電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計報告論文設(shè) 計 任 務(wù) 柏溪110KV變電站主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計 設(shè) 計 班 級 電力11301班 設(shè) 計 成 員 第一組 指 導(dǎo) 教 師 王瑞 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院電控系電力專業(yè)摘要伴隨我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國內(nèi)各個行業(yè)對于電力的需求量急劇增大。面對日益增大的供電需求，對我國的電力變壓器運(yùn)行檢修技術(shù)的安全穩(wěn)定提出了更高要求。因此，人們在生活中越來越離不開電能，就使得電力變壓器的安全和穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。所以，110KV電力變壓器運(yùn)行中的電力工作就顯得尤為重要。因此對110KV電力變壓器安全與檢修技術(shù)進(jìn)行分析，以保證110KV電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。本文就針對變電站主變壓器SFSZ10-31500KVA/110KV的原理分析和變壓器的各種繼電保護(hù)的方法、原理圖和每個保護(hù)所需的設(shè)備表進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：變壓器；SFSZ10-31500KVA/110KV；繼電保護(hù)；原理圖；設(shè)備表摘要前言1第1章 緒論21.1 變壓器的介紹21.2 變壓器的故障及保護(hù)介紹21.2.1 變壓器設(shè)備故障介紹21.2.2 變壓器的保護(hù)介紹31.3 變壓器保護(hù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀4第2章 變壓器的縱差動保護(hù)52.1 縱差動保護(hù)定義52.2 縱差動保護(hù)特性52.3 縱差動保護(hù)及其保護(hù)原理52.4 變壓器縱差動保護(hù)設(shè)備表7第3章 變壓器瓦斯保護(hù)83.1瓦斯保護(hù)的定義83.2瓦斯保護(hù)的分類及保護(hù)原理83.3瓦斯保護(hù)的保護(hù)范圍93.4 瓦斯保護(hù)的接線方式103.5 瓦斯保護(hù)的設(shè)備表11第4章 變壓器的零序電流保護(hù)124.1 零序電流保護(hù)的定義124.2 零序電流保護(hù)原理分析：124.3 零序電流整定公式124.3.1公式124.3.2公式分析124.4 零序電流保護(hù)的原理圖134.5 零序電流保護(hù)的設(shè)備表13第5章 變壓器復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)145.1復(fù)合電壓過電流保護(hù)定義145.2復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理分析145.3復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理圖145.4 復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理圖分析145.5復(fù)合電壓過電流保護(hù)設(shè)備表15第6章 變壓器過負(fù)荷保護(hù)166.1 過負(fù)荷保護(hù)定義166.2 過負(fù)荷保護(hù)分析166.3 過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)原則166.4 過負(fù)荷保護(hù)的原理圖17第7章 保護(hù)的總結(jié)和展望187.1保護(hù)的總結(jié)187.2繼電保護(hù)的發(fā)展前景18前言改革開放以來，中國的市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電力的需求越來越大，電力供應(yīng)逐漸緊張，在很多地區(qū)均出現(xiàn)了供電危機(jī)，使其必須采取限電、停電等措施，來緩解電力供應(yīng)的緊張。在如此形式下，加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的維護(hù)非常重要，而繼電保護(hù)正是主要的保護(hù)手段之一。繼電保護(hù)對電力系統(tǒng)的維護(hù)有很大的意義。一是繼電保護(hù)可以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因為當(dāng)電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時，能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。二是繼電保護(hù)在排除故障的同時，也對社會生活秩序的正?；?，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的正?；暙I(xiàn)很大，不僅確保社會生活和經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還從一定程度上保證了社會的穩(wěn)定，人們生命財產(chǎn)的安全。當(dāng)電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件(例如有無經(jīng)常值班人員)，動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時一般不要求保護(hù)迅速動作，而是根據(jù)當(dāng)時電力系統(tǒng)和元件的危害度規(guī)定一定的延時，以免誤動作。