35KV主变压器保护初步设计

南南 昌昌 工工 程程 学学 院院课课 程程 设设 计计 (论论 文文)机械与电气工程 系（院） 电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目 35kV 主变压器保护初步设计学生姓名 赖敏骏 班 级 08 电气工程及其自动化（1）班 学 号 2008100128 指导教师 胡雪云 完成日期 2011 年 12 月 1 日成成绩绩： ： 评语评语： ： 指指导导教教师师： ： 年年 月月 日日目录目录摘要摘要第一章第一章 分析要设计的课题内容分析要设计的课题内容.1 11.1 设计规程 .11.2 电力变压器的瓦斯保护 .21.3 电力变压器的纵差保护 .31.3.1 变压器纵联差动保护的特点 .41.3.2 变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 .51.3.3 电流互感器实际变比与计算变比不同时的影响及其平衡办法 .51.3.4 变压器接线组别的影响及补偿措施.6第二章第二章 保护配置保护配置.9 92.1 主保护配置 .92.2 后备保护配置 .10第三章第三章 保护的配合及整定计算保护的配合及整定计算.11113.1 差动保护的整定计算 .113.2 后备保护的过电流整定计算 .16第四章第四章 设备选择设备选择.18184.1 互感器的选择 .184.2 继电器的选择 .184.3 设计使用的设备 .19第五章：主保护回路接线图和控制、信号回路接线图第五章：主保护回路接线图和控制、信号回路接线图.21215.1 变压器保护回路接线图 .215.2 变压器控制、信号回路接线图 .21参考资料参考资料.2222摘 要电力变压器的保护装置大约有瓦斯保护、纵差保护、电力变压器的温度保护、相间短路的后备保护等等。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。纵联差动保护应能躲过励磁涌流和外部产生的不平衡电流，应在变压器过励磁时不误动。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器相间短路的后备保护。相间短路的后备保护用于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器。变压器的后备保护，变压器的相间短路后备保护首先考虑采用过电流保护，当过电流保护满足不了灵敏度要求时，可采用复合电压启动的过电流保护，若仍不满足灵敏度的要求。则可选择阻抗保护。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两端时限，以较短的时限缩小事故影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧断路器。对主保护的评价，电流纵差动保护不但能正确的区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内各种故障，其具有明显的独特的优点，其灵敏度高，选择性好。在变压器保护上较为成功。 但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流，难以鉴定的问题，虽然已有几种较为有效的闭锁方案。又因为超高压输电线路的长度增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差、保护的固有原理性矛盾更加突出。对后备保护的评价，后备保护可以防止由外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备以及在可能的条件下变压器内部故障时主保护的后备，他与变压器的主保护一起构成变压器的完整保护。过电流保护按躲过可能出现最大负荷电流来整定，启动电流比较大，对于升压变压器或容量较大的降压变压器灵敏度往往不能满足要求。采用低电压启动的多电流保护可以提高灵敏度但是低电压启动的过电流保护中可能由于电压互感器问题发生短线，低压继电器将会误动作，因此在实际装置中还要配置电压回路断线闭锁功能。南南 昌昌 工工 程程 学学 院院课程设计（论文）任务书课程设计（论文）任务书一、课程设计(论文)题目： 35kV 主变压器保护初步设计二、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、该 35kV 变电所变压器是单独运行的降压变压器，容量为 15 兆伏安，3522.56.3 千伏，Y -11，Uk,=0.08。2、35 千伏母线归算至平均电压 37 千伏的三相短路电流：最大运行方式为 3570 安，最小运行方式为 2140 安。3、6.3 千伏最大负荷电流为 1000 安。 4、二次直流电源 220 伏。