某电力变压器继电保护设计
目 录
1 引言 1
2 继电保护相关理知识 2
21 继电保护概述 2
22 继电保护务 2
23 继电保护基原理 2
231 反映电气量保护 2
232 反映非电气量保护 3
24 继电保护装置求 3
25 继电保护装置组成 5
26 工作回路 5
3 某电力变压器继电保护设计 6
31 设计基资料 6
32 系统障分析 6
33 设计继电保护装置原理概述 7
331 差动保护 7
332 变压器瓦斯保护 8
333 行双回线路横联方差动保护 9
334 复合电压启动电流 9
335 变压器中性点直接接零序电流保护工作原理 10
336 电流保护构成工作原理 11
4 短路电流计算继电保护设计整定 13
41 初始数 13
42 设计计算 13
421 画出短路等值电路 14
422 短路电流计算 15
423 保护装置配置 16
424 保护装置整定计算 16
43 保护配置图 21
431三段式电流保护接线图 21
432 差动保护单相原理图 22
433 复合电压启动电流保护原理图 22
434 零序电流保护中性点间隙接保护原理图 23
5 课程设计心体会 24
参 考 文 献 25
1 引言
电网继电保护安全动装置电力系统重组成部分保证电力系统正常运行防止事发生扩起重作继电保护电力系统中发生障异常情况进行检测发出报警信号直接障部分隔离切种重措施应根审定电力系统设计（二次部分）原审定系统接线求进行电网继电保护安全动装置设计设计应满足继电保护安全动装置技术规程（SDJ683）110~220kV电网继电保护安全动装置运行条例等关专业技术规程求
继电保护保障电力设备安全防止限制电力系统长时间面积停电基重效技术手段许实例表明继电保护装置旦正确动作会扩事酿成严重果加强继电保护设计整定计算保证电网安全稳定运行重工作实现继电保护功设备称继电保护装置次设计务包括六部分分运行方式选择电网元件参数负荷电流计算短路电流计算继电保护距离保护整定计算校验继电保护零序电流保护整定计算校验选择保护装置进行综合评价中短路电流计算电气设备选择设计重点通分析找符合电网求继电保护方案
电力系统继电保护技术断发展安全稳定运行国民济社会发展带巨动力效益电力系统旦发生然障果时效控制会失稳定运行电网瓦解造成面积停电社会带灾难性果电网继电保护安全动装置应符合性安全性灵敏性速动性求结合具体条件求设计装置选型配置整定实验等方面采取综合措施突出重点统筹兼顾妥善处理达保证电网安全济运行目
2 继电保护相关理知识
21 继电保护概述
研究电力系统障危安全运行异常工况探讨策反事动化措施发展程中触点继电器保护电力系统元件（发电机变压器输电线路等）免遭损害称继电保护
22 继电保护务
电力系统发生障异常工况时实现短时间区域动障设备系统中切发出信号值班员消异常工况根源减轻避免设备损坏相邻区供电影响
23 继电保护基原理
继电保护装置作起反事动装置作必须正确区分正常正常运行状态保护元件外部障部障实现继电保护功通检测种状态保护元件反映种物理量变化予鉴反映物理量保护装置构成述种原理保护
231 反映电气量保护
电力系统发生障时通常伴电流增电压降低电流电压值(阻抗)间相位角改变等现象保护元件端装没种种变换器检测较鉴出发生障时基参数正常运行时差构成种原理继电保护装置 电力系统发生障工频电气量变化特征：
（1）电流增：短路时障点电源间电气设备输电线路电流负荷电流增超负荷电流
（2）电压降低：发生相间短路接短路障时系统点相间电压相电压值降越短路点电压越低
（3）电流电压间相位角改变：正常运行时电流电压间相位角负荷功率数角般约20°三相短路时电流电压间相位角线路阻抗角决定般60°～85°保护反方三相短路时电流电压间相位角180°（60°～85°)
（4）测量阻抗发生变化：测量阻抗测量点(保护安装处)电压电流值
正常运行时测量阻抗负荷阻抗金属性短路时测量阻抗转变线路阻抗障测量阻抗显著减阻抗角增
（5）称短路时出现相序分量两相单相接短路时出现负序电流负序电压分量单相接时出现负序零序电流电压分量分量正常运行时出现
利短路障时电气量变化便构成种原理继电保护
232 反映非电气量保护
反应温度压力流量等非电气量变化构成电力变压器瓦斯保护温度保护等
24 继电保护装置求
继电保护装置完成务必须技术满足选择性速动性灵敏性性四基求作继电器跳闸继电保护应时满足四基求作信号反映正常运行情况继电保护装置四基求中求降低
（1）选择性
选择性指电力系统中设备线路发生短路时继电保护仅障设备线路电力系统中切障设备线路保护断路器拒动时应相邻设备线路保护障切
（2）速动性
