【正文】 工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中6300kVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。 變壓器繼電保護(hù)的配置 為了保證電力變壓器的安全運(yùn)行，根據(jù)《繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的運(yùn)行條例》，針對(duì)變壓器的上述故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，電力變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)： (1)瓦斯保護(hù)。對(duì)變壓器來(lái)講，這些故障都是十分危險(xiǎn)，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)充滿(mǎn)了變壓器油，故障時(shí)的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性氣體，很容易引起油箱爆炸。由于大容量電力變壓器的造價(jià)十分昂貴，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度來(lái)考慮裝設(shè)性能的良好、工作可靠地繼電保護(hù)裝置。該變電站主變壓器為兩臺(tái)額定容量為120MVA的變壓器，可帶負(fù)荷調(diào)壓的三繞組變壓器。信號(hào)處理、人工智能等相關(guān)科學(xué)的不斷進(jìn)步、新的測(cè)試手段、測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，將不斷提高電力變壓器的保護(hù)水平。不少學(xué)者把以模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等非線(xiàn)性科學(xué)為主導(dǎo)的智能技術(shù)引入到電力系統(tǒng)中，在電力變壓器的繼電保護(hù)中得到應(yīng)用。但是近年來(lái)，隨著越來(lái)越多的電力變壓器投入使用以及電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，實(shí)際運(yùn)行中由變壓器后備保護(hù)配置不合理引起的事故已不少見(jiàn)?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)工具如：模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng)，小波分析等開(kāi)始越來(lái)越多的融入到變壓器保護(hù)的研究領(lǐng)域，一方面為傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)方法提供了更有效的工具，另一方面，采用多個(gè)信息量，可提高變壓器保護(hù)的“智能化”程度，改善可靠性和適應(yīng)性。不斷出現(xiàn)的問(wèn)題推動(dòng)了研究的不斷深入，文獻(xiàn)[13]提出的“虛擬三次諧波制動(dòng)法”從理論上可在半周的時(shí)間使保護(hù)動(dòng)作，而且采用奇次諧波鑒別使其對(duì)對(duì)稱(chēng)性勵(lì)磁涌流的鑒別能力大大強(qiáng)于二次諧波制動(dòng)。實(shí)踐表明，在過(guò)去幾十年間，上述原理基本上能達(dá)到繼電保護(hù)要求。1969年，Rockerfelter首次提出數(shù)字式變壓器保護(hù)的概念，揭開(kāi)了數(shù)字式變壓器保護(hù)研究的序幕，之后，[9]和 Degens對(duì)變壓器保護(hù)的數(shù)字處理和數(shù)字濾波做出了研究；1972年，Skyes 發(fā)表了計(jì)算機(jī)變壓器諧波制動(dòng)保護(hù)方案，使得微機(jī)式變壓器保護(hù)的發(fā)展向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。變壓器保護(hù)的發(fā)展史也自此成為一部變壓器勵(lì)磁涌流鑒別技術(shù)發(fā)展史。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)220KV變壓器保護(hù)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄1 緒論 1 1 變壓器保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 2 設(shè)計(jì)的原始資料 3 電氣一次部分基本情況 3 220KV系統(tǒng)阻抗 32 變壓器保護(hù)配置 4 變壓器的故障類(lèi)型及保護(hù)措施 4 變壓器故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) 4 變壓器繼電保護(hù)的配置 4 220kV變壓器微機(jī)型保護(hù)雙重化 5 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)技術(shù)配置原則 6 變電所主變各側(cè)TA 的設(shè)置 6 雙主雙后主變保護(hù)電流回路接入方式 7 針對(duì)220kV主變壓器保護(hù)的配置 9 220kV變壓器保護(hù)配置的原則 9 主保護(hù) 9 后備保護(hù) 9 非電量保護(hù) 10 電源 11 其他技術(shù)要求 11 兩套主保護(hù)裝置的特點(diǎn) 11 變壓器保護(hù)的二次接線(xiàn) 12 兩套保護(hù)采用獨(dú)立的交流電流和電壓回路 12 電流互感器二次繞組的保護(hù)配置 13 失靈啟動(dòng)回路 13 變壓器跳閘出口 13 非全相保護(hù) 14 變壓器保護(hù)原理 14 瓦斯保護(hù) 14 氣體繼電器構(gòu)成和動(dòng)作原理 14 