毕业设计（论文）变电站主变压器的保护设计（含CAD图纸）

1、全套cad图纸等，联系153893706摘要21. 绪 论41.1 我国电力工业发展概况41.2 变电站的类型41. 3 设计背景和意义51. 4 马村110kv变电站的基本概况51.4.1 工程规模51.4.2 电气主接线61.4.3 变压器的选择与配置82. 变电站继电保护和自动装置的配置132.1 继电保护的任务与要求132.2 线路继电保护装置的配置132.3 变压器继电保护装置的配置142.4 自动装置的配置143. 短路电流计算163.1 短路电流计算点的确定163.2 短路电流计算173.2.1 等效计算183.2.2 各短路点短路计算214. 变压器保护的配置与整定计算274.

2、1 变压器纵联差动保护284.1.1 变压器纵联差动保护的原理284.1.2 主变压器纵联差动保护整定计算304.1.3 变压器差动保护的其他辅助性措施364.2 变压器非电量保护364.2.1 变压器主体瓦斯保护364.2.2 调压开关的瓦斯保护374.2.3 瓦斯保护的整定384.2.4 变压器温度及压力保护404.3 变压器相间短路的后备保护414.4 变压器接地短路后备保护434.5 变压器过负荷保护464.6 变压器过励磁保护475. 其他二次回路设计485.1 变电站二次回路概述485.1.1 二次回路的地位和作用485.1.2 二次回路的内容485.2 常规信号系统495.2.1

3、 信号回路的分类及其要求495.2.2 中央信号系统505.3 操作电源系统555.3.1 对操作电源的基本要求555.3.2 操作电源的分类56结 论57致 谢58参 考 文 献59摘要变电站是联结电力系统的中间环节，它用以汇集电源、升降电压和分配电能，在整个电力系统中起着非常重要的作用。马村变电站位于焦作市马村区,是焦作地区最早的变电站之一。由于本次进行的是马村变电站二次部分设计，所以在其一次部分设计完成的基础上，通过对马村变电站电气接线方式及其所在的系统进行分析，对其进出线路进行相关的继电保护设计。由于负荷较多且有部分重要负荷，所以在对负荷资料进行分析的基础上，通过短路电流计算，完成了对

4、变电站主变压器的保护设计，这是本次设计的重点。最后，也对变电站的其他二次回路进行了初步设计。关键词： 变电站 短路计算 保护 二次回路abstractsubstation is coupling power system interlink,it used to influx power supply, ascend and descend the electric voltage and distribute electrical energy.at wholly power system it rises the very important role.the substation of

5、macun lies in the city of jiao zuo,it is one of the earliest substation.the second part design of the substation is based on lines system and all the load parameter. going through because what this time carry on is macuns transformer substation two times part of design, so at it once part of design

6、the finished foundation up, pass to macun the transformer substation electricity connects the line method and its places of system carry on the analysis, as to its pass in and out the circuit to carry on related after the electricity protection design.because carry more and have parts of importance

7、burden, so at pass the short-circuit electric current calculation towards carrying the data to carry on the analytical foundation ascend, complete to the transformer substation protection design of the main transformer, this is the point that this time design.at last, also to transformer substation

8、of other two times back track carried on the first step design.keyword: transformer substation short circuit calculation protection two times back track1. 绪 论1.1 我国电力工业发展概况电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量，并易于实现有效而精确的控制。其次，电能便于大规模生产，经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方

9、用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。重要的是，电能与其他能源相比没有气体和噪声污染，因此电能被称为“清洁能源”。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位。建国以来，我国的电力工业发展迅速。尤其是1978年以来，改革开放、发展国民经济的正确决策和综合国力的提高，使电力工业发展取得了突飞猛进、举世瞩目的辉煌成就。到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第二位。但是我国目前的电力还不能满足国民经济发展的需要，必须加快发展。我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万kw及以上大型机组已采用计算机监控系统，许多变电站已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电

10、力系统已实现调度自动化。我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电力系统、高电压和高自动化的新阶段。1.2 变电站的类型电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站根据它在系统中的地位，可分成下列几类：1. 枢纽变电站它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500kv的变电所，称为枢纽变电站。全站停电后，将会引起系统解列，甚至出现瘫痪。2. 中间变电站高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kv，同时又降压供给当地用电，这样