速动性指继电保护装置应快切障减少设备户电流低电压运行时间降低设备损坏程度提高系统列运行稳定性
般必须快速切障：
1)发电厂重户母线电压低效值(般07倍额定电压)
2) 容量发电机变压器电动机部障
3) 中低压线路导线截面避免热允许延时切障
4) 危身安全通信系统铁路信号造成强烈干扰障
障切时间包括保护装置断路器动作时间般快速保护动作时间004s～008s快达001s～004s般断路器跳闸时间006s～
015s快达002s～006s
反应正常运行情况继电保护装置般求快速动作应选择性条件带延时发出信号
（3）灵敏性
灵敏性指电气设备线路保护范围发生短路障正常运行情况时保护装置反应力保护装置灵敏性灵敏系数衡量
满足灵敏性求继电保护规定范围障时短路点位置短路类型短路点否渡电阻正确反应动作求系统运行方式三相短路时动作系统运行方式较渡电阻两相单相短路障时动作
系统运行方式：保护线路末端短路时系统等效阻抗通保护装置短路电流运行方式
系统运行方式：样短路障情况系统等效阻抗通保护装置短路电流运行方式
（4）性
性包括安全性信赖性继电保护根求
安全性：求继电保护需动作时动作发生误动
信赖性：求继电保护规定保护范围发生应该动作障时动作拒动
继电保护误动作拒动作会电力系统带严重危害
相电力元件着电网发展保护误动拒动系统影响会发生变化
四基求设计配置维护继电保护分析评价继电保护基础四基求间相互联系存着矛盾实际工作中根电网结构户性质辩证进行统继电保护相种线开环动控制装置根控制程信号性质分模拟型(分机电型静态型)数字型两类常规模拟继电保护装置般包括测量部分逻辑部分执行部分测量部分保护象输入关信号定整定值较判断否发生障正常运行状态逻辑部分测量部分输出量性质出现序组合进行逻辑判断确定保护否应该动作执行部分前面环节判断出结果子执行：跳闸发信号
25 继电保护装置组成
般情况言整套继电保护装置测量元件逻辑环节执行输出三部分组成
（1）测量较部分：测量较部分测量通保护电气元件物理参量定值进行较根较结果出非性质组逻辑信号判断保护装置否应该启动
（2）逻辑部分：逻辑部分保护装置定逻辑关系判定障类型范围确定应该断路器跳闸发出信号否动作否延时等应指令传执行输出部分
（3）执行输出部分：执行输出部分根逻辑传指令完成保护装置承担务障时动作跳闸正常运行时发出信号正常运行时动作等
26 工作回路
完成继电保护务需继电保护装置外必须通继电保护工作回路正确工作完成跳开障元件断路器系统电力元件正常运行发出警报正常运行状态动作务
继电保护工作回路般包括：通次电力设备电流电压线性传变适合继电保护等二次设备电流电压次设备二次设备隔离设备电流电压互感器保护装置连接电缆等断路器跳闸线圈保护装置出口间连接电缆指示保护动作情况信号设备保护装置跳闸信号回路设备工作电源等
3 某电力变压器继电保护设计
31 设计基资料
某变电电气接线图示已知两台变压器均三绕组油浸式强迫风冷分级绝缘参数：电压：
接线：短路电压：两台变压器时运行110kV侧中性点台接台运行运行变压器中性点必须接余参数图示
图31 变电电气接线图
32 系统障分析
设计中电力系统具非直接接架空线路高压侧中性点接电力变压器等设备线路讲障单相接两相接三相接
电力变压器障分外部障部障两类变压器外部障常见高低压套引线障引起变压器出线端相间短路引出线碰接外壳变压器部障相间短路绕组匝间短路绝缘损坏
变压器正常运行负荷外部短路引起电流油温升油面降产生气体等障会继电保护动作
33 设计继电保护装置原理概述
331 差动保护
三绕组变压器差动保护动作原理循环电流原理构成正常运行外部短路时三绕组变压器三侧电流量（折算电压等级）零侧流入两侧流出两侧流入第三侧流出两侧电流相加第三侧电流相较构成三绕组变压器差动保护原理接线图
31示
正常运行外部短路时衡电流忽略计流入继电器电流零ⅰRⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ20
部短路时流入继电器电流ⅰRⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2ΣⅰKna等侧短路电流（二次值）总
见正常区外短路时保护会动作发生部障时保护灵敏动作保证三绕组变压器差动保护性灵敏性应注意点
（1）侧电流互感器变应统变压器额定容量选择
（2）外部短路时三绕组变压器双绕组变压器衡电流宜采带制动特性BCH1型差动继电器BCH1型满足灵敏度求采二次谐波制动差动保护
（3）解决实际变计算变致引起衡电流保证两侧线圈间衡BCH1型差动保护应两组衡线圈分接二次电流较两侧
图32 三绕组变压器差动保护单相原理图
