單機容量為600MW的主變壓器保護設計.doc

河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書摘 要隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,大容量機組不斷增多。作為電力系統(tǒng)最重要組成部分之一的變壓器不但結構復雜，而且價格昂貴，一旦故障，檢修期長，造成的經(jīng)濟損失也是巨大的。因此，為其裝設完善的繼電保護裝置有著重要的意義。本文主要對單機容量為600MW的主變壓器進行了系統(tǒng)的保護設計。整個設計共分為四個部分。第一部分對變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)和變壓器的保護進行簡要的闡述，并給出設計所需的原始資料；第二部分根據(jù)變壓器保護的要求對變壓器進行保護配置；第三部分是計算短路電流同時對所裝設的保護進行整定計算；第四部分是根據(jù)短路電流和整定結果選擇合適的保護設備，并對所選擇的保護設備進行介紹。關鍵詞：變壓器 保護配置 短路電流 整定計算I河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書AbstractWith the development of power systems, large capacity unit increase. Power system as one of the most important part of the structure of the transformer is not only complex and expensive, once the fault, maintenance and long, resulting in economic losses are huge. Therefore,the installation of a sound protection device for its great significance. This paper focuses on the main unit capacity of 600MW transformer design of the system design. The whole design is divided into four parts. The importance of the first part of the transformer, fault type and not the normal operating state and the protection of the transformer types are briefly described, but also gives the raw data needed for design; the second part of the protection of the transformer to make a detailed configuration Explanations; third part is to calculate the short circuit current protection installed by the same time, the whole calculation; fourth part is the setting according to the results of short-circuit current and select the appropriate protective equipment, and the choice of protective equipment are introduced.Keywords: Transformer Protection Configuration Short-circuit current Setting calculation目 錄1 緒論11.1 概述11.2 設備參數(shù)21.2.1 發(fā)電機參數(shù)21.2.2 變壓器參數(shù)31.2.3 高壓斷路器參數(shù)41.2.4 互感器參數(shù)51.2.5 電氣主接線51.2.6 環(huán)境條件52 變壓器保護配置62.1 變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)62.1.1 變壓器的故障類型62.1.2 變壓器不正常工作狀態(tài)62.1.3 繼電保護設置62.2 瓦斯保護72.3 變壓器的縱聯(lián)差動保護92.3.1 裝設原則92.3.2 縱聯(lián)差動保護應滿足下列要求92.3.3 構成變壓器縱差動保護的基本原則102.3.4 不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：112.4 相間短路的后備保護112.4.1 過電流保護122.4.2 負序電流及單相式低壓起動的過電流保護122.4.3 復合電壓起動的過電流保護132.5 變壓器接地保護142.5.1 中性點直接接地變壓器的零序保護152.5.2 中性點可能接地或不接地時的零序保護162.6 變壓器的過勵磁保護172.7 變壓器的過負荷保護173 短路電流計算及保護整定183.1 短路電流的計算183.1.1 短路計算的基準值183.1.2 系統(tǒng)電抗的估算183.1.3 變壓器高壓側三相短路電流的計算193.1.4 變壓器高壓側兩相短路203.1.5 變壓器低壓側三相短路223.1.6 變壓器低壓側兩相短路233.1.7 變壓器高壓側單相接地短路253.1.8 