11、的变电站主要起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。3. 地区变电站高压侧电压一般为110220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。4. 终端变电站在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失。1. 3 设计背景和意义马村区是焦作市四城区之一，地域面积122平方公里，总人口13.7万。区内地下资源丰富，矿藏品种多、储量大。电力资源供应充足，辖区内有演马电厂、焦作铝厂电厂、马村变电站、韩王变电站。但是，随着近几年整个焦煤矿区的发展以及马村区自身的发展，对

12、电力供应的需求和电能质量要求的提高，“西电东输”势在必行，而马村110kv变电站的建设正是其中的重要一环。通过本设计，从总体上掌握了电力工程设计的过程，并熟悉了一些设计方法，为以后从事电力工程设计工作打下一定的基础。1. 4 马村110kv变电站的基本概况1.4.1 工程规模马村110kv变电站位于焦作市马村区，是焦煤矿区“西电东输”的重要组成部分，属于地区变电站。马村变电站共有110kv、35kv和6kv三个电压等级，其中110kv侧共有7条进线，分别为：韩马北线、韩马南线、马牛南线、马牛北线、修马线、修马线、马化线，同时与韩王变电站,修武变电站,本庄变电站联网；35kv侧共有10条出线和1

13、条备用线，分别为：马罗线、马演线、马铝南线、马望线、马兴线、马方线、热马北线、热马南线、马碳线、马临线；6kv侧共有14条出线和6条备用线。所接负荷多为工矿企业，属一二类负荷居多。1.4.2 电气主接线110kv和35kv回路采用双母线分段带旁路，其接线原理图如下： 标注：qfc表示母联断路器，qfp表示旁路断路器这种接线方式的优缺点为：优点：（1）运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建。（2）母联断路器可代替需检修的出线断路器工作。（3）母联断路器兼作旁路断路器节省投资。缺点：（1）占地大、设备多、投资大。（2）倒闸操作复杂，容易误操作。6kv回路采用单母线分段接线，其接线原理图为：标

14、注：qfd表示分段断路器这种接线方式的优缺点为：优点：（1）接线简单清晰，操作方便，使用电器少。（2）配电装置建造费用低。（3）隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少。缺点：（1）任一段母线及母线隔离开关发生故障时，要停止该段母线上所有的工作。（2）任一段母线及母线隔离开关检修时，也将造成母段上所有回路停电。（3）引出线回路的断路器检修时，该回路要停止供电。1.4.3 变压器的选择与配置（1） 变压器的选择原则a.相数的确定主变压器选用三项或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定，在330kv及以下发电厂和变电站采用三相变压器，500kv采用单相变压器b.绕组数量的确定

15、a.在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。b.对深入引进负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压量，可采用双绕组变压器。c. 绕组接线组别的确定a.三绕组相间的连接方式有：星型y和三角形d,110kv及以上采用yn;35kv经消弧线圈接地采用y或y；610kv采用d或d。b.接线组别同一变不同侧之间的接线形式的关系常规型yn,d11(y,d11)或yn,yo,d11(y,yno,d11),此形式限制三次谐波电压保证供电质量且能使机组

16、或系统并列，不影响通讯和保护设备。全接型yn,yno,yo(y,yno,yno)或yn,yo(yn,yno)，此形式与35kv并列，相位一致要求：电网改造6kv升压10kv。d.变压器电压调整方式的选择a.调压方式变压器的电压调整方式是分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现，切换方式有两种：不带电的切换，称为无激励调压，调整范围通常在正负5以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可以达到30b.调压方式的确定为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有无激磁调压和有载调压

17、两种，一般接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式，保证供电质量、母线电压恒定。 e主变压器的冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却；强迫油循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。在发电厂水源充足的情况下，为了压缩占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。（2） 主变压器的台数、容量和型式的确定通过前面的介绍，我们考虑到马村变电站为一个110kv枢纽变电站，故选用两台主变压器并列运行且容量相等。对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑当一台停运时