设计采较济BCH1型带速饱变流器继电器提高保护装置励磁涌流力
332 变压器瓦斯保护
变压器瓦斯保护元件瓦斯继电器变压器瓦斯保护利安装变压器油箱油枕间瓦斯继电器判变压器部障变压器部发生障时电弧油绝缘物分解产生气体障轻微时油箱气体缓慢产生气体升聚集继电器里油面降继电器动作接点闭合时作信号称轻瓦斯保护障严重时油箱产生量气体该气体作形成强烈油流击继电器继电器动作接点闭合时作跳闸发信称重瓦斯保护原理接线图图32
图中：瓦斯继电器KG触点接信号轻瓦斯保护触点重瓦斯保护信号继电器KS连接片XE起动出口中间继电器KOMKOM两触点闭合分断路器QF1QF2跳闸线圈励磁跳开变压器两侧断路器
直流+ KG KS XE KOM 直流起动KOM
直流+ KOM QF1 YT 直流跳开断路器QF1
直流+ KOM QF2 YT 直流跳开断路器QF2
连接片XE接电阻R重瓦斯保护跳闸发信号
图33 变压器瓦斯保护原理接线图
333 行双回线路横联方差动保护
行双回线路横联方差动保护通较两线路电流相位数值相否鉴发生障电流起动元件功率方元件出口执行元件组成电流起动元件判断线路否发生障功率方元件判断回线路发生障双回线路运行时保证选择动作该保护动作时间
0S横联保护相继动作区短路时切障时间延长倍加装套三段式电流保护作备保护
334 复合电压启动电流
保护区发生称障系统出现负序电压负序滤器13电压输出继电器7常闭触点开欠压继电器8失压常闭触点闭合接通中间继电器9电流继电器456动作启动时间继电器10整定时限跳开两侧断路器称短路情况电压继电器7启动欠压继电器8电压降低常闭触点接通保护启动
负序电压整定值取额定电压6电流整定值取变压器额定电流必电流（例联运行变压器断开台时）
图34 复合电压启动电流保护原理图
335 变压器中性点直接接零序电流保护工作原理
目前电流接系统普遍采分级绝缘变压器变电站两台分级绝缘变压器列运行时通常考虑部分变压器中性点接部分变压器中性点间隙接运行防止障程中产生电压破坏变压器绝缘保证接点数目稳定接变压器退出运行时应间隙接变压器转接运行见列运行分级绝缘变压器时存接间隙接两种运行方式应配置中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护两种保护原理接线图
E127示
中性点直接接零序电流保护：中性点直接接零序电流保护般分两段第段电流继电器1时间继电器2信号继电器3压板4组成定值出线接保护第段相配合05s切母联断路器第二段电流继电器5时间继电器6信号继电器78压板910等元件组成定值出线接保护段相配合短延时切母联断路器变压器高压侧断路器长延时切变压器三侧断路器
中性点间隙接保护：变电站母线线路发生接短路障元件保护拒动中性点接变压器零序电流保护动作母联断路器断开障点中性点间隙接变压器系统中局部系统变成中性点接系统时中性点电位升相电压分级绝缘变压器绝缘会遭破坏中性点间隙接保护务中性点电压升高危中性点绝缘前变压器切保证变压器绝缘受破坏间隙接保护包括零序电流保护零序电压保护两种保护互备
零序电流保护电流继电器12时间继电器13信号继电器14压板15组成次启动电流通常取100A左右时间取05s110kV变压器中性点放电间隙长度根绝缘取115~158mm击穿电压取63kV（效值）中性点电压超击穿电压（没达危变压器中性点绝缘电压）时间隙击穿中性点零序电流通保护启动05s延时切变压器三侧断路器
零序电压保护电压继电器16时间继电器17信号继电器18压板19组成电压定植躲接障母线出现高零序电压整定110kV系统般取150V接点选择困难接障母线3Uo电压较高时整定180V动作时间取05s
图35 变压器中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护原理接线图
336 电流保护构成工作原理
三绕组变压器外部障时电流保护应选择性断开障侧断路器余两侧继续正常运行应原实现流保护
（1）单侧电源三绕组变压器（图E111示）应装设两套电流保护套装负荷侧绕组ⅠⅡⅢ动作时限tⅢ保护动作仅跳开QF3套装电源侧绕组Ⅰ设两级时限tⅠtⅡtⅡ tⅢ+Δt切QF2tⅠ tⅡ+Δt切高中低三侧断路器
（2）两端三端电源变压器三侧均应设电流保护根计算值动作时限电源侧加装方元件保证动作选择性
图36 单电源三绕组电流保护原理接线图
4 短路电流计算继电保护设计整定
41 初始数
某变电电气接线图41示已知两台变压器均三绕组油浸式强迫风冷分级绝缘参数：电压：接线：短路电压：两台变压器时运行110kV侧中性点台接台运行运行变压器中性点必须接余参数图41示
图41 变电接线图
