任务三变压器后备保护性能检验与运行维护

山西电院目标教学教案任课教师教研室主任编写日期年月日审批日期年月日授课日期班级任务内容：项目五电力变压器保护装置性能检验与运行维护任务三变压器后备保护性能检验与运行维护素质目标：1.培养学生服从、认真的职业习惯2.培养学生的团队协作的能力能力目标：1.具有分析过电流保护、接地保护原理的能力2.具有完成过电流保护和接地保护动作性能检验和运行维护的能力知识目标：1.掌握电力变压器的过电流保护作用、接线、构成、动作分析2.掌握电力变压器的接地保护作用、接线、构成、动作分析任务重点：电力变压器的过电流保护、接地保护的作用、接线任务难点：电力变压器的接地保护的动作分析教学方法：讲授法，案例法，多媒体讲授布置作业：P1926-13课后分析：教学内容及板书过程设计及提示【任务描述】：【任务准备】：【任务实施】：【相关知识】：项目五电力变压器保护装置性能检验与运行维护任务三变压器后备保护性能检验与运行维护一、过电流保护变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备又是相邻母线或线路的后备保护，其保护方式根据变压器容量和系统短路电流水平不同，可采用不同的保护。1）分析过电流保护的工作原理及整定计算；2）分析低电压启动的过电流保护的工作原理及整定计算；3）分析复合电压启动的过电流保护的工作原理及整定计算；4）分析过负荷保护的工作原理及整定计算。查阅继电保护和自动装置的运行规程中关于变压器的部分。过电流保护的工作原理及整定计算；低电压启动的过电流保护的工作原理及整定计算；复合电压启动的过电流保护的工作原理及整定计算；过负荷保护的工作原理及整定计算。变压器相间短路的后备保护任务实施步骤：第一步，画出变压器过电流保护的原理接线图，分析其动作情况，整定计算的原则。第二步，画出低电压启动的过电流保护的原理接线图，分析动作情况，进行整定计算。第三步，画出复合电压启动的过电流保护的原理接线图，分析动作情况，进行整定计算。第二步，画出过负荷保护的原理接线图，分析动作情况，进行整定计算。教学内容及板书过程设计及提示二、低电压启动的过电流保护保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器，只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器经引入：变压器相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护或负序电流保护等。1、保护的起动电流按躲过变压器的最大负荷电流整定2、变压器的最大负荷电流的确定（1）对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负荷电流。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算：n----并列运行变压器的最少台数Int----每台变压器的额定电流（2）对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流。KMS----自启动系数，其值与负荷性质，负荷与电源间的电气距离有关。在110Kv变电所，35KV侧取1.5~2.0，10KV侧取1.5~2.53、保护的灵敏系数按下式校验：要求：作为近后备保护，取变压器低压侧母线为校验点，要求Ksen=1.5～2.0；教学内容及板书过程设计及提示预定时间后，起动出口中间继电器动作于跳闸。三、复合电压启动的过电流保护保护由三部分组成：电流元件、电压元件（含负序电压继电器KVN和低电压继电器KV）、时间元件。作为远后备保护，取相邻线路末端为校验点，要求Ksen≥1.2。4、保护的动作时限应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限△t。5、特点变压器过流保护动作电流大，灵敏度低，一般用在容量较小的变压器或做为变压器相邻元件后备保护。（1）电流元件的起动电流按躲过变压器的额定电流整定Krel----可靠系数，取1.2Kre----返回系数，取0.85（2）低电压元件的起动电压应小于正常运行时最低工作电压，同时，外部故障切除后，电动机起动的过程中，它必须返回。