110KV变电站主变压器继电保护设计-《电力系统继电保护课程设计》报告论文

110KV变电站主变压器继电保护设计-《电力系统继电保护课程设计》报告论文

《电力系统继电保护课程设计》

报告论文

设 计 任 务 柏溪110KV变电站主变压器继电保护设计 设 计 班 级 电力11301班 设 计 成 员 第一组 指 导 教 师 王瑞

宜宾职业技术学院 电控系电力专业

摘要

伴随我国的经济快速发展，国内各个行业对于电力的需求量急剧增大。面对日益增大的供电需求，对我国的电力变压器运行检修技术的安全稳定提出了更高要求。因此，人们在生活中越来越离不开电能，就使得电力变压器的安全和稳定运行十分重要。所以，110KV电力变压器运行中的电力工作就显得尤为重要。因此对110KV电力变压器安全与检修技术进行分析，以保证110KV电力变压器的稳定运行。本文就针对变电站主变压器SFSZ10-31500KVA/110KV的原理分析和变压器的各种继电保护的方法、原理图和每个保护所需的设备表进行分析。

关键词：变压器；SFSZ10-31500KVA/110KV；继电保护；原理图；设备表

摘要

前言 ...................................... 1 第1章 绪论 ............................... 2 1.1 变压器的介绍 .......................... 2 1.2 变压器的故障及保护介绍 ................. 2

1.2.1 变压器设备故障介绍 ............... 2 1.2.2 变压器的保护介绍 ................. 3 1.3 变压器保护的发展历程及现状 ............. 4

第2章 变压器的纵差动保护 .................. 5 2.1 纵差动保护定义 ........................ 5 2.2 纵差动保护特性 ........................ 5 2.3 纵差动保护及其保护原理 ................. 5 2.4 变压器纵差动保护设备表 ................. 7 第3章 变压器瓦斯保护 ..................... 9 3.1瓦斯保护的定义 ......................... 9 3.2瓦斯保护的分类及保护原理 .............. 10 3.3瓦斯保护的保护范围 .................... 10 3.4 瓦斯保护的接线方式 ................... 11 3.5 瓦斯保护的设备表 ..................... 12 第4章 变压器的零序电流保护 ............... 14 4.1 零序电流保护的定义 ................... 14 4.2 零序电流保护原理分析： ................ 14 4.3 零序电流整定公式 ..................... 15

4.3.1公式 ............................ 15 4.3.2公式分析 ........................ 15 4.4 零序电流保护的原理图 .................. 15 4.5 零序电流保护的设备表 .................. 16 第5章 变压器复合电压启动过电流保护 ....... 16 5.1复合电压过电流保护定义 ................ 16 5.2复合电压过电流保护原理分析 ............ 16

5.3复合电压过电流保护原理图 .............. 17 5.4 复合电压过电流保护原理图分析 .......... 17 5.5复合电压过电流保护设备表 .............. 17 第6章 变压器过负荷保护 ................... 19 6.1 过负荷保护定义 ....................... 19 6.2 过负荷保护分析 ....................... 19 6.3 过负荷保护装设原则 ................... 20 6.4 过负荷保护的原理图 ................... 20 第7章 保护的总结和展望 ................... 21 7.1保护的总结 ............................ 21 7.2继电保护的发展前景 .................... 22

前言

改革开放以来，中国的市场经济发展迅速，随着经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供应逐渐紧张，在很多地区均出现了供电危机，使其必须采取限电、停电等措施，来缓解电力供应的紧张。在如此形式下，加强对电力系统的维护非常重要，而继电保护正是主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有很大的意义。

一是继电保护可以保证电力系统的正常运转。因为当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。二是继电保护在排除故障的同时，也对社会生活秩序的正常化，经济生产的正常化贡献很大，不仅确保社会生活和经济的正常运转，还从一定程度上保证了社会的稳定，人们生命财产的安全。当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员)，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害度规定一定的延时，以免误动作。

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第1章 绪论

1.1 变压器的介绍

电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响口为了防止电力变压器发生各类故障和不正常运行对电力系统安全运行造成不应有的损失，根据有关技术规程的规定，应针对电力变压器的故障和不正常运行状态设置相应的继电保护。