18、，压器容量在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷 ：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%,s=62.2mv,所以，两台主变压器应各自承担31.1mva，当一台停运时，另一台则承担70%为43.54mva。故选两台50mva的主变压器就可满足负荷需求。具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kv及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变

19、压器选用有载三圈变压器。110kv电压变压器绕组采用y连接；35kv采用y连接，其中性点通过消弧线圈接地。35kv以下电压变压器绕组都采用接法。大多数110kv 变压器均采用油浸自冷式的冷却方式，因此应选用油浸自冷式的冷却方式。表1.1 主变铭牌参数a. #1主变主要铭牌参数型 式sfsz1050000/110接线组别yn，yn0，d11额定容量（kva）50000/50000/50000短路电压（%） 10.20/18.10/6.45 额定电压（kv）11081.25/38.5/6.6冷却方式油浸自冷式额定电流（a）262/750/4374空载电流(%)0.35 b. #2主变主要名牌参数型

20、 式sfslb150000/110接线组别y0/y0/-12-11额定容量（kva）50000/50000/50000短路电压（%）10.04/18.1/6.6额定电压（kv）11022.5/38.5/6.6冷却方式油浸自冷式额定电流（a）262.5/750/4374空载电流（%）0.6表1.2 消弧线圈型号表编号型号额定容量线电压相电压#1主变中压侧xdjc-550/35550kva35kv22.2kv#2主变中压侧xdjc-550/35550kva35kv22.2kv（3） 所用变配置站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之

21、用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。s站=84/(1-10%)=93.33kva所以容量选择100kva的变压器。两台所用变分别由6kv段和6kv段引出。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。表1.3 所用变的主要铭牌参数所用变编号型号额定容量（kva）额定电压（kv）额定电流（a）阻抗电压（%）联结组别高压 低压高压 低压1jb6/250/1001006.30.49.62144.34.3y，yn02jb

22、6/250/1001006.30.49.62144.34.3y，yn0（4） 防雷与接地对110kv进线侵入雷电波的保护是在架空线首端装一组避雷器，并配合进线段上相应的保护。主变压器中性点装设一组避雷器及设间隙保护。35kv及6kv母线分别装设避雷器作为出线侵入雷电波的保护。直击雷由避雷针保护，本变电站装设4跟独立避雷针，每根高度为25米。根据本变电站的需要，对避雷器的选择如下表1.4 避雷器型号表电压等级设备型号110kvy10w-100/26035kvy5w-52/130w6kvhy5wz-9.9/272. 变电站继电保护和自动装置的配置2.1 继电保护的任务与要求 继电保护装置就是指反应

23、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）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。 （2）对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过一定延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动重合闸相配合。为保证安全供电和电能质量，继电保护应满足四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。2.2 线路继电保护装置的配置本设计中的电力系统具有中性点直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲，其主要故障为单相接

24、地、两相接地和三相接地。根据线路的故障类型，按不同的电压等级，设置相应的继电保护装置如下：（1） 110kv线路保护：高频闭锁保护；零序电流保护；距离保护；过电流保护；电流速断保护。（2） 35kv出线及旁路保护配置：电流速断保护；限时速断保护；定时过流保护；三相一次自动重合闸；低频减载。（3） 6kv出线：限时速断；定时过流；三相一次自动重合闸；低频减载。（4） 6kv电力电容器：定时过流；中性点零序电流保护；低电压及过电压保护。（5） 双回路出线保护：采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。其中横联方向差动保护为主保护，电流保护作为横联方向差动保护的后备保护。2.3 变压器继电保护装置

25、的配置变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下：（1） 主保护：瓦斯保护（以防御变压器内部故障和油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。（2） 后备保护：过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）、复合电压闭锁过电流保护、零序电压保护、零序电流保护。（3） 异常运行保护和必要的辅助保护：温度保护（以检测变压器的油温，防止变压器油劣化加速）和冷却风机自启动（用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变

