1、 摘要 由于大型水電站的母線、發(fā)電機(jī)和變壓器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在運(yùn)行過程中都可能會(huì)發(fā)生各種各樣的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，為了確保在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障，都能有選擇性的快速切除故障，需要配置多種繼電保護(hù)裝置，必要時(shí)進(jìn)行多重化配置，從而將水電站中重要設(shè)備的危害和損失降到最小，對(duì)電力系統(tǒng)的影響最小。發(fā)電廠和變電所母線是電力系統(tǒng)中的中的一個(gè)重要組成部件，發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用；而變壓器是電力系統(tǒng)十分重要的供電元件再者，發(fā)電機(jī)、變壓器本身就是十分貴重的電氣元件，所以，繼電保護(hù)裝置對(duì)大型水電站的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。本文主要通過分析原始資料中主要設(shè)備的參數(shù)，首先，

2、需要對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)原理進(jìn)行全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)、查閱相關(guān)資料，加深理解；其次，結(jié)合相關(guān)參數(shù)和各種繼電保護(hù)原理，確定適用于電力系統(tǒng)的保護(hù)方案，最后，分別對(duì)母線處、發(fā)電機(jī)和變壓器進(jìn)行整定計(jì)算和配置，并且根據(jù)系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)圖給出部分二次設(shè)計(jì)及其配置圖和一般原理圖。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、二次回路 目 錄 前 言1第1章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)簡論31.1 繼電保護(hù)的作用31.2 繼電保護(hù)的基本要求、原理、構(gòu)成與分類4基本要求4基本原理41.2.3 構(gòu)成7分類8第2章 主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)92.1.變壓器保護(hù)重要性92.2.變壓器的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)92.3 變壓器保護(hù)配置原則102.4 變壓器縱

3、聯(lián)差動(dòng)保護(hù)122.4.1 構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則122.4.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流162.5變壓器后備保護(hù)212.5.1 低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)21變壓器零序電流保護(hù)22過負(fù)荷保護(hù)232.6 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算242.6.1 瓦斯保護(hù)的整定24變壓器縱差保護(hù)正定計(jì)算24過電流保護(hù)整定計(jì)算27低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算27第3章 發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)293.1發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)29發(fā)電機(jī)故障類型293.1.2 不正常運(yùn)行狀態(tài)293.3發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)31工作原理31發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定323.4發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)343.5發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)363.5 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)3

4、63.5.1 定時(shí)限過電流保護(hù)363.5.2 反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)383.6發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)393.7勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)393.8復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)403.9 發(fā)電機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算413.9.1 BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)413.9.2 橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算433.9.3 復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)43 前 言本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是針對(duì)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，對(duì)水電站的發(fā)電機(jī)、主變壓器和母線的保護(hù)配置及二次回路設(shè)計(jì)，參照電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)·電氣二次部分，并依據(jù)繼電保護(hù)配置原理，對(duì)所選擇的保護(hù)進(jìn)行整定和靈敏性校驗(yàn)從而來確定方案中的保護(hù)是

5、否適用來編寫的。設(shè)計(jì)首先是對(duì)保護(hù)的原理進(jìn)行分析,保護(hù)的整定計(jì)算及靈敏性校驗(yàn)。其次是各種設(shè)備的保護(hù)配置圖和二次回路圖。文章內(nèi)容包括原理分析、保護(hù)整定計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)。其中發(fā)電機(jī)采取縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和定子繞組接地保護(hù)等；變壓器主保護(hù)采用的是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，兩者結(jié)合做到優(yōu)勢互補(bǔ)，后備保護(hù)是復(fù)合電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)；母線保護(hù)采取的是母聯(lián)比相式差動(dòng)保護(hù)，簡單可靠。第1章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)簡論1.1 繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響（如雷擊、倒塔、內(nèi)部過電壓或運(yùn)行人員誤操作

6、等），電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見、危害最大的故障是各種形式的短路。故障造成的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧使設(shè)備損壞。從電源到短路點(diǎn)間流過的短路電流引起的發(fā)熱和電動(dòng)力將造成在該路徑中非故障元件的損壞。靠近故障點(diǎn)的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使該系統(tǒng)瓦解和崩潰。所謂不正常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運(yùn)行參數(shù)偏離正常值，如一些設(shè)備過負(fù)荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運(yùn)行情況常常是難以避免的，但事故卻可以防止。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置就是裝設(shè)在每一個(gè)電氣設(shè)備上，用來反映它們

