继电保护毕业设计书

1、沈西二次变电站继电保护及二次回路设计（35kv母线）（论文）目录中文摘要. I Abstract. II目录.1第一部分 说明书.11 引言.22 运行方式分析.33 继电保护概述.33.1继电器保护原理.33.2继电保护的基本任务.33.3各种继电保护原理.33.3.1继电器原理.64变电所继电保护原则.64.1变电器主保护原则.64.1.1变电器主保护设计原则.74.1.2变压器后备保护设计原则.84.2线路的保护原则.84.2.1 35KV及以上中性点非直接接地电网中的线路保护.94.3母线保护和断路器失灵保护原则.94.3.1母线保护原则.104.3.2断路器失灵保护应符合要求.114

2、.4变压器的各种保护原理.114.4.1瓦斯保护原理.124.4.2纵联差动保护原理.134.4.3变压器相间后备保护.164.5线路各种保护原理.164.5.1电流速断保护原理.174.5.2过电流保护原理.174.5.3平行双回路保护原理.17 4.6母线保护各种原理.184.6.1按循环电流原理构成的电流差动保护.184.6.2母联电流比相式母线保护.184.6.3电流相位比较式母线保护.195 沈西二次变电站的继电保护方案.205.1变压器保护部分.205.1.1主保护部分.205.1.2后备保护.215.2线路保护.225.2.1并列运行的平行线路第二部分.22第二部分 计算书 .2

3、31 短路电流计算.241.1短路电流计算的目的 .24 1.1.1线路参数. . 251.2元件标么阻抗计算. 251.3短路电流计算. 272 参数计算.293 整定计算.303.1整定计算和灵敏度校验.303.1.1 对35KV母线进行整定计算.303.1.2 对35KV母线进行灵敏度校验.30总结.32致谢.33参 考 文 献.34附录. .35- 35 - 第一部分 说明书1 引 言继电保护在发电、供电和用电中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠运行和人们生产生活用电的关键技术。继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供电的可靠性、质量及用电设备的安全。继电保护技术是一个完整

4、的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是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。继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护

5、技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。国内目前在电力系统的计算机监控、远程、通信方面发展很快。大部分信息已经数字化了，迫使继电保

6、护必须加快数字话进程，使电力系统各环节，如发电、输电、配电及用户端实现测量、保护、控制、调节综合自动化、数字化、信息化等。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，继电保护技术的发展得天独厚。2 运行方式分析电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求，所以在设计之初，就先要对变电站的运行方式进行分析，以便与今后的计算和定值整定工作相符，另外也可以有针对性的设立短路点，简化计算工作，提高设计效率。 最大运行方式：根据系统最大负荷的要求

7、，电力系统发电设备都投入运行（或大部分投入运行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式。对于此次设计内容而言，我们主要关注的是当电网在某种连接情况运行下，通过的电流最大的运行方式。 最小运行方式：是指根据系统最小负荷的要求，与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式。 正常运行方式：根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应的数量发电机，变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对更复杂的系统，最大最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。对于某特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏度有困难时，且在保护拒动或误

8、动不会引起大面积停电的情况，可不予考虑。系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式，而系统的最小运行方式也不一定是保护的最小运行方式。对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，灾难其他运行方式下也一定能保护其选择性；灵敏性的校验则要根据最小运行方式来进行，因为在最小运行方式下，灵敏度仍然符合要求，那在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求。此次设计题目是沈西二次变电站继电保护及二次回路设计。此变电所为单个电源，两台变压器，高压侧内桥接线，低压侧双母线接线。在选择保护方式及对其进行整定运行时，都必须考虑系统运行方式变化

9、带来的影响。所选用的保护方式，应在各种系统运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式也一定能保证选择性，灵敏度符合要求，在其他运行方式来决定动作值或计算灵敏度。 根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。继电保护中，短路时通过保护的短路电流为最大运行方式。本次毕业设计中单电源时为最大运行方式。 根据系统最小负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入相应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式为最小运行方式。继电保护中，通过保护的短路电流为最小运行方式。单电源工时为最小运