變壓器低壓側單相接地短路253.1.9 變壓器內(nèi)部單相接地短路263.2 保護的整定計算263.2.1 變壓器縱差保護整定計算263.2.2 變壓器零序差動保護313.2.3 發(fā)電機變壓器組公共差動保護整定計算343.2.4 變壓器瓦斯保護整定計算343.2.5 變壓器相間短路的后備保護整定計算353.2.6 零序電流保護的整定383.2.7 變壓器過負荷保護393.2.8 變壓器過勵磁保護404 設備選型414.1 應用范圍414.2 保護功能414.3 裝置性能特點444.3.1 雙電源雙CPU系統(tǒng)硬件結構444.3.2 高性能的硬件平臺444.3.3 獨創(chuàng)的雙CPU并行處理技術454.3.4 完善的自檢及互檢功能464.3.5 信號出口指示直觀明確464.3.6 保護壓板和出口壓板獨立設置，狀態(tài)明確指示464.3.7 友好的人機界面，裝置全透明化464.3.8 強大的通訊功能474.3.9 強抗干擾能力474.3.10 保護功能齊全484.3.11 保護配置靈活可靠484.3.12 保護采用新原理、新技術484.3.13 先進的軟件設計技術49總 結50致 謝51參考文獻52521 緒論電能與國民經(jīng)濟各部門和人民生活關系密切?，F(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)以及居民生活等都廣泛的利用電作為動力、熱量、照明等能源。供電的中斷或不足，不僅將直接影響生產(chǎn)，造成人民生活紊亂，在某些情況下，甚至會造成極其嚴重的社會性災難。改革開放以來，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展刺激電網(wǎng)的快速發(fā)展，尤其是近幾年我國各個地區(qū)出現(xiàn)的缺電現(xiàn)象直接促進了大規(guī)模機組的投產(chǎn)和電網(wǎng)建設進程的急劇加快。同時隨著現(xiàn)代社會對電網(wǎng)供電可靠性的要求的不斷提高，就需要我們繼電保護裝置發(fā)揮更重要的作用，針對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時切除，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行。1.1 概述變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電力設備之一，它的安全運行對于保證電力系統(tǒng)的正常運行和對供電的可靠性，以及電能質量起著決定性的作用，同時大容量變壓器的造價也十分昂貴。由于絕緣的老化或風雪雷電，以及設備的缺陷、設計安裝和運行維護不當?shù)仍?，因此對變壓器可能發(fā)生的各種故障和不正常的運行狀態(tài)進行分析是十分重要的。變壓器的內(nèi)部故障可以分油箱內(nèi)部和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的繞損等。油箱外部故障包括套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對電網(wǎng)和變壓器帶來危害，特別是發(fā)生內(nèi)部故障時，短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，導致變壓器外殼局部變形、甚至引起爆炸。因此變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。變壓器不正常的運行狀態(tài)包括外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低以及過電壓、過勵磁等。根據(jù)變壓器型號及運行條件選用合適的繼電保護措施，并對保護裝置進行合理的整定，變壓器就能安全的運行。變壓器的保護裝置大約有瓦斯保護、縱差保護、相間短路的后備保護等等。變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們就要從油箱里流向油枕的上部，當故障嚴重時，油會迅速膨脹并有大量的氣體產(chǎn)生，此時，回游強烈的油流和氣體沖向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部的故障時的這一特點，可以構成反映氣體變化的保護裝置，稱之為瓦斯保護。瓦斯保護用來反映變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器，輕瓦斯動作于發(fā)出信號。 縱差保護或電流速斷保護用于反映電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的故障，其保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器相間短路的后備保護。相間短路的后備保護用于反映外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護（或電流速斷保護）的后備保護，其動作時限按電流保護的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源側斷路器。后備保護可根據(jù)變壓器容量的大小和保護裝置對靈敏度的要求，采用過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護等方式。對于單側電源的變壓器保護裝置安裝在變壓器電源側，即作為變壓器本身故障的后備保護，又反映變壓器外部短路引起的過電流。