110kV变电站保护配置及选型.docx

110kV变电站保护配置及选型摘要 本次设计的110KV变电站有两个等级，110KV/10KV,在本次设计中我主要对变压器、110KV线路及10KV线路进行了保护装置及整定计算，而且对其保护进行选型对主变压器我配置了瓦斯保护和纵差保护为主保护，后备保护主要配置了过电流保护，复合电压启动的过电流保护、阻抗保护等110KV线路配置了三段式距离保护和零序电流保护，10KV线路配置了定时限过流保护，为了达到直观易懂的目的，本次设计主要分为说明书和计算书两部分 关键字：短路电流计算、保护配置分析、10kV变电站、保护配置、设备选型、整定计算 变压器保护配置 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，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同时大容量的电力变压器也是十分重要贵重的元件，再加上由于绝大部分安装在户外，受自然条件的影响较大，同时受到连接负荷的影响和电力系统短路故障的威胁因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠性的继电保护装置 变压器内部故障可以分为油箱内和油箱外两种，油箱内故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。

变压器不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起飞过电流和外部的过电流和而不接地短路的过电流和中性点过电流过电压，由于负荷过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低 根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护： 瓦斯保护 纵差保护或电流速断保护 反映外部相间短路时引起的过电流作为瓦斯、差动保护、电流速断保护的后备保护 过电流保护 复合电压启动的过电流保护 负序电流及低电流启动的过电流保护 阻抗保护 外部接地断短路时英采用的保护 过负荷保护 过励磁保护 其他保护 变压器不正常运行状态： 由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及漏油等原因而引起的油面下降 ①、零序过流：对于中性点不接地变压器而言，由于变压器的绕组一般都是分级绝缘的，绝缘水平在整个绕组上不一致，当区外发生接地短路时，会使中性点电压升高，影响变压器安全运行 ②、过电流：一般是由于外部短路后，大电流流经变压器而引起的由于变压器在这种电流下会烧损，一般要求和区外保护配合后，经延时切除变压器 ③、过负荷：长期过负荷运行，会使变压器绕组的绝缘水平下降，加速其老化，缩短其寿命 。

变压器的主接线介绍 常变电站主接线的高压侧应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积根据出现的线路不同，此次设计采用双母线形式 主变压器的保护配置 ①、 主变压器差动保护 大型发电机一般采用差动保护反映相间短路，同时差动保护还能在一定程度上反应变压器内部相间短路故障以及中性点、接地侧的接地短路，同时还能反应引出线套管的短路故障它能瞬时切除故障，是变压器主保护之一 ②、气体保护 能反应铁芯内部烧损、绕组内部短路及断线绝缘逐渐劣化，油面下降等故障，不能反应变压器本体以外的故障它的优点是灵敏度高，几乎能反应变压器本体内部的所有故障其缺点是动作时间长气体保护包括本体重瓦斯、有载调压重瓦斯 ③、主变压器高压侧零序电流保护及接地电抗器接地电流保护 反应变压器内部或外部发生的接地短路故障一般是由零序电流、间隙零序电流、零序电压共同构成完善的零序电流保护 ④、其他主保护包括： 过负荷保护、反时限过励磁保护、相间后备保护等 主变压器的保护配置 ①、 主变压器差动保护 大型发电机一般采用差动保护反映相间短路，同时差动保护还能在一定程度上反应变压器内部相间短路故障以及中性点、接地侧的接地短路，同时还能反应引出线套管的短路故障。

它能瞬时切除故障，是变压器主保护之一 ②、气体保护 能反应铁芯内部烧损、绕组内部短路及断线绝缘逐渐劣化，油面下降等故障，不能反应变压器本体以外的故障它的优点是灵敏度高，几乎能反应变压器本体内部的所有故障其缺点是动作时间长气体保护包括本体重瓦斯、有载调压重瓦斯 ③、主变压器高压侧零序电流保护及接地电抗器接地电流保护 反应变压器内部或外部发生的接地短路故障一般是由零序电流、间隙零序电流、零序电压共同构成完善的零序电流保护 ④、其他主保护包括： 过负荷保护、反时限过励磁保护、相间后备保护等 变压器各种保护的原理及配置原则 距离保护 距离保护是反应故障点到保护安装处的距离并加以时限配合的保护距离保护是由阻抗继电器上的电压为额定电压、电流的比值测试，并根据比值的大小来判断故障的远近，并根据故障的远近，并根据故障的远近确定动作时间的一种保护装置 距离保护的组成 距离保护是由启动元件、测量元件与逻辑回路三部分组成 启动元件 启动元件的主要作用是在被保护线路发生故障启动保护或进入故障计算程序启动元件路流过最大负荷电流时应当不动作，能够灵敏可靠地反映各种故障，在保护区内部即使经大过度电阻短路是也应当可靠快速动作，另外在电压回路故障时阻抗继电器可能误动，因此一般采用电流量而不采用电压量作为启动元件。

目前广泛采用负序电流及电流突变量元件作为启动元件 测量元件 测量元件完成保护安装处到故障点阻抗或距离的测量，并与事先确定好的整定值进行比较，当保护区内部故障时动作外部故障时不动作 逻辑回路 逻辑回路一般由一些逻辑门与时间元件组成，用于判断保护区内部或外部故障，并在不同保护区内部故障时以相应的动作延时控制断路器的动作 纵差保护 变压器纵差保护的原理 变压器纵差保护的原理和发电机保护的原理相似，也采用比率制动式达到外部短路不误动而内部短路灵敏动作的目的但在变压器差动保护有较大的不平衡电流 主要原因： ① 、电流只流过电力变压器一侧，可能的原因有： ⑴. 零序电流不能变换到另一侧 ⑵. 初始、恢复时会产生励磁涌流 ⑶. 过励磁电流 ②、电流互感器不同的特性、负荷和共况方面的原因有： ⑴. 电力变压器各侧电流互感特性不同 ⑵. 电流互感器二次侧对应负荷不同 ⑶. 电流互感器或变压器绕组串联布置，或在断路器中作为母线一部分布置，如一台半断路器接线 ③、由于不知道OLTC分接头位置，被保护变压器变比错误 总之，变压器纵差保护的不平衡电流大，使得其制动系数比发电机的大，灵敏度相对较低。

