繼電保護原理與應用畢業(yè)設計論文

1、繼電保護原理與應用本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目： 學習中心：層 次：專 業(yè)：年 級：學 號：學 生：指導教師：完成日期：內(nèi)容摘要電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的電氣設備它在整個電力系統(tǒng)中起著能量和電壓轉換的作用。它的運行是否安全直接關系到電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地運行。鑒于電力變壓器在系統(tǒng)中的重要性電力變壓器的保護一直受到世人的重視和關注。現(xiàn)如今隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和它在國民經(jīng)濟中地位的不斷提升對其保護也提出了更高的要求尤其在可靠性和快速性方面。本論文針對變壓器保護的要求,圍繞著變壓器微機保護系統(tǒng)的研究展開設計工作。 論文首先介紹了微機繼電保護的基本要求、微機保護技

2、術和電力變壓器保護。接下來在三相電力變壓器的保護方式以差動保護、瓦斯保護、電流速斷保護、變壓器過負荷保護詳細分析了電力電壓器的保護。在保護配置與整定計算詳細分析、從實際運行中變壓器的各種故障和不正常狀態(tài)出發(fā)介紹了變壓器保護的基本要求和配置在此基礎上確定了本電力變壓器微機保護系統(tǒng)的保護配置并講述了所配置的變壓器保護的基本原理和具體參數(shù)。關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；整定計算目 錄內(nèi)容摘要I1 緒論11.1 課題的背景及意義11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國外繼電保護原理與應用發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 我國繼電保護原理與應用發(fā)展現(xiàn)狀31.3 本文的主要內(nèi)容32 繼電保護概況42.1 繼電保護基本

3、概念及工作原理42.2 繼電保護性能要求42.3 繼電保護分類52.4 繼電保護運行與維護63 變壓器繼電保護應用83.1 變壓器的故障類型及保護方式83.2 變壓器保護的配置情況83.2.1 變壓器縱差保護93.2.2 變壓器瓦斯保護133.2.3 變壓器電流速斷保護143.2.4 變壓器相間短路后備保護153.2.5 變壓器的過負荷保護183.2.6 變壓器零序電流保護183.3 電力變壓器保護中存在的問題193.4 電力變壓器繼電保護發(fā)展趨勢194 結 論21參考文獻221 緒論1.1 課題的背景及意義 繼電保護的主要任務是自動、迅速地將故障元件從系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，

4、保證其它部分迅速恢復運行。繼電保護對電力系統(tǒng)的安全運行具有重要意義。繼電保護裝置作用是起到反事故的自動裝置的作用，電力變壓器的保護必須正確的區(qū)分“正?！迸c“不正?！边\行狀態(tài)，被保護原件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實現(xiàn)繼電保護的功能，因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護原件所反映的各種物理量的變化并予以鑒別，依據(jù)反應物理量的不同，保護裝置可以構成下述各種原理的保護。（1）反應電氣量的電氣保護電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流與電壓的比值和他們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護元件的一端裝設種種變換器可以檢測、比較并鑒別出故障時這些參數(shù)與正常運行時的差別，就可以構成各種不同原

5、理的繼電保護。（2）反映非電氣量的保護如反應溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構成電力變壓器的瓦斯保護、溫度保護。本文通過對電力變壓器繼電保護以及變壓器繼電保護原理分析。通過本次論文掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護的相關專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護的配置原則，整定計算方法，并提高在實踐工作中的應用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設備,其安全運行關系到整個電力系統(tǒng)的安全工作。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，微機化保護得到普遍應用，對電力變壓器保護提出了更高的要求。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外繼電保護原理與應用發(fā)展現(xiàn)狀 電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展經(jīng)歷了機電型、整流型、晶

