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1、电力系统继电保护课程设计电力系统继电保护课程设计报告论文报告论文设 计 任 务 柏溪 110KV 变电站主变压器继电保护设计 设 计 班 级 电力 11301 班 设 计 成 员 第一组 指 导 教 师 王瑞 宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院电控系电力专业电控系电力专业摘要摘要伴随我国的经济快速发展，国内各个行业对于电力的需求量急剧增大。面对日益增大的供电需求，对我国的电力变压器运行检修技术的安全稳定提出了更高要求。因此，人们在生活中越来越离不开电能，就使得电力变压器的安全和稳定运行十分重要。所以，110KV 电力变压器运行中的电力工作就显得尤为重要。因此对 110KV 电力变压器安全与检修技
2、术进行分析，以保证 110KV 电力变压器的稳定运行。本文就针对变电站主变压器 SFSZ10-31500KVA/110KV 的原理分析和变压器的各种继电保护的方法、原理图和每个保护所需的设备表进行分析。关键词：变压器；SFSZ10-31500KVA/110KV；继电保护；原理图；设备表摘要 前言 1 第 1 章 绪论.2 1.1 变压器的介绍2 1.2 变压器的故障及保护介绍.2 1.2.1 变压器设备故障介绍.2 1.2.2 变压器的保护介绍.3 1.3 变压器保护的发展历程及现状4 第 2 章 变压器的纵差动保护.5 2.1 纵差动保护定义5 2.2 纵差动保护特性5 2.3 纵差动保护及
3、其保护原理5 2.4 变压器纵差动保护设备表7 第 3 章 变压器瓦斯保护.8 3.1 瓦斯保护的定义8 3.2 瓦斯保护的分类及保护原理.8 3.3 瓦斯保护的保护范围.9 3.4 瓦斯保护的接线方式10 3.5 瓦斯保护的设备表11 第 4 章 变压器的零序电流保护.12 4.1 零序电流保护的定义12 4.2 零序电流保护原理分析：12 4.3 零序电流整定公式12 4.3.1 公式12 4.3.2 公式分析12 4.4 零序电流保护的原理图13 4.5 零序电流保护的设备表13 第 5 章 变压器复合电压启动过电流保护.14 5.1 复合电压过电流保护定义.14 5.2 复合电压过电流
4、保护原理分析.14 5.3 复合电压过电流保护原理图.14 5.4 复合电压过电流保护原理图分析14 5.5 复合电压过电流保护设备表.15 第 6 章 变压器过负荷保护.16 6.1 过负荷保护定义16 6.2 过负荷保护分析16 6.3 过负荷保护装设原则16 6.4 过负荷保护的原理图17 第 7 章 保护的总结和展望.18 7.1 保护的总结.18 7.2 继电保护的发展前景.181前言前言改革开放以来，中国的市场经济发展迅速，随着经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供应逐渐紧张，在很多地区均出现了供电危机，使其必须采取限电、停电等措施，来缓解电力供应的紧张。在如此形式下，加强对电力
5、系统的维护非常重要，而继电保护正是主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有很大的意义。一是继电保护可以保证电力系统的正常运转。因为当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。二是继电保护在排除故障的同时，也对社会生活秩序的正常化，经济生产的正常化贡献很大，不仅确保社会生活和经济的正常运转，还从一定程度上保证了社会的稳定，人们生命财产的安全。当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员)，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速
6、动作，而是根据当时电力系统和元件的危害度规定一定的延时，以免误动作。2第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 变压器的介绍变压器的介绍电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响口为了防止电力变压器发生各类故障和不正常运行对电力系统安全运行造成不应有的损失，根据有关技术规程的规定，应针对电力变压器的故障和不正常运行状态设置相应的继电保护。变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯） 。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗
7、变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。在本文中详细的介绍了 SFSZ10-31500KVA/110KV 变压器，它是一个三相三绕组油浸风冷有载调压电力变压器。1.21.2 变压器的故障及保护介绍变压器的故障及保护介绍1.2.1 变压器设备故障介绍变压器设备故障介绍变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。内部故障是指变压器油箱里面发生的故障主要是绕组的相间短路、一单相匝间短路、单相接地短路等。发生内部故障是很危险的，因为短路电流产生的高温电弧不仅会损坏绕组的绝缘，烧