4．2 设计计算
标幺值计算短路电流参数确定短路计算点计算短路电流值
421 画出短路等值电路
图42 短路等值电路图
计算元件电抗参数取基准容量基准电压基准电流：
（1） 计算电源系统基准电抗标幺值
（2） 变压器侧阻抗标幺值
（3） 线路基准电抗标幺值
422 短路电流计算
接线分析知变压器保护台变压器单独运行保护计算方式保护时变压器备保护作保护线路远备保护时校验k3k4两点灵敏系数需计算
k1k2两点运行方式短路电流外需计算k3k4两点短路电流
（1）k1点短路电流计算
（2）求k2点短路电流
（3）求k3点短路电流
（4）求k4点短路电流
（5）求K5点短路电流
423 保护装置配置
表41 变压器保护装置配置
序号
保护名称
选择继电器型号
1
差保护
BCH—1
2
110kV侧复合电压启动流保护
DY—4DL—11DY—25
3
35kV侧方流保护
LG—11DL—11
4
110kV侧零序电流保护
DL—13
5
气体保护
QJ—80
424 保护装置整定计算
1差保护整定计算
（1）计算变压器差动臂中电流表42计算知110kV侧差动臂中电流110kV侧计算基侧
表42 计 算 结 果
名称
变压器侧数
额定电压（kV）
110
385
11
变压器额定电流(A)
TA接线方式
选择TA标准变
60
200
400
差动臂中电流（A）
2
（2）确定制动绕组接线方式制动绕组接入385kV侧该侧外部发生障时穿越变压器短路电流
（3）计算差动保护侧动作电流
1）躲110kV外部障衡电流整定
2）躲变压器励磁涌流计算
3）躲电流互感器二次回路断线
4）取述条件中作基侧次动作电流差动继电器基侧动作电流
确定差动绕组匝数：匝
取整定匝数匝继电器动作电流A保护装置实际动作电流：
5）侧工作绕组衡绕组匝数
385kV侧衡绕组
匝
11kV侧衡绕组
匝
取衡绕组整定匝数：匝
取工作绕组匝数匝
6）整定匝数计算匝数等引起相误差
7）制动系数制动绕组匝数计算系单侧电源制动系数计算
制动绕组计算匝数匝
取整定匝数：匝
8）校验灵敏系数
k1点短路电流折算110kV基侧
11kV侧工作安匝 匝
匝
继电器特性曲线查匝安匝时动作安匝整定安匝灵敏性满足求
2110kV侧复合电压启动电流保护整定计算
（1） 电流元件动作电流
（2）躲电动机启动电压整定
低压继电器变压器低压侧互感器供电时计算式
取
低压继电器变压器高压侧互感器供电时计算式
（3）躲正常运行时出现低工作电压整定
低电压继电器动作电压（2）（3）条件整定取值
（4）负序电压元件动作电压
取
（5）校验灵敏系数
作11kV线路备保护 满足求
电压元件装设11kV侧仅需校验作线路备保护
满足求
需说明110kV侧仅采单独电流保护灵敏系数满足求正说明采复合电压启动流保护提高保护灵敏性
3385kV侧方流保护
功率方元件动作方变压器指35kV母线方方元件动作电流
作线路l3备保护灵敏系数 合求
4110kV零序电流保护
接线图知该变电终端变电接保护需级配合零序电流保护动作值躲开衡电流
电压元件动作电压
动作时限整定：①跳中性点接运行变压器②跳中性点接运行变压器
5变压器气体保护整定
采QJ—80型开口杯挡板式气体继电器轻瓦斯气体容量整定
重瓦斯汽油流流速整定：
（导油直径）
43 保护配置图
431三段式电流保护接线图
图43 三段式电流保护接线原理图
图44 三段式电流保护接线展开图
432 差动保护单相原理图
图45 三绕组变压器差动保护单相原理图
433 复合电压启动电流保护原理图
图46 复合电压启动电流保护原理图
434 零序电流保护中性点间隙接保护原理图
图47 变压器中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护原理接线图
5 课程设计心体会
两周课程设计结束次课程设计中仅检验学知识通次课程设计更加扎实掌握关继电保护方面知识设计程中然遇问题次次思考实践出真知通亲动手设计掌握知识纸谈兵
次继电保护综合实验继电保护思想基求性选择性快速性灵敏性新认识提高理结合实际力巩固书知识提高动手力发现问题解决问题力
通次课程设计方面提高体现出单独设计力综合运知识力体会学致突出劳动成果喜悦心情中发现时学足薄弱环节加弥补
参 考 文 献
[1] 张宝会尹项根电力系统继电保护 第二版北京中国电力出版社 2009166～192
[2] 孙丽华电力工程基础 第二版北京机械工业出版社 2010204～218
[3] 刘介工厂供电设计指导北京机械工业出版社200893～110
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目 录