10、行状态，即只有沈西变电所运行时。3 继电保护概述3.1继电器保护原理我们知道在电力系统发生短路故障时，许多参量比较正常时都有了变化，当然有的变化可能明显，有的变化不明显，显然，变化明显的参量就适合用来作为保护判据，来构成保护。比如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；利用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护；利用短路时线路始端量阻抗降低可构成距离保护；利用短路时母线电压降低电流之间的相位差的改变可构成方向保护。当然还可以根据非电气量的变化来构成某些保护，如反映变压器油在故障时分解产生的气体而构成的气体保护。原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气或非电气量的变化特征，即

11、可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。继电保护装置：能反映电力系统中电气元件发生故障或不能正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出的一种信号装置。执行部分逻辑部分测量部分 故障参数跳闸或信号脉冲 整定值3.2继电保护的基本任务：（1）：当电力系统中某电气元件发生故障时能自动，迅速 有选择的将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。（2）：当系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反映并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。3.3各种继电保护原理3.3.1 继电器原理3.3.1.1 电流继电器用于电机、变压器和输电线路的过负荷和

12、短路保护电路中，作为起动元件。原理：当继电器线圈回路有电流流过时，产生电磁力矩，它克服弹簧的反作用力矩，使舌片向磁极趋近。舌片所受的电磁力于电流平方成正比。当继电器线圈中的电流所产生的电磁力矩大于弹簧及可动系统重力和摩擦力产生的阻力矩时，继电器动作；当继电器线圈中的电流中断或减小到一定数值时，因弹簧反作用力矩的作用，继电器返回。3.3.1.2 电压继电器 用于继电保护电路中，作为低电压闭锁元件的动作元件3.3.1.3 负序电压继电器 用于发电机及变压器等保护装置中，作为电压闭锁元件，它反应不对称短路时线路电压的负序分量。3.3.1.4 时间继电器作为辅助元件用于各种保护及自动装置中，使被控制元

13、件的动作得到可调的延时。原理：当工作线圈加入动作电压后，衔铁被吸下，扇形齿臂被释放，扇齿手钟表弹簧拉力而转动，带动传动齿轮经棘轮是同轴的 住传动齿轮带动钟表机构转动，因钟表机构钟摆和摆锤的作用使动触点以恒速转动，经一定时限于静触点接触，继电器动作。改变静触点的位置，可调整其时限。当电源断开时，衔铁被返回弹簧顶回原位，同时扇形齿曲臂亦被衔铁顶回原处，并使钟表弹簧重新拉伸，以备下次动作。3.3.1.5 中间继电器 DZ47型中间继电器用于自动装置、继电器保护装置和通讯设备中，作为信号指示和启闭电路元件，并可频繁起动三相380V、1KW以下的电动机。DZS127型中间继电器为延时电压动作和电流保持继

14、电器。中间继电器原理：在继电器保护装置中，如果需要同时闭合和断开几个回路或要求比较大的触点容量动作于跳闸等情况时，必须使用中间继电器来实现，当线圈加上工作电压后，电磁铁产生电磁力，将衔铁吸和，带动常开触点闭合，常闭触点断开。当外加电压消失后，衔铁手弹簧的拉力而返回。3.3.1.6 信号继电器用于直流操作的控制和保护电哭中，作为动作纤毫指示器。原理：在正常情况下，继电器线圈中没有电流通过，衔铁被弹簧拉住，衔铁的边缘支持着信号牌。当线圈中通过电流时衔铁被吸向铁心，于是连接在固定轴上的信号牌因其一端失去支持而落下。这时在继电器外面观察孔可以看见信号牌。在信号牌落下时，它左面的支持轴同时转动90度，使

15、固定在转轴上的可动触点同时转动，当与静触点接触时，导致触点闭合，将信号回路接通，发出信号。继电器信号牌的复归和它两个常开触点的断开，必须用手转动在外壳上的复归把手才能实现。3.3.1.7 差动继电器 变压器纵差动保护通常采用环流接线。变压器纵差动保护将被保护元件两侧的电流互感器二次侧，靠近被保护元件的两端连在一起。然后，将差动继电器并联到两电流互感器上。对两侧电流进行相位补偿，然后进行数值补偿，才能保证正常运行和外部短路时流入继电器的电流在理想状态时等于零。 用BCH2型差动继电器作为变压器保护的主保护。与瓦斯保护相配合构成了变压器的主保护。BCH2型差动继电器，是在速饱和变流器的基础上，在加