26、压器油温过高）。2.4 自动装置的配置1. 针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短路，其特点是当线路断路器跳闸而电压消失后，随着电弧的熄灭，短路即自行消除。若运行人员试行强送，随可以恢复供电，但速度较慢，用户的大多设备（电动机）已停运，这样就干扰破坏了设备的正常工作，因此本设计在35kv及6kv出线上设置三相一次自动重合闸装置（zch）。2. 针对变电所负荷性质，缩短备用电源的切换时间，提高供电的不间断性，保证人身设备的安全等，本设计在110kv母联断路器处装设备用电源自动投入装置（bzt）。3. 频率是电能质量的基本指标之一,正常情况下,系统的频率应保持在50hz

27、，运行频率和它的额定值见允许差值限制在0.5hz内，频率降低会导致用电企业的机械生长率下降，产品质量降低，更为严重的是给电力系统工作带来危害，而有功功率的缺额会导致频率的降低，因此，为保证系统频率恒定和重要用户的生产稳定，本设计35kv及6kv各出线设置自动频率减负荷装置（zpjh），按用户负荷的重要性顺序切除。3. 短路电流计算3.1 短路电流计算点的确定（1） 短路电流的基本概念 在供电系统中，出现次数比较多的严重事故是短路。所谓短路是指供电系统中一切不正常的相或相与地（中线电接地系统）在电气上被短接。（2） 短路的基本原因 产生短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏所致。绝缘损坏是由于

28、绝缘老化、过电压、机械损伤等造成。其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除接地线就送电等无操作，鸟兽在裸露的载流部分跨越以及风雪等自然现象也能引起短路。（3） 短路的形式在三相电力系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。第一种短路称为对称短路，一切不对称短路的计算，在采用对称分量后，三种统称不对称短路，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可以归纳为对称短路计算，就上述几种短路故障的几率最小，但在配电系统中，三相短路的后果最严重，因而以此验算电气设备的能力。（4） 短路的危害 短路时系统的阻抗要减小，减小的程度由故障发生在系统中的位置而定。因此电路的短路电流通常比正常

29、工作电流大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。这样大的电流对电气设备有很大危害： 短路要产生很大的电动力和很大的热量，而使故障元件和短路回路中的其他元件损坏； 短路时，电压突然下降，影响电网电气设备的正常运行； 短路可造成用电负荷甚至广大的供电区域停电，越靠近电源短路所造成的停电范围越大，所造成经济损失也越大；严重的短路要影响整个电力系统运行的稳定性，使并列运行的发电机组失去同步。（5）研究短路的目的为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在变电站和供电系统的设计和运行中，必须进行短路计算，以解决下列技术问题：a.选择电气设备和载流导体，必须用短路计算校验其

30、稳定性和机械强度。b.选择合理继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。c.确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电路的措施。d.确定合理的主接线方案和主要运行方式等在本次设计中，研究短路电流的目的主要是为了选择合理继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。3.2 短路电流计算由短路电流计算接线图可画出正序阻抗图。要画出正序阻抗图必须知道系统阻抗标幺值、线路阻抗标幺值、变压器阻抗标幺值。系统电抗实质上是电源、电力网络与上级供电变压器等折算到供电母线上的综合电抗，它因电力网联结方式复杂而不能简单计算，并与系统的运行方式有关。系统电抗可由当地电业部门直接提供，系统的阻

31、抗标幺值已知为0.3和变压器的阻抗标幺值就要根据公式计算出来。k1k1k1t1t2马村变电站一次系统等效电路图如图3.1所示。已知：e1、e2引出线分别是修马i、ii和韩马南、北，他们都是双线路引线，修马i、ii线路长度分别是8.014km、8.014km，韩马南、北分别是6.1km、6.7km，线路型号lgjq-240。查表知 lgjq-240 x=0.4/km选基准: 3.2.1 等效计算（1） 变压器等效计算利用“近似”进行计算。在计算过程中，1代表高压侧，2代表中压侧，3代表低压侧。首先根据三次短路实验所测得的两两绕组间的短路电压百分值、，分别求出个绕组的短路电压百分值：主变：uk(1

32、-2)(%)=10.2 uk(1-3)(%)=18.1 uk(2-3)(%)=6.45 =(10.20+18.10-6.45) =10.925 =(10.20+6.45-18.10) =0.725 =(18.10+6.45-10.20) =7.175则各绕组电抗标幺值为: 主变：uk(1-2)(%)=10.04 uk(1-3)(%)=18.1 uk(2-3)(%)=6.6 =(10.04+18.10-6.6) =10.77 =(10.04+6.6-18.10) =0.73 =(18.10+6.6-10.04) =7.33则各绕组电抗标幺值为: （2） 线路阻抗计算修马、的线路阻抗：韩马南、北的