1.2 設備參數(shù)1.2.1 發(fā)電機參數(shù)發(fā)電機是由東芝公司設計和制造的高效、全封閉、臥式、三相、隱極式同步發(fā)電機，雙星形接線，型號為TAKS-LCH。其參數(shù)如表1-1所示。表1-1 發(fā)電機參數(shù)發(fā)電機參數(shù)額定容量kVA742800額定功率kW668520額定定子電壓kV20額定定子電流A21443額定功率因數(shù)0.9(滯后)額定勵磁電壓V520額定勵磁電流A4760額定效率（計算值）%98.88定子繞組連接方式YY冷卻方式水氫氫短路比0.52同步電抗（飽和值/非飽和值）%213/186瞬變電抗（飽和值/非飽和值）%32.7/30.4超瞬變電抗（飽和值/非飽和值）%27.0/24.0負序電抗（飽和值/非飽和值）%27.0/24.0零序電抗%12.21.2.2 變壓器參數(shù)主變?yōu)?240MVA單相變壓器。其參數(shù)如表1-2所示。表1-2 變壓器參數(shù)項目數(shù)據(jù)型號DFP-240000/330調壓方式無勵磁調壓額定容量240MVA額定低壓側電壓20kV續(xù)表1-2 變壓器參數(shù)項目數(shù)據(jù)額定低壓側電壓20kV額定高壓側電壓330kV分接電壓調壓方式33022.5%/20kV額定電流755.8/12000A接線方式Yn，d11相數(shù)單相頻率50Hz中性點電抗器XKd-340/66，6.8，66kV，1320A阻抗電壓百分數(shù)14%1.2.3 高壓斷路器參數(shù)330kV高壓斷路器參數(shù)如表1-3所示。表1-3 330kV高壓斷路器參數(shù)330kV高壓斷路器參數(shù)型號HPL550B2額定電壓330kV額定電流2500A額定耐受電壓510kV分閘時間30ms合閘時間100ms額定開斷電流42kA額定耐受電流（峰值）125kA3s額定短時耐受電流42kA額定開關脈沖耐受電壓（相對地峰值）950kV1.2.4 互感器參數(shù)主變壓器高壓側電流互感器變比為800/5；主變壓器低壓側電流互感器變比為15000/5；電壓互感器變比為。1.2.5 電氣主接線電氣主接線如圖1-1所示。圖1-1 發(fā)電廠變壓器電氣主接線1.2.6 環(huán)境條件（1）當?shù)刈罡邭鉁貫?5，年最低氣溫為-13，最熱月平均氣溫32。（2）當?shù)睾０胃叨葹?20m，地震烈度為7級。（3）當?shù)乩妆┤諡?0天。2 變壓器保護配置2.1 變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)2.1.1 變壓器的故障類型變壓器的內(nèi)部故障可以分油箱內(nèi)部和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的繞損等。油箱外部故障包括套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對電網(wǎng)和變壓器帶來危害，特別是發(fā)生內(nèi)部故障時，短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，導致變壓器外殼局部變形、甚至引起爆炸。因此變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。2.1.2 變壓器不正常工作狀態(tài)變壓器不正常的運行狀態(tài)包括外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。2.1.3 繼電保護設置（1）瓦斯保護：防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低。（2）縱聯(lián)差動保護：防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路。（3）相間短路的后備保護：作為瓦斯保護和縱聯(lián)差動保護的后備保護。相間短路的后備保護包括：（a）過電流保護；（b）復合電壓起動的過電流保護；（c）負序過電流。（4）零序電流保護：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路。（5）過負荷保護：防御變壓器對稱過負荷。（6）過勵磁保護：防御變壓器過勵磁。變壓器的繼電保護接線如圖2-1所示。圖2-1 繼電保護接線示意圖2.2 瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各種短路故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器油和絕緣材料受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部，故障愈嚴重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來實現(xiàn)的保護稱氣體保護。在變壓器油箱內(nèi)常見的故障有繞組匝間或層間絕緣破壞造成的短路，或高壓繞組對地絕緣破壞造成的單相接地。變壓器油是良好的絕緣和冷卻介質，在油箱里充滿油，油面打到油枕的中部，因此油箱里發(fā)生任何類型的故障或不正常狀態(tài)都會引起箱內(nèi)油狀態(tài)的變化。發(fā)生相間短路或單相接地故障時，故障點由短路電流或接地電容電流造成的電弧溫度很高，使附近的變壓器油及其他絕緣材料受熱分解產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部。發(fā)生繞組的匝間或層間短路時，局部溫度升高也會使油的體積膨脹，排出溶解在油內(nèi)的空氣，形成上升的氣；箱內(nèi)發(fā)生嚴重滲漏時，油面會不斷下降。