6、體管型和集成電路型幾個階段后，現(xiàn)在發(fā)展到了微機保護階段 微機繼電保護指的是以數(shù)字式計算機(包括微型機)為基礎而構成的繼電保護。它起源于20世紀60年代中后期,60年代中期,有人提出用小型計算機實現(xiàn)繼電保護的設想,但是由于當時計算機的價格昂貴,同時也無法滿足高速繼電保護的技術要求,因此沒有在保護方面取得實際應用,但由此開始了對計算機繼電保護理論計算方法和程序結構的大量研究,為后來的繼電保護發(fā)展奠定了理論基礎。計算機技術在70年代初期和中期出現(xiàn)了重大突破,大規(guī)模集成電路技術的飛速發(fā)展, 使得微型處理器和微型計算機進入了實用階段。價格的大幅度下降,可靠性、運算速度的大幅度提高,促

7、使計算機繼電保護的研究出現(xiàn)了高潮。在70年代后期, 出現(xiàn)了比較完善的微機保護樣機, 并投入到電力系統(tǒng)中試運行。80年代, 微機保護在硬件結構和軟件技術方面日趨成熟,并已在一些國家推廣應用。90年代,電力系統(tǒng)繼電保護技術發(fā)展到了微機保護時代,它是繼電保護技術發(fā)展歷史過程中的第四代。隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展,微機保護硬件也在不斷發(fā)展。從8位單CPU結構的微機保護問世,不到5年時間就發(fā)展到多CPU結構,又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結構,性能大大提高,得到了廣泛應用,后又發(fā)展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。采用32位微機芯片并非只著眼于精度,因為精度受A/D轉換

8、器分辨率的限制,超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的,具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。 電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高,除了保護的基本功能外,還應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,強大的通信能力,與其它保護、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)絡資源的能力,高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于

9、一臺PC機的功能。在計算機保護發(fā)展初期,曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差,這個設想是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)在同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機,因此,用成套工控機做成繼電保護的時機已經(jīng)成熟,這將是微機保護的發(fā)展方向之一。1.2.2 我國繼電保護原理與應用發(fā)展現(xiàn)狀我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科院起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的

10、輸 電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方 面，東南大學和華中理工大學研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機、變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通 大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統(tǒng)提供

11、了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，并且應用于實際之中。1.3 本文的主要內(nèi)容本文研究的是變壓器繼電保護中存在的若干問題。全文共分為三章，各章內(nèi)容簡介如下：第一章緒論，簡述課題的背景和意義、論題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，介紹論文的主要內(nèi)容；第二章繼電保護概況，介紹了繼電保護基本概念及工作原理，繼電保護性能要求，繼電保護分類，繼電保護運行與維護；第三章電力變壓器繼電保護應用，簡述電力變壓器的故障類型及保護方式，電力變壓器保護的配置，電力變壓器保護中存在的

12、問題，電力變壓器繼電保護發(fā)展趨勢；文最后對全文進行總結，并指出了研究課題的未來發(fā)展方向。2 繼電保護概況2.1 繼電保護基本概念及工作原理在電力系統(tǒng)運行中，由于外界因素和內(nèi)部因素都可能引起各種故障及不正常運行的狀態(tài)出現(xiàn)，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發(fā)電機短時異步運行等。電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。繼電保護的工作原理，是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成，電力系統(tǒng)發(fā)生故

13、障后，工頻電氣量變化的主要特征是：（1）電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。（2）電壓降低。當發(fā)生相間短路和接地短路故障時，系統(tǒng)各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。（3）電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數(shù)角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°85°。（4）測量阻抗發(fā)生變化。測量阻抗即測量點（保護安裝處）電壓與電流之比值，正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變?yōu)榫€路阻抗，故障后