根据运行经验，通常用UNT----保护安装处额定线电压灵敏系数校验（1）电流元件的灵敏系数校验与过电流的校验相同（2）电压元件的灵敏系数按下式校验：UKmax----后备保护范围末端发生三相金属性短路时保护安装出的最大残余电压。近后备保护灵敏系数大于等于1.3，远后备大于等于1.2特点：电流元件灵敏度高，电压回路二教学内容及板书过程设计及提示四、负序过电流保护次断线能够发出信号。但是接线复杂。应用：和负序电流保护一起构成变压器的后备保护。1、装置动作情况如下：（1）当发生不对称短路时，故障相电流继电器动作，同时负序电压继电器动作，其动断触点断开，致使低电压继电器KV失压，动断触点闭合，起动闭锁中间继电器KM。相电流继电器通过KM常开触点起动时间继电器KT，经整定延时起动信号和出口继电器，将变压器两侧断路器断开。（2）当发生对称短路时，由于短路初始瞬间也会出现短时的负序电压，KVN也会动作，使KV失去电压。当负序电压消失后，KVN返回，动断触点闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，只要该电压小于低电压继电器的返回电压KV不致于返回，而且KV的返回电压是其起动电压的Kre（大于1）倍，因此，电压元件的灵敏度可提高Kre倍。复合电压启动的过流保护在对称短路和不对称短路时都有较高的灵敏度。负序电压继电器的起动电压按躲开正常运行情况下负序电压滤过器输出的最大不平衡电压整定。根据运行经验，取2、复合电压启动的过电流保护的优点：(1)由于负序电压继电器的整定值较小，因此对于不对称短路，其灵敏系数较高。(2)对于对称短路，电压元件的灵敏性可提高1.15～1.2倍。(3)由于保护反应负序电压，因此对于变压器后的不对称短路，与变压器的接线方式无关。（4）接线简单教学内容及板书过程设计及提示五、过负荷保护变压器的过负荷保护：只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作于信号。3、缺点：大容量变压器中，电流元件的灵敏度可能不能满足要求。4、应用：中小容量变压器1、保护装置组成由电流继电器和负序电流滤过器Z以及一套低电压启动的过电流保护组成。2、负序电流保护的起动电流按以下条件选择。(1)躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流，其值一般为(0.1～0.2)IN.T(2)躲开线路一相断线时引起的负序电流。(3)与相邻元件上的后备保护在灵敏度上配合。1、过负荷保护的安装方式：(1)对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。(2)对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。(3)对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设。(4)对于双绕组降压变压器，装于高压侧。(5)仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组的容量相等，只装于电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。(6)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。2、过负荷保护的动作电流整定按躲过变教学内容及板书过程设计及提示六、变压器中性点直接接地时的零序电流保护1、适用：当发电厂、变电所单台或并列运行的变压器中性点接地运行时，其接地保护一般采用零序电流保护2、原理接线图：①保护用电流互感器的接法及特性接于变压器中性点引出线（也可用零序电流滤过器，但有不平衡电流）额定电压可选比变压器低一级,变比可取1/2~1/3变压器额定变比②构成：两段式零序电流保护，每一段带有两段时限，动作后，以较短的时限断开母联或分段短路器，以较长的时限断开变压器各侧短路器。