瓦斯保護(hù)的原理及接線(xiàn) 16 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 16 變壓器相間短路的后備保護(hù) 19 過(guò)電流保護(hù) 20 21 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 22 變壓器接地短路的后備保護(hù) 24 24 多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù) 25 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 27 變壓器的溫度保護(hù) 273 短路電流計(jì)算與整定 29 短路電流計(jì)算 29 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算原則 31 變壓器主保護(hù) 31 220kV側(cè)后備保護(hù) 31 220kV側(cè)相間后備保護(hù) 31 220kV側(cè)零序后備保護(hù) 32 220kV側(cè)零序過(guò)電壓保護(hù)和間隙零序電流保護(hù) 32 110kV側(cè)后備保護(hù) 32 110kV側(cè)相間后備保護(hù) 32 110kV側(cè)零序后備保護(hù) 32 110kV側(cè)零序過(guò)電壓保護(hù)和間隙零序電流保護(hù) 33 10kV側(cè)后備保護(hù) 33 220kV主變壓器保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程 33 變壓器瓦斯保護(hù) 33 變壓器縱差保護(hù) 34 對(duì)220kV變壓器縱差保護(hù)的技術(shù)要求 34 縱差保護(hù)整定計(jì)算內(nèi)容 35 縱差保護(hù)的整定計(jì)算 35 變壓器相間短路后備保護(hù) 40 電流繼電器的整定 40 低電壓繼電器的整定計(jì)算 41 負(fù)序電壓繼電器的整定 42 相間故障后備保護(hù)方向元件的整定 43 相間故障后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 43 變壓器接地短路的后備保護(hù) 43 零序電流 43 變壓器不接地運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù) 44 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) 45總結(jié) 46致謝 47參考文獻(xiàn) 48附錄 49III1 緒論追溯變壓器保護(hù)的發(fā)展歷史，以1931年 。1941年， 首次提出了利用諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)，將諧波分析引入到變壓器差動(dòng)保護(hù)中，并逐漸成為國(guó)外研究勵(lì)磁涌流制動(dòng)方法的主要方向。變壓器保護(hù)在進(jìn)入數(shù)字微機(jī)時(shí)代后，利用微機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和處理能力，不斷提出新的勵(lì)磁涌流鑒別方法，在國(guó)內(nèi)外形成研究熱潮。然而，隨著電力系統(tǒng)以及變壓器制造技術(shù)的日益發(fā)展，利用涌流特征的各種判據(jù)在實(shí)用中均遇到了一些無(wú)法協(xié)調(diào)的矛盾。文獻(xiàn)[14]提出的采樣值差動(dòng)原理與勵(lì)磁涌流波形無(wú)關(guān)，減少了計(jì)算量，提高了保護(hù)速度。隨著新的傳感元件和測(cè)量元件的出現(xiàn)，故障診斷及預(yù)測(cè)充分利用各種現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析手段對(duì)變壓器的各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，越來(lái)越融入到變壓器保護(hù)中。目前，已經(jīng)有部分學(xué)者對(duì)變壓器相間后備保護(hù)配置的合理性以及變壓器零序過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算中的特殊問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。智能技術(shù)發(fā)展迅速，分支眾多，除了模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等技術(shù)被應(yīng)用于繼電保護(hù)中，更有吸引力的研究是將具有不同特性的智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用到繼電保護(hù)中，例如：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專(zhuān)家系統(tǒng)等，這些結(jié)合使得保護(hù)的性能得到了有意義的提高。國(guó)內(nèi)的變壓器保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)及時(shí)加強(qiáng)新原理和新技術(shù)的吸收和應(yīng)用，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)和發(fā)展變壓器保護(hù)的實(shí)用技術(shù)，以提高防范變壓器事故的能力。變壓器的主要參數(shù)如下表11所示：表11 變電站主變型號(hào)型號(hào)SFPSZ7SFPSZ7額定容量120/120/120MVA120/120/60MVA額定電壓2208%/ 121/ 2208%/ 121/ 額定電流315/315/冷卻方式強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷連接組別號(hào) 負(fù)載損耗高中高低 中低空載電流%%空載損耗短路阻抗高中%%高低%%中低%% 220KV系統(tǒng)阻抗（1） 最大運(yùn)行方式： 。