氣體繼電器具有反映油箱內(nèi)油、氣和運行狀態(tài)的功能，用它構成的瓦斯保護，能夠反映輕微故障在內(nèi)的油箱內(nèi)的各種故障和不正常工作狀態(tài)，因此瓦斯保護是變壓器的主保護之一，被廣泛用于油浸式變壓器上。反應變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少和油流速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護方式。由于短路點電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構成瓦斯保護。0.8MW及以上的油浸式變壓器和0.4MW以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出信號。瓦斯保護應采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動等引起瓦斯保護誤動作。瓦斯保護的原理接線如圖2-2所示。圖2-2 瓦斯保護原理接線圖2.3 變壓器的縱聯(lián)差動保護2.3.1 裝設原則6.3MW及以上并列運行的變壓器，10MW及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中6.3MW及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。對于2MW以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護。2.3.2 縱聯(lián)差動保護應滿足下列要求（1）應能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；（2）在變壓器過勵磁時不應誤動作；（3）在電流回路斷線時應發(fā)出斷線信號，電流回路斷線允許差動保護動作跳閘；（4）在正常清況下，縱聯(lián)差動保護的保護范圍應包括變壓器套管和引出線，如不能包括引出線時，應采取快速切除故障的輔助措施。在設備檢修等特殊情況下，允許差動保護短時利用變壓器套管電流互感器，此時套管和引線故障由后備保護動作切除；如電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有要求時，應將縱聯(lián)差動保護切至旁路斷路器的電流互感器；（5）由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不相等再加上變壓器各側電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動保護的正確工作，須適當選擇各側電流互感器的變比，及各側電流相位的補償使得正常運行和區(qū)外短路故障時，兩側二次電流相等。2.3.3 構成變壓器縱差動保護的基本原則縱差保護原理接線如圖2-3所示。圖2-3 縱差保護原理接線圖正常運行或外部故障時：所以兩側的TA變比應不同，且應使即：或=即按相實現(xiàn)的縱差動保護，其電流互感器變比的選擇原則是兩側TA變比的比值等于變壓器的變比。2.3.4 不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：理論上，正常運行和區(qū)外故障時，。實際上，很多因素使。（為不平衡電流）不平衡電流產(chǎn)生原因及解決方法如表2-1所示。表2-1 不平衡電流產(chǎn)生原因及解決方法不平衡電流的產(chǎn)生原因減輕和消除方法1勵磁涌流的影響a.速飽和變流器；2變壓器兩側電流相位不同b.波形鑒別3計算變比與實際變比不同c.二次諧波制動4兩側電流互感器型號不同d.互感器的接法和變比5變壓器帶負荷調整分接頭e.平衡線圈補償2.4 相間短路的后備保護對降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，根據(jù)各側接線、連接的系統(tǒng)和電源情況的不同，應配置不同的相間短路后備保護，該保護宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。單側電源雙繞組變壓器和二繞組變壓器，相間短路后備保護宜裝于各側。非電源側保護帶兩段或二段時限，用第一時限斷開本側母聯(lián)或分段斷路器，縮小故障影響范圍；用第一時限斷開本側斷路器；用第二時限斷開變壓器各側斷路器。電源側保護帶一段時限，斷開變壓器各側斷路器。兩側或二側有電源的雙繞組變壓器和二繞組變壓器，各側相間短路后備保護可帶兩段或二段時限。為滿足選擇性的要求或為降低后備保護的動作時間，相間短路后備保護可帶方向，方向宜指向各側母線，但斷開變壓器各側斷路器的后備保護不帶方向。低壓側有分支，并接至分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側裝設保護外，還應在每個分支裝設相間短路后備保護。如變壓器低壓側無專用母線保護，變壓器高壓側相間短路后備保護，對低壓側母線相間短路靈敏度不夠時，為提高切除低壓側母線故障的可靠性，可在變壓器低壓側配置兩套相間短路后備保護。該兩套后備保護接至不同的電流互感器。發(fā)電機變壓器組，在變壓器低壓側不另設相間短路后備保護，而利用裝于發(fā)電機中性點側的相間短路后備保護，作為高壓側外部、變壓器和分支線相間短路后備保護。相間后備保護對母線故障靈敏度應符合要求。為簡化保護，當保護作為相鄰線路的遠后備時，可適當降低對保護靈敏度的要求。2.4.1 過電流保護過電流保護按躲過可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定，起動電流比較大，對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，靈敏度往往不能滿足要求。