8、毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生的大量气体，有可能引起变压器油箱爆炸。因此，在变压器内部故障时，必须迅速地将变压器切除。变压器最常见的外部故障，是油箱外部的绝缘套管及引出线上的故障，可能导致引出线的相间短路或一相碰接变压器外壳的单相接地短路。实践证明，变压器引出线上的相间短路，单相接地短路和绕组的匝间短路是比较常见的故障形式。三个单相变压器组成的变压器组，发生内部相间短路是不可能的，在三相变压器中发生内部相间短路的可能性也很小。3变压器的不正常工作状态主要是：由于外部短路和过负荷引起的过电流、油面过度降低和变压器中性点电压升高。1.2.2 变压器的保护介绍变压器的保护介绍1、
9、反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护容量为 800 千伏安及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，保护装置通常应动作于跳闸，断开变压器各电源侧的断路器。对于高压侧未装设断路器的线路一变压器组，未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可仅动作于信号。对于容量为 400 千伏安及以上的车间油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。2、反应变压器绕组和引出线的相间短路、中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护纵联差动保护装置通常装设在单独运行的容量为 10000
10、 千伏安及以上的变压器上。或装设在并列运行的容量为 6300 千伏安及以上的变压器上，有选择性地切除故障变压器。容量为 6300 千伏安及以上的厂用工作变压器亦应装设纵联差动保护。对厂用备用变压器，为了简化保护，可装设电流速断保护来代替纵联差动保护。容量为 2000-10000 千伏安的变压器，如果电流速断保护装置的灵敏度不符合要求(Klm2)，并且过电流保护的动作时限大于 0.5 秒时，纵联差动保护亦可用于容量小于10000 千伏安单独运行的变压器上。3、反应外部相间短路的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护。以上保护又可作为变压器主保护的后备过电流保护，一般用于降压变压器。对
11、于升压变压器和过电流保护灵敏度不符合要求(Klm1.25)的降压变压器，一般采用复合电压起动的过电流保护。对于大容量升压变压器和系统联络变压器，采用负序电流和单相式低电压起动的过电流保护。4、反应中性点直接接地电网中，外部接地短路的零序电流保护在中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，可作为变压器主保护的后备保4护，并作为相邻元件的后备保护。6、反应对称过负荷的保护对于 400 千伏安及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。1.3 变压器保护的发展历程及现状变压器保护的发展
12、历程及现状伴随着我国电子工业的发展，变压器行业也有长足的进步，近 20 年来科学技术的突飞猛进，电子技术在各个领域的广泛应用，为变压器行业的发展带来了无限生机。我国变压器产业 20 年取得了飞速发展：第一，变压器产品从“传统“走向“新型“。20 年前，变压器产品以大、重、厚的传统产品居多，随着微电子技术的发展及有源器件的技术进步，电子整机产品的体积大大减小，重量也大为减轻，对传统配套产品的需求下降了 50%左右，逐渐用新型配套产品(片式化、微型化)替代。市场的需求推动了包括变压器在内的电子元器件、部件向轻、薄、小方向发展，变压器的生产工艺正在进行一场巨大的变革。20 年来变压器也正向高频化、低
13、损耗、重量轻、体积小的方向发展。第二，变压器行业工艺装备日臻完善。20 年来，变压器的生产工艺精益求精，从落后的手工操作到今天的全自动机械化。变压器的生产手段在吸取国外先进经验的基础上，结合我国的实际生产情况得到不断改进和提高。如近年来微型变压器和线圈的生产，引进了国外的先进设备和生产线，基本上摆脱了手工操作的状态，生产效率高，产品质量的稳定性及一致性较好。第三，变压器行业经济增长速度加快。变压器是一种为电子整机配套，为电子线路服务的元件。据不完全统计，2007 年生产变压器的工厂近 3000 家，年销售收入 250 亿元，产品品种达几百种，可为各类整机配套，已跃居世界上变压器生产大国之一。变
14、压器 60%的产量用于满足国际市场的需要，通过实施“以质取胜“的战略，变压器出口已逐步形成气候。随着电子产品应用的不断丰富，变压器行业的前景将更加美好。5第第 2 2 章章 变压器的纵差动保护变压器的纵差动保护2.1 纵差动保护定义纵差动保护定义所谓输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差
15、动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。2.2 纵差动保护特性纵差动保护特性由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。2.3 纵差动保护及其保护原理纵差动保护及其保护原理所谓变压器的纵联差
16、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内部故障，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范围外发生故障时，两侧电流互感器二次6侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，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 之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不