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

在本文中详细的介绍了SFSZ10-31500KVA/110KV变压器，它是一个三相三绕组油浸风冷有载调压电力变压器。 1.2 变压器的故障及保护介绍

1.2.1 变压器设备故障介绍

变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。内部故障是指变压器油箱里面发生的故障主要是绕组的相间短路、一单相匝间短路、单相接地短路等。发生内部故障是很危险的，因为短路电流产生的高温电弧不仅会损坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生的大量气体，有可能引起变压器油箱爆炸。因此，在变压器内部故障时，必须迅速地将变压器切除。

变压器最常见的外部故障，是油箱外部的绝缘套管及引出线上的故障，可能导致引出线的相间短路或一相碰接变压器外壳的单相接地短路。

实践证明，变压器引出线上的相间短路，单相接地短路和绕组的匝间短路是比较常见的故障形式。三个单相变压器组成的变压器组，发生内部相间短路是不可能的，在三相变压器中发生内部相间短路的可能性也很小。

变压器的不正常工作状态主要是：由于外部短路和过负荷引起的过电流、油面过度

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降低和变压器中性点电压升高。

1.2.2 变压器的保护介绍

1、反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护

容量为800千伏安及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，保护装置通常应动作于跳闸，断开变压器各电源侧的断路器。对于高压侧未装设断路器的线路一变压器组，未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可仅动作于信号。

对于容量为400千伏安及以上的车间油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。 2、反应变压器绕组和引出线的相间短路、中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护

纵联差动保护装置通常装设在单独运行的容量为10000千伏安及以上的变压器上。或装设在并列运行的容量为6300千伏安及以上的变压器上，有选择性地切除故障变压器。

容量为6300千伏安及以上的厂用工作变压器亦应装设纵联差动保护。对厂用备用变压器，为了简化保护，可装设电流速断保护来代替纵联差动保护。

容量为2000-10000千伏安的变压器，如果电流速断保护装置的灵敏度不符合要求(Klm<2)，并且过电流保护的动作时限大于0.5秒时，纵联差动保护亦可用于容量小于10000千伏安单独运行的变压器上。

3、反应外部相间短路的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护。以上保护又可作为变压器主保护的后备

过电流保护，一般用于降压变压器。对于升压变压器和过电流保护灵敏度不符合要求(Klm<1.25)的降压变压器，一般采用复合电压起动的过电流保护。对于大容量升压变压器和系统联络变压器，采用负序电流和单相式低电压起动的过电流保护。

4、反应中性点直接接地电网中，外部接地短路的零序电流保护

在中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，可作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

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6、反应对称过负荷的保护

对于400千伏安及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。 1.3 变压器保护的发展历程及现状

伴随着我国电子工业的发展，变压器行业也有长足的进步，近20年来科学技术的突飞猛进，电子技术在各个领域的广泛应用，为变压器行业的发展带来了无限生机。我国变压器产业20年取得了飞速发展：

第一，变压器产品从\"传统\"走向\"新型\"。

20年前，变压器产品以大、重、厚的传统产品居多，随着微电子技术的发展及有源器件的技术进步，电子整机产品的体积大大减小，重量也大为减轻，对传统配套产品的需求下降了50%左右，逐渐用新型配套产品(片式化、微型化)替代。市场的需求推动了包括变压器在内的电子元器件、部件向轻、薄、小方向发展，变压器的生产工艺正在进行一场巨大的变革。20年来变压器也正向高频化、低损耗、重量轻、体积小的方向发展。

第二，变压器行业工艺装备日臻完善。

20年来，变压器的生产工艺精益求精，从落后的手工操作到今天的全自动机械化。变压器的生产手段在吸取国外先进经验的基础上，结合我国的实际生产情况得到不断改进和提高。如近年来微型变压器和线圈的生产，引进了国外的先进设备和生产线，基本上摆脱了手工操作的状态，生产效率高，产品质量的稳定性及一致性较好。

第三，变压器行业经济增长速度加快。

变压器是一种为电子整机配套，为电子线路服务的元件。据不完全统计，2007年生产变压器的工厂近3000家，年销售收入250亿元，产品品种达几百种，可为各类整机配套，已跃居世界上变压器生产大国之一。变压器60%的产量用于满足国际市场的需要，通过实施\"以质取胜\"的战略，变压器出口已逐步形成气候。