16、短路线圈，以改善躲过非周期分量的性能。 BCH2型差动继电器原理：由一个DL0.2型电流继电器和带短路线圈的速饱和交流器组成。4 变电所继电保护原则保护由起动元件、时间元件、闭锁元件和跳闸元件等部分组成。起动元件由该母线上所有连接元件的保护出口继电器和故障判别元件构成。只有在故障元件的保护装置出口继电器动作后不返回（表示继电器动作，断路器未跳开），同时在保护范围内仍然存在故障切故障判别元件处于动作状态时，起动元件才动作。时间元件T的延时按断路器跳闸时与保护装置返回时间之和整定（通常t取0.30.5s）。当采用单母线分段或双母线接线时，延时可分为两段，第I段动作于分段断路器或母联断路器，第II段

17、动作跳开有电源的出现断路器。为了进一步提高工作可靠性，采用低电压元件和零序过电压元件作为闭锁元件，通过“与”门构成断路器失灵保护的跳闸出口回路。对于起动元件中的故障判别元件，当母线上连接元件较少时，可采用检查故障电流的电流继电器，当连接元件较多时，可采用检查母线电压的低电压继电器。当采用电流继电器时，在满足灵敏度的情况下，应尽可能大于负荷电流，当采用低电压继电器时 ，动作电压应按最大运行方式下线路末端发生短路故障保护有足够的灵敏度来鉴定。4.1变电器主保护原则4.1.1变电器主保护设计原则：对电力变压器根据中华人民共和国行业标准继电保护河安全自动装置技术规程DL400-91号规定：第一条 变压

18、器的下列故障及异常运行方式，应按规定装设相应的保护装置；（1） 绕组及其引出线的相间短路河在中性点直接接地侧的单相接地短路；（2） 绕组的匝间短路；（3） 外部相间短路引起的过电流；（4） 中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5） 过负荷；（6） 过励磁；（7） 油面降低；（8） 变压器温度及油箱压力升高河冷却系统故障。上述第一、二款的保护装置应瞬时动作与跳闸，第三、四款的保护装置应带时限动作于跳闸，第五、七款的保护装置一般作用于信号。第二条 800KVA及以上的油浸式变压器，应装设瓦斯保护。当壳内故障产生产生轻微瓦斯或油面下降时应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时

19、，宜动作于断开变压器各个电源侧的断路器。400KVA及以上的车间内油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。第三条 对变压器引出现、套管及内部故障，应采用下列保护方式；（1） 纵联差动保护：1. 用于6300千伏安及以上并列运行的变压器；2. 用于1000千伏安及以上单独运行的 变压器；3. 用于6300千伏安及以上的厂用工作变压器。对厂用备用变压器，可装设电流速断保护代替差动保护。如变压器的纵联差动保护对单相接地短路灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。纵联差动保护的整定值可小于额定电流。（2） 电流速断保护： 用于1000千伏安以下的变压器，且其过电流保护时限大于0.5秒时，2000千伏安及以上的变

20、压器，如电流速断灵敏性不符合要求，则宜装设差动保护。上述各种保护装置动作后，应断开变压器各电源侧的断路器。 4.1.2变压器后备保护设计原则：变压器后备保护应作为相邻元件及变压器本身主保护的后备。但当为满足远后备而使接线大为复杂化时，允许缩短对相邻线路的后备保护范围。 变压器后备保护对各侧母线上的三相短路应具有必要的灵敏系数。变压器后备保护应尽可能独立，而不由发电机的后备保护代替。变压器后备保护应能保护电流互感器与断路器之间的故障。对由外部相间短路引起的变压器过流，一般采用下列保护方式：（1） 电流保护：一般用于降压变压器，保护装置的饿整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。（2） 复合电压（包括