14、測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。2.2 繼電保護性能要求繼電保護裝置的工作職能和工作方式?jīng)Q定了自動化裝置必須遵循可靠、靈敏、快速、及有選擇性的特性。當電力系統(tǒng)和設備發(fā)生故障時，要求繼電保護裝置能最大限度的降低故障對設備的損壞程度；同時繼電裝置好要根據(jù)電氣系統(tǒng)在非正常工作運行維護中采取發(fā)出的不同的信號，自動將運行設備進行調(diào)整或切除容易引起事故的電氣設備，及時對系統(tǒng)進行提醒、規(guī)范和預防在操作中故障的出現(xiàn)，使其設備處在正常的工作狀態(tài)下運行。1.可靠性。當電力系統(tǒng)在正常的運行狀態(tài)下，保護裝置實施對裝置進行監(jiān)督，在發(fā)生故障的情況下采取正確的防護措施

15、。必須嚴格要求繼電保護裝置的可靠性，才能發(fā)揮繼電保護裝置的保護功能。因此可見，繼電保護裝置的可靠性是衡量電氣系統(tǒng)能否正常運行的最基本的標準，在任何電力設備在無繼電保護的狀態(tài)下都不能運行。2.靈敏性。靈敏性是整個電力系統(tǒng)安全運行的保障，只有在運行中減輕設備的故障率和受損程度，才能將受損范圍縮小到最低值，從而提高繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性與靈敏度。靈敏系數(shù)的標定通常體現(xiàn)在設備在保護范圍內(nèi)不正常運行狀態(tài)繼電保護裝置的應變能力，通過靈敏度的保護從而提高設備自動投入的效果，是生產(chǎn)過程中的設備和經(jīng)濟損失比降到最低。3.快速性。快速性是指在設備發(fā)生故障后的修復能力，在設備運行中發(fā)生故障后能及時對故障進行修復，保持

16、電力系統(tǒng)的繼電能高效穩(wěn)定的運行。電力系統(tǒng)的機電保護系統(tǒng)在處理和防范系統(tǒng)故障方面要求迅速切斷短路故障線路，降低線路受損程度和系統(tǒng)中存在的其它危險系數(shù)。4.選擇性。電力系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生故障時，繼電保護裝置對故障進行分析和數(shù)據(jù)分析，對發(fā)生故障的設備和線路進行定位切除，保護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電和用電需求。在處理故障的過程中，保護裝置應根據(jù)故障點最近的斷路器進行線路切除，只有被故障設備和線路本身的保護拒絕時，才允許由臨近的線路或故障設備進行故障切除。2.3 繼電保護分類繼電保護可按以下4種方式分類。按被保護對象分類，有輸電線保護和主設備保護(如發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護)。按保護功能分

17、類，有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后備保護和輔助保護；后者又可分為過負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相運行保護等。按保護裝置進行比較和運算處理的信號量分類，有模擬式保護和數(shù)字式保護。一切機電型、整流型、晶體管型和集成電路型（運算放大器）保護裝置，它們直接反映輸入信號的連續(xù)模擬量，均屬模擬式保護；采用微處理機和微型計算機的保護裝置，它們反應的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數(shù)轉換后的離散數(shù)字量,這是數(shù)字式保護。按保護動作原理分類，有過電流保護、低電壓保護、過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、高頻（載波）保護等。2.4 繼電保護運行與維護（一）繼電保護運行維護的原則

18、（1）保證系統(tǒng)運行的安全。在繼電保護裝置的運行中，需要遵守的最基本原則就是確保電力系統(tǒng)的安全運行，這也是最重要的運行維護原則。因此在對繼電保護裝置進行維護時，需要對其狀態(tài)進行檢修，并做好相應的 監(jiān)測工作，對于繼電保護裝置的運行周期進行一定的調(diào)整，以確保繼電保護裝置能夠持續(xù)發(fā)揮其保護作用。（2） 做好宏觀規(guī)劃，將運行維護管理工作落實到實處。由于繼電保護裝置的運行維護是一項既復雜又系統(tǒng)的工作，但目前卻并沒有形成一套較為完善的運行維護管理體系，為了能夠保證繼電保護裝置可以充分發(fā)揮其保護作用，就需要做好整體的宏觀規(guī)劃，并將規(guī)劃逐步分層的落實到每個管理環(huán)節(jié)，并不斷積累經(jīng)驗，提高運行維護管理水平。（二）繼