本節(jié)針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，然后重點(diǎn)研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置，以及保護(hù)裝置的整定計(jì)算。因此，這些故障應(yīng)該盡快切除。800kVA及以上的油浸式變壓器的400kVA以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。10000kVA及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 (3)外部相間短路時(shí)的保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和高、中低側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常只裝設(shè)在一相其動(dòng)作進(jìn)限較長(zhǎng)。對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。 目前，在新建或改建的220kV主變壓器保護(hù)的配置均按雙重化配置，并均采用微機(jī)保護(hù)；220kV主變保護(hù)的每套微機(jī)保護(hù)也均采用主、后一體化配置，即在一套保護(hù)中包含的主保護(hù)、各側(cè)全部后背保護(hù)的新一代主變微機(jī)型保護(hù)。堅(jiān)持智能化與科學(xué)化原則，集中監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)方調(diào)度功能，220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制單元直接安裝于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進(jìn)行測(cè)量，省掉電量變送器，有些還可以省掉開(kāi)關(guān)柜上的指示儀表。220 kV 側(cè)TA 一般有4 至5 組二次繞組,其中, 老變電所220 kV 側(cè)TA 一般有4 組二次繞組,新建變電所220 kV 側(cè)TA 一般有5 組二次繞組。35 kV側(cè)TA 的設(shè)置一般在35 kV 開(kāi)關(guān)室外至主變之間,或在斷路器處設(shè)置獨(dú)立( 此時(shí), 由于35 kV 側(cè)負(fù)荷較輕, 一般不考慮35 kV 開(kāi)關(guān)停、旁路開(kāi)關(guān)帶) , 該TA一般有3 至4 組二次繞組。圖12 雙重化主變壓器保護(hù)電流互感器次級(jí)配置圖圖11中看出，差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍包括主變壓器的獨(dú)立電流互感器至套管的引線(xiàn)，當(dāng)旁代時(shí)則包括旁路母線(xiàn)。但電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當(dāng)會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生，故保護(hù)方式滿(mǎn)足要求時(shí)，不建議過(guò)多進(jìn)行電流回路的切換。 針對(duì)220kV主變壓器保護(hù)的配置 220kV變壓器保護(hù)配置的原則 主保護(hù) （1）差電流速斷保護(hù)；（2）比例制動(dòng)保護(hù)差動(dòng)采用二次諧波制動(dòng)原理；（3）比例制動(dòng)保護(hù)差動(dòng)采用間斷角閉鎖原理；（4）設(shè)有CT二次回路斷線(xiàn)檢查告警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)（不包括差流速斷）的功能。C 10kV側(cè)a復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)，1段2級(jí)時(shí)限，第1級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，第2級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器； b過(guò)負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號(hào)；c設(shè)低周減載保護(hù)電流啟動(dòng)回路。 其他技術(shù)要求（1）高、中、低3側(cè)的復(fù)合電壓并聯(lián)，以保證高、中壓側(cè)靈敏度，并可采用連接片投退其中任何一側(cè)復(fù)合電壓。（5）保護(hù)裝置的主、后備保護(hù)應(yīng)分別經(jīng)熔斷器接入獨(dú)立電源。（3）監(jiān)控管理與各保護(hù)模件聯(lián)系采用串行通訊模式。（2）采用高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高達(dá)2400Hz（每周48點(diǎn)），保證其具有很高間斷角測(cè)量精度。（5）設(shè)有CT二次回路斷線(xiàn)檢查告警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)的功能。這是由于其他側(cè)母線(xiàn)電壓對(duì)10kV故障的反應(yīng)靈敏度較差。（2）電壓切換箱是否雙配置過(guò)去工程設(shè)計(jì)中變壓器各側(cè)一般均采用單套電壓配置的方法，這樣當(dāng)切換箱故障時(shí)，變壓器后被保護(hù)功能將不再完整。