瓦斯保護切換至信號繼電器6。 如果被保護變壓器是由三臺單相變壓器組成的變壓器組，每臺單相變壓器上需分別裝設瓦斯繼電器。三相的瓦斯

24、繼電器公用一個作用于跳閘的出口中間繼電器。 3.5 瓦斯保護的設備表 表3-1 設備表 符號 名稱 型號 數(shù)量 KG 瓦斯繼電器 QJ-50 1 KS 信號繼電器 653-1A-12DG-2 1 KM 中間繼電器 RZ-D-2 1 QF 高壓斷路器 CKD2000-12- 1250-31.5 3 第4章 變壓器的零序電流保護 4.1 零序電流保護的定義 變壓器的零序電流保護、變壓器間隙電流保護與變壓器零序電壓保護一起構(gòu)成了反應零序故障分

25、量的變壓器零序保護，是變壓器后備保護中的重要組成部分，同時也是整個電網(wǎng)接地保護中不可分割的一部分。 4.2 零序電流保護原理分析： 在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相四線中接入一個電流互感器，這時感應電流為零。當電路中發(fā)生觸電或漏電故障時，回路中有漏電電流流過，這時穿過互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為：Ia+Ib+Ic=I(漏電電流）。這樣互感器二次線圈中就有一個感應電流，此電壓加于檢測部分的電子放大電路，與保護區(qū)裝置預定動作電流值相比較，如大于動作電流，即使靈敏繼電器動作，作用于執(zhí)行元件跳閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器，三相電流的

26、相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。 4.3 零序電流整定公式 4.3.1公式 3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC 4.3.2公式分析 正序、負序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，就能分解出上述三個分量（有點像力的合成與分解，但很多情況下某個分量的數(shù)值為零）。對于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負序和零序分量的數(shù)值都為零（這就是我們常說正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負序和零序分量度了（有時只有其中的一種

27、），因此通過檢測這兩個不應正常出現(xiàn)的分量，就可以知道系統(tǒng)出了毛?。ㄌ貏e是單相接地時的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡單得出各分量幅值與相角的方法，先決條件是已知三相的電壓或電流（矢量值），當然實際工程上是直接測各分量的。 4.4 零序電流保護的原理圖 圖4-1 零序電流保護原理圖 4.5 零序電流保護的設備表 表4-1 零序電流保護設備表 第5章 變壓器復合電壓啟動過電流保護 5.1復合電壓過電流保護定義 復合電壓過電流保護是由一個負序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件，兩個繼電器只要有一個動作，同時過電流繼電器也動作，整套裝置

28、即能啟動。 5.2復合電壓過電流保護原理分析 復合電壓啟動的過電流保護通常作為變壓器的后備保護它是由一個負序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件兩個繼電器只要有一個動作同時過電流繼電器也動作整套裝置即能啟動 5.3復合電壓過電流保護原理圖 圖5-1 復合電壓過電流保護原理圖 5.4 復合電壓過電流保護原理圖分析 1、當發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作；同時不對稱短路產(chǎn)生負序電壓，負序電壓繼電器動作，其常閉觸點斷開，致使低電壓繼電器KV失壓，常閉觸點閉合，起動閉鎖中間繼電器KM。相電流繼電器通過KM常開觸點起動時間繼電器KT，經(jīng)整定延時起動

29、信號和出口繼電器，將變壓器兩側(cè)斷路器斷開。 2、當發(fā)生對稱短路時，由于短路初始瞬間也會出現(xiàn)短時的負序電壓，KVN也會動作，使KV失去電壓。當負序電壓消失后，KVN返回，常閉觸點閉合，此時加于KV線圈上的電壓已是對稱短路時的低電壓，只要該電壓小于低電壓繼電器的返回電壓，起動閉鎖中間繼電器KM。 復合電壓啟動的過流保護在對稱短路和不對稱短路時都有較高的靈敏度。 5.5復合電壓過電流保護設備表 表5-1復合電壓過電流保護設備表 KV KT KVN KM KS QF KA 低壓繼電器 時間繼電器 負序電壓繼電器 接觸器 信號繼電器 斷路器 電流繼電器