19、電保護運行的具體維護（1）加強繼電保護裝置運行中的異?，F(xiàn)象監(jiān)視，并將具體情況及時報告給主管部門。（2）在檢修過程中，應在與相關負責人協(xié)商一致后，再進行檢修必要的分合開關操作，以免出現(xiàn)人為因素的故障，使得檢修適得其反。（3）及時查明繼電保護動作開關跳閘的原因，對保護動作的情況作進一步了解，并在故障排除而滇西李彤回復運行后復歸全部掉牌信號，做好故障發(fā)生、原因分析及具體排除措施等所有內(nèi)容的實時有效的記錄。（4）對于繼電保護裝置的操作權限，值班人員只有開關的切換或轉換、壓板接通或斷開及保險卸裝等，不能做多余的違規(guī)操作，若出現(xiàn)不在操作權限內(nèi)的異常狀況，應及時斷開開關并與相關負責人聯(lián)系。（5）根據(jù)電氣安全

20、工作規(guī)程規(guī)定并結合現(xiàn)場的設備圖紙進行二次回路上的所有工作，并根據(jù)相關規(guī)定進行對傳統(tǒng)變電站二次設備的定期檢修，確保繼電保護裝置及其二次回路接線完好。（三）提高繼電保護可靠性的有效措施（1）增加對繼電保護的投入在科學技術的大力支持下，新的技術與設備層出不窮，要提高繼電保護運行的可靠性，不只要注重對裝置投運后的維護，還要合理選用繼電保護裝置，將有高技術含量的新型裝置應用到電力系統(tǒng)運行中，不斷完善電力系統(tǒng)運行的電氣設備。（2）加強對繼電保護運行的日常維護。電力系統(tǒng)運行中發(fā)生故障的現(xiàn)象是具有隨機性的，并不能準確定，這就要在日常運行中多加注意與監(jiān)測，尤其是對能有效防止故障或事故發(fā)生與擴大的繼電保護的日常監(jiān)

21、測。定期對繼電保護裝置及其二次回路進行有效校驗與檢查，綜合提升繼電保護運行維護水平。 （3） 強化對檢修人員的素質(zhì)與業(yè)務技能的培訓要提高繼電保護可靠性，就要注意對繼電保護裝置的檢修，而這對檢修人員的綜合素質(zhì)及業(yè)務技能有很高的要求。必須對加強檢修人員的素質(zhì)與業(yè)務技能的培訓，并通過專業(yè)的技能培訓與有效的考核方式等，提高檢修人員的綜合素質(zhì)及業(yè)務技能，熟知檢修操作過程與規(guī)章制度要求。243 變壓器繼電保護應用3.1 變壓器的故障類型及保護方式變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯

22、的燒損等。油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧，不僅會燒壞繞組的絕緣、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)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸，對于變壓器發(fā)生的各種故障，保護裝置因能盡快地將變壓器切除。實踐表明，變壓器套管和引出線上的相間短路、接地短路、繞組的匝間短路是比較常見的故障形式；而變壓器郵箱內(nèi)發(fā)生相間短路的情況比較少。變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有：變壓器外部短路引起的過流，負荷長時間超過額定容量引起的過負荷，風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降。這些不正常運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯過熱。此外，對于中性點不接地運行的星形接線變壓器，外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓

23、器絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻等異常運行工況時會使變壓器過勵磁，引起鐵芯和金屬構件的過熱。變壓器處于不正常運行狀態(tài)時，繼電保護應根據(jù)其嚴重程度，發(fā)出告警信號，使運行人員及時發(fā)現(xiàn)并采取相應的措施，以確保變壓器的安全。變壓器油箱內(nèi)故障時，除了變壓器各側電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會變化。因此變壓器保護分電量保護和非電量保護兩種。非電量保護裝設在變壓器內(nèi)部。電量保護主要有差動保護、過流保護。3.2 變壓器保護的配置情況1.主保護(1）差動保護：比率差動、差動速斷(2）非電量保護：本體重瓦斯、有載重瓦斯、壓力釋放、冷空失電、油溫高、油溫低2.后備保護高后備、中后備、低后備其保護

24、。配置示意見圖3.1圖3.1變壓器保護配置示意圖3.2.1 變壓器縱差保護 變壓壓器的差動保護，主要用來保護變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間短路，并且也可以用來保護變壓器內(nèi)的匝間短路，其保護區(qū)在變壓器一、二次側所裝電流互感器之間，主要切除CT范圍內(nèi)的各種短路故障。比率差動保護主要防止區(qū)外短路時誤動作,差動速斷保護主要防止大短路電流作用下帶諧波制動的差動保護拒動。1.變壓器差動保護原理如圖3.2為雙繞組單相變壓器縱差保護的原理接線圖。、，分別為變壓器一次側和二次側電流，參考方向為母線指向變壓器；、為相應的電流互感器二次電流，則流入差動繼電器KD的差動電流為=、+（3-1）縱差保護的動作判據(jù)為

25、：由此可見，正常運行和變壓器外部故障時，差動電流為零，保護不會動作；當變壓器內(nèi)部故障時，相當于變壓器內(nèi)部多了一個故障支路，流入差動繼電器的電流等于故障點電流，只要故障點電流大于差動繼電器的動作電流，差動保護就會迅速動作，切除故障。圖3.2雙繞組單相變壓器縱差保護的原理接線圖2.變壓器差動保護接線方式在電力系統(tǒng)中，三繞組變壓器通常采用YN，Yn,d11的接線方式，如圖3.3所示，因為各側電流相位不一致，d側電流比y側電流超前30°，從而在變壓器差動保護的差回路中產(chǎn)生較大的不平衡電流。在原來的電磁式保護中，按照差動保護原理，在正常運行或有穿越性電流流過時，流入繼電器的電流必須為零，即必須

26、保證電源側與負荷側電流相位相差180°，使流入差動繼電器的電流接近于零。因此，必須通過改變接線組別的方法矯正相位差，而改變接線組別的話，既麻煩且容易出現(xiàn)錯誤。在微機保護逐漸普及的今天，由于軟件計算的靈活性，允許變壓器各側TA二次側都按Y形接線，在進行差動計算時由軟件對變壓器副邊電流進行相位校準，各側電流存在的相位差由軟件自動進行校正，簡化了TA接線，現(xiàn)場施工中簡單易行。 由軟件進行相位校準后，還必須對各側TA變比進行計算調(diào)整，才能消除不平衡電流對變壓器差動保護的影響。在微機保護裝置中變比的計算調(diào)整也是靠軟件實現(xiàn)的，將計算出的TA調(diào)整系數(shù)當作定值送入微機保護，由保護軟件實現(xiàn)T

27、A自動平衡功能，消除不平衡電流的影響。應注意的是采用微機型差動保護裝置之后各側差動TA的極性仍然朝向母線側，只有這樣的接線才能保證軟件計算正確。圖3.3雙繞組三相變壓器縱差保護原路接線圖3. 變壓器差動保護的不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法(1)由變壓器各側繞組接線方式不同而產(chǎn)生的不平衡電流：如經(jīng)常采用的Y/-11型 接線方式，兩側電流的相位差30°，幅值相差倍。消除方法：相位校正。a.通過電流互感器的接線校正：變壓器Y側CT采用Y/-11接線，變壓器側CT采用Y/Y-12接線。b.通過軟件的算法進行校正。(2)由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流:消除方法:a.利用差動繼電器的