3、各段的整定零序Ⅰ段：动作电流与被保护侧母线引出线零序Ⅰ段配合整定时限与相邻元件零序Ⅰ段配合整定，一般为0.5~1.0s零序Ⅱ段：动作电流与被保护侧母线引出线零序后备保护动作电流配合整定动作时限与被保护侧母线引出线零序压器的额定负荷电流整定，时间比变压器的后备保护大一个t变压器接地保护按照变压器中性点直接接地和中性点可能接地也可能不接地的分级绝缘变压器保护配置不同，学生要掌握为什么采用不同配置，分别配置怎样的变压器。重点：掌握各个保护的动作原理和接线。画出接线图，学生先讨论分析然后教师指导点评。掌握整定原则即可教学内容及板书过程设计及提示后备保护动作时限配合整定七、中性点可能接地也可能不接地的分级绝缘变压器的接地保护保护的设置：零序电流保护，用于变压器中性点地方式下零序电压保护，用于变压器中性点不接地方式下（一）中性点未装放电间隙冲击过电压：可以用避雷器保护变压器中性点绝缘工频过电压：单相接地且电网失去中性点接地时，此时出现工频过电压，避雷器放电后不能灭弧，所以不能保证变压器中性点绝缘，此时必须首先切除中性点不接地变压器，再切除中性点直接接地的变压器1、原理接线图：2、保护的构成：零序电流保护：装于中性点回路的TA、KA0、KT1构成，在变压器中性点直接接地时使用零序电压保护：110~220KV母线电压互感器TV、KV0、KT2构成，在变压器中性点不接地时使用注意：①KV0的动合触点闭合后，经KA0的动断触点接到KT2的线圈②KV0的操作电源是来自中性点直接接地变压器的零序电流3、保护的动作情况：也分作两种情况，要掌握为什么每种情况下保护的配置不同。原因，各配置怎样的保护重点，根据系统和原理图，学生分析，教师点评，最后根据回答教师给出正确的结论。教学内容及板书过程设计及提示①正常情况下，3I0=0，3U0=0，KA0和KV0均不动，保护不动。发电厂、变电站有两台及以上变压器并列，一般只将部分接地，而不接地变压器无法采用零序电流保护，但当母线故障，若母线保护拒动，则中性点直接接地变压器的零序电流保护动作切除此，此时局部系统变成中性点不接地系统带有接地故障点运行，对于分级绝缘变压器是不能承受此过电压的，由此装设两套保护。②变压器内部或外部发生接地故障对于中性点直接接地的变压器：变压器的零序电流保护中的KA0和并列的所有变压器的零序电压保护中的KV0动作，KA0动作后，动断触点打开，将中性点接地变压器的零序电压保护解除，同时，动合触点闭合起动KT1，KT1接点闭合后，小母线M有电，先将所有不接地变压器切除，若故障仍未消除，则经KT1的延时再切除中性点接地变压器。对于中性点不接地的变压器：任一台并列运行的直接接地变压器的零序电流保护动作，将“+”电源加到小母线M，使不接地变压器的零序电压保护的“+”电源接通，此时KV0由于3U0出现，接点闭合，“+”电源从小母线M经KV0的动断触点、KA0的动断触点加到KT2，KT2动作，经一定延时接点闭合，将中性点不接地变压器切除，由于t1＞t2，此时中性点直接教学内容及板书过程设计及提示接地变压器由较长的KT1切除。结论：由于t1＞t2，在发生单相接地故障时，可保证先断开中性点不接地变压器，后断开接地变压器，防止分级绝缘变压器因中性点不接地而遭到的损坏。（二）中性点装设放电间隙1、保护的构成：两段式零序电流保护零序电压保护反应间隙放电电流的零序电流保护2、保护的工作情况：①变压器中性点直接接地，隔离开关QS合上，两段式零序电流保护投入工作，与前面一样，是具有两段时限的保护，每一段以较短的时限断开高压侧分段断路器或母联断路器，以较长的时限断开变压器各侧断路器。②变压器中性点不接地运行，隔离开关QS打开，当电网发生单相接地且失去中性点时，中性点不接地的变压器的中性点将出现工频过电压，此时放电间隙击穿，间隙回路的放电电流使反应间隙回路的零序电流保护动作，瞬时跳开变压器，将故障切除。如果间隙拒动，则中性点的工频过电压可由零序电压保护来反应，此零序电压保护的动作电压应低于变压器中性点的绝缘耐压水平，同时在变压器发生单相接地而系统又未失去接地中性点重点，根据系统和原理图，学生分析，教师点评，最后根据回答教师给出正确的结论。教师对整个教学过程中学生的学习情况做评价。指出优缺点和需改进的方面【评价】教师对每组学生的情况进行总结。教学内容及板书过程设计及提示时，可靠不动作。