33、线路阻抗： （3） 所变等值阻抗计算所变短路电压百分比：（4） 电源等值阻抗计算修武变：韩王变：图3.2马村变电站一次系统等效电路图3.2.2 各短路点短路计算冲击系数时，（1） k1点短路时：图4.3 k1点短路时等值电路转换图 三相短路冲击电流:三相短路全电流:短路容量：设校验热效应计算时间 短路电流热效应（2） k2点的短路计算图4.4 k2点短路时等效电路图所以三相短路冲击电流:三相短路全电流:短路容量设校验热效应计算时间 短路电流热效应（3） k3点的短路计算图4.5 k3点短路时等效电路图=0.181+0.156=0.337所以三相短路冲击电流:三相短路全电流:短路容量设校验热效应

34、计算时间 短路电流热效应（4） k4点的短路计算图4.6 k4点短路时等效电路图三相短路冲击电流:三相短路全电流:短路容量：设校验热效应计算时间 短路电流热效应表3.1 三相短路电流计算结果短路点编号1234工作电压（kv）1103560.4三相最大短路电流（ka）3.236.3530.003.66三相短路冲击电流（ka）8.2416.2776.799.36三相短路全电流（ka）4.879.5945.35.53短路容量（mva）971.48406.9327.352.534. 变压器保护的配置与整定计算变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大

35、容量变压器，一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此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。变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低和过励磁。对于上述故障和不正常工作状态，根据dl400继电保护和安全自动装置技术规程的规定，变压器应装设如下保护：（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

36、路的纵联差动保护，或称电流速断保护；（3）作为变压器外部相间短路和内部保护的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的多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保护；（7）反映变压器非全相运行的非全相保护等。4.1 变压器纵联差动保护4.1.1 变压器纵联差动保护的原理纵联差动保护是变压器主保护之一。变压器纵联差动保护是反映被保护变压器各端流入和流出电流的相量差，按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，

37、差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：（1）靠整定值躲过不平衡电流（2）采用比例制动差动保护。（3）采用二次谐波制动。（4）采用间歇角原理。（5）采用速饱和变流器。对6.3mva及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10m

38、va及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵联差动保护，对高压侧电压为330kv及以上变压器，可装设双重差动保护。变压器纵联差动保护的原理接线图为：本设计采用较经济的bch-2型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。bch-2型差动继电器由电磁型电流继电器、三柱铁芯和几个线圈组成。中间柱截面较大，易于饱和，在其上面绕有四个线圈：差动线圈、两个平衡线圈和一个短路线圈。差动线圈接于变压器差动保护的差回路中，当安匝磁势达到一定值时，二次绕组感应的某一电势值使电流继电器起动。平衡线圈的作用是消除变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致所产生的不平衡安匝磁势。短路线圈的

39、作用是提高差动继电器躲过励磁涌流的能力。纵联差动保护应符合下列要求：（1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；（2）应在变压器过励磁时不误动；（3）差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。4.1.2 主变压器纵联差动保护整定计算（1） 根据前面变压器选型，可得主变压器名牌参数如下：主变：型号 sfsz1050000/110 接线 yn/yn0/d11 挡位 11081.25/38.5/6.6 短路电压（%） 高中10.20 高低18.10 中低6.45 短路损耗（kw） 高中185.4 高低200 中低158.6 空载电流（%） 0.3

40、5 空载损耗（kw） 40 冷却方式 油浸风冷主变：型号 sfslb150000/110 接线 y0/y0/-12-11 挡位 11022.5/38.5/6.6 短路电压（%） 高中10.04 高低18.10 中低6.6 短路损耗（kw） 高中264.8 高低282.7 中低223.9 空载电流（%） 0.6 空载损耗（kw） 60.95 冷却方式 油浸风冷根据第3章的计算结果，可得两台主变压器的等值阻抗图为:（2） 计算变压器各侧在50mva容量下的一、二次电流值并选择电流互感器的变比。计算结果如下表：变压器各侧一、二次电流及差回路电流名称变 压 器 各 侧 数 据额定电压（kv）11038