7、發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行情況，從而動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種有效的反事故的自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：自動(dòng)、有選擇性、快速地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件損壞程度盡可能降低，并保證該系統(tǒng)中非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。應(yīng)該指出，要確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，除了繼電保護(hù)裝置外，還應(yīng)該設(shè)置電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運(yùn)行情況的緊急處理，以防止電力系統(tǒng)大面積停電和保證對(duì)重要負(fù)荷連續(xù)供電及恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、自動(dòng)切負(fù)荷、快關(guān)汽門、電氣制

8、動(dòng)、遠(yuǎn)方切機(jī)、在按選定的開關(guān)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解列、過負(fù)荷控制等。隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，對(duì)安全運(yùn)行的要求也越來越高。為此，還應(yīng)設(shè)置以各級(jí)計(jì)算機(jī)為中心，用分層控制方式實(shí)施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對(duì)包括正常運(yùn)行在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施控制，這樣才能更進(jìn)一步地確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。1.2 繼電保護(hù)的基本要求、原理、構(gòu)成與分類1.2.1基本要求對(duì)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，及可靠性、選擇性、性和靈敏性1.2.2基本原理要完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先要提取和利用電力元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下的“差異”，然后“區(qū)分”出三種運(yùn)行狀態(tài)（正常、不正常和故障狀態(tài)），最后是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。目前已

9、經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。（a）正常運(yùn)行情況（b）三相短路情況圖1-1 我國常用的110kV及以下單側(cè)電源的供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護(hù)原理。在此以圖1-1為例分析一下利用不同電氣量特征分別能構(gòu)成哪種保護(hù)：1.線路電流幅值2.母線的相間或?qū)Φ仉妷悍?.線路始端電壓與電流之比（即測量阻抗）圖1-2 220kV及以上多側(cè)電源的輸電網(wǎng)路如圖1-2所示，其中：正常運(yùn)行如圖1-2（a）所示，如果規(guī)定電流的

10、正方向是從母線流向線路，那么，A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差，兩側(cè)電流的矢量和為零。外部短路如圖1-2（b）所示，如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路，那么，A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差，兩側(cè)電流的矢量和為零。內(nèi)部短路如圖1-2（c）所示，兩側(cè)電源分別向短路點(diǎn)供給短路電流和，都是由母線流向線路，此時(shí)兩個(gè)電流一般不相等，在理想條件下（兩側(cè)電勢同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等），兩個(gè)電流同相位，兩個(gè)電流的矢量和等于短路點(diǎn)的總電流，其值較大。其他類型的保護(hù)有：1.縱聯(lián)保護(hù)利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣量差異的保護(hù)。電流差動(dòng)保護(hù)利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流矢量的差別構(gòu)成

11、。電流相位差動(dòng)保護(hù)利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流相位的差別構(gòu)成。圖1-3 過電流保護(hù)單相原理圖方向比較式縱聯(lián)保護(hù)利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)功率方向的差別構(gòu)成。以上保護(hù)常被用做220kV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力元件的主保護(hù)。2.反映非電量特征的保護(hù)氣體保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于變壓器油受熱分解所產(chǎn)生的氣體保護(hù)。過熱保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組溫度的升高而構(gòu)成的保護(hù)。1.2.3 構(gòu)成以過電流保護(hù)為例：（如圖1-3所示）正常運(yùn)行： LJ不動(dòng)故障時(shí)： LJ動(dòng) SJ動(dòng)（延時(shí)） XJ動(dòng) 信號(hào) TQ動(dòng) 跳閘保護(hù)裝置由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部

12、分組成。（如圖1-4所示）圖1-4 繼電保護(hù)裝置組成方框圖（1） 測量元件測量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。（2）邏輯元件根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。（3）執(zhí)行元件：根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障

13、時(shí)跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作。1.2.4分類通常分為以下幾類：（1）按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；（2）按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（3）按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等；（4） 按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；（5） 按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；主保護(hù)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求