第1章 緒論1.1 變壓器的介紹電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響口為了防止電力變壓器發(fā)生各類故障和不正常運(yùn)行對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成不應(yīng)有的損失，根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，應(yīng)針對電力變壓器的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)。變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等。在本文中詳細(xì)的介紹了SFSZ10-31500KVA/110KV變壓器，它是一個三相三繞組油浸風(fēng)冷有載調(diào)壓電力變壓器。1.2 變壓器的故障及保護(hù)介紹1.2.1 變壓器設(shè)備故障介紹變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的故障主要是繞組的相間短路、一單相匝間短路、單相接地短路等。發(fā)生內(nèi)部故障是很危險的，因為短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅會損壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生的大量氣體，有可能引起變壓器油箱爆炸。因此，在變壓器內(nèi)部故障時，必須迅速地將變壓器切除。變壓器最常見的外部故障，是油箱外部的絕緣套管及引出線上的故障，可能導(dǎo)致引出線的相間短路或一相碰接變壓器外殼的單相接地短路。實踐證明，變壓器引出線上的相間短路，單相接地短路和繞組的匝間短路是比較常見的故障形式。三個單相變壓器組成的變壓器組，發(fā)生內(nèi)部相間短路是不可能的，在三相變壓器中發(fā)生內(nèi)部相間短路的可能性也很小。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是：由于外部短路和過負(fù)荷引起的過電流、油面過度降低和變壓器中性點(diǎn)電壓升高。1.2.2 變壓器的保護(hù)介紹1、反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)容量為800千伏安及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，保護(hù)裝置通常應(yīng)動作于跳閘，斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器。對于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路一變壓器組，未采取使瓦斯保護(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時，瓦斯保護(hù)可僅動作于信號。對于容量為400千伏安及以上的車間油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2、反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路、中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù)裝置通常裝設(shè)在單獨(dú)運(yùn)行的容量為10000千伏安及以上的變壓器上。或裝設(shè)在并列運(yùn)行的容量為6300千伏安及以上的變壓器上，有選擇性地切除故障變壓器。容量為6300千伏安及以上的廠用工作變壓器亦應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。對廠用備用變壓器，為了簡化保護(hù)，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)來代替縱聯(lián)差動保護(hù)。容量為2000-10000千伏安的變壓器，如果電流速斷保護(hù)裝置的靈敏度不符合要求(Klm<2)，并且過電流保護(hù)的動作時限大于0.5秒時，縱聯(lián)差動保護(hù)亦可用于容量小于10000千伏安單獨(dú)運(yùn)行的變壓器上。3、反應(yīng)外部相間短路的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)。以上保護(hù)又可作為變壓器主保護(hù)的后備過電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器。對于升壓變壓器和過電流保護(hù)靈敏度不符合要求(Klm<1.25)的降壓變壓器，一般采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)。對于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，采用負(fù)序電流和單相式低電壓起動的過電流保護(hù)。4、反應(yīng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，外部接地短路的零序電流保護(hù)在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，可作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。6、反應(yīng)對稱過負(fù)荷的保護(hù)對于400千伏安及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其它負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。1.3 變壓器保護(hù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀伴隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展，變壓器行業(yè)也有長足的進(jìn)步，近20年來科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為變壓器行業(yè)的發(fā)展帶來了無限生機(jī)。我國變壓器產(chǎn)業(yè)20年取得了飛速發(fā)展：第一，變壓器產(chǎn)品從"傳統(tǒng)"走向"新型"。