对于绕组开焊故障，无论变压器环是发电机，它们的纵差保护均不能反应，此时，对于变压器主要依靠气体保护或压力保护反应 瓦斯保护 油浸式变压器利用变压器油作为绝缘及冷却介质当油箱内部发生短路故障时，在短路电流及故障点电弧的作用下，绝缘油及其他绝缘材料因高温分解而产生气体这些气体必然会从油箱内部流向油箱上面的油枕故障越严重，产生的气体就越多，流向油枕的气流速度也就越大利用这些气体来动作的保护，称为瓦斯保护瓦斯保护是变压器油箱内故障的一种主要保护，它与纵差保护不能相互代替 瓦斯保护的主要元件是气体继电器 轻瓦斯触点动作值由气体容积来定，通常用改变重锤力臂的方法来调整，使气体容积在 250~300 cm3 范围内变化 重瓦斯触点动作值用油流速度来定，对于一般变压器整定在1～1.2m／s范围内，对于强迫循环冷却的变压器，为防止油泵启动的气体继电器误动，应整定在1.2～1.5m／s范围内 *重瓦斯保护动作于断路器跳闸轻瓦斯保护动作于信号 接地保护 零序电压保护 保护反应变压器间隙零序电流大小和零序电压的大小当变压器中性点不接地运行时，保护变压器绕组中性点过电压零序电流保护反应变压器零序电流的大小反应接地故障，该保护仅在变压器中性点接地时起作用。

双绕组变压器相间短路的后备保护 为防止外部相间短路引起的变压器的过电流及作为变压器主保护的后备保护，变压器应该配置相间短路的后备保护保护动作后，应带时限动作于跳闸规程过电流保护宜用于降压变压器、当过电流保护的灵敏度不够时，可采用复合电压启动的过电 流保护，主要用于升压变压器或容量大较大的降压变器 变压器过负荷保护 变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相过负荷保护变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流保护只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作信号 过负荷保护的安装侧，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能的过负荷情况来选择： (1) 对双绕组升压变压器，装与发动机电压侧 (2) 对一侧无电源的三绕组升压变压器，装与发动机电压侧和无电源侧 (3) 对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设 (4) 对于双绕组降压变压器装与高压侧 (5) 仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组的容量相等只装与电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装与电源侧及绕组容量较小侧 (6) 对两侧有电源的三绕组降压变压器，三册均应装设 变压器零序电流、电压保护 在大接地电流系统中，接地故障的几率较大，因此大接地电流电网中的变压器，应装设接地故障，作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地故障的后备保护。

大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分部和大小与系统中变压器中性点的数目和位置有关通常，对只有一台变压器的升压变电所，变压器都采用中性点直接接地的运行方式对有若干台变压器并联运行的变电所，则采用一部分变压器接地用行的方式以保证在各种运行方式下，变压器中性点接地的数目和位置尽量维持不变，从而保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度110KV以上变压器中性点是否接地运行，还与变压器中性点绝缘水平有关 变压器微机保护的配置 高压电气设备微机保护在硬件 上与线路微机保护相类同，由于保护上的特殊要求，在软件上较 常规高压设备保护在使用方便、性能稳定、灵敏度和可靠性各方 面都有突出的优点例如变压器差动保护允许所有的电流互感器 二次侧均选用星型连接和幅值补偿系数均由软件自动实现这使 得保护的调试、整定、运行维护十分简便星型的变压器微机保 护软件采用了工频变化量比率差动元件提高了变压器内部小电 流故障的检测灵敏度 微机保护还解决了变压器空投内部故障，因解决相涌流制动而拒 动的问题，提高保护的可靠性多CPU微机保护的采用，使得变 压器的后备保护按侧独立配置并与变压器主保护、人机接口管理 相互独立运行，改善了保护运行和维护条件，同时也提高了保护 的可靠性。

电力变压器的微机保护的配置原则与常规的配置原则是基 本相同的，但由于微机保护软件的特点，一般微机保护的配置较 齐全、灵活 针对以上110kV变电站主变对主变装置的要求，我选择了以下的产品型号： WBH-810A系列微机变压器保护装置 一．应用范围 WBH-810A系列微机变压器保护装置主要适用于110kV及以下电压等级的变压器保护WBH-812A装置可完成一台变压器的主保护，WBH-813A装置可完成变压器一侧的后备保护；WBH-814A装置可完成一台变压器的所有非电量保护，WBH-815A装置可完成一台变压器的全部电气量保护 二、主要特点 1、采用虚拟制动电流识别TA饱和，抗区外TA饱和性能达到2ms； 2、采用变特性的保护设计，达到继电保护“四性”的辨证统一； 3、自动计算差动平衡系数，变压器联结组别可灵活整定 4、AD回路、CPU插件、继电器线圈的全面自检，实现了装置硬件的免维护 5、基于分层化、模块化、元件化的设计，全过程使用VLD可视化工具，实现了设计、仿真测试透明化； 6、。