14、，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)近后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。第2章 主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)2.1.變壓器保護(hù)重要性變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電 氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器有別于發(fā)電機(jī)，它無旋轉(zhuǎn)部件，是一種

15、靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行可靠性較高，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。但是，變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的威脅較大。因此，電力變壓器在運(yùn)行中，仍然有可能發(fā)生各種類型的故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。它的故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。特別是大容量變壓器的損壞，對(duì)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。因此，考慮到變壓器在電力系統(tǒng)中的重要地位及故障和不正常工作狀態(tài)可能造成的嚴(yán)重后果，必須根據(jù)電力變壓器容量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。2.2.變壓器的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)（1）變壓器故障類型變

16、壓器的故障可分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路及接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組間相間短路、接地短路、匝間短路及鐵芯的燒損等。油箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，不僅會(huì)損壞鐵芯的絕緣、燒毀貼心，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爆炸。對(duì)于變壓器發(fā)生的各種故障，保護(hù)裝置應(yīng)盡快的將變壓器切除。實(shí)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；而油箱內(nèi)發(fā)生短路的情況比較少。（2）變壓器不正常工作狀態(tài)變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：油箱外部短路引起的過電流，負(fù)荷長時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷，風(fēng)扇故障或

17、漏油等原因引起冷卻能力的下降等。這些不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯過熱。此外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運(yùn)行工況下會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過熱。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，除了變壓器各側(cè)電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會(huì)發(fā)生變化。因此，變壓器保護(hù)分電量保護(hù)和非電量保護(hù)兩種。非電量保護(hù)裝設(shè)在變壓器內(nèi)部。線路保護(hù)中采用的許多保護(hù)如過電流保護(hù)、縱差

18、動(dòng)保護(hù)等在變壓器的電量保護(hù)中都有應(yīng)用，但在配置上有區(qū)別。2.3 變壓器保護(hù)配置原則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800kVA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(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。對(duì)于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路變壓器組，在采取瓦斯保護(hù)切除變壓器內(nèi)部故障時(shí)，瓦斯保護(hù)可僅動(dòng)作于信號(hào)。對(duì)于容量為400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2.相間短路保護(hù)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以

19、及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為6300kVA以下并列運(yùn)行的變壓器以及10000kVA以下單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量為6300kVA及以上、廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器、10000kVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器、以及2000kVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與斷路器之間沒有斷路器時(shí)，100MW及以下的發(fā)電機(jī)，可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用的縱聯(lián)

20、差動(dòng)保護(hù)。100MW以上的發(fā)電機(jī)，除發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，為提高快速性，在機(jī)端還宜增設(shè)復(fù)合電流速斷保護(hù)，或在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)方式。如果變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)單相接地保護(hù)靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。3.后備保護(hù)對(duì)于由外部相間短路引起的變壓器過電流，可采用下列保護(hù)作為后備保護(hù)。(1)過電流保護(hù)。宜用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。(2)復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動(dòng)的過電流保護(hù)。宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降

21、壓變壓器。(3) 負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)。可用于63000kVA及以上的升壓變壓器。(4)對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述、保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。上述各項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。4.中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)110kV及以上中性點(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(duì)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)。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)。 5.過負(fù)荷保護(hù)對(duì)于400kVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能

22、過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況。過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)過負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。 6.過激磁保護(hù)為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵芯一般都用新型電工硅鋼片制成，其額定磁密近于飽和磁密，過電壓或低頻率時(shí)容易引起過激磁，因此500kVA及以上的大容量變壓器宜裝設(shè)過激磁保護(hù)。2.4 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，理想情況下，流入差動(dòng)繼電器的電流等于零。但實(shí)際上由于變壓器的勵(lì)磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中有不平衡電流

23、流過。由于這些特殊因素的影響，變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的大。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)需要解決的主要問題之一是采取各種措施避越不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下，還要保證在內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)和速動(dòng)性。按照勵(lì)磁涌流方法的不同，變壓器差動(dòng)繼電器可按不同的工作原理來實(shí)現(xiàn)。目前，國內(nèi)廣泛應(yīng)用有以下幾種類型繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)： 帶短路線匝的BCH-2型差動(dòng)繼電器； 帶磁制動(dòng)特性的BCH-1型差動(dòng)繼電器； 多側(cè)磁制動(dòng)特性的BCH-4型差動(dòng)繼電器； 鑒別涌流間斷角的差動(dòng)繼電器； 二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器。此外，有些單位還研制了高次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器。2.4.1 構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保

