电力变压器继电保护设计

1 引言

继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。

继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。

在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。

2 课程设计任务和要求

通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。

要求完成的主要任务:

要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。

设计基本资料:

某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110⨯±⨯±，接线：)1211//(//011--∆y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ；

6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地；若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ）

图2.1变电所的电气主接线图

3 继电保护的组成以及原则

在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。

3.1 继电保护的基本概念和组成

继电保护泛指继电保护的技术和由各种继电保护设备组成的保护系统。具体包括：继电保护的设计、配置、整定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二次回路、经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整套设备。

图3.1 继电保护的组成

测量部分：测量从被保护对象输入的有关电气量，适当处理后并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果，给出逻辑信号。判断保护装置是否应该动作。逻辑部分：根据测量部分的输出，使保护装置按照一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号。

执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。

对作用于跳闸的继电保护，在技术上有5 个基本原则：可靠性、灵敏性、选择性、速动性以及经济性。

1.可靠性可靠性指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言，可以用拒动率和误动率来衡量。当两者愈小，则保护的可靠性愈高。为保证可靠性，应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动监测、闭锁、报警等措

2.灵敏性灵敏性是指保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应

能力，用灵敏系数来衡量。

3.选择性选择性是指当供电系统发生故障时，首先由故障设备或线路本身保护且出故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。如下图所示，k 处故障时QF2 动作。

图3.2 k 处故障时QF2 动作图示

4.速动性速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装置速动保护、充分发挥零序瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。故障切除时间=保护装置动作时间+断路器动作时间不同电压等级和不同结构的电网切除故障最小时间如下表：

电网类型切除故障最小时间

35kV~60kV 配电网络 0.5s-0.7S

110kV~330kV 高压电网 0.15s-0.3S

500kV 及以上超高压电网 0.1s-0.12s

5.经济性经济性是指在经济上以最少的投资达到最高程度的保护原则。

3.2 继电保护可靠运行的措施

继电保护已经在电力系统中微机化普及，可靠性、灵敏性等显著提高。尽管如此，微机保护的误动作还是存在的，所以需要采取如下措施限制误动作在最小范围内。

1.认真检查继电保护装置，保证整组试验和电流回路升流试验完成后整定值、整定值区以及二次回路接线固定。

2.采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区正确性。

3.定期检查：首先清点连接件是否紧固、焊接点是否虚焊、机械特性等，一个不漏地紧固螺丝，防止拒动、误动的发生；其次将装置的所有插件拔下检查一遍，同时将所有芯片按紧等。

4 某电力变压器继电保护设计