20年前，變壓器產(chǎn)品以大、重、厚的傳統(tǒng)產(chǎn)品居多，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及有源器件的技術(shù)進(jìn)步，電子整機(jī)產(chǎn)品的體積大大減小，重量也大為減輕，對傳統(tǒng)配套產(chǎn)品的需求下降了50%左右，逐漸用新型配套產(chǎn)品(片式化、微型化)替代。市場的需求推動了包括變壓器在內(nèi)的電子元器件、部件向輕、薄、小方向發(fā)展，變壓器的生產(chǎn)工藝正在進(jìn)行一場巨大的變革。20年來變壓器也正向高頻化、低損耗、重量輕、體積小的方向發(fā)展。第二，變壓器行業(yè)工藝裝備日臻完善。20年來，變壓器的生產(chǎn)工藝精益求精，從落后的手工操作到今天的全自動機(jī)械化。變壓器的生產(chǎn)手段在吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實際生產(chǎn)情況得到不斷改進(jìn)和提高。如近年來微型變壓器和線圈的生產(chǎn)，引進(jìn)了國外的先進(jìn)設(shè)備和生產(chǎn)線，基本上擺脫了手工操作的狀態(tài)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及一致性較好。第三，變壓器行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長速度加快。變壓器是一種為電子整機(jī)配套，為電子線路服務(wù)的元件。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年生產(chǎn)變壓器的工廠近3000家，年銷售收入250億元，產(chǎn)品品種達(dá)幾百種，可為各類整機(jī)配套，已躍居世界上變壓器生產(chǎn)大國之一。變壓器60%的產(chǎn)量用于滿足國際市場的需要，通過實施"以質(zhì)取勝"的戰(zhàn)略，變壓器出口已逐步形成氣候。隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用的不斷豐富，變壓器行業(yè)的前景將更加美好。第2章 變壓器的縱差動保護(hù)2.1 縱差動保護(hù)定義所謂輸電線的縱聯(lián)保護(hù)，就是用某種通信通道將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量（電流、功率的方向等）傳送到對端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。因此，理論上這種縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。差動保護(hù)是一種依據(jù)被保護(hù)電氣設(shè)備進(jìn)出線兩端電流差值的變化構(gòu)成的對電氣設(shè)備的保護(hù)裝置，一般分為縱聯(lián)差動保護(hù)和橫聯(lián)差動保護(hù)。變壓器的差動保護(hù)屬縱聯(lián)差動保護(hù)，橫聯(lián)差動保護(hù)則常用于變電所母線等設(shè)備的保護(hù)。2.2 縱差動保護(hù)特性由于縱聯(lián)差動保護(hù)只在保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時才動作，不存在與系統(tǒng)中相鄰元件保護(hù)的選擇性配合問題，因而可以快速切除整個保護(hù)區(qū)內(nèi)任何一點(diǎn)的短路，這是它的可貴優(yōu)點(diǎn)。但是，為了構(gòu)成縱聯(lián)差動保護(hù)裝置，必須在被保護(hù)元件各端裝設(shè)電流互感器，并將它們的二次線圈用輔助導(dǎo)線連接起來，接差動繼電器。由于受輔助導(dǎo)線條件的限制，縱向連接的差動保護(hù)僅限于用在短線路上，對于發(fā)電機(jī)、變壓器及母線等，則可廣泛采用縱聯(lián)差動保護(hù)實現(xiàn)主保護(hù)。2.3 縱差動保護(hù)及其保護(hù)原理所謂變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)裝置，一般用來保護(hù)變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)裝置由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，電流繼電器的電流等于兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。在正常情況下或保護(hù)范圍外發(fā)生故障時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相同，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護(hù)作用。變壓器縱差保護(hù)是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，變壓器縱差保護(hù)的原理要求變壓器在正常運(yùn)行和縱差保護(hù)區(qū)（縱差保護(hù)區(qū)為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護(hù)不動作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護(hù)的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運(yùn)行和外部故障時，兩個電流相等。圖2-1 縱差動保護(hù)的原理圖2.4 變壓器縱差動保護(hù)設(shè)備表表2-1 設(shè)備表符號名稱型號數(shù)量KS信號繼電器653-1A-12DG-21KM交流接觸器CJX11KA中間繼電器RXM2AB1JD1QF高壓斷路器CKD2000-12-1250-31.54第3章 變壓器瓦斯保護(hù)3.1瓦斯保護(hù)的定義瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同，反應(yīng)這種氣流與油流而動作的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)，也叫氣體保護(hù)。