因此過電流保護宜用于降壓變壓器。2.4.2 負序電流及單相式低壓起動的過電流保護對于大容量的發(fā)電機變壓器組，由于額定電流大，電流元件往往不能滿足遠后備靈敏度的要求，可采用負序電流保護。負序電流保護由負序電流元件和反應對稱短路故障的單相式低壓過電流保護組成。負序電流保護靈敏度較高，且在星、三角接線的變壓器另一側發(fā)生不對稱短路故障時，靈敏度不受影響，接線也較簡單。低壓啟動過電流保護的基本原理：當過電流保護不能滿足靈敏度要求時可采用低壓起動的過電流保護。只有電壓測量元件和電流測量元件同時動作后才能起動時間繼電器，經(jīng)預定的延時發(fā)出跳閘脈沖。序電流及單相式低壓起動的過電流保護原理接線如圖2-4所示。圖2-4負序電流及單相式低壓起動的過電流保護原理接線圖2.4.3 復合電壓起動的過電流保護復合電壓起動的過電流保護的基本原理為：由負序電壓濾過器、過電壓繼電器及低電壓繼電器組成復合電壓起動回路。當發(fā)生各種不對稱短路時，出現(xiàn)負序電壓，過壓繼電器動作其常閉接點斷開低電壓繼電器失電其常閉接點閉合起動中間繼電器，低壓閉鎖開放。若電流繼電器也動作，則起動時間繼電器，經(jīng)預定延時發(fā)出跳閘脈沖。 保護原理接線圖如圖2-5所示。圖2-5復合電壓起動的過電流保護原理接線圖2.5 變壓器接地保護電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地（零序）保護。作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。而變壓器零序保護的方式與變壓器的中性點的絕緣水平和接地方式有關，應予分別對待。與110kV及以上中性點直接接地電網(wǎng)連接的降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，對外部單相接地短路引起的過電流，應裝設接地短路后備保護，該保護宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的接地故障。（1）在中性點直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點直接接地運行，對單相接地引起的變壓器過電流，應裝設零序過電流保護，保護可由兩段組成，其動作電流與相關線路零序過電流保護相配合。每段保護可設兩個時限，并以較短時限動作于縮小故障影響范圍，或動作于本側斷路器，以較長時限動作于斷開變壓器各側斷路器。（2）對330kV, 5OOkV變壓器，為降低零序過電流保護的動作時間和簡化保護，高壓側零序一段只帶一個時限，動作于斷開變壓器高壓側斷路器；零序一段也只帶一個時限，動作于斷開變壓器各側斷路器。（3）對自耦變壓器和高、中壓側均直接接地的二繞組變壓器，為滿足選擇性要求，可增設零序方向元件，方向宜指向各側母線。（4）普通變壓器的零序過電流保護，宜接到變壓器中性點引出線回路的電流互感器；零序方向過電流保護宜接到高、中壓側二相電流互感器的零序回路；自耦變壓器的零序過電流保護應接到高、中壓側二相電流互感器的零序回路。（5）對自耦變壓器，為增加切除單相接地短路的可靠性，可在變壓器中性點回路增設零序過電流保護。（6）為提高切除自耦變壓器內(nèi)部單相接地短路故障的可靠性，可增設只接入高、中壓側和公共繞組回路電流互感器的星形接線電流分相差動保護或零序差動保護。2.5.1 中性點直接接地變壓器的零序保護中性點直接接地變壓器的零序保護原理為：中性點直接接地運行的變壓器僅裝設零序電流保護。保護用電流互感器裝在中性點的引出線上,通常配置兩段式零序電流保護,每段帶兩級時限,以較短的時限斷開母聯(lián)斷路器或分段斷路器,以縮小故障影響的范圍,以較長的時限動作于變壓器各側斷路器。零序電流保護第段的動作電流及時限應與相鄰元件零序電流保護第段相配合,一般,動作電流按照與相鄰元件零序電流保護第段在靈敏性上的配合條件來整定。中性點直接接地變壓器的零序保護原理如圖2-6所示。圖2-6中性點直接接地變壓器的零序保護原理接線圖2.5.2 中性點可能接地或不接地時的零序保護變壓器中性點可能接地運行或不接地運行時，對外部單相接地短路引起的過電流，以及對因失去接地中性點引起的變壓器中性點電壓升高，應按下列規(guī)定裝設后備保護。2.5.2.1 全絕緣變壓器應按2.5中（1）所規(guī)定裝設零序過電流保護，滿足變壓器中性點直接接地運行的要求。此外，應增設零序過電壓保護，當變壓器所連接的電力網(wǎng)失去接地中性點時，零序過電壓保護經(jīng)0.3sO.5s時限動作斷開變壓器各側斷路器。2.5.2.2 分級絕緣變壓器為限制此類變壓器中性點不接地運行時可能出現(xiàn)的中性點過電壓，在變壓器中性點應裝設放電間隙。此時應裝設用于中性點直接接地和經(jīng)放電間隙接地的兩套零序過電流保護。此外，還應增設零序過電壓保護。用于中性點直接接地運行的變壓器按2.5中（1）的規(guī)定裝設保護。用于經(jīng)間隙接地的變壓器，裝設反應間隙放電的零序電流保護和零序過電壓保護。當變壓器所接的電力網(wǎng)失去接地中性點，又發(fā)生單相接地故障時，此電流電壓保護動作，經(jīng)0.3sO.5s時限動作斷開變壓器各側斷路器。2.6 變壓器的過勵磁保護對于高壓側為330kV及以上的變壓器，為防止由于頻率降低和/或電壓升高引起變壓器磁密過高而損壞變壓器，應裝設過勵磁保護。保護應具有定時限或反時限特性并與被保護變壓器的過勵磁特性相配合。定時限保護由兩段組成，低定值動作于信號，高定值動作于跳閘。2.7 變壓器的過負荷保護0.4MVA及以上數(shù)臺并列運行的變壓器和作為其他負荷備用電源的單臺運行變壓器，根據(jù)實際可能出現(xiàn)過負荷情況，應裝設過負荷保護。