35KV主变压器保护初步设计

35kV主变压器保护初步设计

姓名：愣愣

专业：供用电技术

学号：

摘要

电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用。电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的主保护主要包括瓦斯保护、纵差动保护。瓦斯保护主要保护变压器内部各种故障。纵联差动保护主要是对变压器的绕组，套管及引出线上的故障。

电气测量仪表是测量电力系统中主要电气设备运行的二次设备。变电所的运行人员要通过测量仪表和监察装置掌握主系统和主设备的运行情况，分析电能质量和计算经济指标。

二次回路是电力系统安全、经济、稳定运行的重要保障，是变配电所电气系统的重要组成部分。二次回路是一个具有多种功能的复杂网络，其内容包括高压电气设备和输电线路的控制、调节、信号、测量与监察、继电保护与自动装置、操作电源等系统。

第一章设计的要求与分析

1.1 主变压器设计技术要求

1．该35kV变电所变压器是单独运行的降压变压器，容量为15兆安伏，35±2*2.5%/6.3千伏，Y/△-11，U k=0.08。

2. 35千伏母线归算至平均电压37千伏的三相短路电流：最大运行方式为3570安，最小运行方式为2140安。

3. 6.3千伏最大负荷电流为1000安。

4.二次直流电源220伏。

1.2 主变保护简要分析

电力系统继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的基本要求。这些要求之间，需要针对不同使用条件，分别进行综合考虑。这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。(1)可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。(2)选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。(3)灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。(4)速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，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。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地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。

第二章主变保护的配置

电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备之一。它具有故障小,结构可靠的特点,但是在实际的运行过程中，还是会产生一定的故障和异常情况。因此，为了减少故障对电力系统造成的影响，保护电力系统的安全运行，必须根据电力变电站的容量，电压的等级情况,安装可靠性较高的继电保护装置。随着电力电子技术的不断发展,微机已在电力变压器的继电保护中起到至关重要的作用，就此对电力变压器保护进行简要的分析。

2.1 主变压器的保护

瓦斯保护：

800kV A及以上的油浸式变压器和400kV A及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。

纵差保护或电流速断保护：

6300kV A及以上并列运行的变压器，10000kV A及以上单独运行的变压器，发电厂用工作变压器和工业企业中6300kV A及以上重要的变压器，应装设纵差保护。10000kV A及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5s。对于2000kV A 以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求的，也应装设纵差保护。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕阻，套管及出线发生的短路故障，其保护动作于跳开各电源侧断路器。

相间短路的后备保护：

相间短路的后备保护用于反映外部相间短路引起的变压器过电流,同时作为瓦斯保护和纵差保护的后备保护。变压器短路故障后备保护应主要作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。主电源侧的变压器相间短路后备保护主要作为变压器内部故障的后备保护。其它各侧的后备保护主要作为本侧引线、本侧母线和相邻线路的后备保护，并尽可能当变压器内部故障时起后备作用。以较短时限动作于缩小故障影响范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。

接地短路的零序保护：

对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反映变压器高压侧，以及外部元件的接地短路。变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流保护；变压器中性点可能接地或不接地运行，应装设零序电流，电压保护。零序电流保护延时跳开变压器各电源侧断路器；零序电压保护延时动作于发出信号。

过负荷保护：

对于400kV A以上的变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，延时动作于发信号。

其他保护：

高压侧电压为500kV A及以上变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流上升，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，安变压器现行标准要求，应装相应的保护装置。

2.2 主变压器的瓦斯保护

瓦斯保护是变压器的主要保护,能有效地反应变压器内部故障。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作用于跳闸。正常运行时,瓦斯继电器充满油,开口杯浸在油内,处于上浮位置,干簧触点断开。

当变压器内部故障时,故障点局部发生过热,引起附近的变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时,排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动,使干簧触点接通,发出信号。

当变压器内部故障严重时,产生强烈的瓦斯气体,使变压器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移劝,使干簧触点接通,作用于跳闸。

瓦斯保护能反应变压器油箱内的内部故障,包括铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上却并不大,因此差动保护没有反应,但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。

2.2.1 瓦斯保护的特点

瓦斯保护是变压器特有的保护装置。是利用变压器内部各种故障时会产生或分解气体，来反映气体数量和油流速度的保护。它不仅能反映变压器油箱内部各种故障，而且还能反映出差动保护反映不出来的匝间短路、铁芯故障和内部进入空气。具有灵敏度高，结构简单，动作迅速的优点，但无法反映外部故障、瓦斯继电器抗干扰能力较差、保护回路因漏油进水易误动的缺点。它不能作为变压器唯一的主保护，而是与差动保护相互配合来保护变压器。

2.3 主变压器的纵差保护

变压器差动保护是变压器的主保护之一。通常其保护范围包括了各侧电流互感器以内区域，可以保护变压器绕组的相间短路、匝间短路、各侧引出线短路和中性点接地侧变压器绕组和引出线上的单相接地短路。然而与线路、发电机差动保护不同，变压器一般具有两个或更多个电压等级，变压器原副边电气量反映的是变压器各侧磁耦合关系，因此变压器差动保护不平衡电流产生的因素更多，特别是变压器励磁涌流、过励磁均对保护有影响，需要采取相应措施防止保护误动。

差动保护原理基于基尔霍夫电流定律，下图为变压器纵差动保护原理接线图。

图3-1 变压器纵差动保护原理接线图

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