随着电子产品应用的不断丰富，变压器行业的前景将更加美好。

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第2章 变压器的纵差动保护

2.1 纵差动保护定义

所谓输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。

差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。 2.2 纵差动保护特性

由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受辅助导线条件的，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。 2.3 纵差动保护及其保护原理

所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。

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纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。

变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。

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图2-1 纵差动保护的原理图

2.4 变压器纵差动保护设备表

表2-1 设备表

符号 KS KM KA 名称 信号继电器 交流接触器 中间继电器 7

型号 653-1A-12DG-2 CJX1 RXM2AB1JD 数量 1 1 1

CKD2000-12- QF 高压断路器

1250-31.5 8

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第3章 变压器瓦斯保护

3.1瓦斯保护的定义

瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、

套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。

在气体保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。浮筒和

挡板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充

满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油

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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动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。

气体继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。

规程规定：对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。 3.2瓦斯保护的分类及保护原理

瓦斯保护一般分为轻瓦斯和重瓦斯两类。

轻瓦斯：变压器内部过热,或局部放电,使变压器油油温上升，产生一定的气体,汇集于继电器内,达到了一定量后触动继电器，发出信号。

重瓦斯：变压器内发生严重短路后，将对变压器油产生冲击，使一定油流冲向继电器的档板,动作于跳闸。 3.3瓦斯保护的保护范围

瓦斯保护是变压器的主保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。

变压器有载调压开关的瓦斯继电器与主变的瓦斯继电器作用相同、安装位置不同，型号不同。

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图3-1 变压器的瓦斯保护原理图

3.4 瓦斯保护的接线方式

瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成，如图2-2所示。

瓦斯继电器3的上接点闭合后，发出延时“轻瓦斯动作”信号。瓦斯继电器下接点闭合后，经信号继电器5、切换片QP作用于出口中间继电器4，使断路器1DL,2SL跳闸。

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图3-2 纵差动保护的接线图

重瓦斯保护是按照油的流速来整定的。当变压器内部故障时，由于油的流速不稳定，造成接点的抖动。为了使断路器可靠地跳闸，瓦斯保护的出日回路通常采用自保持接线方式，即借助具有串联电流自保持线圈的中间继电器来实现。断路器跳闸后，出口回路的自保持状态靠断路器的辅助接点解除。

为防止对瓦斯继电器进行试验时而误动作于跳闸，可通过切换片QP将重瓦斯保护切换至信号继电器6。

如果被保护变压器是由三台单相变压器组成的变压器组，每台单相变压器上需分别装设瓦斯继电器。三相的瓦斯继电器公用一个作用于跳闸的出口中间继电器。 3.5 瓦斯保护的设备表

表3-1 设备表

符号 KG 名称 瓦斯继电器 型号 QJ-50 数量 1 12

KS 信号继电器 KM 中间继电器 QF 高压断路器 653-1A-12DG-2 RZ-D-2 CKD2000-12- 1250-31.5

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1 1 3

第4章 变压器的零序电流保护

4.1 零序电流保护的定义

变压器的零序电流保护、变压器间隙电流保护与变压器零序电压保护一起构成了反应零序故障分量的变压器零序保护，是变压器后备保护中的重要组成部分，同时也是整个电网接地保护中不可分割的一部分。 4.2 零序电流保护原理分析：

在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：

Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电流，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件跳闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

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4.3 零序电流整定公式

4.3.1公式

3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC 4.3.2公式分析

正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点像力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知道系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。 4.4 零序电流保护的原理图

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图4-1 零序电流保护原理图

4.5 零序电流保护的设备表

表4-1 零序电流保护设备表

第5章 变压器复合电压启动过电流保护

5.1复合电压过电流保护定义

复合电压过电流保护是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。

5.2复合电压过电流保护原理分析

复合电压启动的过电流保护通常作为变压器的后备保护它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件两个继电器只要有一个动作同时过电流继电器也动作整套装置即能启动

