电网变压器的保护设计

武汉理工大学《电力系统继电保护及其自动化》课程设计说明书

摘要

继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或者不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置是保障电网可靠运行的重要组成部分。一般由感受元件、比较元件和执行元件组成。电网、变压器等对继电保护的基本要求是可靠性、选择性、快速性、灵敏性，即通常所说的“四性”，这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要对不同的使用条件分别进行协调。

本次课程设计的题目是电网变压器的保护设计，要求通过计算确定各项参数，并得出

最终的整体的保护设计。

关键词：继电保护装置 电网变压器 保护设计

I

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目录

摘要 ........................................................................ I 1.设计规划 .................................................................. 1 2.保护配置 .................................................................. 3

2.1主保护配置 ........................................................... 3 2.2后备保护配置 ......................................................... 4 2.3纵联差动保护或电流速断保护 ........................................... 4 3.保护的配合以及整定计算 .................................................... 6

3.1主保护整定计算公式 ................................................... 6

3.1.1纵差保护的整定计算原则 ......................................... 6 3.1.2基本侧线圈的匝数 ............................................... 7 3.1.3确定非基本侧平衡线圈匝数 ....................................... 7 3.1.4确定相对误差 ................................................... 8 3.1.5校验灵敏度 ..................................................... 8 3.2后备保护整定计算公式 ................................................. 8

3.2.1变压器过电流保护 ............................................... 8 3.2.2变压器低电压闭锁的过电流保护 ................................... 9 3.3变压器纵联差动保护整定计算 .......................................... 11

3.3.1动作电流计算 .................................................. 11 3.3.2主保护动作时间 ................................................ 13 3.3.3灵敏度校验 .................................................... 13 3.3.4后备保护动作电流计算 .......................................... 13 3.3.5后备保护动作时间 .............................................. 14

4继电保护设备的选择 ....................................................... 15

4.1互感器的选择 ........................................................ 15 4.2继电器的选择 ........................................................ 16 5二次展开原理图的绘制 ..................................................... 17

5.1保护测量电路 ........................................................ 17 5.2保护跳闸电路 ........................................................ 18 6保护的评价 ............................................................... 19 心得与体会 ................................................................. 20 参考文献 ................................................................... 21

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电网变压器的保护设计

1.设计规划

在电力系统中广泛地用电力变压器来升高或降低电压， 故电力变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备之一。它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。电力变压器有别于发电机，它无旋转部件，是一种静止的电气设备，是连续运行的，停电机会很少，而且绝大部分安装在室外，受自然环境影响较大。另外，电力变压器时刻受到外接负荷的影响，特别是受电力系统短路故障的威胁较大。因此，电力变压器在运行中，仍然可能发生各种类型故障或出现不正常的工作状态。它的故障对电力系统的安全连续运行会带来严重影响，特别是大容量变压器的损坏，对系统的影响更为严重。尤其是随着电力事业的发展，超高压输电线路在我国的建设越来越普遍，大容量超高压的大型电力变压器的应用也随之扩大，其运行正常直接关系到整个电网可靠性 。因此必须根据电力变压器容量的大小、电压的高低和重要程度，设置性能 良好、动作可靠的继电保护装置。要求电力变压器继电保护不仅可靠 ，而且要快速 。

由于变压器发生故障时造成的影响很大，因此应加强其继电保护装置的功能，以提高电力系统的安全运行。按技术规程的规定电力变压器继电保护装置的配置原则一般为：

（1）针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作与信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。

（3）应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作与断开各侧断路器。

（3）对由外部相间短路引起的变压器过电流，，根据变压器容量和运行情况的不同以及变压器灵敏度的要求不同，可以采用过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流和单相式低电压启动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作与跳闸。

（4）对110kV以上中性点直接接地的电网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸。

（5）为防止长时间的过负荷对设备的损坏，应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带时限动作于信号。

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（6）对变压器温度升高和冷却系统的故障，应按变压器标中的规定，装设作用于信号或动作于跳闸装置。