41、.56.6额定电流（a）电流互感器接线电流互感器计算变比电流互感器实选变比600/52000/55000/5二次额定电流(a)不平衡电流(a)4.37-3.78=0.594.37-3.25=1.120 由以上计算可知，6kv侧二次电流最大，作为基本侧。（3） 计算各侧外部短路时的短路电流值 根据第3章的计算结果可知：当110kv母线发生三相短路故障时，最大短路电流为当35kv母线发生三相短路故障时，最大短路电流为当6kv母线发生三相短路故障时，最大短路电流为（4） 确定差动保护的动作电流。a. 按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压恢复时，变压器的励磁涌流计算为式中 可靠系数，取1.3； 变压

42、器基本侧的额定电流。代入数值得=1.34374=5686.2（a）b. 按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算。式中 可靠系数，对于bch2型继电器，取1.3； 两侧电流互感器电流误差引起的不平衡电流式中 非周期分量的影响系数，取为1； 电流互感器的同型系数，取为1； 电流互感器最大允许误差，取10%； 变压器外部短路流过变压器的最大短路电流； 变压器调节接头引起的不平衡电流，一般取0.05；代入数值计算得 =1.3（10.1+0.05+0.05）30000 =7800（a）c.躲过电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流式中 可靠系数，对于bch2型继电器，取1.3； 变压器最大负荷电流，在变压

43、器最大符合电流不能确定的情况下，用变压器的额定电流。代入数值计算得 =1.34374=5686.2（a）由以上计算过程可知，变压器差动保护一次动作电流为=7800a（5） 基本侧继电器线圈匝数计算基本侧直接接差动线圈，其余两侧接相应的平衡线圈。基本侧继电器的动作电流为式中 电流互感器接线系数，其值为流入继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比，当电流互感器的二次侧接成三角形时，取；当电流互感器的二次侧接成星形时，取1； 基本侧一次动作电流； 基本侧电流互感器变比。代入数值计算得 =7.8（a） 基本侧差动线圈的计算匝数式中 继电器的动作匝数，一般取60安匝。差动线圈的实际匝数应向小整定，取匝 继

44、电器的实际动作电流为（a） 保护实际动作电流（一次值）为（a）（6） 其他侧工作线圈和平衡线圈匝数的计算 a. 110kv侧平衡线圈的计算 = =1.1（匝）按四舍五入取整，110kv侧平衡匝数为1匝。 b. 35kv侧平衡线圈的计算 =7 =2.41（匝）按四舍五入取整，35kv侧平衡匝数为2匝。c. 平衡线圈的误差 =（1.1-1）/（1.1+7） =0.0120.05 =（2.41-2）/（2.41+7） =0.0430.05 d. 计算制动线圈匝数 = =2.1（匝）制动线圈的实际匝数应向上调整，取匝。（7） 灵敏度校验，保护范围内部短路最小灵敏度应大于2。式中 保护范围内故障，流过基

45、本侧的最小短路电流； 差动保护一次动作电流。代入数值计算得4.1.3 变压器差动保护的其他辅助性措施（1） 差动电流速断。当变压器发生严重故障时，差动电流可能大于最大励磁涌流，这时便不需要再进行是否励磁涌流的判别，而该由差动元件直接出口。这是因为对于长线或附近装设有精止补偿电容器的场合，在变压器发生内部严重故障时，由于谐振也会短时出现较大的衰减的二次谐波电流，或者因主电流互感器及中间电流互感器严重饱和而产生二次谐波电流，谐波比制动元件可能会误闭锁保护，直到二次谐波衰减后才返回开放出口；同时，谐波制动元件本身固有延时也较大。这些情况对快速切除严重故障是不利的，利用差动电流速断元件直接出口能克服这