30、 第6章 變壓器過負荷保護 6.1 過負荷保護定義 過負荷是指電氣設備或?qū)Ь€的功率和電流超過了銘牌規(guī)定值，它是設備或線路的一種運行狀態(tài)。導體、電磁鐵心、絕緣介質(zhì)在電流及其磁場的作用下都會產(chǎn)生熱量，發(fā)熱程度可以用溫度物理量來表征。正常情況下電氣設備或線路的保護裝置，在選型得當、整定值正確時，能夠過負荷設備或線路從電源切除，設備和線路不會過熱，溫度升高，就不會引發(fā)火災危險。但是，出現(xiàn)電氣設備容量或?qū)Ь€截面選擇的小，使用中負荷會增加，保護裝置拒懂，設備線路長期處于過負荷故障狀態(tài)的情況下，溫度會升高到約160

31、度以上，絕緣軟化、老化加速，壽命縮短，由過負荷形成的過熱溫度就可能將絕緣或周圍可燃材料點燃著火。 6.2 過負荷保護分析 過負荷是具有滿負荷報警和超負荷跳閘的保護電路,其原理是當負載的工作電流達到其額定工作電流時電流互感器TA產(chǎn)生的交變電壓啟動繼電器KA吸合使延時繼電器KT得電,經(jīng)過一定的時間(設定)其觸點閉合發(fā)出信號,可以啟動報警器或指示燈。當負載的工作電流繼續(xù)上升達到斷路器QF的額定電流時,斷路器立即自動跳閘切斷負載電源,使負載停止工作,有效地保護了用電器（負載）的安全。 6.3 過負荷保護裝設原則 配電線路的出線一般不裝設過負荷保護。 但也有一些廠礦內(nèi)部線路裝設了過負荷保護，一

32、般是按正常運行電流的1.25-1.5倍進行整定，時間一般設為3秒。 配電線路的出線一般不裝設過負荷保護。 變壓器和電動機等設備都需要裝過負荷保護。因為長時間過負荷運行會使設備絕緣性能降低，重要設備采用過負荷告警，通過告警提示調(diào)節(jié)負荷。不重要的設備采用延時一段時間作用斷路器跳閘，這是具有滿負荷報警和超負荷跳閘的保護電路,其原理是當負載的工作電流達到其額定工作電流時電流互感器TA產(chǎn)生的交變電壓啟動繼電器KA吸合使延時繼電器KT得電,經(jīng)過一定的時間(設定)其觸點閉合發(fā)出信號,可以啟動報警器或指示燈。當負載的工作電流繼續(xù)上升達到斷路器QF的額定電流時,斷路器立即自動跳閘切斷負載電源,使負載停止工作

33、,有效地保護了用電器(負載)的安全。 6.4 過負荷保護的原理圖 圖6-1 過負荷保護的原理圖 第7章 保護的總結(jié)和展望 7.1保護的總結(jié) 在變壓器發(fā)生故障時所用的保護有瓦斯保護，縱差動保護，零序電流保護，復合電壓過電流保護，過負荷保護 ，過勵磁保護。 縱差動保護和瓦斯保護是變壓器發(fā)生故障時的主保護，其他保護都是作為后備保護對變壓器進行保護。 7.2繼電保護的發(fā)展前景 繼電保護技術的未來發(fā)展趨勢應是向微機化、網(wǎng)絡化、智能化保護、控制、測量、計量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機智能化方向發(fā)展。 （1）微機化。隨著計算機硬件

34、的迅猛發(fā)展微機保護硬件也在不斷的發(fā)展。目前隨著電力系統(tǒng)對微機保護要求不斷的提高除了保護的基本功能外還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間快速的數(shù)據(jù)處理功能強大的通訊能力與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡資源的能力高級語言編程能力等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺Pc機的功能在計算機保護發(fā)展初期曾設想過用一臺小型計算機做成繼電保護裝置由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差而沒能實現(xiàn)。用微機保護裝置替代繼電保護是電氣自動化發(fā)展的必然方向。目前。這種微機保護裝置已有突飛猛進的發(fā)展在吸收國外先進技術的同時向廣大電力用戶推出的集保護、測量、計量、控制、通訊于一體的高性能微

35、機綜合保護裝置主要適用于各發(fā)電廠、變電所的變壓器、電動機、線路等的保護和測控。繼電保護裝置的微機化已成發(fā)展的必然趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求如何進一步提高微機繼電保護的可靠性、速動性、靈活性如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益還須進一步具體深入的研究和更加完善。 （2）網(wǎng)絡化。計算機網(wǎng)絡作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時代的核心技術它深刻影響著各個工業(yè)領域同時也為各個工業(yè)領域提供了強有力的通訊手段。到目前為止除了差動和縱聯(lián)保護外所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于快速、準確的切除故障元件盡量縮小事故范圍其主要原因是缺乏強有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的