（7）为了防止变压器外部故障引起的过电流即作为变压器之后备保护，在变压器上装设带低压或不带低电压闭锁的过电压保护装置。

（8）对于单侧电源的变压器。后备保护装设于电源侧，作为差动保护，瓦斯保护的后备或相邻元件的后备保护

（9）对于多测电源的变压器。后备保护应装设于变压器各侧。其作用为作为差动保护的后备。要求它动作后启动总出口继电器。对于零序过电流保护，由于变压器中性点接地而是零序电流分布发生变化，往往会使零序电流保护的灵敏度降低，因此需要在变压器的两侧均装设能动作于总出口的零序电流保护段。对于相间过电流保护，则一般只在主电源侧装设动作与总出口的保护段，但该保护段对变压器各电压侧的故障均能满足灵敏度要求。

（10）变压器各侧装设的后备保护，主要作为各侧母线和线路的后备保护，故要求只动作于跳开本侧的断路器。

（11）作为变压器断路器与其电流互感器之间死区故障的后备保护。

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2.保护配置

2.1主保护配置

瓦斯保护是变压器的主保护。当在变压器油箱内部发生故障( 包括轻微的匝间短路和绝缘破坏 引起的经电弧 电阻的接地短路) 时，由于故障点电流和电弧的作用， 将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。 利用油箱内部故障时的这一特点，构成反应于上述气体而动作的保护称为瓦斯保护。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，故障点局部发生高热，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，同时油和其他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，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向弹簧触点方向移动，使弹簧触点接通，作用于跳闸。变压器的主保护，电力变压器的主保护均采用瓦斯保护，当壳内故障产生轻瓦斯或油面下降时，应瞬时动作与信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

对于6.3MVA及以上变压器和并列运行的变压器，应装设纵联差动保护。变压器纵联差动保护的特点变压器纵联差动保护最明显的特点是产生不平衡电流的因素很多。不平衡电流及消除方法：

（1）两侧电流互感器型号不同而产生不平衡电流，应按10%的误差要求选择两侧的电流互感器；引入一个同型系数侧电流互感器的型号不相同时取

KKst，当侧侧电流互感器的型号相同时，取=1。

Kst=0.5，当两

st（2）电流互感器实际变比与计算变比不同时产生不平衡电流，电流互感器实际变比与计算变比不同时产生的不平衡电流，可以通过自耦变流器或利用差动继电器的平衡线圈补偿。

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（3）变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流，变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流，可以通过提高保护动作电流来消除

（4）变压器接线组别的影响产生的不平衡电流，变压器接线组别的影响产生的不平衡电流，可以通过相位补偿方法实现，即将变压器星形接线一侧电流互感器的二次绕组接成三角形，而将变压器的三角侧电流互感器的二次绕组接成星形。

（5）变压器励磁涌流产生的不平衡电流，变压器励磁涌流产生的不平衡电流，可以通过装设速饱和变流器或者差动保护装置消除。

对于有些情况差动保护是无法代替瓦斯保护的。比如，瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，如铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组发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后备保护配置

变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线 、线路的远后备，地位也十分重要。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，以较短的时限缩小故障影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器，后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在各侧装设后备保护。各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。

2.3纵联差动保护或电流速断保护

为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障。对于6.3 MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10 MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5 s 时，应装设电流速断保护。对于6.3 MVA及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器，10 MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2 MVA及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设纵联差动保护( 以下称差动保护) 。

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对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护。对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下发电机与变压器组共用差动保护；100MW以上发电机，除发电机变压器组共用差动保护外，发电机还应单独装设差动保护：对200 ~300 MW的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的差动保护，即采用双重快速保护。

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3.保护的配合以及整定计算

3.1主保护整定计算公式

3.1.1纵差保护的整定计算原则

在变压器的各侧中，二次电流最大的一侧称为基本侧。各侧二次额定电流的计算方法如下： (1)躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为 式中

KrelIset?KrelIunb.max

（3-1）

——可靠系数，取1.3

Iunb.max外部短路故障时的最大不平衡电流。

Iunb.max包括电流互感器和变压器变比不完全匹配产生的最大不平衡电流和互感器传

变误差引起的最大不平衡电流。 式中 式?fzaIunb.max?(?fza??U?0.1KnpKst)Ik.max

（3-2）

Ik.max——外部短路故障时的最大短路电流 ?fza——由电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差，单相变压器按