三、课程设计(论文)工作内容及完成时间：1、根据变电所有关的原始资料，进行主变保护的配置(11.21-11.22)2、对所配置的主变保护进行整定(11.23-11.27)3、绘制主变保护回路接线图(11.28-11.29)4、绘制主变保护控制、信号回路接线图(11.30-12.1)5、整理设计材料，编写课程设计论文(12.2)四、主要参考资料：1、 继电保护整定计算中国水利电力出版社 许建安2、 电力系统继电保护中国电力出版社 张保会3、 电力工程电气设计手册 （电气二次部分）能源部西北电力设计院编4、 电气工程专业毕业设计指南 继电保护分册中国水利电力出版社 陈跃 5、 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 中国水利电力出版社 崔家佩 编 机械电气工程 系 08 电气工程 专业 1 班学生：赖敏骏 日期： 自 2011 年 11 月 21 至 2011 年 12 月 2 日指导教师：胡雪云 助理指导教师(并指出所负责的部分)：教研室： 电气工程 教研室主任： 章顺华 35kV 主变压器保护初步设计1第一章 分析要设计的课题内容1.1 设计规程设计规程电网、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。对于可靠性即对，对继电保护最基本的性能要求，它又可分为可信赖性和安全性 2 个方面。可信赖性要求继电保护在异常或故障情况下，能准确地完成设计所要求的动作；安全性要求继电保护在非设计所要求动作的所有情况下，能够可靠地不动作。对于选择性，是指在对电网影响可能最小的地方，实现断路器的控制操作，以终止故障或电网事故的发展。对于速动性，是指继电保护应以允许的可能最快的速度动作于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展。对于灵敏性，是指继电保护对设计规定要求动作的故障和异常状态能够可靠动作的能力。变压器是现代电力系统中的主要设备之一。电力变压器运行的可靠性很高。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：瓦斯保护：800kVA 及以上的油浸式变压器的 400kVA 以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器轻瓦斯动作于发出信号。纵差保护或电流速断保护：6300kVA 及以上并列运行的变压器，10000kVA 及以上单独运行的变压器，发电厂厂用工作变压器和工业企业中 6300kVA 及以上重要的变压器，应装设纵差保护。10000kVA 及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于 0.5S。对于 2000kVA 以上的变压器,当电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也应装设纵差保护。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路35kV 主变压器保护初步设计2器相间短路的后备保护。相间短路的后备保护用于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器。过电流保护：相间短路的后备保护的形式较多，过电流保护和低电压起动的过电流保护，宜用于中、小容量的降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器，以及过电流保护灵敏度不能满足要求的降压变压器；6300kVA 及以上的升压变压器，应采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护；对大容量升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，还可以采用阻抗保护。过负荷保护：对于 400kVA 以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装高过负荷保护。过负荷保护通常只装设在一相其动作进限较长。延时动作于发出信号。其他保护：高压侧电压为 500kV 及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。1.2 电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生的任何一个故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们就要从油箱里流向油枕的上部，当故障严重时，油会迅速膨胀并有大量的气体产生，此时，回游强烈的油流和气体冲向油枕的上部。