24、護(hù)的基本原則圖2-1 雙繞組單相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如圖2-1所示，其中：、分別為變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的一次電流，參考方向?yàn)槟妇€指向變壓器；、為相應(yīng)的電流互感器二次電流； 差動(dòng)繼電器。流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為 （2-1）縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為 （2-2）式中，為縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流；為差動(dòng)電流的有效值。設(shè)變壓器的變比為，式（2-1）可進(jìn)一步表示為變形為 （2-3）式中，、分別為兩側(cè)電流互感器的變比。若選擇電流互感器的變比，使之滿足 （2-4）這樣式（2-3）變?yōu)?（2-5）忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)一次電流的關(guān)系為。根據(jù)式（2-5），正常運(yùn)行和變壓器外部故障時(shí)，差動(dòng)電流為零

25、，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；變壓器內(nèi)部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點(diǎn)故障時(shí)，相當(dāng)于變壓器內(nèi)部多了一個(gè)故障支路，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流等于故障點(diǎn)電流（變換到電流互感器二次側(cè)），只要故障電流大于差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流，差動(dòng)保護(hù)就能迅速動(dòng)作。因此，式（2-4）成為變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中電流互感器變比選擇的依據(jù)。實(shí)際電力系統(tǒng)都是三相變壓器（或三相變壓器組），并且通常采用Y，d11接線方式，如圖2-2(a)所示（假定一次電流從同名端流入，二次電流從同名端流出）。這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對(duì)應(yīng)，以A相為例，正常運(yùn)行時(shí)，由于，超前，如圖2-2（b）所示。若仍用上述針對(duì)單相變壓器的差動(dòng)繼電器的接

26、線方式，將一、二次電流直接引入差動(dòng)保護(hù)，則會(huì)在繼電器中產(chǎn)生很大的差動(dòng)電流。可以通過改變縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式消除這個(gè)電流，就是將引入差動(dòng)繼電器的Y側(cè)的電流也采用兩相電流差，即 （2-6） 式中，、分別為流入三個(gè)差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電 （a）接線圖； (b)對(duì)稱工況下的向量關(guān)系 圖2-2 雙繞組三相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖這樣就可以消除兩側(cè)電流不對(duì)應(yīng)。由于Y側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差動(dòng)繼電器的電流增加了倍。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路沒有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大倍，即兩側(cè)電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足 （2-7）為了滿足式（2-6），變壓器兩側(cè)電流互感器采用不同的接線方

27、式，如圖2-2（a）所示。d側(cè)采用Y，d12的接線方式，將各相電流直接接入差動(dòng)繼電器內(nèi)；Y側(cè)采用Y，d11的接線方式，將兩相電流差接入差動(dòng)繼電器內(nèi)。模擬式的差動(dòng)保護(hù)都是采用圖2-2（a）所示的接線方式；對(duì)于數(shù)字式差動(dòng)保護(hù)，一般將Y側(cè)的三相電流直接接入保護(hù)裝置內(nèi)，由計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)式（2-6）的功能，以簡化接線。電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞組變壓器是一樣的。圖2-3所示的是Y，y,d11接線方式三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相示意圖，接入縱差動(dòng)繼電器的差電流為: （2-8）圖2-3 三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線單相示意圖三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇

28、也要參照Y，d11雙繞組變壓器的方式進(jìn)行調(diào)整，即d側(cè)電流互感器用Y接線方式；兩個(gè)Y側(cè)電流互感器則采用d接線方式。設(shè)變壓器的高-低側(cè)（1-3）和中-低側(cè)（2-3）的變比為和，考慮到正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)變壓器各側(cè)電流滿足，電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足 （2-9）2.4.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流1.由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流1.計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比，其規(guī)格種類是有限的。變壓器的變比也是有標(biāo)準(zhǔn)的，三者的關(guān)系很難完全滿足式（2-4），令變比差系數(shù)為 （2-10）根據(jù)式（2-3）可得 （2-11）穿越電流如果將變壓