nTA1nTnTA2?1?计算，Y，d11接线三相变压器的计算公式为?fza?1?nTA1nT3nTA2，当采用

中间变流器进行补偿时，取补偿后剩余的相对误差

?U——由变压器分接头改变引起的相对误差，一般可取调整范围的一半

0.1——电流互感器容许的最大稳态误差

Kst——电流互感器同型系数，取为1

——非周期分量系数，取1.5~2，当采用速饱和变流器时，由于非周期分量能引

Knp起其饱和，抑制不平衡输出，可取为1

(2)躲过变压器的最大励磁涌流，整定式为 式中

KrINelIset?KreKIl?N （3-3）

——可靠系数，取1.3~1.5

——变压器额定电流

——励磁涌流最大倍数，对于加强型速饱和变流器的差动保护时，K??1

K?(3)躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流

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式中

KrelIset?KreIll.max

（3-4）

——可靠系数，取1.3

Il.max——变压器最大负荷电流

按照上面三个条件计算差动保护的动作电流，并选取大者。所有电流互感器都是这算到电流互感器二次侧的数值。对于Y，d11接线的三相变压器，在计算故障电流和负荷电流时，要注意在Y侧电流互感器的接线方式，通常在d侧计算比较方便。

3.1.2基本侧线圈的匝数

基本侧工作线圈的匝数

W?.bs?AWI2opI1opn20

I2op?K??????? （3-5）

式中

N?.bsAN0——基本侧工作线圈整定匝数 ——继电器动作安匝

I2op——继电器动作电流

n2——基本侧电流互感器变比

按继电器实际抽头，选用差动线圈的整定匝数N?.pr出继电器实际的动作电流

I2op.pr?AW0?N?.bs。根据实际的匝数可以计算

W?.pr （3-6）

I1op.pr?I2op.prn2K （3-7）

工作线圈匝数等于差动线圈和平衡线圈匝数之和。

W?.pr?W?.ban?W?.unb （3-8）

3.1.3确定非基本侧平衡线圈匝数

对于三绕组变压器

Wnb.bs?IN2.b?IN2.nbIN2.nb7

W?.unb （3-9）

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式中

Wnb.bs——非基本侧平衡线圈匝数

——基本侧、非基本侧流入继电器的电流

IN2.b、IN2.nbW?.unb——差动线圈整定匝数

对于双绕组变压器：

Wnb.bs?IN2.bIN2.nbW?.unb?W?.ban （3-10）

3.1.4确定相对误差

Wnb.bs?W?.unbWnb.bs?W?.unb ?fer? （3-11）

若?fer<0.05，则计算有效，若?fer>0.05，则应根据?fer的实际值代入重新计算动作电流

3.1.5校验灵敏度

KconIk Ksen??minIop.b（3-12） ?2

式中

Ik?min——变压器内部故障时，归算至基本侧总的最小短路电流，若为单电源变压

器，应为归算至电源K侧的最小短路电流。

KcoIop.bn——接线系数

——基本侧保护一次动作电流；若为单侧电源变压器，应为电源侧保护一次动

作电流。

如果灵敏度约为2，且算出的小于初算时采用的0.05，而动作电流又是按躲过外部短路时的不平衡电流决定，则可按灵敏度条件选择动作电流，检查此电流是否满足励磁涌流、电流互感器二次回路断线的要求。然后确定各线圈的计算匝数和整定匝数。

3.2后备保护整定计算公式

3.2.1变压器过电流保护

（1）按躲开变压器可能的最大负荷电流整定：

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Iop?KrelKreIL.max 式中

KrKrel （3-13）

——可靠系数取=1.1~1.2 ——返回系数取=0.85

elIL.max——变压器器最大负荷电流，当几台变压器并列运行时，应该考虑其中大容量

变压器突然断开后，其他变压器可能增加的负荷电流。 （2）按躲过负荷自启动的最大工作电流整定： 式中

KrKsselI?KKIoprelssN （3-14）

——可靠系数取=1.1~1.2

——自启动系数，对35kV以上的电压级负荷取1.5~2；对6~10kV电压级负荷

取=1.5~2.5

IN——变压器额定电流。

（3）按躲过变压器低压母线自动投入负荷电流整定： 式中

KrKsselI?K(I?KI)oprelL.maxssL.au （3-15）

——可靠系数取=1.1~1.2

——自启动系数，对35kV以上的电压级负荷取1.5~2

IL.max——正常运行时的最大负荷电流

IL.au——自动投入的部分负荷电流

（4）按与相邻保护配合整定： 式中

KrelIop?KIrelop' （3-16）

——可靠系数取=1.2~1.5；

' Iop——变压器低压侧出线电流保护定值，取各出线中最大值。 保护灵敏度：

Ksen?Ik.minIop 式中

Ik.min （3-17）

——变压器低压母线故障最小短路电流。

3.2.2变压器低电压闭锁的过电流保护

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采用一般简单的过电流保护灵敏度不满足要求时，可以装带电压闭锁的过电流保护，此时电流定值可不考虑变压器短时过负荷。 （1）电压闭锁定值