自耦變壓器和多繞組變壓器，過負荷保護應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。過負荷保護可為單相式，具有定時限或反時限的動作特性。對經(jīng)常有人值班的廠、所過負荷保護動作于信號；在無經(jīng)常值班人員的變電所，過負荷保護可動作跳閘或切除部分負荷。變壓器的過負荷保護原理為：過負荷保護反應變壓器對稱過負荷引起的過電流。保護用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時動作于信號。過負荷保護的安裝側，應根據(jù)保護能反應變壓器各側繞組可能過負荷情況來選擇，對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側。3 短路電流計算及保護整定3.1 短路電流的計算3.1.1 短路計算的基準值取發(fā)電機額定容量為基準容量，發(fā)電機額定電壓為基準電壓：742MVA20kV3.1.2 系統(tǒng)電抗的估算高壓側斷路器額定開斷電流見表1-3：42kA3.1.2.1 最大運行方式下系統(tǒng)電抗的估算在最大運行方式下，變壓器高壓側三相短路時，系統(tǒng)側提供的短路電流按高壓側斷路器額定開斷電流的2/3考慮，故：28kA系統(tǒng)側等效阻抗：11.79其中：為變壓器高壓側額定電壓，見表1-2。系統(tǒng)側等效阻抗標幺值：0.08其中：為變壓器高壓側額定電壓，見表1-2。3.1.2.2 最小運行方式下系統(tǒng)電抗的估算在最小運行方式下，變壓器高壓側三相短路時，系統(tǒng)側提供的短路電流按高壓側斷路器額定開斷電流的1/2考慮，故：21kA系統(tǒng)側等效阻抗：15.72其中：為變壓器高壓側額定電壓，見表1-2。系統(tǒng)側等效阻抗標幺值：0.11其中：為變壓器高壓側額定電壓，見表1-2。3.1.3 變壓器高壓側三相短路電流的計算變壓器的電抗標幺值：0.14其中：為變壓器阻抗電壓百分數(shù)，見表1-2；為變壓器的額定容量，見表1-2。3.1.3.1 最大運行方式下變壓器高壓側三相短路電流的計算變壓器高壓側三相短路的短路電流標幺值：14.93其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1；為變壓器的電抗標幺值，見3.1.3。變壓器高壓側三相短路的短路電流實際值：33.57kA其中：為變壓器高壓側額定電壓，見表1-2。3.1.3.2 最小運行方式下變壓器高壓側三相短路電流的計算變壓器高壓側三相短路的短路電流標幺值：11.53其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1。變壓器高壓側三相短路的短路電流實際值：25.93kA3.1.4 變壓器高壓側兩相短路根據(jù)變壓器保護整定的內(nèi)容，可知需計算最小運行方式下變壓器高壓側兩相短路電流。根據(jù)經(jīng)驗公式可知：兩相短路電流為三相短路電流的倍。故變壓器高壓側兩相短路的短路電流實際值：22.46kA其中：為最小運行方式下變壓器高壓側三相短路電流，見3.1.3.2。3.1.4.1 短路電流各序分量假設B、C兩相故障，則故障回路正、負序電抗：=（+）/=0.09其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1； 為變壓器的電抗標幺值，見3.1.3；最小運行方式下系統(tǒng)電抗，見3.1.2.2。B、C兩相故障時，A相高壓側正、負、零序電流為：=其中：取1。變壓器高壓側A、B、C三相短路電流標幺值：=T=其中：T=，,。變壓器高壓側A、B、C三相短路電流實際值：=kA變壓器高壓側各序電壓分量：=變壓器高壓側A、B、C三相短路電壓標幺值：=T=變壓器高壓側A、B、C三相短路電壓實際值：=kV3.1.5 變壓器低壓側三相短路3.1.5.1 最大運行方式下變壓器低壓側三相短路電流的計算變壓器低壓側三相短路的短路電流標幺值：8.25其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1； 為變壓器的電抗標幺值，見3.1.3；為最大運行方式下系統(tǒng)電抗，見3.1.2.1。變壓器低壓側三相短路的短路電流實際值：176.72kA其中：為變壓器低壓側額定電壓，見表1-2。3.1.5.2 最小運行方式下變壓器低壓側三相短路電流的計算變壓器低壓側三相短路的短路電流標幺值：7.70其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1； 為變壓器的電抗標幺值，見3.1.3；為最大運行方式下系統(tǒng)電抗，見3.1.2.2。變壓器低壓側三相短路的短路電流實際值：164.94kA其中：為變壓器低壓側額定電壓，見表1-2。3.1.6 變壓器低壓側兩相短路根據(jù)變壓器保護整定的內(nèi)容，可知需計算最小運行方式下變壓器低壓側兩相短路電流。根據(jù)經(jīng)驗公式可知：兩相短路電流為三相短路電流的倍。故變壓器低壓側兩相短路的短路電流實際值：117.80kA其中：為最小運行方式下變壓器低壓側三相短路電流。3.1.6.1 短路電流各序分量假設B、C兩相故障，則故障回路正、負序電抗：=/（+）=0.13其中：為發(fā)電機超瞬變電抗，見表1-1；為變壓器的電抗標幺值，見3.1.3；為最大運行方式下系統(tǒng)電抗，見3.1.2.2。B、C兩相故障時，A相低壓側正、負、零序電流為：=其中：為高壓側兩相短路時，A相的正序電流，見3.1.4.1；為高壓側兩相短路時，A相的負序電流，見3.1.4.1。變壓器低壓側A、B、C三相短路電流標幺值：=T=其中：T=，,。