在氣體保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和擋板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于氣體繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大，起到保護(hù)變壓器的作用。氣體繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多采用QJ-80型繼電器，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護(hù)信號動作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號回路接點(diǎn)閉合，光字牌燈亮。規(guī)程規(guī)定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。3.2瓦斯保護(hù)的分類及保護(hù)原理瓦斯保護(hù)一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。輕瓦斯：變壓器內(nèi)部過熱,或局部放電,使變壓器油油溫上升，產(chǎn)生一定的氣體,匯集于繼電器內(nèi),達(dá)到了一定量后觸動繼電器，發(fā)出信號。重瓦斯：變壓器內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重短路后，將對變壓器油產(chǎn)生沖擊，使一定油流沖向繼電器的檔板,動作于跳閘。3.3瓦斯保護(hù)的保護(hù)范圍瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護(hù)動作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)裝置。另外，瓦斯保護(hù)也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。變壓器有載調(diào)壓開關(guān)的瓦斯繼電器與主變的瓦斯繼電器作用相同、安裝位置不同，型號不同。圖3-1 變壓器的瓦斯保護(hù)原理圖3.4 瓦斯保護(hù)的接線方式瓦斯保護(hù)裝置接線由信號回路和跳閘回路組成，如圖2-2所示。瓦斯繼電器3的上接點(diǎn)閉合后，發(fā)出延時“輕瓦斯動作”信號。瓦斯繼電器下接點(diǎn)閉合后，經(jīng)信號繼電器5、切換片QP作用于出口中間繼電器4，使斷路器1DL,2SL跳閘。圖3-2 縱差動保護(hù)的接線圖重瓦斯保護(hù)是按照油的流速來整定的。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，由于油的流速不穩(wěn)定，造成接點(diǎn)的抖動。為了使斷路器可靠地跳閘，瓦斯保護(hù)的出日回路通常采用自保持接線方式，即借助具有串聯(lián)電流自保持線圈的中間繼電器來實現(xiàn)。斷路器跳閘后，出口回路的自保持狀態(tài)靠斷路器的輔助接點(diǎn)解除。為防止對瓦斯繼電器進(jìn)行試驗時而誤動作于跳閘，可通過切換片QP將重瓦斯保護(hù)切換至信號繼電器6。如果被保護(hù)變壓器是由三臺單相變壓器組成的變壓器組，每臺單相變壓器上需分別裝設(shè)瓦斯繼電器。三相的瓦斯繼電器公用一個作用于跳閘的出口中間繼電器。3.5 瓦斯保護(hù)的設(shè)備表表3-1 設(shè)備表符號名稱型號數(shù)量KG瓦斯繼電器QJ-501KS信號繼電器653-1A-12DG-21KM中間繼電器RZ-D-21QF高壓斷路器CKD2000-12-1250-31.53第4章 變壓器的零序電流保護(hù)4.1 零序電流保護(hù)的定義變壓器的零序電流保護(hù)、變壓器間隙電流保護(hù)與變壓器零序電壓保護(hù)一起構(gòu)成了反應(yīng)零序故障分量的變壓器零序保護(hù)，是變壓器后備保護(hù)中的重要組成部分，同時也是整個電網(wǎng)接地保護(hù)中不可分割的一部分。4.2 零序電流保護(hù)原理分析：在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相四線中接入一個電流互感器，這時感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時，回路中有漏電電流流過，這時穿過互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為：Ia+Ib+Ic=I(漏電電流）。這樣互感器二次線圈中就有一個感應(yīng)電流，此電壓加于檢測部分的電子放大電路，與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動作電流值相比較，如大于動作電流，即使靈敏繼電器動作，作用于執(zhí)行元件跳閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器，三相電流的相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。4.3 零序電流整定公式4.3.1公式3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC4.3.2公式分析正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，就能分解出上述三個分量（有點(diǎn)像力的合成與分解，但很多情況下某個分量的數(shù)值為零）。對于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負(fù)序和零序分量的數(shù)值都為零（這就是我們常說正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了（有時只有其中的一種），因此通過檢測這兩個不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量，就可以知道系統(tǒng)出了毛?。