36、聯(lián)網(wǎng)手段。實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設備的保護裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡化將每一點的保護裝置都串聯(lián)起來統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理既實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。 實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化可以在最短的時間內(nèi)準確的判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測、發(fā)生故障的原因等并在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應的保護裝置快速切除故障縮小故障的范圍提高整個系統(tǒng)安全性、可靠性。 綜上所述實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 （3）保護、控制、測量、計量、通訊一體化。在實現(xiàn)繼電保護的微機化、網(wǎng)絡化的條件下保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機是整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡上的一個智能終端。它可從網(wǎng)絡上獲取電力系統(tǒng)正

37、常運行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等同時將保護裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站因此每個微機保護裝置不但可以完成繼電保護功能同時還可以完成測量、計量、控制、數(shù)據(jù)傳送實現(xiàn)集中控制和管理。 目前這種微機綜合保護裝置因其體積小、靈活性強、保護綜合性強等優(yōu)點深受廣大用戶的歡迎應用的領域越來越廣不只局限在變壓器、電動機、發(fā)變組的控制、保護、線路上也應用在高、低壓開關柜及箱式變電站里通過網(wǎng)絡傳輸實現(xiàn)時時檢測、監(jiān)視和控制。 （4）人機智能化。近年來人機智能化技術在電力系統(tǒng)各個領域的應用越來越廣在繼電保護領域的應用隨著微機綜合保護裝置的產(chǎn)生也逐步得到推廣微機綜合保護裝置

38、因其集保護、監(jiān)視、測量、計量、控制、網(wǎng)絡通訊一體化等優(yōu)點使各級保護裝置的技術參數(shù)通過網(wǎng)絡傳輸至控制中心由控制中心經(jīng)過復雜的數(shù)據(jù)處理再向各級保護裝置發(fā)出指令時時監(jiān)測、監(jiān)控從而可實現(xiàn)對110KV、35KV、106KV、0.4KV變配電站電氣設備的保護、遙信、遙測、遙控等功能改變傳統(tǒng)開關智能程度低的現(xiàn)狀使保護裝置的快速、靈活、可靠、速動特性發(fā)揮的更完善更經(jīng)濟、高效地適應各種規(guī)模的變配電系統(tǒng)。 隨著科技的進步、電力系統(tǒng)的高速發(fā)展追求更可靠、更完善的保護體系已成繼電保護技術在新時期有待開辟的新領域國內(nèi)外繼電保護的發(fā)展趨勢必會在微機化、網(wǎng)絡化保護、測量、計量、控制、網(wǎng)絡通訊一體化和人機智能化的基礎上有更

39、新的突破這對繼電保護工作者提出了新的挑戰(zhàn)。 第8章 保護結(jié)論 繼電保護技術的未來發(fā)展趨勢應是向微機化、網(wǎng)絡化、智能化保護、控制、測量、計量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機智能化方向發(fā)展。 （1）微機化。隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展微機保護硬件也在不斷的發(fā)展。目前隨著電力系統(tǒng)對微機保護要求不斷的提高除了保護的基本功能外還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間快速的數(shù)據(jù)處理功能強大的通訊能力與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡資源的能力高級語言編程能力等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺Pc機的功能在計算機保護發(fā)展初期曾設想過用一臺小型計算機做成繼電保護裝置由于當時

40、小型機體積大、成本高、可靠性差而沒能實現(xiàn)。用微機保護裝置替代繼電保護是電氣自動化發(fā)展的必然方向。目前。這種微機保護裝置已有突飛猛進的發(fā)展在吸收國外先進技術的同時向廣大電力用戶推出的集保護、測量、計量、控制、通訊于一體的高性能微機綜合保護裝置主要適用于各發(fā)電廠、變電所的變壓器、電動機、線路等的保護和測控。繼電保護裝置的微機化已成發(fā)展的必然趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求如何進一步提高微機繼電保護的可靠性、速動性、靈活性如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益還須進一步具體深入的研究和更加完善。 （2）網(wǎng)絡化。計算機網(wǎng)絡作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時代的核心技術它深刻影響著各個工業(yè)領域同時也為各