Uop?UN.minKrelKre 式中

KrKrel （3-18）

——可靠系数取1.2~1.25； ——返回系数取1.15~1.2； ——最低运行电压取；

elUUN.minN——额定电压；

灵敏系数计算：

Ksen?UopUres.max 式中

Ur

e.smax （3-19）

K?1.25sen——校验点故障时，电压继电气装设母线上的最大残压，要求。

（2）复合电压闭锁元件定值 1）相间电压

Uop?UN.minKrelKre 式中

KrKrel （3-20）

——可靠系数取1.2~1.25； ——返回系数取1.15~1.2； ——最低运行电压取；

elUUN.minN——额定电压；

2）负序电压元件：

灵敏系数计算：

Ksen?Ures.2.minUop.2U?(0.06~0.12)Uop.2N （3-21）

（3-22）

?1.25式中Ures2.min——变压器另一侧不对称短路时保护反应的最低负序电压。要求Ksen。

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3.3变压器纵联差动保护整定计算

3.3.1动作电流计算

对于基本侧：

（1）压器一次额定电流。 1)35kV侧：

IN?150003?35?247(A)

2)6.6kV侧：

IN?150003?6.6?1312(A)

（2）电流互感器变比。

1)35kV侧计算变比及选用变比：

nTA.cal?3?2475?4285

选用

nTA.cal?70051312515005

2) 6.6kV侧：

nTA.cal?

选用

nTA.cal?

（3）电流互感器二次电流 1)35kV侧：

I1N?3?247140?3.06(A)

2)6.6kV侧：

I2N?1312300?4.37(A)

（4）三相短路归算到基本侧的短路电流：

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XT?Uk%VS2?0.174(?)

X??XT?Xs.min?0.4003(?)

IK.max?(3)66003?0.4003?9519(A)基本侧动作电流：

（1）按躲过外部短路条件：

Iop?1.3?(1?0.1?0.05?0.05)?9519?2475(A)

（2）按躲过励磁涌流：

Iop?1.3?1312?1705(A)

（3）按TA二次断线条件：

Iop?1.3?1170?1521(A)

选一次动作电流

Iop?2475(A)

确定基本侧动作线圈匝数： （1）二次动作电流：

Iop.cal?2475300?8.25(A)

选Wd.se?6Wcal?608.25?7.3(匝)

，Wb.se?1 （匝）。

607（2）继电器实际动作电流：

Iop.re??8.6(A)

确定35kV侧平衡线圈及工作线圈匝数：

Wban.cal?I2NI1NWse?Wd.se?4.373.06?7?6?3.9(匝)

取Wd1.se?4(匝)，工作线圈Wd1fer?10(匝)。

计算?

?fer?3.9?43.9?4?0.0126?0.05

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所以不必重算动作电流。

3.3.2主保护动作时间

处于初始状态的继电器、在规定条件下的输入量(激励量)达到规定值的瞬间至继电器状态切换时的瞬间止的时间间隔叫做动作时间。由于是主保护，动作时间t=0s

3.3.3灵敏度校验

在6.6kV侧两相短路最小短路电流为：

Ik.min?(2)3??2????6801(A)

3?0.174?0.3112??6600归算至35kV侧的短路电流为：

Ik.min?(1)6801?6.635?1282(A)

35kV侧流入继电器的电流为：

Iy?3?1282140?15.86(A)

35kV侧继电器动作电流：

Iop.y?6010?6(A)

灵敏系数:

Ksen?Ik.minIop.y(1)?15.866?2.64?2

灵敏度符合要求。

3.3.4后备保护动作电流计算

过电流保护采用三相式接线，且保护应安装在电源侧，保护的动作电流Iop应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流IL?max来整定，即

Iop?KrelKreIL.max

式中Krel——可靠系数，一般取1.2~1.3 Kre——返回系数

(3-23)