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5.3复合电压过电流保护原理图

图5-1 复合电压过电流保护原理图

5.4 复合电压过电流保护原理图分析

1、当发生不对称短路时，故障相电流继电器动作；同时不对称短路产生负序电压，负序电压继电器动作，其常闭触点断开，致使低电压继电器KV失压，常闭触点闭合，起动闭锁中间继电器KM。相电流继电器通过KM常开触点起动时间继电器KT，经整定延时起动信号和出口继电器，将变压器两侧断路器断开。

2、当发生对称短路时，由于短路初始瞬间也会出现短时的负序电压，KVN也会动作，使KV失去电压。当负序电压消失后，KVN返回，常闭触点闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，只要该电压小于低电压继电器的返回电压，起动闭锁中间继电器KM。

复合电压启动的过流保护在对称短路和不对称短路时都有较高的灵敏度。 5.5复合电压过电流保护设备表

表5-1复合电压过电流保护设备表

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KV KT KVN KM KS QF KA 继电器 低压时间负序接触信号断路电流继电继电电压器 器

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继电器 器 器 继电器

第6章 变压器过负荷保护

6.1 过负荷保护定义

过负荷是指电气设备或导线的功率和电流超过了铭牌规定值，它是设备或线路的一种运行状态。导体、电磁铁心、绝缘介质在电流及其磁场的作用下都会产生热量，发热程度可以用温度物理量来表征。正常情况下电气设备或线路的保护装置，在选型得当、整定值正确时，能够过负荷设备或线路从电源切除，设备和线路不会过热，温度升高，就不会引发火灾危险。但是，出现电气设备容量或导线截面选择的小，使用中负荷会增加，保护装置拒懂，设备线路长期处于过负荷故障状态的情况下，温度会升高到约160度以上，绝缘软化、老化加速，寿命缩短，由过负荷形成的过热温度就可能将绝缘或周围可燃材料点燃着火。 6.2 过负荷保护分析

过负荷是具有满负荷报警和超负荷跳闸的保护电路,其原理是当负载的工作电流达到其额定工作电流时电流互感器TA产生的交变电压启动继电器KA吸合使延时继电器KT得电,经过一定的时间(设定)其触点闭合发出信号,可以启动报警器或指示灯。当负载的工作电流继续上升达到断路器QF的额定电流时,断路器立即自动跳闸切断负载电

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源,使负载停止工作,有效地保护了用电器（负载）的安全。 6.3 过负荷保护装设原则

配电线路的出线一般不装设过负荷保护。

但也有一些厂矿内部线路装设了过负荷保护，一般是按正常运行电流的1.25-1.5倍进行整定，时间一般设为3秒。

配电线路的出线一般不装设过负荷保护。

变压器和电动机等设备都需要装过负荷保护。因为长时间过负荷运行会使设备绝缘性能降低，重要设备采用过负荷告警，通过告警提示调节负荷。不重要的设备采用延时一段时间作用断路器跳闸，这是具有满负荷报警和超负荷跳闸的保护电路,其原理是当负载的工作电流达到其额定工作电流时电流互感器TA产生的交变电压启动继电器KA吸合使延时继电器KT得电,经过一定的时间(设定)其触点闭合发出信号,可以启动报警器或指示灯。当负载的工作电流继续上升达到断路器QF的额定电流时,断路器立即自动跳闸切断负载电源,使负载停止工作,有效地保护了用电器(负载)的安全。 6.4 过负荷保护的原理图

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图6-1 过负荷保护的原理图

第7章 保护的总结和展望

7.1保护的总结

在变压器发生故障时所用的保护有瓦斯保护，纵差动保护，零序电流保护，复合电压过电流保护，过负荷保护 ，过励磁保护。

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纵差动保护和瓦斯保护是变压器发生故障时的主保护，其他保护都是作为后备保护对变压器进行保护。 7.2继电保护的发展前景