ㄌ貏e是單相接地時的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡單得出各分量幅值與相角的方法，先決條件是已知三相的電壓或電流（矢量值），當(dāng)然實際工程上是直接測各分量的。4.4 零序電流保護(hù)的原理圖圖4-1 零序電流保護(hù)原理圖4.5 零序電流保護(hù)的設(shè)備表表4-1 零序電流保護(hù)設(shè)備表第5章 變壓器復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)5.1復(fù)合電壓過電流保護(hù)定義復(fù)合電壓過電流保護(hù)是由一個負(fù)序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復(fù)合元件，兩個繼電器只要有一個動作，同時過電流繼電器也動作，整套裝置即能啟動。5.2復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理分析復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)通常作為變壓器的后備保護(hù)它是由一個負(fù)序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復(fù)合元件兩個繼電器只要有一個動作同時過電流繼電器也動作整套裝置即能啟動5.3復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理圖圖5-1 復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理圖5.4 復(fù)合電壓過電流保護(hù)原理圖分析1、當(dāng)發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作；同時不對稱短路產(chǎn)生負(fù)序電壓，負(fù)序電壓繼電器動作，其常閉觸點(diǎn)斷開，致使低電壓繼電器KV失壓，常閉觸點(diǎn)閉合，起動閉鎖中間繼電器KM。相電流繼電器通過KM常開觸點(diǎn)起動時間繼電器KT，經(jīng)整定延時起動信號和出口繼電器，將變壓器兩側(cè)斷路器斷開。2、當(dāng)發(fā)生對稱短路時，由于短路初始瞬間也會出現(xiàn)短時的負(fù)序電壓，KVN也會動作，使KV失去電壓。當(dāng)負(fù)序電壓消失后，KVN返回，常閉觸點(diǎn)閉合，此時加于KV線圈上的電壓已是對稱短路時的低電壓，只要該電壓小于低電壓繼電器的返回電壓，起動閉鎖中間繼電器KM。復(fù)合電壓啟動的過流保護(hù)在對稱短路和不對稱短路時都有較高的靈敏度。5.5復(fù)合電壓過電流保護(hù)設(shè)備表表5-1復(fù)合電壓過電流保護(hù)設(shè)備表KVKTKVNKMKSQFKA低壓繼電器時間繼電器負(fù)序電壓繼電器接觸器信號繼電器斷路器電流繼電器第6章 變壓器過負(fù)荷保護(hù)6.1 過負(fù)荷保護(hù)定義過負(fù)荷是指電氣設(shè)備或?qū)Ь€的功率和電流超過了銘牌規(guī)定值，它是設(shè)備或線路的一種運(yùn)行狀態(tài)。導(dǎo)體、電磁鐵心、絕緣介質(zhì)在電流及其磁場的作用下都會產(chǎn)生熱量，發(fā)熱程度可以用溫度物理量來表征。正常情況下電氣設(shè)備或線路的保護(hù)裝置，在選型得當(dāng)、整定值正確時，能夠過負(fù)荷設(shè)備或線路從電源切除，設(shè)備和線路不會過熱，溫度升高，就不會引發(fā)火災(zāi)危險。但是，出現(xiàn)電氣設(shè)備容量或?qū)Ь€截面選擇的小，使用中負(fù)荷會增加，保護(hù)裝置拒懂，設(shè)備線路長期處于過負(fù)荷故障狀態(tài)的情況下，溫度會升高到約160度以上，絕緣軟化、老化加速，壽命縮短，由過負(fù)荷形成的過熱溫度就可能將絕緣或周圍可燃材料點(diǎn)燃著火。6.2 過負(fù)荷保護(hù)分析過負(fù)荷是具有滿負(fù)荷報警和超負(fù)荷跳閘的保護(hù)電路,其原理是當(dāng)負(fù)載的工作電流達(dá)到其額定工作電流時電流互感器TA產(chǎn)生的交變電壓啟動繼電器KA吸合使延時繼電器KT得電,經(jīng)過一定的時間(設(shè)定)其觸點(diǎn)閉合發(fā)出信號,可以啟動報警器或指示燈。當(dāng)負(fù)載的工作電流繼續(xù)上升達(dá)到斷路器QF的額定電流時,斷路器立即自動跳閘切斷負(fù)載電源,使負(fù)載停止工作,有效地保護(hù)了用電器（負(fù)載）的安全。6.3 過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)原則配電線路的出線一般不裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。但也有一些廠礦內(nèi)部線路裝設(shè)了過負(fù)荷保護(hù)，一般是按正常運(yùn)行電流的1.25-1.5倍進(jìn)行整定，時間一般設(shè)為3秒。配電線路的出線一般不裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。變壓器和電動機(jī)等設(shè)備都需要裝過負(fù)荷保護(hù)。因為長時間過負(fù)荷運(yùn)行會使設(shè)備絕緣性能降低，重要設(shè)備采用過負(fù)荷告警，通過告警提示調(diào)節(jié)負(fù)荷。不重要的設(shè)備采用延時一段時間作用斷路器跳閘，這是具有滿負(fù)荷報警和超負(fù)荷跳閘的保護(hù)電路,其原理是當(dāng)負(fù)載的工作電流達(dá)到其額定工作電流時電流互感器TA產(chǎn)生的交變電壓啟動繼電器KA吸合使延時繼電器KT得電,經(jīng)過一定的時間(設(shè)定)其觸點(diǎn)閉合發(fā)出信號,可以啟動報警器或指示燈。當(dāng)負(fù)載的工作電流繼續(xù)上升達(dá)到斷路器QF的額定電流時,斷路器立即自動跳閘切斷負(fù)載電源,使負(fù)載停止工作,有效地保護(hù)了用電器(負(fù)載)的安全。