28、平衡線圈進行磁補償。 Ibp=fzdId.max/ nl1其中: fzd=(Wph.js-Wph.zd)/ (Wph.js+Wph.zd) fzd繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等引起的相對誤差 Id.max 外部故障時,流過變壓器高壓側的最大短路電流。b.采用自耦變流器。在變壓器一側的電流互感器（三繞組變壓器需在兩側）的二次側，裝設自耦變流器，改變其變比，使各側二次電流相等。c.通過軟件中的不平衡系數(shù)進行校正。(3)由電流互感器誤差不同而產(chǎn)生的不平衡電流:此不平衡電流在整定計算中予以考慮。(4)由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流:此不平衡電流在整定計算中應予以考慮。(5)暫態(tài)情況下的不平衡

29、電流:a.非周期分量的影響:此不平衡電流在整定計算中應予以考慮。b.勵磁涌流的影響:當空載變壓器投入電網(wǎng)或變壓器外部故障切除后電壓恢復時，勵磁電流大大增加，其值有可能達到變壓器額定電流的68倍，該電流稱為勵磁涌流。4.勵磁涌流(1).涌流的產(chǎn)生：在變壓器空載投入電源或外部故障切除后電壓恢復過程中，會出現(xiàn)勵磁涌流。合閘時，變壓器鐵芯中的磁通急劇增大，使鐵芯瞬間飽和，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的沖擊勵磁電流(可達510倍的額定電流)，通常稱為勵磁涌流。(2).三相變壓器勵磁涌流波形特征的因素 .電源電壓大小和合閘初相角：.系統(tǒng)等值阻杭大小和相角；.變壓器三相繞組的接線方式相中性點接地方式；.三相鐵心結構型式

30、(三相三柱或五柱、單相變壓器組)；.鐵心硅鋼片組裝工藝水平(拼接殘余氣隙大小)；.鐵心材質(zhì)(磁化特性、磁滯特性、局部滋滯回環(huán)）；.合閘前鐵心磁通大小(剩磁4r)和方向：.涌流經(jīng)電流互感器的非線性傳變，即互感器的飽和特性(3).勵磁涌流特點.勵磁涌流幅值大且衰減，含有非周期分量；中小型變壓器勵磁涌流大（可達10倍以上），衰減快；大型變壓器一般不超過4.5倍，衰減慢。如不采取相應措施，將導致差動保護誤動作！.勵磁涌流波形出現(xiàn)間斷特性。（間斷角閉鎖原理）.勵磁涌流中含有明顯的二次諧波和偶次諧波。（二次諧波制動原理）.涌流偏于時間軸的一方，非對稱性涌流。（波形識別技術）5. 變壓器差動保護的整定原則(

31、1).應躲過變壓器差動保護區(qū)外短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流，即 （3-2）式中，為可靠系數(shù)，可取1.3。(2).應躲過變壓器勵磁涌流，即 （3-3）式中，為變壓器額定一次電流，為可靠系數(shù)，可取1.31.5。在電流互感器二次回路斷線且變壓器處于最大負荷時，差動保護不應誤動，因此 （3-4）式中，為最大負荷電流，?。?.21.3），為可靠系數(shù)，可取1.3。3.2.2 變壓器瓦斯保護瓦斯保護，又稱為氣體繼電保護，是保護油浸式變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護裝置，是變壓器的主保護之一，是應對變壓器內(nèi)部故障的最有效、最靈敏的保護裝置。瓦斯保護的原理接線如圖3.4所示。圖3.4 瓦斯保護原理接線圖變壓器瓦斯保護