1 引言 1
2 继电保护相关理知识 2
21 继电保护概述 2
22 继电保护务 2
23 继电保护基原理 2
231 反映电气量保护 2
232 反映非电气量保护 3
24 继电保护装置求 3
25 继电保护装置组成 5
26 工作回路 5
3 某电力变压器继电保护设计 6
31 设计基资料 6
32 系统障分析 6
33 设计继电保护装置原理概述 7
331 差动保护 7
332 变压器瓦斯保护 8
333 行双回线路横联方差动保护 9
334 复合电压启动电流 9
335 变压器中性点直接接零序电流保护工作原理 10
336 电流保护构成工作原理 11
4 短路电流计算继电保护设计整定 13
41 初始数 13
42 设计计算 13
421 画出短路等值电路 14
422 短路电流计算 15
423 保护装置配置 16
424 保护装置整定计算 16
43 保护配置图 21
431三段式电流保护接线图 21
432 差动保护单相原理图 22
433 复合电压启动电流保护原理图 22
434 零序电流保护中性点间隙接保护原理图 23
5 课程设计心体会 24
参 考 文 献 25
1 引言
电网继电保护安全动装置电力系统重组成部分保证电力系统正常运行防止事发生扩起重作继电保护电力系统中发生障异常情况进行检测发出报警信号直接障部分隔离切种重措施应根审定电力系统设计（二次部分）原审定系统接线求进行电网继电保护安全动装置设计设计应满足继电保护安全动装置技术规程（SDJ683）110~220kV电网继电保护安全动装置运行条例等关专业技术规程求
继电保护保障电力设备安全防止限制电力系统长时间面积停电基重效技术手段许实例表明继电保护装置旦正确动作会扩事酿成严重果加强继电保护设计整定计算保证电网安全稳定运行重工作实现继电保护功设备称继电保护装置次设计务包括六部分分运行方式选择电网元件参数负荷电流计算短路电流计算继电保护距离保护整定计算校验继电保护零序电流保护整定计算校验选择保护装置进行综合评价中短路电流计算电气设备选择设计重点通分析找符合电网求继电保护方案
电力系统继电保护技术断发展安全稳定运行国民济社会发展带巨动力效益电力系统旦发生然障果时效控制会失稳定运行电网瓦解造成面积停电社会带灾难性果电网继电保护安全动装置应符合性安全性灵敏性速动性求结合具体条件求设计装置选型配置整定实验等方面采取综合措施突出重点统筹兼顾妥善处理达保证电网安全济运行目
2 继电保护相关理知识
21 继电保护概述
研究电力系统障危安全运行异常工况探讨策反事动化措施发展程中触点继电器保护电力系统元件（发电机变压器输电线路等）免遭损害称继电保护
22 继电保护务
电力系统发生障异常工况时实现短时间区域动障设备系统中切发出信号值班员消异常工况根源减轻避免设备损坏相邻区供电影响
23 继电保护基原理
继电保护装置作起反事动装置作必须正确区分正常正常运行状态保护元件外部障部障实现继电保护功通检测种状态保护元件反映种物理量变化予鉴反映物理量保护装置构成述种原理保护
231 反映电气量保护
电力系统发生障时通常伴电流增电压降低电流电压值(阻抗)间相位角改变等现象保护元件端装没种种变换器检测较鉴出发生障时基参数正常运行时差构成种原理继电保护装置 电力系统发生障工频电气量变化特征：
（1）电流增：短路时障点电源间电气设备输电线路电流负荷电流增超负荷电流
（2）电压降低：发生相间短路接短路障时系统点相间电压相电压值降越短路点电压越低
（3）电流电压间相位角改变：正常运行时电流电压间相位角负荷功率数角般约20°三相短路时电流电压间相位角线路阻抗角决定般60°～85°保护反方三相短路时电流电压间相位角180°（60°～85°)
（4）测量阻抗发生变化：测量阻抗测量点(保护安装处)电压电流值
正常运行时测量阻抗负荷阻抗金属性短路时测量阻抗转变线路阻抗障测量阻抗显著减阻抗角增
（5）称短路时出现相序分量两相单相接短路时出现负序电流负序电压分量单相接时出现负序零序电流电压分量分量正常运行时出现
利短路障时电气量变化便构成种原理继电保护
232 反映非电气量保护
反应温度压力流量等非电气量变化构成电力变压器瓦斯保护温度保护等
24 继电保护装置求
继电保护装置完成务必须技术满足选择性速动性灵敏性性四基求作继电器跳闸继电保护应时满足四基求作信号反映正常运行情况继电保护装置四基求中求降低
（1）选择性
选择性指电力系统中设备线路发生短路时继电保护仅障设备线路电力系统中切障设备线路保护断路器拒动时应相邻设备线路保护障切
（2）速动性