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IL.max?1170?6.635?221(A)

Iop?KrelKreIL.max?1.250.85?221?325(A)

3.3.5后备保护动作时间

当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件(如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。

当此回路很重要时，后备保护可以与主保护装设在同一个回路上，也就是一个回路有多套保护，以确保回路的安全运行。但是一般都是将此回路的上一级保护作为本回路的后备保护：当配电盘中的一个回路故障、而主保护没有动作，那么配电盘上一级的电源断路器将延时后动作，这就是该回路的后备保护。但是这种保护方式将引起停电事故扩大化，使得更多的回路停电。

此保护动作时间t=0.5s

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4继电保护设备的选择

4.1互感器的选择

在电力系统中，为了保证正常供电以及保护贵重设备的安全，都有一套由各继电器控制设备组成的继电保护线路。当电力系统中发生故障时，这些保护装置就会动作，切断故障的线路，如果是偶然的故障，还能够自动合闸，保证正常供电。保护用电流互感器，就是将线路上的电流变为一定大小的电流。给继电器等保护装置供电。当线路上发生短路或其它故障，使线路上电流剧增时，通过电流互感器供给继电器等保护装置的电流也剧增，使继电保护装置动作，切断故障线路。保护用电流互感器的准确级用5P和10P表示，也相当于其允许误差为5%和10%。 电流互感器选择原则

（1）电路互感器的二次额定电流有1A和5A两种，强电系统用5A；

（2）当电流互感器用于测量时，其一次额定电流尽量选择的比回路正常工作电流大1/3左右；

（3）35kV及以上配电装置一般采用油侵瓷箱式式绝缘结构的独立电流互感器，常用LCC7系列；

（4）电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应大于变压器允许的不平衡电流的选择，一般情况下，可以按照变压器额定电流的1/3进行选择。

（5）关于准确度，用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，用于电流电压测量的准确度不低于1级，非重要回路可采用3级；用于继电保护的电流互感器，应用D级B级；

电流互感器的选择及其参数如表4.1所示。

表4.1 电流互感器的选择型号及其参数

型号 LZZBW-10 LCWD2-35 额定电流比 5～2000／5Ａ 5～1000／5Ａ 准确级组合 0.5/、10P10、0.2/10P10 0.2（0.2Ｓ）／10P 二次额定输出 0.2（0.2Ｓ）级30VA；Ｐ１级40 VA；Ｐ2级30 VA 额定绝缘水平 12/42/75KV 0.2（0.2Ｓ）级30VA；10P级50VA 40.5/95/185KV 变压器差动保护用的电流互感器，在最大穿越性短路电流时其误差超过10％，此时应

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采取下列措施：

（1）适当地增加电流互感器的变流比； （2）将两组电流互感器按相串联使用； （3）减小电流互感器二次回路负载；

（4）在满足灵敏度要求的前提下，适当地提高保护动作电流；

4.2继电器的选择

本设计选用BCH-2型差动继电器，继电器的选择及其参数如表4.2所示。

表4.2 BCH—2型继电器相应参数

动作安匝 动作时间（s） 3倍动作电流≤0.035 触点型式 一动合 额定电流 可靠系数 整定范围（A） 功率消耗（VA） 5A （50Hz） 60±4 5倍动作流≥1.35；2倍动作流≥1.2 两绕组变压器1.55-12三绕组变压器3-12 在额定电压下，平衡绕组（Ⅰ或Ⅱ）合部接入时单相功耗≤16 该差动继电器，作为两绕组及三绕组电力变压器，以及交流发电机的单相差动保护。继电器可以预防由非故障状态（穿越短路电流或变压器空载合闸时）的不稳定的过渡电流而使保护非选择性地动作。该继电器由执行元件电磁式电流继电器DL-11及中间速饱和变流器组成。

继电器具有短路绕组，它构成差动继电器的一些主要技术性能，速饱和变流器的所有绕组都是制成带有抽头的，这样就可以对继电器的参数进行阶梯性调整。当用BCH-2型继电器来保护电力变压器时，平衡绕组的圈数根据这样的条件来选择，即当发生穿越短路时，所有绕组的匝数应相等。当用继电器保护两绕组变压器时，动作电流可以在更细致的范围内进行调整，因为这时可以利用两个平衡绕组。变流器和执行元件放在一个外壳内，为了便于对执行元件进行单独的校验调整和试验变流器特性时的须要，执行元件的线圈与变流器的二次绕组，平衡绕组与工作绕组是通过连接板相互连接的，因而可以在调整试验时接通或断开相应的电路。及其保护双绕组电力变压器时继电器对外接线图如图4.1