32、動作后，運行人員應立即對變壓器進行檢查，查明原因，可在氣體繼電器頂部打開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集蓄積的氣體（注意：人體不得靠近帶電部分），通過分析氣體性質(zhì)可判斷出發(fā)生故障的原因和處理要求。瓦斯保護只能反應變壓器油箱內(nèi)部的故障，而對變壓器外部端子上的故障情況則無法反應。因此，除了設置瓦斯保護外，還需設置過流、速斷或差動等保護。3.2.3 變壓器電流速斷保護對于小容量的變壓器可以在電源側裝設電流速斷保護，作為電源側繞組、套管及引出線故障的主要保護，并用過電流保護作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。圖3.5為變壓器電流速斷保護的原理接線圖，電流互感器裝設于電源側。電源側為中性點直接接地系統(tǒng)時，保護采用完

33、全星形接線方式，電源側為中性點不接地或經(jīng)消弧電抗器接地的系統(tǒng)時，則采用兩項不完全星形接線。圖3.5 變壓器電流速斷保護原理接線圖速斷保護的動作電流按躲過變壓器外部故障（如k1點）的最大短路電流整定，即 （3-5）式中為k1點短路時流過保護的最大三相短路電流；為可靠系數(shù)，取1.21.3。變壓器電流速斷保護的靈敏系數(shù)按保護安裝處（k2點）的最小運行方式下兩相短路電流效驗，即 （3-6）電流速斷保護的優(yōu)點是接線簡單，動作迅速。但是電流速斷保護的動作范圍小，有死區(qū)，不能保護變壓器的全部繞組。為了彌補死區(qū)得不到保護的缺點，速斷保護使用時要配備帶時限的過電流保護。3.2.4 變壓器相間短路后備保護變壓器相

34、間短路的后備保護既是差動保護和瓦斯保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。后備保護的作用是為了防止由外部故障引起的變壓器繞組過流，并作為相鄰原件（母線或線路）保護的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時主保護的后備。壓器(發(fā)變組)相間短路后備保護有過流保護、復合電壓啟動的過流保護、負序過流保護和單元件低壓啟動過流保護、阻抗保護。1.變壓器的過電流保護對于單側電源的變壓器，過電流保護裝置的電流互感器安裝在電源側，保護動作時切除變壓器各側開關。變壓器過電流保護的原理接線圖如圖3.6所示。變壓器過電流保護繼電器的動作電流為 （3-7）式中，為變壓器一次側額定電流；可靠系數(shù)、接線系數(shù)、返回系

35、數(shù)與線路過電流保護相同；為電流互感器的變比。變壓器過電流保護的靈敏度按下式校驗： （3-8）式中，為變壓器二次側在系統(tǒng)最小運行方式下，發(fā)生兩相短路時一次側的穿越電流。圖3.6 變壓器過電流保護裝置原理接線圖2.復合電壓啟動的過流保護(1).（負序電壓升高） 或 （線電壓降低）= 復合電壓開放 作為變壓器短路故障的后備保護應主要作為相鄰元件及變壓器內(nèi)部故障的后備保護。常常因靈敏度不足而增加復合電壓閉鎖回路。在不對稱性故障時，出現(xiàn)負序電壓以及在對稱性故障保護安裝處三相電壓低于某一值時，才可開放過電流保護，這樣使復合電壓閉鎖過流的電流定值大大下降，也就提高了靈敏度。(2).整定原則a.復合電壓閉鎖相

36、間低電壓定值： 按躲過運行中可能出現(xiàn)的最低電壓U1.zd= （3-9）式中：Umin正常運行時可能出現(xiàn)的低電壓，一般?。?.90.95）U Krel可靠系數(shù)，取1.11.2Kr返回系數(shù)，電磁型取1.151.2，微機型取1.05。按躲過電動機自起動時的電壓：電壓取自變壓器低壓側電壓互感器時 U1.zd?。?.50.7)UN電壓取自變壓器低壓側電壓互感器時 U1.zd?。?.70.8)UN靈敏度校驗：Ksen= （3-10）式中：Ur.max計算方式下，靈敏系數(shù)校驗點發(fā)生金屬性相間短路時，保護安裝處的最高殘壓。b.復合電壓閉鎖負序相電壓定值：按躲過正常運行時的不平衡電壓整定，U2.zd?。?.04

