继电保护设计

银川能源学院

课程设计

课程名称：电力系统继电保护原理

设计题目：110kv变电站变压器保护设计

院（部）：电力学院

专业： _电气工程及其自动化_________ 班级：____1203班_________________ 姓名：_____罗昊___________________ 学号：____1210240094______________ 成绩：____________________________ 指导教师：李莉李静

日期：2015年6月8日—— 6月21日

前言

变电站是电力系统的重要组成部分，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，影响整个电力系统的安全与运行。所以变压器是变

电所的核心设备，变压器是变压所继电保护设计的重要环节。当电力系统发生

故障时或有异常状况，继电保护可以在最短时间和最小区域内自动将故障设备

从系统中切除，或者给值班人员发出信号，减轻避免设备损坏。从而实现对电

力系统的故障保护、故障切除、故障报警，为电力系统的安全运行提供保障。

电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。如:过负荷,过电压,频率降低, 系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两

相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。

电力系统中除了输电线路，还有大量的电力主设备，如发电厂内的发电机、升压变、母线，变电所内的降压变、母线等。这些设备发生故障或异常运行情

况时，同样也需要继电保护装置正确动作，切除故障、发出信号。配置在变压器、发电机、母线上的继电保护装置分别成为变压器保护、发电机保护、母线

保护，统称为元件保护或电力主设备保护。

本次设计为110kV变电所变压器的继电保护的初步设计，对变压器的容量选择，继电保护，计算，等方面进行设计

目录

1.1变压器的故障分析与保护设置错误！未定义书签。

1.1.1 变压器的故障分析 (4)

1.1.2 变压器的保护设置 (4)

1.1.3 电力变压器应装设的保护装置 (5)

1.1.4 对变压器保护装置的要求 (5)

1.1.5保护装置选择（见表1-1） (5)

2.1电力变压器的主保护 (6)

3.1电力变压器的后备保护 (7)

4.1 继电保护的原理性介绍 (8)

5.1变压器整定计算 (10)

5.1 .1纵差保护的整定计算 (12)

心得体会 (14)

参考文献 (15)

1.1变压器的故障分析与保护设置

1.1.1 变压器的故障分析

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,为了供电的可靠性和系统正常运行,就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度,设置相应的继电保护

装置。

变压器的内部故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。油箱内部的故障

包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等,对变压器来

讲,这些故障都是十分危险的,因为油箱内故障时产生的电弧,将引起绝缘物质的剧烈气化,从而可能引起爆炸,因此,这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障, 主要是绝缘套管和引出线上发生相间短路和接地短路。

变压器的不正常运行状态主要有:由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压;由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。

1.1.2 变压器的保护设置

此外,对大容量变压器,由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁

通密度,因此,在过电压或低频率等异常运行方式下,还会发生变压器的过励磁故障。针对电力变压器的上述故障类型及不正常运行状态,应对变压器装设相应的继电保护装置。

（1）组的相间短路和中性点直接接地侧的单相短路；

（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）油面下降；

（8）变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。

1.1.3 电力变压器应装设的保护装置

(1)线圈及其引出线的相间短路、中性点直接接地侧的接地短路、绕组的匝间短路，应装设瞬时动作作于跳闸的保护装置。

(2)外部相间短路引起的过电流，直接接地电力网外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，应装设带时限动作于跳闸的保护装置。

(3)变压器过负荷、油面降低、变压器温度升高和冷却系统故障时，应装设信号装置

1.1.4 对变压器保护装置的要求

(1)对变压器内部故障和油面降低采用瓦斯保护，油面降低和轻瓦斯时，应动作与信号；重瓦斯则动作与跳闸，断开变压器各测的断路器。

(2)对变压器引出线、套管及内部故障，采用纵联差动保护或电流速段保护。故障时，断开变压器各侧的断路器。

(3)对变压器外部的相间短路，一般采用过电流保护，如过电流保护灵敏度不满足要求时，可装设复合电压或低电压启动的过电流保护，过电流保护均装设在主电源侧。

根据实际情况本设计对变压器采用纵联差动保护、过负荷保护和瓦斯保护三种保护形式。

1.1.5保护装置选择（见表1-1）

变压器保护装置选择

2.1电力变压器的主保护

(1) 0.8M VA及以上的油浸式变压器和0.4M VA及以上的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。

(2) 6.3M VA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器,以及10M VA以下厂用

备用变压器和单独运行的变压器,当后备保护时限大于0.5s时,应装设电流速断保护。

(3) 对6.3M VA及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器,10M 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(以下简称纵差保护)。

(4) 对高压侧电压为330kV及以上的变压器,可装设双重纵差保护。

(5) 纵差保护应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流,应在变压器过励磁时不误动。差动保护的范围应包括变压器绕组、套管及其引出线。

(6) 对ll0kV及以上中性点直接接地电网中的变压器,应在变压器中性点接地线上装设反应接地故障的零序电流保护。对于只有部分变压器中性点接地运行的变电所,当变压器为分级绝缘时,零序保护动作时应首先切除中性点不接地运行的变压器,如果故障未消失再切除中性点接地的变压器,以防止中性点不接地运行变压器出现危害的过电压。

(7) 对高压侧电压为500kV或容量在240M VA及以上的变压器,当频率降低和电压升高引起的变压器工作磁密过高,应装设过励磁保护。保护由两段组成,低定值段

动作于信号,高定值段动作于跳闸。

(8) 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障,应按电力变压器标准要求,装设作用于信号或动作于跳闸的装置。