41、個工業(yè)領域提供了強有力的通訊手段。到目前為止除了差動和縱聯(lián)保護外所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于快速、準確的切除故障元件盡量縮小事故范圍其主要原因是缺乏強有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設備的保護裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡化將每一點的保護裝置都串聯(lián)起來統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理既實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。 實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化可以在最短的時間內(nèi)準確的判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測、發(fā)生故障的原因等并在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應的保護裝置快速切除故障縮小故障的范圍提高整個系統(tǒng)安全性、可靠性。 綜上所述實現(xiàn)微機保護裝

42、置的網(wǎng)絡化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 （3）保護、控制、測量、計量、通訊一體化。在實現(xiàn)繼電保護的微機化、網(wǎng)絡化的條件下保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機是整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡上的一個智能終端。它可從網(wǎng)絡上獲取電力系統(tǒng)正常運行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等同時將保護裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站因此每個微機保護裝置不但可以完成繼電保護功能同時還可以完成測量、計量、控制、數(shù)據(jù)傳送實現(xiàn)集中控制和管理。 目前這種微機綜合保護裝置因其體積小、靈活性強、保護綜合性強等優(yōu)點深受廣大用戶的歡迎應用的領域越來越廣不只局限在變壓器、電動機的控制、保護，線路上也應用

43、在高、低壓開關柜及箱式變電站里通過網(wǎng)絡傳輸實現(xiàn)時時檢測、監(jiān)視和控制。 （4）人機智能化。近年來人機智能化技術在電力系統(tǒng)各個領域的應用越來越廣在繼電保護領域的應用隨著微機綜合保護裝置的產(chǎn)生也逐步得到推廣微機綜合保護裝置因其集保護、監(jiān)視、測量、計量、控制、網(wǎng)絡通訊一體化等優(yōu)點使各級保護裝置的技術參數(shù)通過網(wǎng)絡傳輸至控制中心由控制中心經(jīng)過復雜的數(shù)據(jù)處理再向各級保護裝置發(fā)出指令時時監(jiān)測、監(jiān)控從而可實現(xiàn)對110KV、35KV、106KV、0.4KV變配電站電氣設備的保護、遙信、遙測、遙控等功能改變傳統(tǒng)開關智能程度低的現(xiàn)狀使保護裝置的快速、靈活、可靠、速動特性發(fā)揮的更完善更經(jīng)濟、高效地適應各種規(guī)模的變配電

44、系統(tǒng)。 隨著科技的進步、電力系統(tǒng)的高速發(fā)展追求更可靠、更完善的保護體系已成繼電保護技術在新時期有待開辟的新領域國內(nèi)外繼電保護的發(fā)展趨勢必會在微機化、網(wǎng)絡化保護、測量、計量、控制、網(wǎng)絡通訊一體化和人機智能化的基礎上有更新的突破這對繼電保護工作者提出了新的挑戰(zhàn)。 第9章 設計總結(jié) 在本設計中詳細的介紹了關于變壓器和繼電保護，并在變壓器故障時，不同故障所采取的保護方式，并詳細的介紹各種保護，理解各種保護所需的電氣設備和保護的原理圖。 在本設計中重點介紹了SFSZ10-31500KVA/110KV變壓器，利用該型號的變壓器，讓同學們更加明白，了解

45、變壓器的繼電保護。 致謝 本次課程設計是在我們的指導老師王瑞老師的悉心指導下完成的。從論文的選題到論文的完成，王瑞老師給我們講了許多，并且給我們提供了很多的相關資料，當然也離不開小組成員的配合，以及大家的共同努力。 參考文獻 [1]賀家李，送從矩，高等學校教材，電力系統(tǒng)繼電保護原理，第3版，北京電力出版社，1994. [2]葛耀中，新型繼電保護與故障測距原理與技術，西安：西安交通大學出版社，1996. [3]王瑞敏，電力系統(tǒng)繼電保護，北京：北京科學技術出版社，1994. [4]尹項根，曾克娥.高等學校教材，電力系統(tǒng)繼電保護原理與應用（上冊），武漢：湖中科技大學出版社，2001 [5]陳曾田，電力變壓器保護，電力工業(yè)出版社. [6]陳學庸，電力工程電氣設備手冊2（電氣二次部分），電力工業(yè)部西北電力設計院，中國電力出版社，1996年12月出版. [7]卓樂友，電力工程電氣設計手冊2（電氣二次部分），中國電力出版社. 24