37、0.08）UN靈敏度校驗： Ksen= （3-11）式中：Uk.2.min后備保護區(qū)末端兩相金屬性短路時，保護安裝處的最小負序電壓值。c.過流元件定值：按躲變壓器額定電流整定Iop= （3-12）式中：Krel可靠系數(shù)，取1.21.3 Kr返回系數(shù)，取0.850.95實際計算中，通常取1.5倍變壓器額定電流。說明：復合電壓閉鎖的過流保護，只考慮本變壓器的額定電流，無復合電壓閉鎖的過電流保護，應考慮電動機的自啟動系數(shù)。規(guī)程規(guī)定可以不作為一級保護參與選擇配合。3.2.5 變壓器的過負荷保護變壓器的過負荷保護是用來反應變壓器正常運行時出現(xiàn)的過負荷情況，只在變壓器確有過負荷可能的情況下才予以裝設，一般

38、動作于信號。變壓器的過負荷在大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此過負荷保護只需要在一相上裝一個電流繼電器。過負荷時，電流繼電器動作，再經(jīng)過時間繼電器給予一定延時，最后接通信號繼電器發(fā)出報警信號。過負荷保護的動作電流按躲過變壓器額定一次電流來整定，其計算公式為： （3-13）式中電流互感器的電流比。過負荷保護的動作時間一般取10s15s。3.2.6 變壓器零序電流保護電力系統(tǒng)中，接地故障是最常見的故障形式。接于中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地保護，作為變壓器主保護和相鄰元件接地保護的后備保護。中性點直接接地運行的變壓器均采用零序過電流保護作為變壓器接地后備保護。對于中性點可能接

39、地或不接地的變壓器，需要裝設兩套相互配合的接地保護裝置：零序過電流保護用于保護中性點接地運行方式；零序過電壓保護用于中性點不接地運行方式。零序電流保護的動作電流接躲過變壓器二次側最大不平衡電流整定，最大不平衡電流取變壓器二次側額定電流的25，即 （3-14）式中，為可靠系數(shù)，取1.2；為零序電流互感器的變比；為變壓器二次側的額定電流。零序電流保護的動作時間一般取0.50.7s，以躲過變壓器瞬時最大不平衡電流。保護靈敏度校驗，按變壓器二次側干線末端最小單相短路電流校驗，即 （3-15）3.3 電力變壓器保護中存在的問題目前電力變壓器保護主要有傳統(tǒng)接線保護以及智能化保護，傳統(tǒng)保護中常見的問題有誤接

40、線、二次回路絕緣不良、電流互感器二次回路接觸不良以及繼電保護人員誤投誤退保護壓板智能化保護中的問題主要有光纖回路通訊終斷導致的差動保護誤動作，如光纖通訊中段會使變壓器一側采樣消失，會導致差流越線，甚至保護誤動作；智能化保護發(fā)展不成熟，給運行維護帶來不便。3.4 電力變壓器繼電保護發(fā)展趨勢3.4.1 計算機化、網(wǎng)絡化發(fā)展 計算機的普及和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，為各項工作的開展提供了強有力的通信手段。有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，目前我國電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量巨大，與之相比繼電保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信手段則相對落后，難以滿足當前電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。因此繼電保護的發(fā)展不應只滿足于切除系統(tǒng)中的故障元件等技術層面，更應該立足于整個電力系統(tǒng)的安全性、可靠性，結合計算機技術，利用網(wǎng)絡資源來進行現(xiàn)代化的繼電保護。 首先整個電網(wǎng)系統(tǒng)的廣域連接，要求繼電保護具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，并有足夠大的存儲空間以存儲大量的故障信息；然后為了保障信息傳輸?shù)募皶r性和有效性，電力繼電保護系統(tǒng)還要具有強大的通信能力，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的資源共享，數(shù)據(jù)和信息能夠及時得到傳輸。&#