继电保护-变压器的继电保护

电力系统对变压器的继电保护作用学号：12006210338姓名：胡晓露班级：自动化3班电力系统对变压器的继电保护一：绪论电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。什么是电力系统中的继电保护系统事故的发生，除了由于自然条件的因素以外，一般者是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：1.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；2.反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。二：变压器的继电保护变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、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等。此外，大容量变压器，由于其额定工作磁通密度较高，工作磁密与电压频率比成正比例，在过电压或低频率下运行时，可能引起变压器的过励磁故障等。变压器继电保护的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，变压器保护还应能用作相邻电器元件的后备保护。三：变压器保护的选型（1）主变保护的选型及装置介绍1．本变电所主变主保护采用带加强型速饱和变流器的差动继电器BCH-2型差动继电器构成变压器纵联差动保护。2．本变电所主变的相间短路后备保护采用过电流保护和复合电压起动的过电流保护。3．本变电所主变的电源侧采用过负荷保护。4．本变电所主变非电量保护采用瓦斯保护和温度、压力保护。四：保护方式的选择必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：1．反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。2．反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的差动保护，或电流速断保护。3．作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。4．反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。5．反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。6．反映变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。7．反映变压器非全相运行的非全相保护。8．为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵差动保护、瓦斯保护的后备，变压器还应装设后备保护五：主变保护和后备保护的整定计算原则1．差动速断保护的定值整定为了加速切除变压器严重的内部故障，常常增设差动速断保护，其动作电流按照避越励磁涌流来整定。即按躲过变压器空载合闸最大励磁涌流来整定，一般取6~8倍的一次侧额定电流。max..erelopKIKI式（1）式中max.eI——变压器实际的最大励磁涌流（二次值）；relK——可靠系统，可取为1.15~1.30。2．比率制动式纵差保护的整定原则1.按平均电压（变压器额定电压及变压器最大额定容量）计算各侧二次额定电流，完成主变电流互感器参数、额定电流、平衡系数的计算。(1)一次侧额定电流NNNUSI31式中NS——变压器额定容量。由设计任务书知为40MVA；NU——变压器各侧额定电压；(2）选择电流互感器变比为5NjxTACalIKn式中jxK——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，3jxK；当为星形接线1jxK;选择标准变比TACalTAnn(3)二次侧额定电流12jxNNTAKIIn式中jxK——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，3jxK；当为星形接线时，1jxK。2.计算各侧外部短路时的短路电流值按短路电流计算方法进行各侧短路电流值的计算3.计算差动保护的动作电流按下述条件计算差动保护的动作电流，并选取最大者。(1)按躲过变压器空投时和外部故障切除后电压恢复时变压器产生的励磁涌流计算，即ebkdzIKI式（2）式中dzI——保护动作电流;ebI——变压器额定电流（折算至基本侧）；kK——可靠系数，取1.3。(2)按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算，即bpkdzIKI式中bpI——不平衡电流；kK——可靠系数，取1.3。对于三绕组变压器两侧均有电源时)(bpbpbpkbpkdzIIIKIKI式（3）其中max.ditxfzqbpIfKKImax).(max).(ddbpIUIUImax,max,dⅡzdⅡdⅠzdⅠbpIfIfI式中bpI——由于电流互感器误差引起的不平衡电流；bpI——由变压器分接头改变引起的不平衡电流；bpI——由于在平衡线圈实用值不能完全平衡引起的不平衡电流；if——电流互感器最大相对误差，取0.1;txK——电流互感器同型系数。同型号时，txK=0.5;不同型号时，txK=1UU,——在变压器两侧（，及侧）因有调压分接头引起的相对误差，一般可取调整范围之半；max.dI——最大外部短路电流；)()(,ddII——在所计算的外部短路时，流过调压侧相应电流互感器的短路电流周期分量值；max,max,,dⅡdⅠII——在所计算的外部短路时，流过所计算的Ⅰ、Ⅱ侧相应电流互感器的短路电流;zdⅡzdⅠff,——继电器整定匝数与计算匝数不等所引起的相对误差。