29、器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，并忽略不為零的影響，則區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流大小相等，即，但方向相反，為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。由式（2-11）知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為 （2-12） 區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流。改變分接頭的位置，實(shí)際上就是改變變壓器的變比，電流互感器的變比選定后不可能根據(jù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，只能根據(jù)變壓器分接頭未調(diào)整時(shí)的變比進(jìn)行選擇。因此，由于改變分接頭的位置產(chǎn)生的最大不平衡電流為 （2-13）變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，考慮到電壓可以正負(fù)兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整，一般可取調(diào)整范圍的一半。圖2-4 電流互感器等效電路 勵(lì)磁回路等效電感； 二

30、次負(fù)載的等效阻抗；電流互感器傳遍誤差產(chǎn)生的不平衡電流 勵(lì)磁電流，也就是電流互感器的傳變誤差；包括了電流互感器的漏抗和二次負(fù)載阻抗，一般電阻分量占主導(dǎo)，在定性分析時(shí)可以當(dāng)作純電阻處理。電流互感器的二次電流為 （2-14）勵(lì)磁電流為 （2-15）區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為（折算到二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為 （2-16）（a）勵(lì)磁電流中無直流偏移； （b）勵(lì)磁電流中有直流偏移2-5 電流互感器鐵芯的磁滯回路引入同型系數(shù)表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響 （2-17）當(dāng)兩個(gè)電流互感器型號(hào)相同時(shí)，取=0.5；否則取1如圖2-5所示，其中： 曲線1鐵芯的基本磁化曲線（通常簡稱為

31、磁化曲線）； 曲線2勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線； 曲線3勵(lì)磁電流按照曲線2變化時(shí)的磁滯回線； S點(diǎn) 飽和點(diǎn)。由于電壓u與鐵芯磁通之間關(guān)系為（是線圈的匝數(shù)，定性分析時(shí)可假設(shè)=1），故磁化曲線的斜率（嚴(yán)格講是各點(diǎn)切線的斜率）就是磁滯回路的電感。鐵芯未飽和時(shí)很大且接近常數(shù)； 鐵芯飽和后大為減小。如圖2-5（b）所示，由于非周期分量引起偏離時(shí)間軸的一側(cè)，磁通也偏離磁化曲線并按照曲線的局部磁滯回環(huán)變化。顯然，偏離時(shí)間軸后會(huì)減小。非周期分量的存在將會(huì)顯著地減小。剩磁電流互感器一次側(cè)電流消失后，勵(lì)磁電流也相應(yīng)地變?yōu)榱恪Ｓ捎诖艤鼐€的磁滯現(xiàn)象，鐵芯中將長期存在殘留磁通，稱為剩磁。10%誤差曲線電流互感器誤差達(dá)到

32、10%時(shí)，一次電流與二次負(fù)載電阻之間的關(guān)系曲線。通常根據(jù)電流互感器的10%誤差曲線來選擇電流互感器的型號(hào)： （2-18） （2-19）引入非周期分量系數(shù)： （2-20）式（2-19）的只是穩(wěn)態(tài)不平衡電流，在變壓器外部故障時(shí)，一次電流（a）外部短路電流； （b）縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流圖2-6 縱差動(dòng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流中除穩(wěn)態(tài)分量外還有非周期分量等暫態(tài)分量。導(dǎo)致不平衡電流的瞬時(shí)值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù)就是考慮這個(gè)因素而引入的。 電流互感器的暫態(tài)誤差非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤差。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須考慮非周期分量引起的暫態(tài)不平衡電流

33、。圖2-6為變壓器外部故障時(shí)的暫態(tài)電流和縱差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流的濾波圖。故障初始：電流互感器不飽和，不平衡電流不大；幾個(gè)周波后:電流互感器開始飽和，不平衡電流逐漸達(dá)到最大值；隨著一次電流非周期分量的衰減：不平衡電流又逐漸下降并趨于穩(wěn)態(tài)不平衡電流。結(jié)論：暫態(tài)不平衡電流含有很大的非周期分量，其特性完全偏于時(shí)間軸的一側(cè)。4.變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的不平衡電流2-7 雙繞組單相變壓器等效電路將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效電路如圖2-7所示。顯然，勵(lì)磁回路相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障的故障支路。勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電圖2-8 與變壓器容量的關(guān)系曲線器中，形成不平衡電流，即 （2-21）正常運(yùn)行和外部