這點(diǎn)在過(guò)去的工程中暢飲開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)的問(wèn)題或選型時(shí)沒(méi)注意而未實(shí)現(xiàn)，從而造成當(dāng)10kV斷路器與電流互感器間故障或10kV開(kāi)關(guān)失靈時(shí)，故障切除時(shí)間太長(zhǎng)，嚴(yán)重?fù)p害變壓器。”但考慮到目前變壓器高壓側(cè)斷路器很多都采用的事電氣三項(xiàng)聯(lián)動(dòng)，而非機(jī)械三項(xiàng)聯(lián)動(dòng)方式，故障幾率與220kV線(xiàn)斷路器均等，因此變壓器電氣量保護(hù)仍需啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。 非全相保護(hù)對(duì)于舊有斷路器，若本身沒(méi)有自帶非全相保護(hù)，則需依靠變壓器保護(hù)中的非全相保護(hù)功能。變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的任何一個(gè)故障時(shí)，由于短路電流和短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們就要從油箱里流向油枕的上部，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并有大量的氣體產(chǎn)生，此時(shí)，回游強(qiáng)烈的油流和氣體沖向油枕的上部。變壓器大蓋坡度要求在安裝變壓器時(shí)從底部墊好。因?yàn)闅怏w比油輕，氣體就會(huì)很快上升到變壓器的最高部分一油枕內(nèi)。在變壓器正常工作時(shí)，瓦斯繼電器的容器內(nèi)一般是充滿(mǎn)變壓器油的，它的兩對(duì)靈敏水銀觸點(diǎn)是斷開(kāi)的。特別要注意，在新裝或大修的變壓器在加油濾油時(shí)將空氣帶入變壓器內(nèi)部，不能及時(shí)排出，當(dāng)變壓器運(yùn)行后油溫逐漸上升，形成油的對(duì)流，內(nèi)部貯存的空氣逐漸排出，有可能使瓦斯繼電器動(dòng)作。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，瓦斯繼電器比差動(dòng)繼電器能更靈敏地反映變壓器內(nèi)部故障，特別對(duì)于匝闖短路，其靈敏度高于其它任何保護(hù)。跳閘完畢后，由斷路器的輔助觸點(diǎn)將自保持回路切斷。變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來(lái)反映變壓器繞組、引出線(xiàn)及套管上的各種短路保護(hù)故障，是變壓器的主保護(hù)。 對(duì)于雙繞組和三繞組變壓器，實(shí)現(xiàn)縱差保護(hù)的原理接線(xiàn)圖如圖23所示：圖23 雙繞組變壓器接線(xiàn)圖以雙繞組變壓器為例說(shuō)明縱差保護(hù)原理。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，繼電器反應(yīng)兩側(cè)電流之和，此時(shí)差電流大于動(dòng)作整定電流?；诖?，人們提出了帶有制動(dòng)特性的縱差保護(hù)，如圖24：曲線(xiàn)2所示曲線(xiàn)以上為動(dòng)作區(qū)，曲線(xiàn)以下為制動(dòng)區(qū)。一般地運(yùn)用縱差保護(hù)原理能可靠地區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，并有相當(dāng)高的靈敏度，這也是電力系統(tǒng)主元件往往采用縱差保護(hù)的原因。 變壓器相間短路的后備保護(hù)變壓器的主保護(hù)通常采用差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)。 過(guò)電流保護(hù)保護(hù)裝置的的單項(xiàng)原理接線(xiàn)如圖25所示，其工作原理與線(xiàn)路定時(shí)限過(guò)電流的保護(hù)相同。若各變壓器的容量相等時(shí)，可按下式計(jì)算為 （26） 式中——并列運(yùn)行變壓器的可能最少臺(tái)數(shù)； ——每臺(tái)變壓器的額定電流。 圖26 低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理接線(xiàn)圖 過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定，啟動(dòng)電流比較大，對(duì)于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器靈敏度往往不能滿(mǎn)足要求，為此可以采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。 （1）按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定，計(jì)算式為 （210）式中——最低工作電壓，一般?。樽儔浩鞯念~定電壓）； ——可靠系數(shù)，～； ——低電壓 繼電器的返回系數(shù)，～. （2）按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定： 當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器低壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為 =（～） （211） 當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器高壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為 （212）電流元件的靈敏系數(shù)按式（ 29 ）校驗(yàn)，電壓元件的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn)， 即 （213）式中——最大運(yùn)行方式下，靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大電壓。由電阻、電