變壓器低壓側A、B、C三相短路電流實際值：=kA變壓器低壓側各序電壓分量：=其中：為高壓側兩相短路時，A相的正序電壓，見3.1.4.1；為高壓側兩相短路時，A相的負序電壓，見3.1.4.1。變壓器低壓側A、B、C三相短路電壓標幺值：=T=變壓器低壓側A、B、C三相短路電壓實際值：=kV3.1.7 變壓器高壓側單相接地短路根據(jù)變壓器保護整定的內(nèi)容，可知需計算最小運行方式下變壓器高壓側單相接地短路電流。當變壓器高壓側單相接地短路時，故障回路的零序電抗為：=0.14故障點的短路電流標幺值為：=9.38其中：、為變壓器高壓側正、負序阻抗，見3.1.4.1； 取1。故變壓器外部高壓側單相接地短路電流實際值為：=21.10kA3.1.8 變壓器低壓側單相接地短路根據(jù)變壓器保護整定的內(nèi)容，可知需計算最小運行方式下變壓器低壓側單相接地短路電流。當變壓器低壓側單相接地短路時，故障回路的零序電抗為：=0.14可知故障點的短路電流標幺值為：=11.11其中：、為變壓器低壓側正、負序阻抗，見3.1.6.1；取1。故變壓器低壓側單相接地短路電流實際值為：=223.22kA3.1.9 變壓器內(nèi)部單相接地短路變壓器內(nèi)部單相接地短路取變壓器高壓側單相接地短路電流和低壓側單相接地短路電流的最大值，即取3.1.7和3.1.8中短路電流的最大值。故變壓器內(nèi)部單相接地短路電流為：223.22kA3.2 保護的整定計算3.2.1 變壓器縱差保護整定計算縱差保護是變壓器內(nèi)部故障的主保護，主要反應變壓器油箱內(nèi)部、套管和引出線的相間和接地短路故障，以及繞組的匝間短路故障。變壓器縱差保護的技術要求有：（1）在變壓器空載投人或外部短路切除后產(chǎn)生勵磁涌流時，縱差保護不應誤動作。（2）在變壓器過勵磁時，縱差保護不應誤動作。（3）為提高保護的靈敏度，縱差保護應具有比率制動或標積制動特性。在短路電流小于起始制動電流時，保護裝置處于無制動狀態(tài).其動作電流很小小于額定電流)，保護具有較高的靈敏度。當外部短路電流增大時，保護的動作電流又自動提高，使其可靠不動作。（4）在最小運行方式下，縱差保護區(qū)內(nèi)各側引出線上兩相金屬性短路時，保護的靈敏系數(shù)不應小于2。（5）在縱差保護區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴重短路故障時，為防止因電流互感器飽和而使縱差保護延遲動作，縱差保護應設差電流速斷輔助保護，以快速切除上述故障。3.2.1.1 縱差保護最小動作電流的整定最小動作電流應大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即2A其中：為變壓器額定電流；為電流互感器的變比；為可靠系數(shù)，取1.31.5；為電流互感器的比誤差，lOP型取0.06, 5P型和TP型取0.02；為變壓器調壓引起的誤差，取調壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)；由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設時取0.05。3.2.1.2 起始制動電流的整定起始制動電流：=0.9/=4.25A其中：為變壓器額定電流；為電流互感器的變比。3.2.1.3 不平衡電流的整定縱差保護的動作電流應大于外部短路時流過差動回路的不平衡電流。變壓器種類不同，不平衡電流計算也有較大差別。=1.77A其中：為變壓器調壓引起的誤差，取調壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)；由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設時取0.05；為電流互感器的變比；為電流互感器的比誤差，取0.1；電流互感器的同型系數(shù)，=1.0；外部短路時，最大穿越短路電流周期分量，取最大運行方式下變壓器三相短路電流，見3.1.3.1和3.1.5.1；非周期分量系數(shù)，兩側同為TP級電流互感器取1.0；兩側同為P級電流互感器取1.52.0。3.2.1.4 差動保護的動作電流的整定差動保護的動作電流=2.48A其中：為可靠系數(shù)，取1.31.5。3.2.1.5 制動系數(shù)的整定制動系數(shù)=0.5其中：為最大制動電流。上式中最大制動電流的選取，因差動保護制動原理的不同以及制動線圈的接線方式不同而會有很大差別。在實際工程計算時應根據(jù)差動保護的工作原理和制動回路的接線方式而定。制動線圈的接線原則是使外部故障時制動電流最大，而內(nèi)部故障時制動電流最小。當制動線圈數(shù)比變壓器繞組少，不可能將每側電流分別接人制動線圈時，可以將幾個無源側電流合并后接入制動線圈，但不應將幾個有源側電流合并接人制動線圈。3.2.1.6 動作特性折線斜率S的整定動作特性折線斜率SS=0.28其中：為電流互感器的變比；縱差保護動作電流，見3.2.1.4；縱差保護最小動作電流，見3.2.1.1；外部短路時，最大穿越短路電流周期分量，取最大運行方式下變壓器三相短路電流，見3.1.3.1和3.1.5.1。3.2.1.7 靈敏系數(shù)縱差保護的靈敏系數(shù)應按最小運行方式下差動保護區(qū)內(nèi)變壓器引出線上兩相金屬性短路計算。靈敏系數(shù)：=1.85其中：縱差保護動作電流，見3.2.1.4；外部短路時，保護區(qū)內(nèi)的最小短路電流，取最小運行方式下變壓器兩相短路電流，見3.1.4和3.1.6。3.2.1.8 變壓器出口三相短路時動作電流的整定變壓器出口三相短路時動作電流：=+(-)=2.66A其中：為制動系數(shù)，見3.2.1.5；為起始制動電流，見3.2.1.2。