相对误差计算公式为sycdjsphsyphjsph式中jsphW.——平衡线圈计算匝数；syphW.——平衡线圈实用匝数；sycdW.——差动线圈实用匝数。因为在开始计算动作电流时，ⅡⅠff,是未知的，故可先采用中间值（0.05，最大值为0.09），并取max,dⅠⅠIf及max,dⅡⅡIf两项均为正值进行计算。当三绕组变压器仅一侧有电源时，式（3）中的各短路电流为同一值max.dI。若外部短路电流不流过某一侧，则式中相应项为零。(3)按躲过电流互感器二次回路断线时计算，即max.3.1fhdzII式中max.fhI——正常运行时变压器的最大负荷电流。当不能确定时，采用变压器额定电流。计算中，各侧所有的短路电流均应归算到基本侧。这样求出的是基本侧的动作电流计算值（jsjbdzI..）。选用上述三条件算得的保护动作电流的最大值作为计算值。4.基本侧继电器线圈匝数计算三绕组变压器基本侧直接接差动线圈，其余两侧接相应的平衡绕圈。基本侧继电器动作电流计算为jbLHjxjsjbbhdzjjsjbdzjnKII....../)(式中jsjbdzjI..——基本侧继电器动作电流计算值；jsjbdzI..——基本侧保护动作计算值；jbLHn.——基本侧电流互感器变比；jxK——电流互感器的接线系数。基本侧继电器线圈匝数（差动线圈匝数）计算为jsjbdzjjsjbdzjjscdjsjbgIIA式中0AW——继电器的动作安匝，一般可用实测值。若无此值，可采用额定600AW；jscdW.——差动线圈匝数计算值（直接接基本侧）。接继电器线圈实有抽头，选用较计算值小而相近的抽头匝数，作为差动线圈的整定匝数（zcdW.）。基本侧实际的继电器动作电流计算为zcdjbdzjWAWI.0.保护的实际动作电流计算jxLHjbdzjjbdzKnII..式中LHn——电流互感器变比；jxK——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，3jxK；当为星形接线时，1jxK。5.非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数计算A.平衡线圈匝数计算对于三绕组变压器为zcdfjefjejbejsfjphWIIIW..2.2.2..非基本侧的平衡线圈按四舍五入进行。B.非基本侧工作线圈匝数zcdzfjphzfjg6.确定相对误差，即sycdjsphsyphjsph式（4）若05.0f则以上计算有效（按绝对值进行比较）；若05.0f，则应根据f的实际值代入重新计算动作电流。7.保护灵敏度计算，即2.min.bopkconlmIIKK式中min.kI——变压器内部故障时，归算至基本侧总的最小短路电流；若为单电源变压器，应为归算至电源侧的最小短路电流；conK——接线系数；bopI.——基本侧保护一次动作电流；若为单侧电源变压器，应为电源侧保护一次动作电流。如果灵敏度约为2，且算出的f小于初算时采用的0.05，而动作电流又是按躲过外部短路时的不平衡电流决定，则可按灵敏度条件选择动作电流，检查此电流是否满足励磁涌流、电流互感器二次回路断线的要求。然后确定各线圈的计算匝数和整定匝数，按式（4）求出f，再按式（3）作精确计算。在上述计算中若不满足选择性要求，则可改用其他特性的差动继电器。3.相间短路后备保护为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器保护的后备，变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。规程规定：过电流保护宜用于降压变压器；复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护，宜用于升压变、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。(1)过电流保护1.动作电流的整定原则(1)按躲过变压器可能的最大负荷电流整定为max..loarerelopkIKKI式中relK——可靠系数，一般取1.2~1.3；reK——返回系数，取0.85~0.95(静态继电器取较大值)；max.loaI——变压器最大负荷电流二次值。当为n台变压器并列运行时，应考虑其中一台大变压器突然断开后，该整定变压器可能增加的负荷电流。当n台变压器同容量时，nTloaInnI.max.1（nTI.为变压器的额定电流二次值）。(2)按躲过降压变压器低压侧电动机起动时的最大自起动电流（二次值）整定为max..loassrerelopkIKKKI式中ssK——自起动系数，对36kV及以上电压等级负荷，取1.5~2;对6~10kV电压级负荷，取1.5~2.5.(3)按躲过变压器低压母线自动投入负荷时的总负荷整定。即aloassloarelopkIKIKI.max..式中relK——可靠系数，取1.2；max.loaI——正常运行时最大负荷电流（二次值）；aloaI.——自动投入部分的负荷电流（二次值）；ssK——自动投入负荷的自起动系数。(4)按与相邻保护相配合。其中：A）与分断断路器过电流保护配合时loaQopkopkIII...1.1式中QopkI..——分段断路器过电流保护的动作电流（二次值）；loaI——变压器所在母线分段的正常负荷电流（二次值）。B）与变压器低压侧出线保护配合时nopkrelopkIKI...式中relK——可靠系数，一般取1.2~1.5；nopkI..——出线保护动作电流二次值，应取各出线中最大值。选择以上诸opkI.中最大者作为变压器过电流保护的动作电流。2.灵敏度校验按变压器低压母线故障时的最小短路电流二次值(2).minkI计算(2).min.ksenkopIKI