21、负序电压及线电压）起动的过电流保护：一般用于升压变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。（3） 负序电流和单相式低压起动的过电流保护：一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器。外部相间短路保护应装于变压器各侧：（1） 双绕组变压器，应装设于主电源侧：（2） 三绕组变压器及自耦变压器，一般装设于主电源侧（经常不断开的电源侧）及另一侧（例如后备保护时间较短的一侧），主电源侧的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当上述方式不符合灵敏性的要求，则可在所有各侧均装设保护装置。各侧保护装置应根据选择性的要求装设方向元件；（3） 供电给分开运行母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护装

22、置外，还应在每个供电支路装设保护装置；（4） 对发电机变压器组，在变压器低压侧不应另设保护装置，而利用发电机的外部短路过电流保护。但在厂用分两段时限，以便在外部短路时仍能保证厂用负荷的供电。上述各种保护装置的接线宜考虑能保护电流互感器与断路器之间的故障。4.2线路的保护原则4.2.1 35KV及以上中性点非直接接地电网中的线路保护35KV及以上中性点点非直接接地电力网线路，对相间短路和单相接地，应按本节的规定装设相应的保护。4.2.1.1对相间短路，保护应按下列原则配置：（1） 保护装置采用远后备方式；（2） 保护装置如电流继电器构成，应接于两相电流互感器上；并在同一网络的线路上均装在相同的两

23、相，以保证当发生不在同一处的两点或多点时，切除短路。（3） 如线路短路，使发电厂厂用母线电压低于额定电压的50%60%时，应快速切除故障。4.2.1.2对相间短路，应按下列规定装设保护装置（1） 单侧电源放射式单回线路：可装设一段或两段式电流电压速断保护和过电流保护。由几段线路串联的单侧电源线路及分支线路，如上述保护不能满足速动性或灵敏性要求时，速断保护可无选择性地动作，但应以自动重合闸来补救。此时，速断保护应躲开降压变压器低压母线的短路。（2） 平行线路：一般装设横越联差动保护（横联方向差动保护或电流平衡保护）作为主保护，以接于两回线电流之和的电流保护或距离保护作为两回线同时运行的后备保护，

24、及以回线断开后的主保护及后备保护。（3） 双回线路的横联差动保护原则：1. 线路横联差动保护双回线路由于电气参数不同或电流互感器变比不一致引起电流相差较大时，用降流补偿变流器进行平衡，不宜采用提高定值法。在中性点直接接地系统中运行的线路相间方向横差保护宜采用零序电压闭锁的措施，以防止在一回线路发生故障时，另一回线路相间方向横差保护可能误动作。2. 相间方向横差保护a.电压起动的差电流元件，躲过单回线运行时最大负荷电流躲过外部相间故障时的最大不平衡电流；有T接负荷变压器时，还应躲过变压器低压侧故障电流。b.带电压起动的差电流起动元件：躲过外部相间故障时的最大不平衡电流。c.压元件：躲过正常运行的

25、最低电压；有T接负荷变压器时，还应躲过变压器低压侧故障时保护安装处的最低电压。d.负荷元件：躲过电压互感器不平衡负序电压，负序相间电压U2一般整定为48V（额定值为100V）。e.相间横差灵敏系数：在线路中发生故障时，线路任一侧断路器未断前。其中一侧保护灵敏系统：电流、电压元件不小于2，方向元件不小于4；而在 另一侧断路器断开后，另一侧保护对线路末端的灵敏系数：电流、电压元件不小于1.5，方向元件不小于2.5。3. 零序电压起动的零序方向横差保护a.零序差电流起动元件：躲开外部接地故障时的最大不平衡电流。如双回线路与相邻有较大的零序互感，则不宜采用此保护，否则，还应躲过相邻线路故障时流过双回线

26、路的最大零序差电流。b.零序电压元件：躲过正常运行的最大不平衡电压，3U0一般速写为412V（额定值为300V）。c.零序方向横差灵敏系数：与相间方横差灵敏系数要求相同。d.单侧电源双回线路负荷侧的相间方向过电流保护：电流定值：躲过单回线路运行时的最大负荷电流。保护动作时间：一般为瞬时，需要时可略带延时。相间方向过电流灵敏系数：电源侧一回线路出口故障，在电源侧断路器断开后，该线路负荷侧的方向过电流保护灵敏系数不小于1.5。4. 电压起动的相间电流平衡保护a.相间差动电流起动元件：躲过正常运行时由负荷电流产生最大不平衡电流。b.电压元件：与相间方向横差保护的电压元件整定相同。4.3 母线保护和断