6.4 過負(fù)荷保護(hù)的原理圖圖6-1 過負(fù)荷保護(hù)的原理圖第7章 保護(hù)的總結(jié)和展望7.1保護(hù)的總結(jié)在變壓器發(fā)生故障時所用的保護(hù)有瓦斯保護(hù)，縱差動保護(hù)，零序電流保護(hù)，復(fù)合電壓過電流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù) ，過勵磁保護(hù)?？v差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)是變壓器發(fā)生故障時的主保護(hù)，其他保護(hù)都是作為后備保護(hù)對變壓器進(jìn)行保護(hù)。7.2繼電保護(hù)的發(fā)展前景繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢應(yīng)是向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化保護(hù)、控制、測量、計量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。（1）微機(jī)化。隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷的發(fā)展。目前隨著電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)要求不斷的提高除了保護(hù)的基本功能外還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間快速的數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大的通訊能力與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力高級語言編程能力等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺Pc機(jī)的功能在計算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期曾設(shè)想過用一臺小型計算機(jī)做成繼電保護(hù)裝置由于當(dāng)時小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差而沒能實現(xiàn)。用微機(jī)保護(hù)裝置替代繼電保護(hù)是電氣自動化發(fā)展的必然方向。目前。這種微機(jī)保護(hù)裝置已有突飛猛進(jìn)的發(fā)展在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時向廣大電力用戶推出的集保護(hù)、測量、計量、控制、通訊于一體的高性能微機(jī)綜合保護(hù)裝置主要適用于各發(fā)電廠、變電所的變壓器、電動機(jī)、線路等的保護(hù)和測控。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化已成發(fā)展的必然趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求如何進(jìn)一步提高微機(jī)繼電保護(hù)的可靠性、速動性、靈活性如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益還須進(jìn)一步具體深入的研究和更加完善。（2）網(wǎng)絡(luò)化。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時代的核心技術(shù)它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域同時也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通訊手段。到目前為止除了差動和縱聯(lián)保護(hù)外所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于快速、準(zhǔn)確的切除故障元件盡量縮小事故范圍其主要原因是缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化將每一點(diǎn)的保護(hù)裝置都串聯(lián)起來統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理既實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。 實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化可以在最短的時間內(nèi)準(zhǔn)確的判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測、發(fā)生故障的原因等并在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應(yīng)的保護(hù)裝置快速切除故障縮小故障的范圍提高整個系統(tǒng)安全性、可靠性。 綜上所述實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。（3）保護(hù)、控制、測量、計量、通訊一體化。在實現(xiàn)繼電保護(hù)的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)是整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等同時將保護(hù)裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站因此每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能同時還可以完成測量、計量、控制、數(shù)據(jù)傳送實現(xiàn)集中控制和管理。 目前這種微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其體積小、靈活性強(qiáng)、保護(hù)綜合性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶的歡迎應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣不只局限在變壓器、電動機(jī)、發(fā)變組的控制、保護(hù)、線路上也應(yīng)用在高、低壓開關(guān)柜及箱式變電站里通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)時時檢測、監(jiān)視和控制。