速动性指继电保护装置应快切障减少设备户电流低电压运行时间降低设备损坏程度提高系统列运行稳定性
般必须快速切障：
1)发电厂重户母线电压低效值(般07倍额定电压)
2) 容量发电机变压器电动机部障
3) 中低压线路导线截面避免热允许延时切障
4) 危身安全通信系统铁路信号造成强烈干扰障
障切时间包括保护装置断路器动作时间般快速保护动作时间004s～008s快达001s～004s般断路器跳闸时间006s～
015s快达002s～006s
反应正常运行情况继电保护装置般求快速动作应选择性条件带延时发出信号
（3）灵敏性
灵敏性指电气设备线路保护范围发生短路障正常运行情况时保护装置反应力保护装置灵敏性灵敏系数衡量
满足灵敏性求继电保护规定范围障时短路点位置短路类型短路点否渡电阻正确反应动作求系统运行方式三相短路时动作系统运行方式较渡电阻两相单相短路障时动作
系统运行方式：保护线路末端短路时系统等效阻抗通保护装置短路电流运行方式
系统运行方式：样短路障情况系统等效阻抗通保护装置短路电流运行方式
（4）性
性包括安全性信赖性继电保护根求
安全性：求继电保护需动作时动作发生误动
信赖性：求继电保护规定保护范围发生应该动作障时动作拒动
继电保护误动作拒动作会电力系统带严重危害
相电力元件着电网发展保护误动拒动系统影响会发生变化
四基求设计配置维护继电保护分析评价继电保护基础四基求间相互联系存着矛盾实际工作中根电网结构户性质辩证进行统继电保护相种线开环动控制装置根控制程信号性质分模拟型(分机电型静态型)数字型两类常规模拟继电保护装置般包括测量部分逻辑部分执行部分测量部分保护象输入关信号定整定值较判断否发生障正常运行状态逻辑部分测量部分输出量性质出现序组合进行逻辑判断确定保护否应该动作执行部分前面环节判断出结果子执行：跳闸发信号
25 继电保护装置组成
般情况言整套继电保护装置测量元件逻辑环节执行输出三部分组成
（1）测量较部分：测量较部分测量通保护电气元件物理参量定值进行较根较结果出非性质组逻辑信号判断保护装置否应该启动
（2）逻辑部分：逻辑部分保护装置定逻辑关系判定障类型范围确定应该断路器跳闸发出信号否动作否延时等应指令传执行输出部分
（3）执行输出部分：执行输出部分根逻辑传指令完成保护装置承担务障时动作跳闸正常运行时发出信号正常运行时动作等
26 工作回路
完成继电保护务需继电保护装置外必须通继电保护工作回路正确工作完成跳开障元件断路器系统电力元件正常运行发出警报正常运行状态动作务
继电保护工作回路般包括：通次电力设备电流电压线性传变适合继电保护等二次设备电流电压次设备二次设备隔离设备电流电压互感器保护装置连接电缆等断路器跳闸线圈保护装置出口间连接电缆指示保护动作情况信号设备保护装置跳闸信号回路设备工作电源等
3 某电力变压器继电保护设计
31 设计基资料
某变电电气接线图示已知两台变压器均三绕组油浸式强迫风冷分级绝缘参数：电压：
接线：短路电压：两台变压器时运行110kV侧中性点台接台运行运行变压器中性点必须接余参数图示
图31 变电电气接线图
32 系统障分析
设计中电力系统具非直接接架空线路高压侧中性点接电力变压器等设备线路讲障单相接两相接三相接
电力变压器障分外部障部障两类变压器外部障常见高低压套引线障引起变压器出线端相间短路引出线碰接外壳变压器部障相间短路绕组匝间短路绝缘损坏
变压器正常运行负荷外部短路引起电流油温升油面降产生气体等障会继电保护动作
33 设计继电保护装置原理概述
331 差动保护
三绕组变压器差动保护动作原理循环电流原理构成正常运行外部短路时三绕组变压器三侧电流量（折算电压等级）零侧流入两侧流出两侧流入第三侧流出两侧电流相加第三侧电流相较构成三绕组变压器差动保护原理接线图
31示
正常运行外部短路时衡电流忽略计流入继电器电流零ⅰRⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ20
部短路时流入继电器电流ⅰRⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2ΣⅰKna等侧短路电流（二次值）总
见正常区外短路时保护会动作发生部障时保护灵敏动作保证三绕组变压器差动保护性灵敏性应注意点
（1）侧电流互感器变应统变压器额定容量选择
（2）外部短路时三绕组变压器双绕组变压器衡电流宜采带制动特性BCH1型差动继电器BCH1型满足灵敏度求采二次谐波制动差动保护
（3）解决实际变计算变致引起衡电流保证两侧线圈间衡BCH1型差动保护应两组衡线圈分接二次电流较两侧
图32 三绕组变压器差动保护单相原理图