34、故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過額定電流的2%5%，對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)；變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。2.5變壓器后備保護(hù)2.5.1 低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓互感器將誤動(dòng)作，因此在實(shí)際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能，具體邏輯此處從略。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行

35、變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整定。過電流保護(hù)按躲開可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流小整定，啟動(dòng)電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓互感器將誤動(dòng)作，因此在實(shí)際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能，具體邏輯此處從略。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整定。 對(duì)于降壓變壓器，負(fù)荷在低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)高壓側(cè)電壓比低壓側(cè)高了一個(gè)變壓器壓降（標(biāo)幺值）。所以高壓側(cè)取值比較高。對(duì)于發(fā)電

36、廠升壓變壓器，負(fù)荷在高壓側(cè)，電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)低壓側(cè)電壓實(shí)際上更高，原因是發(fā)電機(jī)在失磁運(yùn)行時(shí)低壓母線電壓會(huì)比較低。電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)相同。對(duì)于升壓變壓器，如果低壓繼電器只接在一側(cè)電壓互感器上，則另一側(cè)故障時(shí)，往往不能滿足靈敏度要求。此時(shí)可采用兩組低電壓繼電器分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，并用觸電并聯(lián)的方法提高靈敏性。2.5.2變壓器零序電流保護(hù)電力系統(tǒng)中接地故障是最常見的故障形式。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接

37、地后備保護(hù)通常都是反映這些電氣量構(gòu)成的。中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無例外的都采用零序過電流保護(hù)作為變壓器接地后備保護(hù)，零序電流保護(hù)通常采用兩段式。零序電流段與相鄰元件零序電流保護(hù)段相配合；零序電流段與相鄰元件零序電流保護(hù)后備段（注意:不是段）相配合。零序電流保護(hù)在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問題。根據(jù)需要，每段零序電流可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。圖2-9所示是雙繞組變壓器零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。零序過電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù)圖2-9零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和

38、保護(hù)邏輯應(yīng)斷開母聯(lián)斷路器QF,使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流保護(hù)段和段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限、跳開母聯(lián)斷路器QF，長時(shí)限、跳開變壓兩側(cè)段路器。零序電流保護(hù)段的動(dòng)作電流按下式整定式中 可靠系數(shù)，取1.2； 零序電流分支系數(shù)； 相鄰元件零序電流段的動(dòng)作電流。零序電流段的短時(shí)限取； 長時(shí)限在上再增加一級(jí)時(shí)限。零序電流保護(hù)段的動(dòng)作也按式0000整定只是式中的應(yīng)理解為相鄰元件零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。動(dòng)作時(shí)限：（為相鄰元件保護(hù)后備段時(shí)限），。零序電流段靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)，段按相鄰元件末端故障校驗(yàn)。2.5.3過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱的，因此裝設(shè)單相過負(fù)荷保

39、護(hù)。變壓器的過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過負(fù)荷引起的過電流。保護(hù)只用一個(gè)電流繼電器，接于任意相電流中經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。過負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反映變壓器各側(cè)繞組可能過負(fù)荷的情況來選擇，具體如下：對(duì)雙繞組變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)；對(duì)一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無電源側(cè)；對(duì)三側(cè)有電源的三繞組變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)；對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)；對(duì)一測電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相等，只裝于電源側(cè)；若三側(cè)容量相等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)；對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)；裝于各側(cè)的保護(hù)，均應(yīng)經(jīng)過同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。 為了防止過負(fù)荷在外部時(shí)誤

40、動(dòng)作，其時(shí)限應(yīng)比變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)t。2.6 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算2.6.1 瓦斯保護(hù)的整定 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250300，變壓器容量在10000kVA以上時(shí)，一般正常整定值為250，氣體容量整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。 重瓦斯保護(hù)油流速度的整定重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的油流速度整定范圍為0.61.5m/s，在整定流速時(shí)均以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為0.61m/s時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故障時(shí)，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度約為0.40.5m/s。因此，為了防止穿越性故障