27、路器失灵保护原则4.3.1母线保护原则电力系统中母线是具有很多进、出线的公共电气连接点，它起着汇总和分配电能的作用。所以，发电厂和变电所中的母线是电力系统中的一个重要元件。 根据中华人民共和国行业标准继电博湖和安全自动装置技术规程规定：1. 利用母线上其他供电元件的保护装置来切除故障2. 采用专门的母线保护：对发电厂和主要变电所610KV分段母线及并列运行的双母线，在下列情况下应安装专用母线保护。a. 需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂和电力网安全运行。以及时对重要负荷可靠供电。b. 当线路断路器不允许切除线路电抗器的短路故障时。4.3.1.1专用母线保护应考虑问题第一条

28、 对于双母线并列运行的发电厂或变电所，当线路保护在某些可能失去选择性时，母线保护应保证先跳开母联断路器，但不能影响系统稳定运行。第二条 为防止误动作，应增设闭锁装置。第三条 母线保护动作后，对不带分支的线路，应采取措施，促使对双侧全线速动保护跳闸。第四条 应采取措施，减少外部短路产生的不平衡电流的影响，并装设电流回路的断线闭锁装置。第五条 在一组或某一段母线充电合闸时，应能快速而有选择断开有故障的母线。在母线倒闸操作时，必须快速切除母线上的故障；同时又能保证外部故障时不误动作。第六条 双母线情况下，母线动作时，应闭锁可能误动的横联保护。第七条 当实现母线自动重合闸时，必要时应装设灵敏元件。第八

29、条 对构成环路的各类母线方式，当母线短路，该母线上所接元件的电流可能自母线流出时，母线保护不应因此而拒动。第九条 在各种类型区外短路时，母线保护不应由于电流互感器饱和以及短路电流中的暂态分量而引起误动作。第十条 母线保护以宜适应一次各种运行方式，并能满足双母线同时故障及先后故障的动作要求。4.3.2断路器失灵保护应符合要求第一条 为提高动作可靠性，断路器失灵保护应在同时具备下列条件时起动：（1） 故障线路或设备的保护装置出口继电器动作后不返回；（2） 在被保护范围内仍存在故障。当母线上连接的年回路较多时，一般采用检查母线故障电压方式；当回路较少或一套保护动作于几个断路器（如采用多角形接线时）及

30、采用单相重合闸时，一般采用检查通过每个或每相断路器的故障电流的方式，同时作为判别拒动断路器用；如保护只要求反应接地故障时，可采用检查变压器零序电流的方式。第二条 断路器失灵保护的动作时限应大于故障线路或设备的断路器跳闸时间及保护闸返回时间之和。第三条 断路器失灵保护动作后，应仅断开断路器或与故障点相邻的对侧有电源的断路器。4.4 变压器的各种保护原理4.4.1瓦斯保护原理瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器。目前我国采用的瓦斯继电器主要有两种型式：开口杯挡板式和双开口杯式。图1-1为FJ380型复合瓦斯继电器，由上下两个开口杯1与4、两个平衡锤6、两个干簧触点3、支架8和档板5组成等。正常时两个开口

31、杯都浸在油内，开口杯与平衡锤6平衡，永久磁铁2距干簧触点3较远，干簧触点3是断开的，瓦斯继电器不动作。当油箱内部轻微故障时，电弧使油产生的气体顺着油箱顶部进入连通管，聚积在瓦斯继电器上部，迫使油面下降，上开口杯1也跟着下降，使上永久磁铁2趋近于上干簧触点3。当气体的体积达到250300 时，上干簧触点3接通，发出轻瓦斯动作信号。当油箱内部严重故障时。绝缘油在大电弧作用下迅速裂解产生气体，造成油箱内部容物的剧烈膨胀，当油气体的流速大到0.71.2m/s时，下干簧触点3闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲。 图1-1 FJ38型复合式瓦斯继电器结构图1上开口杯； 2永久磁铁； 3干簧触点； 4下开口杯； 5进