继电保护技术的未来发展趋势应是向微机化、网络化、智能化保护、控制、测量、计量、数据通讯一体和人机智能化方向发展。

（1）微机化。随着计算机硬件的迅猛发展微机保护硬件也在不断的发展。目前随着电力系统对微机保护要求不断的提高除了保护的基本功能外还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间快速的数据处理功能强大的通讯能力与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力高级语言编程能力等。这就要求微机保护装置具有相当于一台Pc机的功能在计算机保护发展初期曾设想过用一台小型计算机做成继电保护装置由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差而没能实现。用微机保护装置替代继电保护是电气自动化发展的必然方向。目前。这种微机保护装置已有突飞猛进的发展在吸收国外先进技术的同时向广大电力用户推出的集保护、测量、计量、控制、通讯于一体的高性能微机综合保护装置主要适用于各发电厂、变电所的变压器、电动机、线路等的保护和测控。继电保护装置的微机化已成发展的必然趋势。但对如何更好地满足电力系统要求如何进一步提高微机继电保护的可靠性、速动性、灵活性如何取得更大的经济效益和社会效益还须进一步具体深入的研究和更加完善。

（2）网络化。计算机网络作为信息和数据通讯工具已成为信息时代的核心技术它深刻影响着各个工业领域同时也为各个工业领域提供了强有力的通讯手段。到目前为止除了差动和纵联保护外所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于快速、准确的切除故障元件尽量缩小事故范围其主要原因是缺乏强有力的数据通讯、数据处理、数据上传的联网手段。实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置实现网络化将每一点的保护装置都串联起来统一由主站协调管理既实现微机保护装置的网络化。 实现微机保护装置的网络化可以在最短的时间内准确的判断出故障的性质、位置及故障参数的检测、发生故障的原因等并在最短的时间内发出指令给相应的保护装置快速切除故障缩小故障的范围提高整个系统安全性、可靠性。 综上所述实现微机保护装置的网络化是电力系统发展的必然趋势。

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（3）保护、控制、测量、计量、通讯一体化。在实现继电保护的微机化、网络化的条件下保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机是整个电力系统网络上的一个智能终端。它可从网络上获取电力系统正常运行和发生故障条件下的任何信息和数据如电流、电压、功率因数、有功、无功等同时将保护装置的任何信息和数据传送给控制总站因此每个微机保护装置不但可以完成继电保护功能同时还可以完成测量、计量、控制、数据传送实现集中控制和管理。 目前这种微机综合保护装置因其体积小、灵活性强、保护综合性强等优点深受广大用户的欢迎应用的领域越来越广不只局限在变压器、电动机、发变组的控制、保护、线路上也应用在高、低压开关柜及箱式变电站里通过网络传输实现时时检测、监视和控制。

（4）人机智能化。近年来人机智能化技术在电力系统各个领域的应用越来越广在继电保护领域的应用随着微机综合保护装置的产生也逐步得到推广微机综合保护装置因其集保护、监视、测量、计量、控制、网络通讯一体化等优点使各级保护装置的技术参数通过网络传输至控制中心由控制中心经过复杂的数据处理再向各级保护装置发出指令时时监测、监控从而可实现对110KV、35KV、106KV、0.4KV变配电站电气设备的保护、遥信、遥测、遥控等功能改变传统开关智能程度低的现状使保护装置的快速、灵活、可靠、速动特性发挥的更完善更经济、高效地适应各种规模的变配电系统。

随着科技的进步、电力系统的高速发展追求更可靠、更完善的保护体系已成继电保护技术在新时期有待开辟的新领域国内外继电保护的发展趋势必会在微机化、网络化保护、测量、计量、控制、网络通讯一体化和人机智能化的基础上有更新的突破这对继电保护工作者提出了新的挑战。

第8章 保护结论

继电保护技术的未来发展趋势应是向微机化、网络化、智能化保护、控制、测量、计量、数据通讯一体和人机智能化方向发展。

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（1）微机化。随着计算机硬件的迅猛发展微机保护硬件也在不断的发展。目前随着电力系统对微机保护要求不断的提高除了保护的基本功能外还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间快速的数据处理功能强大的通讯能力与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力高级语言编程能力等。这就要求微机保护装置具有相当于一台Pc机的功能在计算机保护发展初期曾设想过用一台小型计算机做成继电保护装置由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差而没能实现。用微机保护装置替代继电保护是电气自动化发展的必然方向。目前。这种微机保护装置已有突飞猛进的发展在吸收国外先进技术的同时向广大电力用户推出的集保护、测量、计量、控制、通讯于一体的高性能微机综合保护装置主要适用于各发电厂、变电所的变压器、电动机、线路等的保护和测控。继电保护装置的微机化已成发展的必然趋势。但对如何更好地满足电力系统要求如何进一步提高微机继电保护的可靠性、速动性、灵活性如何取得更大的经济效益和社会效益还须进一步具体深入的研究和更加完善。