利用油箱内部的故障时的这一特点，可以构成反映气体变化的保护装置，称之为瓦斯保护.35kV 主变压器保护初步设计31.3 电力变压器的纵差保护电力变压器的纵差保护变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线及套管上的各种短路保护故障，是变压器的主保护。纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。为了实现这种比较，在变压器两侧各装设一组电流互感 TA1、TA2，其二次侧按环流法连接，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧，则将它们二次侧的同极性端子相连接，再将差动继电器的线圈按环流法接入，构成纵联差动保护，见图 1-1。变压器的纵差保护与输电线的纵联差动相似，工作原理相同，但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为了保证变压器纵差保护的正常运行，必须选择好适应变压器两侧电流互感器的变比和接线方式，保证变压器在正常运行和外部短路时两侧的二次电流等。其保护范围为两侧电流互感 TA1、TA2 之间的全部区域，包括变压器的高、低压绕组、套管及引出线等。由于变压器各侧额定电压和额定电流不同，因此，为了保护其纵联差动保护正确动作，必须适当选择各侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部短路时，差动回路内没有电流。如图 1-1 中，应使35kV 主变压器保护初步设计4 （1-1） 22112212TATAnInIII式中高压侧电流互感器的变比；1TAn 低压侧电流互感器的变比。2TAn 式（1-1）说明，要实现双绕组变压器的纵联差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比。因此，在变压器纵联差动保护中，要实现两侧电流的正确比较，必须先考虑变压器变比的影响。实际上，由于电流互感器的误差、变压器的接线方式及励磁涌流等因素的影响，即使满足式（1-1）条件，差动回路中仍回流过一定的不平衡电流 , unbI.越大，差动继电器的动作电流也越大，差动保护灵敏度就越低。因此，要unbI.提高变压器纵联差动保护的灵敏度，关键问题是减小或消除不平衡电流的影响。1.3.1 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不平衡电流的因素很多。现对不平衡电流产生的原因及减少或消除其影响的措施分别讨论如下：两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流由于变压器两侧的额定电压不同，所以，其两侧电流互感器的型号也不会相同。它们的饱和特性和励磁电流（归算到同一侧）都是不相同的。因此，在变压器的差动保护中将引起比较大的不平衡电流。在外部短路时，这种不平衡电流可能会很大。为了解决这个问题，一方面，应按 10%误差的要求选择两侧的电流互感器，以保证在外部短路的情况下，其二次电流的误差不超过 10%。另外一方面，在确定差动保护的动作电流时，引入一个同型系数 Kst来消除互感器不同的影响。当两侧电流互感器的型号相同时，取=0.5，当两侧电流互感stK器的型号不同时，取=1。这样，当两侧电流互感器的型号不同时，实际上是stK采用较大的值来提高纵联差动保护的动作电流，以躲开不平衡电流的影响。stK35kV 主变压器保护初步设计51.3.2 变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流电力系统中常用带负荷调整变压器分接头的方法来调整系统电压。调整分接头实际上就是改变变压器的变比，起结果必然将破坏电流互感器二次电流的平衡关系，产生了不平衡电流。由于变压器分接头的调整是根据系统运行的要求随时都可能进行的，所以在纵联差动保护中不可能采用改变平衡绕组匝数的方法来加以平衡。因此，在带负荷调压的变压器差动保护中，应在整定计算中加以考虑，即用提高保护动作电流的方法来躲过这种不平衡电流的影响。1.3.3 电流互感器实际变比与计算变比不同时的影响及其平衡办法由于电流互感器选用的是定型产品，而定型产品的变比都是标准化的，这就出现电流互感器的计算变比与实际变比不完全相符的问题，以致在差动回路中产生不平衡电流。为了减少不平衡电流对纵差动保护的影响，一般采用自耦变流器或利用差动继电器的平衡线圈予以补偿，自耦变流器通常是接在二次电流较小的一侧，如图 1-2（a）所示，改变自耦变流器 TBL 的变比，使得在正常运行状态下接入差动回路的二次电流相等，从而补偿了不平衡电流。磁势平衡法接线如图 1-2（b）所示，通过选择两侧的平衡绕组 Wb1 ，Wb2匝数，并使之满足关系 （1-2）2.21.1bdbdWWIWWI 式中差动绕组；dW、 平衡绕组。1bW2bW 满足式（1-2） ，则差动继电器铁芯的磁化力为零，从而补偿了不平衡电流。