（4）人機(jī)智能化。近年來人機(jī)智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣在繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著微機(jī)綜合保護(hù)裝置的產(chǎn)生也逐步得到推廣微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其集保護(hù)、監(jiān)視、測量、計量、控制、網(wǎng)絡(luò)通訊一體化等優(yōu)點(diǎn)使各級保護(hù)裝置的技術(shù)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心由控制中心經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理再向各級保護(hù)裝置發(fā)出指令時時監(jiān)測、監(jiān)控從而可實現(xiàn)對110KV、35KV、106KV、0.4KV變配電站電氣設(shè)備的保護(hù)、遙信、遙測、遙控等功能改變傳統(tǒng)開關(guān)智能程度低的現(xiàn)狀使保護(hù)裝置的快速、靈活、可靠、速動特性發(fā)揮的更完善更經(jīng)濟(jì)、高效地適應(yīng)各種規(guī)模的變配電系統(tǒng)。隨著科技的進(jìn)步、電力系統(tǒng)的高速發(fā)展追求更可靠、更完善的保護(hù)體系已成繼電保護(hù)技術(shù)在新時期有待開辟的新領(lǐng)域國內(nèi)外繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢必會在微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)、測量、計量、控制、網(wǎng)絡(luò)通訊一體化和人機(jī)智能化的基礎(chǔ)上有更新的突破這對繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)。第8章 保護(hù)結(jié)論繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢應(yīng)是向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化保護(hù)、控制、測量、計量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。（1）微機(jī)化。隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷的發(fā)展。目前隨著電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)要求不斷的提高除了保護(hù)的基本功能外還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間快速的數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大的通訊能力與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力高級語言編程能力等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺Pc機(jī)的功能在計算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期曾設(shè)想過用一臺小型計算機(jī)做成繼電保護(hù)裝置由于當(dāng)時小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差而沒能實現(xiàn)。用微機(jī)保護(hù)裝置替代繼電保護(hù)是電氣自動化發(fā)展的必然方向。目前。這種微機(jī)保護(hù)裝置已有突飛猛進(jìn)的發(fā)展在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時向廣大電力用戶推出的集保護(hù)、測量、計量、控制、通訊于一體的高性能微機(jī)綜合保護(hù)裝置主要適用于各發(fā)電廠、變電所的變壓器、電動機(jī)、線路等的保護(hù)和測控。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化已成發(fā)展的必然趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求如何進(jìn)一步提高微機(jī)繼電保護(hù)的可靠性、速動性、靈活性如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益還須進(jìn)一步具體深入的研究和更加完善。（2）網(wǎng)絡(luò)化。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通訊工具已成為信息時代的核心技術(shù)它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域同時也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通訊手段。到目前為止除了差動和縱聯(lián)保護(hù)外所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于快速、準(zhǔn)確的切除故障元件盡量縮小事故范圍其主要原因是缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化將每一點(diǎn)的保護(hù)裝置都串聯(lián)起來統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理既實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。 