41、時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將油流速度整定在1m/s左右。本設(shè)計(jì)所選瓦斯繼電器氣體的容積整定范圍為250；而重瓦斯保護(hù)油流速度整定在1m/s左右。2.6.2變壓器縱差保護(hù)正定計(jì)算1.-變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算當(dāng)外部發(fā)生短路時(shí)，已知0.20 =10% 取13.8KV =100WVA則將發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗標(biāo)幺值折算到變壓器故障點(diǎn)的值為：=0.10=0.133 =0.20=0.27=+=0.27+0.13=0.40=0.10=0.31=0.20×=+=0.31+0.81=1.12/+0.13=0. 25=16.7 kA躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電=3.77kA=1.3×3.7

42、7kA=4.09kA躲過保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流=（×10%+）則=（1×0.1+0.025+0.05）×16.7 kA =2.92kA(3) 躲過變壓器的最大勵(lì)磁涌流 =1.3×1×3.77kA=4.09kA取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則=4.09kA靈敏系數(shù)校驗(yàn)= =3.53>22. 變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算 同理得發(fā)電機(jī)：= 13.4kA (1) 躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電流 =1.73kA =1.3×1.73kA =2.25kA(2)躲過保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 =（

43、15;10%+）根據(jù)前面計(jì)算可知=234.9A=（1×0.1+0.025+0.05）×13.4kA =2.35kA (3) 躲過變壓器的最大勵(lì)磁涌流 =1.3×1×1.73kA =2.25kA取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則=2.35kA靈敏系數(shù)校驗(yàn)=4.8 >22.6.3過電流保護(hù)整定計(jì)算保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即=214.7A=286.2A式中 并聯(lián)變壓器的最少臺(tái)數(shù)每臺(tái)變壓器的額定電流 =286.2A=397.5A式中 可靠系數(shù)。一般取1.21.3返回系數(shù)，取為0.850.95變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)

44、荷電流低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算 1. T1T4的低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算低電壓繼電器動(dòng)作的的動(dòng)作電壓按以下條件整定，并取最小值。按躲過正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低電壓整定，計(jì)算式為:式中 最低工作電壓，一般取0.9可靠系數(shù)，取1.11.2低電壓繼電器的反回系數(shù)，取1.151.25則計(jì)算得=150V按躲過電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定：當(dāng)?shù)蛪豪^電器有變壓器低壓側(cè)繼電器供電時(shí)，計(jì)算式為： =（0.50.6） 則=133.9V當(dāng)?shù)蛪豪^電器有變壓器高壓側(cè)繼電器供電時(shí)，計(jì)算式為=0.7 則=169.4V則低電壓繼電器的的動(dòng)作電壓為：=133.9V2. T0的低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算同理，T0低電

45、壓繼電器的的動(dòng)作電壓為：=133.9V第3章 發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)3.1發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)十分貴重的電器元件，因此，應(yīng)該整對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置3.1.1發(fā)電機(jī)故障類型發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。1.定子繞組相間短路是危及發(fā)電機(jī)最嚴(yán)重的一種故障。短路點(diǎn)有很大的短路電流，其所產(chǎn)生的電弧不但會(huì)燒壞絕緣，還可能損壞鐵芯，甚至引起火災(zāi)，給發(fā)電機(jī)的修復(fù)工作帶來很在困

46、難。2.定子繞組單相匝間短路在匝間電壓作用下，產(chǎn)生環(huán)流，使該處溫度升高，絕緣損壞，并可能轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟拥鼗蛳嚅g短路故障。3.定子繞組單相接地故障點(diǎn)處會(huì)有電流流過定子鐵心，研究證明當(dāng)故障點(diǎn)電流超過5A并持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，故障點(diǎn)定子鐵心可能熔化，發(fā)電機(jī)須進(jìn)行大修，定子鐵心須重新選壓。4.轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有電流通路，對(duì)發(fā)電機(jī)并無危害。但若不及時(shí)處理，就有可能導(dǎo)致兩點(diǎn)接地故障，造成勵(lì)磁回路短路，可能損壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵心。3.1.2 不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負(fù)荷等超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過負(fù)荷；由于外部

47、不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷（如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等）而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流和過負(fù)荷；由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓；由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷；由于汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，對(duì)容量在100MW以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護(hù)對(duì)容量在100MW以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切。3.2發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置原則針對(duì)上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：（1）針對(duì)1MW及以上的發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)