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图4.1 电路图

5二次展开原理图的绘制

5.1保护测量电路

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Y,d11接线变压器差动保护的三相原理接线图如图5.1所示：

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图5.1Y,d11接线变压器差动保护的三相原理接线图

5.2保护跳闸电路

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5.2保护跳闸电路

6保护的评价

一旦变压器内部出现故障时，差动与瓦斯保护能否正确反映出来，这与它们的设计原

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理是密切相关的。主变差动保护是按循环电流原理设计制造的，而瓦斯保护是根据变压器的内部故障时会产生或分解出气体，针对这一点设计制造的。两种保护由于基本原理不一样，因而在作用和保护范围上也有所不同。它们的区别为：差动保护是变压器的主保护，瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护。差动保护的保护范围为主变各侧差动TA之间的一次电气部分，即：①主变引出线及变压器线圈发生多相短路；②单相严重的匝间短路；③在大电流接地系统中保护线圈及引出线上的接地故障。瓦斯的保护范围是：①变压器内部多相短路；②匝间短路，匝间与铁芯或外皮短路；③铁芯故障(发热烧损)；④油面下降或漏油；⑤分接开关接触不良或导线焊接不良。另一个区别是差动保护可装在变压器、发电机、分段母线线路上，而瓦斯保护为变压器独有的保护。

差动保护的优点是能够迅速有选择地切除保护范围的故障，接线正确调试得当不发生误动。其缺点是对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。

瓦斯保护的优点是，瓦斯保护不仅能反映变压器的油箱和内部各种故障，而且还能反映出差动保护反映不出来的不严重的匝间短路，和任何继电器不能发觉的铁芯故障，及内部进入空气等，因此是灵敏度高、结构简单，且是动作迅速的保护。其缺点是：①它不能反映变压器外部故障(套管和引出线)，因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护；②瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，比如：地震时就容易造成误动作；③如果装置瓦斯电缆时，不能很好处理防油或瓦斯继电器不能很好处理防水的问题，有可能因漏油腐蚀电缆绝缘或漏水造成误动作。

差动和瓦斯保护一般是相互配合来完成保护主变任务的。在变压器内部故障时(除不严重的匝间短路)，差动和瓦斯保护都能反映出来。至于哪种保护首先动作还须看故障的性质。

心得与体会

本次课程设计的题目是电网变压器的保护设计。在这几天里，我通过在网上和图书馆

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查阅相关资料，进行了方案设计，通过计算和查阅资料确定了变压器保护线圈的动作电流

Iop、差动线圈匝数Wd、平衡线圈匝数Wb和灵敏度Ksen；选择了变压器动作线圈类型与型

号；选择了电网的保护装置与自动装置；画出了保变压器的保护原理图，展开图和屏面布置图；编写完成了课程设计说明书。

通过这次课程设计，我清楚的认识到理论是实践的基础，只有具有扎实的理论知识才能保证实践的可行性。在这段课程设计的日子里，我所学的知识得到了有效的运用，从前一些一知半解的问题也再自己的思考下和别人的指导中得到了解决。这次课程设计让我在获得知识之余，也提高了自己独自提出问题、思考问题、解决问题的能力。我掌握了对电力系统各元件配置相应的保护和对线路的整定，且自己的设计技能、绘图能力和撰写文档的能力都有了大幅度的提升。

那些知识不再只是课本上死记硬背的理论，而是转化成为自己的东西，在实践中检验真知。只有将理论与实践联系到一起，不断充实自己，活学活用，才能将知识真正掌握，为将来打下坚实的基础。

参考文献

[1] 张宝会,尹项根主编.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2005.

[2] 崔家佩,孟庆炎,陈永芳等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.北京：中国电力出版社，1993.

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[3] 于永源,杨绮雯.电力系统分析（第三版）.北京：中国水利水电出版社，2007. [4] 许建安主编.继电保护整定计算.北京：中国水利水电出版社，2001.

[5] 吕继绍主编.电力系统继电保护设计原理.北京：中国水利水电出版社，1986.

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