实际上，差动继电器平衡线圈只有整数匝可供选择，因而其铁芯的磁化力不会等于零，仍有不平衡电流，这可以保护的整定计算中引入相对误差系数加以解决。35kV 主变压器保护初步设计61.3.4 变压器接线组别的影响及补偿措施（1）常规保护相位补偿方法。三相变压器的接线组别不同时，其二侧的电流相位关系也不同。以常用的 Yd11 接线的电力变压器为例，它们两侧的电流之间就存在着 300的相位差。这时，即使变压器两侧电流互感器二次电流大小相等，也会在差动回路中产生不平衡电流 IUNB。为了消除这种不平衡电流的影响，就是必须消除纵联差动保护中两臂电流的相位差。通常都是采用相位补偿的方法，即将变压器星型接线一侧电流互感器的二次的绕组接成三角形，而将变压器的三角形侧电流互感器的二次绕组接成星型，以便将电流互感器二次电流的相位校正过来。采用了这样的相位补偿后，Yd11 接线变压器差动保护的接线方式及其有关电流的相量图，如图 1-3 所示。35kV 主变压器保护初步设计7图 1-3 中、分别表示变压器星形侧的三个线电流，和它们对AYI.BYI.CYI.应的电流互感器二次电流为、.由于电流互感器的二次绕组为三角aYI.bYI.cYI.形接线，所以加入差动臂的电流为bYaYarIII.cYbYbrIII.aYcYcrIII.它们分别超前于、相角为 300，如图 1-3（b）所示。在变压AYI.BYI.CYI.器的三角形侧，其三相电流分别为、,相位分别超前、AdI.BdI.CdI.AYI.BYI.300。因此该侧电流互感器输出电流、与、同相位。CYI.adI.bdI.cdI.AdI.BdI.CdI.所以流入差动臂的三个电流就是它们的二次电流、和。、和adI.bdI.cdI.adI.bdI.分别与高压侧加入差动臂的三个电流、和同相，这就使 Y，d11 变cdI.arI.brI.crI.压器两侧电流的相位得到了校正，从而有效的消除了因两侧电流的相位不同而引起的不平衡电流。若仅从相位补偿角度出发，也可以将变压器三角形侧电流互感器二次绕组接成三角形。如果采用这种相位补偿措施，若变压器高压侧采用中性点接地的工作方式时，当差动回路外部发生单相接地短路故障时，变压器高压侧差动回路中将有零序电流，而变压器三角形无零序分量，使不平衡电流加大。因此，对于常规变压器差动保护是不允许采用变压器低压进行相位补35kV 主变压器保护初步设计8偿的接线方式。 为了在正常工作及外部故障时使差动回路中两侧的电流大小相等，可通过适当选择电流互感器变比解决，考虑到电流互感器二次额定电流为 5A，则 （1-3）53.NYYTAIn 而变压器三角形侧电流互感器的变比为 （1-4）5.NddTAIn式中变压器绕组接成星形侧的额定电流；NYI 变压器绕组接成三角形侧的额定电流。NdI根据式中（1-3）和式（1-4）的计算结果，选定一个接近并稍大于计算值的标准变比。35kV 主变压器保护初步设计9第二章 保护配置2.1 主保护配置主保护配置瓦斯保护是变压器的主保护，能有效地反应变压器内部故障。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，当侧侧电流互感器的型号相同时，stK取=0.5，当两侧电流互感器的型号不相同时取=1。stKstK（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。（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35kV 主变压器保护初步设计10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 后备保护配置后备保护配置变压器的后备保护，变压器的相间短路后备保护首先考虑采用过电流保护，当过电流保护满足不了灵敏度要求时，可采用复合电压启动的过电流保护，若仍不满足灵敏度的要求。则可选择阻抗保护。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两端时限，以较短的时限缩小事故影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧断路器。35kV 主变压器保护初步设计11第三章 保护的配合及整定计算3.1 差动保护的整定计算差动保护的整定计算已知本次设计所给的变压器的参数为：该 35kV 变电所变压器是单独运行的降压变压器，容量为 15 兆伏安，3522.5%6.3 千伏，Y-11, =0.08。35 千伏母线归算至平均电压 37 千伏的三相短路电流：最大运行方式kU为 3570 安，最小运行方式为 2140 安。6.3 千伏最大负荷电流为 1000 安。二次直流电源 220 伏。 （1）基本侧的确定计算变压器一次侧，二次侧额定电流，选出电流互感器的变比，计算电流互感器二次连接臂中的电流，其计算结果如下数据表 3.1 所示：表 3.1 变压器各侧有关计算数据各侧数据数据名称35kV6.3kV变压器额定电流3,115 10247.433 35TNTN YNSIAU3,15 101374.636.3TN dIA电流互感器的接线方式Y电流互感器变比计算值,247.43428.53555TN YTAdIK,1374.655TN dTAyIK选择电力互感器标准变比6005TAdK15005TAyK电流互感器二次连接臂电流,133.57TN YTAdIIAK,24.58TN dTAyIIAK从表 3.1 可知，所以选较大者 6.3kV 侧为基本侧。平衡绕组接于21IIbW35kV 主变压器保护初步设计126.3kV 的基本侧，平衡绕组接于 35kV 侧。bW（2） 低压母线三相短路归算到基本侧的短路电流变压器阻抗为：2226.30.080.21115NTkNUXUS37kV 侧归算到 6.3kV 侧的最大和最小短路阻抗：322,min(3),max37 106.3()0.17337333570avSkUXKI322,max(3),min37 106.3()0.28937332140avSkUXKI则系统的最大阻抗和最小阻抗为：minmin=+0.1730.2110.384TSXXX，maxmax=+0.2890.2110.5TSXXX，则 6.3kV 侧即（基本侧）的最大和最小三相短路电流为：3(3)22,maxmin6.3 109472330.384NkUIAX3(3)22,minmax6.3 107241330.5NkUIAX（3） 计算差动保护基本侧的动作电流1）躲过变压器励磁涌流的条件1,oprelTN dIKI代入数据可得：1,1.3 1374.61787oprelTN dIKIAA2）躲过电流互感器二次断线不应误动作的条件1,maxoprelLIKI35kV 主变压器保护初步设计13代入数据可得：1,max1.3 10001300oprelLIKIAA3）躲过外部穿越性短路最大不平衡电流的条件(3)1,max2,max()oprelunbrelsterrskIK IKK KIAAU + f6.3kV 侧（即基本侧）在最大运行方式下的三相短路电流为：.(3),max9472kIA代入数据可得：(3)1,max2,max()1.3 (1 0.1 0.050.05) 94722462oprelunbrelsterrskIKIKK KIAAAAU + f式中 可靠系数与电流互感器的同型系数，取 1.3，,relstKKrelKstK取 1；变压器于基本侧的额定电流与最大负荷电流；,max,TN dLII改变变压器分接头调压引起的相对误差与整定匝数不同,sUfAA于计算匝数引起的相对误差。取 0.1，取初步UAsfA0.05 计算。在最大运行方式下，变压器二次母线上短路，归算于基(3)2,maxkI本侧的三相短路电流次暂态值。选取上述条件计算值中最大的作为基本侧的一次动作电流，即取。12462opIA二次侧继电器的动作电流为：1,2462 18.211500 5opconop rTAyIKIAK式中 基本侧的电流互感器变比与其接线系数。,TAyconKK35kV 主变压器保护初步设计14(4) 确定基本侧差动线圈匝数该差动继电器在保持时其动作安匝数为：2kkWW ,6047.318.21opop rANWI匝取.7opW 匝二次侧继电器实际动作电流为：,608.567op rIA为了平衡的更精确，是不平衡电流影响最小，可将接于基本平衡绕组作为基本侧动作匝数的一部分，选取差动绕组与平衡绕组的整定bWdWbW匝数，即,61d setbWW, set匝，匝。,6 17opsetd setbWWW ，, set匝(5) 确定非基本侧平衡绕组的匝数bW1,2,()()bd setbd setI WWI WW, set非基本侧平衡绕组的匝数：bW2,14.58()762.983.57bbd setd setIWWWWI, set匝选整定匝数=3 匝；bW, set1) 相对误差,2.9830.00222.986bbsbd setWWfWWA, set因为，故不必重新计算动作电流值。0.05sf A(6)灵敏性校验该 35kV 变电所主变压器为单电源供电，故灵敏性校验应以最小运行方式下35kV 主变压器保护初步设计156.3kV 两相短路反应到电源侧进行校验。6.3kV 侧母线最小两相短路电流为：(2)(3)2,min2,min337241630022kkIIA归算至 35kV 侧（即电源侧）的两相短路电流为：(2)2,min2(2),max6300 6.31072.737kNkNIUIAU35kV 侧流入继电器的电流为：(2),max(2),33 1072.715.5600 5kk rTAdIIAK35kV 电源侧 BCH-2 型继电器的动作电流为：,606.6763op rd setbANIAWW, set则差动保护装置的最小灵敏系数为：(2),(2),min,15.52.3226.67k rsop rIKI可见，本设计装设的差动保护装置的灵敏系数满足要求。