48、保護(hù)。（2）對(duì)于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表的規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)選擇性的接地保護(hù)裝置。（3）對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端時(shí)，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)；200MW及以上的發(fā)電機(jī)有條件時(shí)可裝設(shè)雙重化橫差保護(hù)。（4）對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流，可采用下列保護(hù)方式： 1）負(fù)序過電流及單元件低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)，一般用于50MW及以上的發(fā)電機(jī)； 2）負(fù)荷過電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于1MW以上的發(fā)電機(jī)； 3）過電流保護(hù)，用于1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)； 4）帶電流記憶的低壓過電流保護(hù)，用

49、于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。（5）對(duì)于由不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路而引起的負(fù)序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)。（6）對(duì)于不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。（7）對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)延時(shí)的過電壓保護(hù)。（8）對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障，對(duì)1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測裝置；對(duì)1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)。（9）對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在自動(dòng)滅磁開關(guān)斷開時(shí)連鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器；對(duì)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁及100MW及以上采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)增設(shè)直接反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化

50、的專用保護(hù)。（10）對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過負(fù)荷，在100MW及以上，比且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。（11）對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異常運(yùn)行方式，為防止汽輪損壞，對(duì)200MW及以上的大容量汽輪發(fā)電機(jī)裝設(shè)逆功率保護(hù)；對(duì)于燃汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)逆功率保護(hù)。（12）對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。（13）其他保護(hù)：如當(dāng)電力系統(tǒng)震蕩影響機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，在300MW機(jī)組上，宜裝設(shè)失步保護(hù)；當(dāng)汽輪機(jī)低頻運(yùn)行會(huì)造成機(jī)械振動(dòng)，葉片損傷，對(duì)汽輪機(jī)危害極大，可裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水冷發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，可裝設(shè)斷水保護(hù)等。為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于

51、發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作自動(dòng)滅磁開關(guān)，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組不再感應(yīng)出勵(lì)磁電動(dòng)勢，繼續(xù)供給短路電流。3.3發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)3.3.1工作原理該保護(hù)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路的主保護(hù)，根據(jù)啟動(dòng)電流的不同有兩種選取原則，與其相對(duì)應(yīng)的接線方式也有一些差別。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)可以無延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，且靈敏系數(shù)一般較高，所以縱差動(dòng)保護(hù)毫無例外的用作容量在1MW以上發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。該保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)和引出線側(cè)電流幅值和相位的原理構(gòu)成，因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)測和引出線側(cè)裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器來實(shí)現(xiàn)縱差保護(hù)。兩組電流互感器之間為縱差保護(hù)

52、的范圍。電流互感器二次側(cè)按照循環(huán)電流接線法接線，即如果兩組電流互感器一次側(cè)極性分別以中性點(diǎn)測和母線側(cè)為正極性，則二次側(cè)同極性相連接。差動(dòng)互感器與兩側(cè)電流互感器的二次繞組并聯(lián)。發(fā)電機(jī)故障時(shí)，如圖00001中的k1點(diǎn)短路，兩側(cè)電流互感器的一、二次電流如圖所示，差動(dòng)繼電器中的電流為=+.當(dāng)大于繼電器的整定電流時(shí)，繼電器動(dòng)作。在正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，流過繼電器的電流為兩側(cè)電流之差（=-），（短路點(diǎn)）。在循環(huán)電流回路兩臂引線阻抗相同、兩側(cè)電流互感器特性完全一致和鐵芯剩磁理想的情況下，量測電流相等（=），流過繼電器的電流為零，此電流稱為不平衡電流。但實(shí)際上差動(dòng)繼電器中流過不大的電流，此電流稱為不平衡電流。差動(dòng)保護(hù)在原理上不反應(yīng)負(fù)荷電流和外部短路電流，只反應(yīng)發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流互感器保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障電流，因此，縱差保護(hù)在時(shí)限上不必與其他時(shí)限配合，可以瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。3.3.2發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定縱差保護(hù)的整定原則如下：BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)1.動(dòng)作電流大于發(fā)電機(jī)額定電流時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開外部短路時(shí)最大不平衡電流，即 式