32、油档板；6平衡锤； 7档板； 8支架； 9探针； 10放气阀； 瓦斯保护原理接线如下图所示。为防止变压器内部严重故障时，由于油流不稳，致使重瓦斯触点时通、时断，从而使保护不能可靠跳闸，故选用有自保持线圈的出口中间继电器CKJ。 图1-2 瓦斯保护原理接线图瓦斯保护的整定：轻气体保护的动作值采用气体容积表示。通常气体容积的整定范围为250-300立方厘米。对于容量在10MVA以上的变压器，多采用250300立方厘米。气体容积的调整可通过改变重锤位置来实现。重气体保护的动作值采用油流流速表示。一般整定范围在0.61.5m/s，该流速指的是导油管中油流速度。4.4.2纵联差动保护原理 变压器纵联差动

33、保护是一种比较完善的快速保护。它能反映变压器绕组的相间短路、匝间短路、引出线的相间短路及中性点直接接地、系统侧绕组和引出线上的接地短路、是大、中型电力变压器的主要保护方式。电力变压器纵联差动保护的基本原理用辅助导线或引出线将变压器两侧电流引入差动继电器，比较两端电流的大小和方向，从而判断被保护的变压器是否发生短路，以决定保护是否动作。纵联差动保护的接线方式分环流法与均压法，变压器的纵联差动保护常用环流法。双绕组变压器纵差动保护如下图所示：在变压器两侧的电流互感器的二次侧，靠近被保护元件的两端连在一起（两侧电流互感器的二次侧按环流接线法）。在正常情况下，在辅助导线中循环流着与变压器工作电流对应的

34、二次电流。图1-3 双绕组变压器纵联差动保护单相原理图故差动继电器中仅流入不平衡电流。变压器内部故障时，一次侧电流都流向保护区的短路点，差动电流为二次电流之和，当该电流大于差动继电器的动作电流时，差动继电器动作。由于变压器各侧额定电压和额定电流不同，故须适当选择电流互感器的变比，使它们的变化等于变压器的变化。此外，在现实变压器差动保护时，还应考虑变压器励磁涌流和变压器差动保护 的不平衡电流。变压器的励磁电流只在电源侧流过，它反应到变压器差动保护中，就构成不平衡电流。不过不正常运行时励磁电流只不过时额定电流的3%5%。当外部短路时由于电压下降。则此时的励磁电流也相应的减少，其影响就更小。故可不考

35、虑。在变压器空载投入或外部故障切除后，电压恢复时的励磁电流很大。可达到额定电流的510倍。所以，必须考虑励磁涌流的影响以便更好的躲过励磁涌流。实验表明励磁涌流有以下特点：（1） 励磁涌流含有很大的非周期分量。（2） 励磁涌流中含有大量的饿高次谐波分量，其中2次谐波占较大比例，二短路电流中2次谐波成分很小。变压器差动保护中不平衡电流主要电流互感器误差不一致、电流互感器和自耦变压器变比标准化等因素产生。4.4.3 变压器相间后备保护4.4.3.1 复合电压启动的过电流保护 复合电压启动的过电流保护宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器。保护 的三相原理接线如图；复

36、合电压启动的过电流保护有电流继电器1KA、2KA、3KA，低压继电器KVU、负序电压继电器KVN和中间继电器KM、时间继电器KT、信号继电器KS、出口继电器KCO组成。如下图所示： 图1-4 复合电压起动的过电流保护原理接线图正常运行时，因无负电压，所以负序电压继电器KVN不动作，动断触点闭合，将线电压加在低压继电器KVU上，其动断触点打开，保护装置不动作。保护区内发生各种不对称短路故障时，负序电压过滤器Z有较高的输出电压，帮KVN动作，动断触点打开，低压继电器KVU失压，KVU动作，其动断触点闭合，使中间继电器KM励磁。此时，电流继电器到少有两个动作，于是启动时间继电器是KT，经预定延时，动