BCH-2 型继电器差动保护单元原理见图 3-135kV 主变压器保护初步设计163.2 后备保护的过电流整定计算后备保护的过电流整定计算（1）动作电流整定保护装置的动作电流按躲开变压器的最大负荷电流整定，即opI,maxTLI,maxrelopTLreKIIK式中 可靠系数，取 1.21.3；relK 返回系数，取 0.85；reK由原始资料可知 6.3kV 侧最大负荷电流为：,max1000TLIA将 35kV 变电站主变压器的最大负荷电流代入，得：,max1.310001529.40.85relopTLreKIIAK即变压器过电流保护装置的动作电流为：1529.4opIA（2）灵敏系数校验保护装置的灵敏系数按下式进行校验：(2),min,minksopIKI6.3kV 侧最小三相短路电流为： (3)2,min7241kIA6.3kV 侧最小两相短路电流为：(2)(3)2,min2,min337241630022kkIIA灵敏性校验：35kV 主变压器保护初步设计17(2)2,min,min63004.1221529.4ksopIKI过电流保护的灵敏性满足要求。35kV 主变压器保护初步设计18第四章 设备选择4.1 互感器的选择互感器的选择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。4.2 继电器的选择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 4-1:表表 4-1 BCH2 型继电器相应参数型继电器相应参数额定电流动作安匝可靠系数整定范围（A）动作时间（s）功率消耗（VA）触点型式5A（50Hz）6045 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 3-123 倍动作电流0.035在额定电压下，平衡绕组（或）合部接入时单相功耗16动合35kV 主变压器保护初步设计194.3 设计使用的设备设计使用的设备使用的设备名称及数量见表 4-2符 号名 称型 号技 术 特 性数 量备 注保 护 屏1KD3KD差动继电器BCH231KA电流继电器DL31/6A10A34KA、5KA电流继电器DL31/6A10A3KAZ电流继电器DL-31/6A10A11KOM出口中间继电器DZ-207220V11KV电压继电器DY-36/1601KVZ电压继电器LY-111KT-2KT时间继电器DS-33/2220V23KT时间继电器DS-33C220V1DZB-259220V 1A1KM中间继电器DZ-207220V11R-2R电阻3000 25W23R电阻4000 25W11XB-4XB连接片8XB切换片1KG气体继电器1与变压器配套1KS-4KS信号继电器DX-31B0.025A4型号改为 DX-32B5KS-6KS信号继电器DX-31B1A型号改为 DX-32B7KS信号继电器DX-31B1A1本期上表 4-2 设备表一、35kV 容量在 10MVA 及以上的双绕组变压器保护回路接线图此图为 35kV 容量在 10MVA 及以上的双绕组变压器保护回路接线图，其中包括以下保护。（1）差动保护由 BCH-1 型差动继电器 1KD-3KD 和信号继电器 1KS 组成，作为变压器的主保护之一，瞬间动作于变压器两侧断路器跳闸。（2）变压器瓦斯保护由气体继电器 KG、信号继电器 2KS 组成，作为反应变35kV 主变压器保护初步设计20压器油箱内部故障的主保护之一，瞬间动作于变压器两侧断路器跳闸，也可由切换片 XB 改为动作于发信号 有载调压变压器重瓦斯保护由气体继电器 LKG、信号继电器 7KS 组成，作为反应变压器有载调压部分故障的保护，在需要时，接通连接片 5XB，瞬时动作于变压器两侧断路器跳闸（3）复合电压启动的过电流保护由电流继电器 1KA-3KA 及电压继电器1KV、负序电压继电器 1KVN、中间继电器 KVN、时间继电器 1KT、信号继电器3KS 等元件组成，作为变压器的后备保护，反应变压器内部及外部的相间短路故障，延时动作于跳闸。（4）过载保护主要用来反应变压器对称过载，由电流继电器 4KA、时间继电器 3KT、信号继电器 4KS 组成。保护延时发信。二、35kV 双绕组变压器控制、信号回路接线图图为 35kV 双绕组变压器控制、信号回路接线图。其中变压器的控制回路主要包括变压器的高、低压侧断路器合闸、跳闸时电动操作回路。其基本构成原理可参照线路断路器控制回路.35kV 主变压器保护初步设计21第五章：主保护回路接线图和控制、信号回路接线图5.1 变压器保护回路接线图变压器保护回路接线图35KV 容量在 10MVA 及以上的双绕组变压器保护回路接线图( (附后附后)此图为 35KV 容量在 10MVA 及以上的双绕组变压器保护回路接线图，其中包括以下保护。