實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化可以在最短的時間內(nèi)準(zhǔn)確的判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測、發(fā)生故障的原因等并在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應(yīng)的保護(hù)裝置快速切除故障縮小故障的范圍提高整個系統(tǒng)安全性、可靠性。 綜上所述實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。（3）保護(hù)、控制、測量、計量、通訊一體化。在實現(xiàn)繼電保護(hù)的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)是整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障條件下的任何信息和數(shù)據(jù)如電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等同時將保護(hù)裝置的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給控制總站因此每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能同時還可以完成測量、計量、控制、數(shù)據(jù)傳送實現(xiàn)集中控制和管理。 目前這種微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其體積小、靈活性強(qiáng)、保護(hù)綜合性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶的歡迎應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣不只局限在變壓器、電動機(jī)的控制、保護(hù)，線路上也應(yīng)用在高、低壓開關(guān)柜及箱式變電站里通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)時時檢測、監(jiān)視和控制。（4）人機(jī)智能化。近年來人機(jī)智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣在繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著微機(jī)綜合保護(hù)裝置的產(chǎn)生也逐步得到推廣微機(jī)綜合保護(hù)裝置因其集保護(hù)、監(jiān)視、測量、計量、控制、網(wǎng)絡(luò)通訊一體化等優(yōu)點(diǎn)使各級保護(hù)裝置的技術(shù)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心由控制中心經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理再向各級保護(hù)裝置發(fā)出指令時時監(jiān)測、監(jiān)控從而可實現(xiàn)對110KV、35KV、106KV、0.4KV變配電站電氣設(shè)備的保護(hù)、遙信、遙測、遙控等功能改變傳統(tǒng)開關(guān)智能程度低的現(xiàn)狀使保護(hù)裝置的快速、靈活、可靠、速動特性發(fā)揮的更完善更經(jīng)濟(jì)、高效地適應(yīng)各種規(guī)模的變配電系統(tǒng)。隨著科技的進(jìn)步、電力系統(tǒng)的高速發(fā)展追求更可靠、更完善的保護(hù)體系已成繼電保護(hù)技術(shù)在新時期有待開辟的新領(lǐng)域國內(nèi)外繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢必會在微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)、測量、計量、控制、網(wǎng)絡(luò)通訊一體化和人機(jī)智能化的基礎(chǔ)上有更新的突破這對繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)。第9章 設(shè)計總結(jié)在本設(shè)計中詳細(xì)的介紹了關(guān)于變壓器和繼電保護(hù)，并在變壓器故障時，不同故障所采取的保護(hù)方式，并詳細(xì)的介紹各種保護(hù)，理解各種保護(hù)所需的電氣設(shè)備和保護(hù)的原理圖。在本設(shè)計中重點(diǎn)介紹了SFSZ10-31500KVA/110KV變壓器，利用該型號的變壓器，讓同學(xué)們更加明白，了解變壓器的繼電保護(hù)。致謝本次課程設(shè)計是在我們的指導(dǎo)老師王瑞老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題到論文的完成，王瑞老師給我們講了許多，并且給我們提供了很多的相關(guān)資料，當(dāng)然也離不開小組成員的配合，以及大家的共同努力。參考文獻(xiàn)1賀家李，送從矩，高等學(xué)校教材，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，第3版，北京電力出版社，1994.2葛耀中，新型繼電保護(hù)與故障測距原理與技術(shù)，西安：西安交通大學(xué)出版社，1996.3王瑞敏，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1994.4尹項根，曾克娥.高等學(xué)校教材，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用（上冊），武漢：湖中科技大學(xué)出版社，20015陳曾田，電力變壓器保護(hù)，電力工業(yè)出版社.6陳學(xué)庸，電力工程電氣設(shè)備手冊2（電氣二次部分），電力工業(yè)部西北電力設(shè)計院，中國電力出版社，1996年12月出版.7卓樂友，電力工程電氣設(shè)計手冊2（電氣二次部分），中國電力出版社.24