46、个不足。（2）电流互感器断线闭锁。大型变压器对差动保护的灵敏系数要求较高，如要求能灵敏地动作于变压器内部匝间短路故障，因而最小差流动作值均低于额定电流，并且三相比率制动元件均以“或”门出口方式，而不宜采用任意两相“与”门出口方式。因此，在电流互感器断线时会误动作。为此，变压器差动保护需要附设专门的电流互感器断线闭锁装置。4.2 变压器非电量保护变压器非电量保护主要包括瓦斯保护、温度及压力保护等。4.2.1 变压器主体瓦斯保护 变压器瓦斯保护是反映变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内部各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。其利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦

47、斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。轻瓦斯保护应瞬时动作于信号，重瓦斯保护应瞬时动作于断开各侧断路器。其接线原理图为：瓦斯继电器kg的上触点为轻瓦斯保护，接通后发信号；下触点为重瓦斯保护，触点闭合后经信号继电器ks、连接片xb启动中间继电器km，km动作后两对触点闭合，分别经断路器qf

48、1、qf2的辅助触点接通各自的跳闸回路，跳开变压器两侧的断路器。为了防止变压器换油或进行实验时误动作，可利用连接片xb将跳闸回路切换到信号4.2.2 调压开关的瓦斯保护由于主变选择的是有载调压运行方式，所以在调整电压的过程中，由于开关动触头接触不良或过度电阻损坏而不能有效地灭弧等，都将引起绝缘油的分解产生大量的气体。为了防止故障范围扩大，需要在调压开关上装设瓦斯保护，将油枕从内部隔离成两部分，调压开关油箱与油枕相通，并在连通管上装设瓦斯继电器。其接线图为图中1.油枕、2.调压开关、3.变压器瓦斯继电器、4.调压开关瓦斯继电器调压开关瓦斯保护动作于跳闸，与变压器重瓦斯保护共同作用于出口中间继电器

49、bcj，其展开图为图中wsj瓦斯继电器、xj信号继电器、bcj保护出口继电器（跳闸继电器）4.2.3 瓦斯保护的整定瓦斯保护继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，本次设计选用的是fj380型开口杯挡板式瓦斯继电器。用开口杯代替密封浮筒，克服了浮筒渗油的缺陷，用干簧接点代替水银接点，防止震荡时误动作，是一种有较好抗震结构的瓦斯继电器。（1） 轻瓦斯保护气体容积的整定瓦斯继电器中的气体积聚达到一定容积时，就动作并发出信号，一般瓦斯继电器气体容积的整定范围为250300cm，变压器容量在10mva以上时，一般正常整定值为250 cm。气体容积整定是通过调节重锤位置来改变的。下表为轻瓦斯保护气

50、体容积的整定值气体容量整定值变压器容量（mva）导油管直径（mm）整定范围（cm）正常整定值（cm）1251001201101105018521522010以上80220280250（2）重瓦斯保护动作流速的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.61.5，运行经验证明，导油管中流速整定为0.61时，对变压器内部故障是相当灵敏的，但是，在变压器外部故障时，由于穿越性短路电流的影响，在导油管中油流速度约为0.40.5，如果绕组固定不紧，还可能风大些，因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将流速整定在11.1左右。下表为油流速度整定值油流速度整定值变压器容量（mva）导油管直径（mm）整定

51、范围（）正常整定值（）1250.751.250.90110500.811.351.010以上800.951.551.1根据上述瓦斯保护原理分析及整定原则论述，可得本次设计主变瓦斯保护定值如下表保护名称保护定值动作时限/动作情况主油箱重瓦斯保护0.90s/跳三侧开关调压开关重瓦斯保护10s/跳三侧开关轻瓦斯保护300cm报信号瓦斯保护装置结构简单、经济，对缓慢发展的故障，其灵敏性比变压器的差动保护优越，能够反应变压器油箱内部各种类型的故障（如铁芯局部烧坏、绕组匝间短路、内部断线、绝缘逐渐老化及油面下降等），但对变压器油箱外部套管引出线上的短路不能反应，对绝缘突发性击穿的反应不及差动保护；而且在强烈地震期间和变压器新投入时，瓦斯保护不能投到跳闸位置。因此，瓦斯保护不能作为变压器的唯一主保护，一般与差动保护共同使用构成变压器的主保护。4.2.4 变压器温度及压力保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装