37、作于跳闸。保护区内发生三相短路故障时，因无负序电压，所以KVN不动作，同时三相电压均降低，低电压继电器处于动作状态，起动中间继电器KM。KM起动后，动作情况与不对称短路相同。应当指出，即使三相短路故障时出现负序电压，也不会影响保护的正确动作。当电压互感器二次回路发生断线时，低电压继电器动作，而整套装置不会动作，故只通过中间继电器发出断线信号，由运行人员进行处理。4.4.3.2 过电流保护 过电流保护就是将复合电压起动的过电流保护原理接线图中的电压部分去掉，一般用于容量较小的降压变压器，由电流继电器和时间继电器组成，经延时动作于跳闸。变压器过电流保护的动作电流按躲过变压器的最大负荷电流整定。变压

38、器的最大负荷电流应按下列情况考虑：对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负序电流。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算N（N-1） 对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流，保护的动作电流。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时限阶梯时限。4.4.3.3负序过电流保护 电流起动元件由滤过式负序电流继电器（包括负序电流滤过器和电流继电器）组成，由于不能反应三相对称短路，因此另外装设单相式低电压起动的过电流保护，用以反应三相对称故障。负序电流保护的整定计算比较复杂，所以通常在63兆伏安以上容量的升压变压器和系统联络变压器上应用 图1-5 负序电流和单相低电压起动的过

39、电流保护4.4.3.4 过负荷保护变压器长期处于过负荷运行状态，将会使绝缘老化，减短绕组寿命，因此还需要装设过负荷保护。变压器过负荷保护时三相电流一般情况下时对称的，所以过负荷保护只需在一相上装设一个电流继电器为了防止外部短路或短路时过负荷发出不必要的信号，过负荷保护要经过延时动作于信号。过负荷保护安装侧的选择，应能反应所有绕组的过负荷情况，通常考虑如下：双绕组降压变压器的过负荷保护应装设在高压侧。单侧电源的三绕组降压变压器，若三侧容量相同，过负荷保护仅装设在电源侧；若三侧容量不同，则在电源 侧和容量较小侧分别装设过负荷保护。双侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器三侧均应装设过负荷保护。 图1

40、-6 过负荷保护原理图过负荷保护的动作电流，按躲过变压器额定电流整定，即 =/ 可靠系数，取1.05 返回系数，取0.85 保护安装侧变压器的额定电流。 过负荷保护的动作时间，应比变压器后备保护的最大时限大1-2个时限级差。4.4.3.5零序过电流保护本次设计中的变压器由于可接地运行，也可不接地运行，并且带有放电间隙，所以针对接地运行时配置两段式零序电流保护，对于不接地运行时配置零序电压保护，对于 放电间隙，配置间隙零序过电流保护。两段式零序电流保护每段都有两个时限，每段动作后以较小时限（t1、t3）断开母线联络断路器DL，以减小故障范围，以较长时限（t2、t4）断开变压器高压侧断路器1DL。

41、零序电压保护由零序电压3来反应变压器中性点不接地运行时的保护，间隙零序过电流保护由3来反映，无时限动作断开1DL，以避免间隙长时间放电。当单相接地后，若放电间隙未动，则3动作，经延时t（0.5s）或门H动作于切除变压器。4.5 线路各种保护原理4.5.1电流速断保护原理 仅反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，不能保护线路全长，且保护范围手运行方式影响。动作范围包括被保护线路全长，和相邻线路一段电流速断保护相配合，所带的时限比瞬时电流速断保护大一个或两个时限级差，保护 范围不超过相邻线路一段或二段电流保护的保护范围。限时限电流速断保护的选择性是靠动作电流和时限性的配合来保证的。4.5.2

42、过电流保护原理限时限电流速断保护虽能保护线路全长，但不能作为下一线保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。 图1-7 限时限电流速断保护的单相原理接线图4.5.3平行双回路保护原理横差差动方向保护简称横差方向保护，它是利用比较两回线路的首端或末端电流的大小和方向构成。如图1-8 所示，平行线路的两侧采用型号和变比完全相同的电流互感器，分别将平行线首端和末端的电流互感器二次绕组按同名相一环流法连接，并将两套相同的保护分别并联接入两端电流互感器的同极性端子上。当线路正常运行和外部K点断路时，流过两回线的电流大小和方向相同，即I1=I2。此