（2）网络化。计算机网络作为信息和数据通讯工具已成为信息时代的核心技术它深刻影响着各个工业领域同时也为各个工业领域提供了强有力的通讯手段。到目前为止除了差动和纵联保护外所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于快速、准确的切除故障元件尽量缩小事故范围其主要原因是缺乏强有力的数据通讯、数据处理、数据上传的联网手段。实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置实现网络化将每一点的保护装置都串联起来统一由主站协调管理既实现微机保护装置的网络化。 实现微机保护装置的网络化可以在最短的时间内准确的判断出故障的性质、位置及故障参数的检测、发生故障的原因等并在最短的时间内发出指令给相应的保护装置快速切除故障缩小故障的范围提高整个系统安全性、可靠性。 综上所述实现微机保护装置的网络化是电力系统发展的必然趋势。

（3）保护、控制、测量、计量、通讯一体化。在实现继电保护的微机化、网络化的条件下保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机是整个电力系统网络上的一个智能终端。它可从网络上获取电力系统正常运行和发生故障条件下的任何信息和数据如电流、电压、功率因数、有功、无功等同时将保护装置的任何信息和数据传送给控制总站因此每个微机保护装置不但可以完成继电保护功能同时还可以完成测量、计量、控制、数据传送实现集中控制和管理。 目前这种微机综合保护装置因其体积小、灵活性强、保护综合性强等优点深受广大用户的欢迎应用的领域越来越广不只局限在变压器、

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电动机的控制、保护，线路上也应用在高、低压开关柜及箱式变电站里通过网络传输实现时时检测、监视和控制。

（4）人机智能化。近年来人机智能化技术在电力系统各个领域的应用越来越广在继电保护领域的应用随着微机综合保护装置的产生也逐步得到推广微机综合保护装置因其集保护、监视、测量、计量、控制、网络通讯一体化等优点使各级保护装置的技术参数通过网络传输至控制中心由控制中心经过复杂的数据处理再向各级保护装置发出指令时时监测、监控从而可实现对110KV、35KV、106KV、0.4KV变配电站电气设备的保护、遥信、遥测、遥控等功能改变传统开关智能程度低的现状使保护装置的快速、灵活、可靠、速动特性发挥的更完善更经济、高效地适应各种规模的变配电系统。

随着科技的进步、电力系统的高速发展追求更可靠、更完善的保护体系已成继电保护技术在新时期有待开辟的新领域国内外继电保护的发展趋势必会在微机化、网络化保护、测量、计量、控制、网络通讯一体化和人机智能化的基础上有更新的突破这对继电保护工作者提出了新的挑战。

第9章 设计总结

在本设计中详细的介绍了关于变压器和继电保护，并在变压器故障时，不同故障所

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采取的保护方式，并详细的介绍各种保护，理解各种保护所需的电气设备和保护的原理图。

在本设计中重点介绍了SFSZ10-31500KVA/110KV变压器，利用该型号的变压器，让同学们更加明白，了解变压器的继电保护。

致谢

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本次课程设计是在我们的指导老师王瑞老师的悉心指导下完成的。从论文的选题到论文的完成，王瑞老师给我们讲了许多，并且给我们提供了很多的相关资料，当然也离不开小组成员的配合，以及大家的共同努力。

参考文献

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[1]贺家李，送从矩，高等学校教材，电力系统继电保护原理，第3版，北京电力出版社，1994. [2]葛耀中，新型继电保护与故障测距原理与技术，西安：西安交通大学出版社，1996.

[3]王瑞敏，电力系统继电保护，北京：北京科学技术出版社，1994.

[4]尹项根，曾克娥.高等学校教材，电力系统继电保护原理与应用（上册），武汉：湖中科技大学出版社，2001

[5]陈曾田，电力变压器保护，电力工业出版社. [6]陈学庸，电力工程电气设备手册2（电气二次部分），电力工业部西北电力设计院，中国电力出版社，1996年12月出版.

[7]卓乐友，电力工程电气设计手册2（电气二次部分），中国电力出版社.

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