（1）差动保护由 BCH-1 型差动继电器 1KD-3KD 和信号继电器 1KS 组成，作为变压器的主保护之一，瞬间动作于变压器两侧断路器跳闸。（2）变压器瓦斯保护由气体继电器 KG、信号继电器 2KS 组成，作为反应变压器油箱内部故障的主保护之一，瞬间动作于变压器两侧断路器跳闸，也可由切换片 XB 改为动作于发信号 有载调压变压器重瓦斯保护由气体继电器 LKG、信号继电器 7KS 组成，作为反应变压器有载调压部分故障的保护，在需要时，接通连接片 5XB，瞬时动作于变压器两侧断路器跳闸（3）复合电压启动的过电流保护由电流继电器 1KA-3KA 及电压继电器1KV、负序电压继电器 1KVN、中间继电器 KVN、时间继电器 1KT、信号继电器3KS 等元件组成，作为变压器的后备保护，反应变压器内部及外部的相间短路故障，延时动作于跳闸。（4）过载保护主要用来反应变压器对称过载，由电流继电器 4KA、时间继电器 3KT、信号继电器 4KS 组成。保护延时发信。5.2 变压器控制、信号回路接线图变压器控制、信号回路接线图35KV 双绕组变压器控制、信号回路接线图( (附后附后)35kV 主变压器保护初步设计22参考资料1、 继电保护整定计算中国水利电力出版社 许建安2、 电力系统继电保护中国电力出版社 张保会3、 电力工程电气设计手册 （电气二次部分）能源部西北电力设计院编4、 电气工程专业毕业设计指南 继电保护分册中国水利电力出版社 陈跃 5、 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 中国水利电力出版社 崔家佩 编35kV 主变压器保护初步设计2313111KVN至主变通风回路跳另一台主变跳变低分段WAWHL信号未复归（重）瓦斯过负荷35KV电压回路断线直流失压有载重瓦信号回路1TAc4TAa4TAb4TAcA411B411C4111KD2KD3KDA411B411C4113TAa3TAb3TAcA431B431C431N431A431主变纵差保护35KV过流及过负荷1KD2KD3KD+KGLKG1KT1KS2KS7KS3KS1XBXB5XB2XBKOM1R3R-101030905015050170713102KVM1KA2KA3KA1KT4KA2KT1KVKOM3KTKVM3R3KT1KOM2R3XB027029035035037主变纵差保护变压器瓦斯保护有载重瓦斯保护35KV复合电压过流保护复合电压闭锁过流装置过复合保护零序过流出口保护35KV电压闭锁保护1QF跳闸保护1TAa1TAb1KA2KA3KA4KA5KAC43235kV 主变压器保护初步设计24+WC1FU101101遥控遥控主变保护主变保护1SA1SA1SA1SA1SA1SA11121095811109121415161367581215161413111091415161367SCWF(+)1001KTS1HG1HR1R2R3R4R5R1KOS1KCF1331311KCF1341041031KCF1KCF1KCF1071KCF1KTS1KDS-WC2FU102102-X1610-X1632-X16007V 8-X1605机构1373561I小母线遥控防跳合闸回路跳闸位置继电器绿灯红灯合闸位置继电器保护1QF制制制制3FUSCWF(+)1002012012SA2SA2SA2SA2SA1SA1KTS2HG2HR6R7R8R9R10R2KOS2KCF2032042342332KCF2KCF2072QF12092KCF2QF272KCF2KMCa2KTS2KOS2KCF56 2372QF12392QF22YT4FU202遥控防跳合闸回路跳闸位置继电器绿灯红灯合闸位置继电器保护5678SC远方就地S42QF制制制制S3S4S3S91KM2KM3KMHLHLA1333有载调压机构有载调压控制回路切换开关升压回路降压回路紧急脱扣转换进行紧急脱扣信号回路35kV 主变压器保护初步设计25瓦斯温度过负荷1六氟化硫气泄露六氟化硫低总闭锁1机械合闸闭锁1电机保护动作通风故障有载重瓦备用瞬时预告信号35KV回路断线直流回路失压延时预告信号信号复归信号回路遥控接点保护保护915917WFS3WFS47117128HL9HL12HL11HL10HL7HL6HL5HL4HL3HL2HL1HLWFS1WFS29019039059079099119139199219237KS保护保护保护测温KKG21Q701-X1850-X1878-X1870-X1872-X1879-X1872机构通风机构瓦斯温度过负荷六氟化硫低总闭锁1机械合闸闭锁1电机保护动作通风故障有载重瓦1六氟化硫气泄露调压电机保护动作分接开关转换进行正电源遥信H2H38558578018198178158138118098078058031合闸命令2合闸位置中性点刀闸位置KV电压回路断线直流回路断线正电源8018298278258238211KOS2KOS0Q-1KM1KOS2KOS2KTS1KTS35kV 主变压器保护初步设计26