设计采较济BCH1型带速饱变流器继电器提高保护装置励磁涌流力
332 变压器瓦斯保护
变压器瓦斯保护元件瓦斯继电器变压器瓦斯保护利安装变压器油箱油枕间瓦斯继电器判变压器部障变压器部发生障时电弧油绝缘物分解产生气体障轻微时油箱气体缓慢产生气体升聚集继电器里油面降继电器动作接点闭合时作信号称轻瓦斯保护障严重时油箱产生量气体该气体作形成强烈油流击继电器继电器动作接点闭合时作跳闸发信称重瓦斯保护原理接线图图32
图中：瓦斯继电器KG触点接信号轻瓦斯保护触点重瓦斯保护信号继电器KS连接片XE起动出口中间继电器KOMKOM两触点闭合分断路器QF1QF2跳闸线圈励磁跳开变压器两侧断路器
直流+ KG KS XE KOM 直流起动KOM
直流+ KOM QF1 YT 直流跳开断路器QF1
直流+ KOM QF2 YT 直流跳开断路器QF2
连接片XE接电阻R重瓦斯保护跳闸发信号
图33 变压器瓦斯保护原理接线图
333 行双回线路横联方差动保护
行双回线路横联方差动保护通较两线路电流相位数值相否鉴发生障电流起动元件功率方元件出口执行元件组成电流起动元件判断线路否发生障功率方元件判断回线路发生障双回线路运行时保证选择动作该保护动作时间
0S横联保护相继动作区短路时切障时间延长倍加装套三段式电流保护作备保护
334 复合电压启动电流
保护区发生称障系统出现负序电压负序滤器13电压输出继电器7常闭触点开欠压继电器8失压常闭触点闭合接通中间继电器9电流继电器456动作启动时间继电器10整定时限跳开两侧断路器称短路情况电压继电器7启动欠压继电器8电压降低常闭触点接通保护启动
负序电压整定值取额定电压6电流整定值取变压器额定电流必电流（例联运行变压器断开台时）
图34 复合电压启动电流保护原理图
335 变压器中性点直接接零序电流保护工作原理
目前电流接系统普遍采分级绝缘变压器变电站两台分级绝缘变压器列运行时通常考虑部分变压器中性点接部分变压器中性点间隙接运行防止障程中产生电压破坏变压器绝缘保证接点数目稳定接变压器退出运行时应间隙接变压器转接运行见列运行分级绝缘变压器时存接间隙接两种运行方式应配置中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护两种保护原理接线图
E127示
中性点直接接零序电流保护：中性点直接接零序电流保护般分两段第段电流继电器1时间继电器2信号继电器3压板4组成定值出线接保护第段相配合05s切母联断路器第二段电流继电器5时间继电器6信号继电器78压板910等元件组成定值出线接保护段相配合短延时切母联断路器变压器高压侧断路器长延时切变压器三侧断路器
中性点间隙接保护：变电站母线线路发生接短路障元件保护拒动中性点接变压器零序电流保护动作母联断路器断开障点中性点间隙接变压器系统中局部系统变成中性点接系统时中性点电位升相电压分级绝缘变压器绝缘会遭破坏中性点间隙接保护务中性点电压升高危中性点绝缘前变压器切保证变压器绝缘受破坏间隙接保护包括零序电流保护零序电压保护两种保护互备
零序电流保护电流继电器12时间继电器13信号继电器14压板15组成次启动电流通常取100A左右时间取05s110kV变压器中性点放电间隙长度根绝缘取115~158mm击穿电压取63kV（效值）中性点电压超击穿电压（没达危变压器中性点绝缘电压）时间隙击穿中性点零序电流通保护启动05s延时切变压器三侧断路器
零序电压保护电压继电器16时间继电器17信号继电器18压板19组成电压定植躲接障母线出现高零序电压整定110kV系统般取150V接点选择困难接障母线3Uo电压较高时整定180V动作时间取05s
图35 变压器中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护原理接线图
336 电流保护构成工作原理
三绕组变压器外部障时电流保护应选择性断开障侧断路器余两侧继续正常运行应原实现流保护
（1）单侧电源三绕组变压器（图E111示）应装设两套电流保护套装负荷侧绕组ⅠⅡⅢ动作时限tⅢ保护动作仅跳开QF3套装电源侧绕组Ⅰ设两级时限tⅠtⅡtⅡ tⅢ+Δt切QF2tⅠ tⅡ+Δt切高中低三侧断路器
（2）两端三端电源变压器三侧均应设电流保护根计算值动作时限电源侧加装方元件保证动作选择性
图36 单电源三绕组电流保护原理接线图
4 短路电流计算继电保护设计整定
41 初始数
某变电电气接线图41示已知两台变压器均三绕组油浸式强迫风冷分级绝缘参数：电压：接线：短路电压：两台变压器时运行110kV侧中性点台接台运行运行变压器中性点必须接余参数图41示