43、时，流过两侧保护的电流均为I，在理想的情况下等于零。当在第I回线路K1点发生短路时，假设I1大于I2，则首端（M）差电流不等于零，并由“*”端流入保护；末端（N侧）差也不为零，同样是从“*”点流入保护。若短路发生在第II回线路K2点，并假设I1小于I2，则两侧差电流都不为零，均由非“*”点流入保护。因此，在平行双回线上，短路发生线路不同，流入同一侧保护的差电流相差180度。由上述分析得知，横差方向保护原理是：利用差电流的出现与否来区分平行双回线路的内部短路和外部短路或正常状态；利用差电流的方向来判断平行双回线的故障故障线路。如图1-7所示为横差方向保护的单相原理接线。途中，电流继电器1、组成的

44、起动元件在任一回线路短路时，起动整套保护装置。接线的功率方向继电器2、3和、组成方向元件。功率方向继电器可以按下图反向连接，也可以采用双向动作的功率方向继电器，它能在平行线路内部短路时有选择地切除故障线路。当平行线路的任一回线路断开后，横差方向保护相当于一个瞬时动作的方向过电流保护。此时，若运行线路的整定电流，保护将误切除运行线路，因此，本侧保护的直流操作电源须经本侧断路器的常开辅助触点串联回锁。当任一回线断开时，通过断路器的常开辅助触点切断直流操作电源，将横差方向保护 退出工作。图1-8 平行双回路保护原理图4.6母线保护各种原理4.6.1按循环电流原理构成的电流差动保护它是将母线各个元件电

45、流互感器的二次绕组按统一变比同极性相连，构成差动回路，接差动继电器。正常运行或区外故障情况下，母线各元件电流相量总和等于零；差动继电器无电流通过，保护不动作；当母线故障时，电流相量总和不为零，差动继电器通过电流，保护动作。其适用于大接地电流系统中的单母线或双母线只有一组母线运行的情况。4.6.2母联电流比相式母线保护 母线完全电流差动保护的动作电流，要按躲过区外适中时的最大不平衡电流整定，当区外短路电流很大时，保护的动作电流就很大；在区内短路时，保护的灵敏度往往不够。对于双母线固定连接的差动保护，如果固定连接方式遭到破坏时，保护将失去选择性。采用电流比相式母线保护，可克服上述缺点。其工作原理式

46、利用比总差动电流与母联回路电流的相位，作为故障母线的选择元件。总差动电流是反应故障母线的总电流，其相位是不变的。而流过母线的电流，则随故障点的位置不同而变化。当第1组母线上故障时，流过母联中的电流是2组母线流向1组母线；相反，当2组母线故障时，则母联中的电流是从1组母线流向2组的。在这两种故障情况下流过母联中的电流相差180度，利用这两个的相位比较，就可以选择出故障母线。4.6.3电流相位比较式母线保护 它的工作原理是根据母线外部或内部故障时连接在该母线上个元件电流相位的变化来实现的。5 沈西二次变电站的继电保护方案5.1变压器保护部分 初步方案：主保护：变压器瓦斯保护，差动保护后备保护：复合

47、电压起动的过电流保护，过负荷保护其他保护：装设变压器油温监测5.1.1主保护部分：5.1.1.1瓦斯保护依据变压器保护原则的规定：0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护：当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。所以首先给变压器加设的主保护为瓦斯保护。瓦斯保护是变压器油箱内各种故障的主要保护。运行实践证明，在装有瓦斯保护的情况下，凡是油箱内故障，瓦斯保护几乎都有反应，尤其是在变压器发生铁芯故障、匝间短路等情况下，反应电气量的继电保护装

48、置往往灵敏度不够或根本不反应，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变电所各侧电源侧断路器。5.1.1.2差动保护：对变压器引出现、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护作为主保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。对于6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和饿单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。纵联差动保护应符合下列要求：（1） 应能躲过励磁涌流、（2） 应能躲过外部短路产生的不平衡电流（3） 应在变压器过励磁时不误动（4） 差动保护范围应包括变压器套管及其引出现。如不能包括引出现，应采取快速切除故障的辅助措施。但在某些情况下，例如60KV或110KV电压等级的终端变电所和分支变电所，以及