图41 变电接线图
4．2 设计计算
标幺值计算短路电流参数确定短路计算点计算短路电流值
421 画出短路等值电路
图42 短路等值电路图
计算元件电抗参数取基准容量基准电压基准电流：
（1） 计算电源系统基准电抗标幺值
（2） 变压器侧阻抗标幺值
（3） 线路基准电抗标幺值
422 短路电流计算
接线分析知变压器保护台变压器单独运行保护计算方式保护时变压器备保护作保护线路远备保护时校验k3k4两点灵敏系数需计算
k1k2两点运行方式短路电流外需计算k3k4两点短路电流
（1）k1点短路电流计算
（2）求k2点短路电流
（3）求k3点短路电流
（4）求k4点短路电流
（5）求K5点短路电流
423 保护装置配置
表41 变压器保护装置配置
序号
保护名称
选择继电器型号
1
差保护
BCH—1
2
110kV侧复合电压启动流保护
DY—4DL—11DY—25
3
35kV侧方流保护
LG—11DL—11
4
110kV侧零序电流保护
DL—13
5
气体保护
QJ—80
424 保护装置整定计算
1差保护整定计算
（1）计算变压器差动臂中电流表42计算知110kV侧差动臂中电流110kV侧计算基侧
表42 计 算 结 果
名称
变压器侧数
额定电压（kV）
110
385
11
变压器额定电流(A)
TA接线方式
选择TA标准变
60
200
400
差动臂中电流（A）
2
（2）确定制动绕组接线方式制动绕组接入385kV侧该侧外部发生障时穿越变压器短路电流
（3）计算差动保护侧动作电流
1）躲110kV外部障衡电流整定
2）躲变压器励磁涌流计算
3）躲电流互感器二次回路断线
4）取述条件中作基侧次动作电流差动继电器基侧动作电流
确定差动绕组匝数：匝
取整定匝数匝继电器动作电流A保护装置实际动作电流：
5）侧工作绕组衡绕组匝数
385kV侧衡绕组
匝
11kV侧衡绕组
匝
取衡绕组整定匝数：匝
取工作绕组匝数匝
6）整定匝数计算匝数等引起相误差
7）制动系数制动绕组匝数计算系单侧电源制动系数计算
制动绕组计算匝数匝
取整定匝数：匝
8）校验灵敏系数
k1点短路电流折算110kV基侧
11kV侧工作安匝 匝
匝
继电器特性曲线查匝安匝时动作安匝整定安匝灵敏性满足求
2110kV侧复合电压启动电流保护整定计算
（1） 电流元件动作电流
（2）躲电动机启动电压整定
低压继电器变压器低压侧互感器供电时计算式
取
低压继电器变压器高压侧互感器供电时计算式
（3）躲正常运行时出现低工作电压整定
低电压继电器动作电压（2）（3）条件整定取值
（4）负序电压元件动作电压
取
（5）校验灵敏系数
作11kV线路备保护 满足求
电压元件装设11kV侧仅需校验作线路备保护
满足求
需说明110kV侧仅采单独电流保护灵敏系数满足求正说明采复合电压启动流保护提高保护灵敏性
3385kV侧方流保护
功率方元件动作方变压器指35kV母线方方元件动作电流
作线路l3备保护灵敏系数 合求
4110kV零序电流保护
接线图知该变电终端变电接保护需级配合零序电流保护动作值躲开衡电流
电压元件动作电压
动作时限整定：①跳中性点接运行变压器②跳中性点接运行变压器
5变压器气体保护整定
采QJ—80型开口杯挡板式气体继电器轻瓦斯气体容量整定
重瓦斯汽油流流速整定：
（导油直径）
43 保护配置图
431三段式电流保护接线图
图43 三段式电流保护接线原理图
图44 三段式电流保护接线展开图
432 差动保护单相原理图
图45 三绕组变压器差动保护单相原理图
433 复合电压启动电流保护原理图
图46 复合电压启动电流保护原理图
434 零序电流保护中性点间隙接保护原理图
图47 变压器中性点直接接零序电流保护中性点间隙接保护原理接线图
5 课程设计心体会
两周课程设计结束次课程设计中仅检验学知识通次课程设计更加扎实掌握关继电保护方面知识设计程中然遇问题次次思考实践出真知通亲动手设计掌握知识纸谈兵
次继电保护综合实验继电保护思想基求性选择性快速性灵敏性新认识提高理结合实际力巩固书知识提高动手力发现问题解决问题力
通次课程设计方面提高体现出单独设计力综合运知识力体会学致突出劳动成果喜悦心情中发现时学足薄弱环节加弥补
参 考 文 献
[1] 张宝会尹项根电力系统继电保护 第二版北京中国电力出版社 2009166～192
[2] 孙丽华电力工程基础 第二版北京机械工业出版社 2010204～218
[3] 刘介工厂供电设计指导北京机械工业出版社200893～110
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