3.2.1.9 差電流速斷的整定對220kV500kV變壓器，差電流速斷是縱差保護中的一個輔助保護。當內(nèi)部故障電流很大時。防止由于電流互感器飽和引起縱差保護延遲動作。差電流速斷的整定值應按躲過變壓器初始勵磁涌流或外部短路最大不平衡電流整定。=2.48A其中：為差電流速斷的動作電流；為變壓器的額定電流；為最大不平衡電流，見3.2.1.3。為倍數(shù)，視變壓器容量和系統(tǒng)電抗大小，推薦值如下：6300kVA及以下712630031500kVA4.57.040000120000kVA3.06.0120000kVA及以上2.05.0容量越大，系統(tǒng)電抗越大，K取值越小。按正常運行方式保護安裝處二相短路計算靈敏系數(shù)：1.23.2.1.10 二次諧波制動比的整定在利用二次諧波制動來防止勵磁涌流誤動的縱差保護中，諧波制動回路可以單獨整定。整定值可用差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值表示，通常稱這一比值為二次諧波制動比。根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動比可整定為：=0.150.2取=0.15。3.2.1.11 涌流間斷角的推薦值按鑒別涌流間斷角原理構成的變壓器差動保護，根據(jù)運行經(jīng)驗，閉鎖角可取為。有時還采用涌流導數(shù)的最小間斷角和最大波寬，其閉鎖條件為：；3.2.2 變壓器零序差動保護220500kV變壓器，單相接地短路是主要故障型式之一。特別是單相變壓器組，變壓器油箱內(nèi)部相間短路不可能發(fā)生。變壓器零序差動保護就是保護變壓器單相接地短路而設置的。零序差動保護各側采用變比相同的電流互感器，采用比率制動式或標積制動式差動繼電器或差電流繼電器。由于保護采用比率制動型差動保護,故其整定方法如3.2.1，只是將各個式子中的=0。3.2.2.1 零序差動保護最小動作電流的整定最小動作電流應大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即1.67A其中：為變壓器額定電流；為電流互感器的變比；為可靠系數(shù)，取1.31.5；為電流互感器的比誤差，lOP型取0.06，5P型和TP型取0.02；由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設時取0.05。3.2.2.2 起始制動電流的整定起始制動電流=0.9/=4.25A其中：為變壓器額定電流；為電流互感器的變比。3.2.2.3 不平衡電流的整定零序差動保護的動作電流應大于外部短路時流過差動回路的不平衡電流。=1.33A其中：由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設時取0.05；為電流互感器的變比；為電流互感器的比誤差，取0.1；電流互感器的同型系數(shù)，=1.0；外部短路時，最大穿越短路電流周期分量，取最大運行方式下變壓器三相短路電流，見3.1.3.1和3.1.5.1；非周期分量系數(shù)，兩側同為TP級電流互感器取1.0；兩側同為P級電流互感器取1.52.0。3.2.2.4 零序差動保護的動作電流的整定零序差動保護的動作電流=1.86A其中：為可靠系數(shù)，取1.31.5；為最大不平衡電流，見3.2.1.3。3.2.2.5 制動系數(shù)的整定制動系數(shù)=0.46其中：縱差保護動作電流，見3.2.1.4；為最大制動電流。3.2.2.6 動作特性折線斜率S的整定動作特性折線斜率SS=0.21其中：為電流互感器的變比；縱差保護動作電流，見3.2.1.4；縱差保護最小動作電流，見3.2.1.1；外部短路時，最大穿越短路電流周期分量，取最大運行方式下變壓器三相短路電流，見3.1.3.1和3.1.5.1。3.2.2.7 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)=1.75其中：縱差保護動作電流，見3.2.1.4；外部短路時，保護區(qū)內(nèi)的最小短路電流，取最小運行方式下變壓器兩相短路電流，見3.1.4和3.1.6。3.2.3 發(fā)電機變壓器組公共差動保護整定計算根據(jù)GB14285的規(guī)定，200MW及以上大型機組要求發(fā)電機、變壓器的縱差保護按雙重化原則配置。除公共差動保護外，發(fā)電機和變壓器還應裝設單獨的縱差保護，與公共的縱差保護一起實現(xiàn)快速保護的雙重化。發(fā)一變組的公共差動保護采用變壓器差動保護的原理，其整定計算方法見3.2.1。3.2.4 變壓器瓦斯保護整定計算瓦斯保護是反應變壓器油箱內(nèi)各種故障的主保護。當油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瓦斯保護應瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應瞬時動作于斷開變壓器各側斷路器。瓦斯保護動作于信號的輕瓦斯部分，通常按產(chǎn)生氣體的容積整定。對于容量10MVA以上的變壓器，整定容積為250300ml。瓦斯保護動作于跳閘的重瓦斯部分，通常按通過氣體繼電器的油流流速整定。流速的整定與變壓器的容量、接氣體繼電器的導管直徑、變壓器冷卻方式，氣體繼電器的型式等有關。表3-1為動作于跳閘的瓦斯保護油流流速整定表。表3-1 瓦斯保護油流流速整定表變壓器容量kVA氣體繼電器型式 連接導管內(nèi)徑mm冷卻方式動作流速整定值m/s1000及以下QJ-5050自冷或風冷0.70.870007500QJ-5050自冷或風冷0.81.0750010000QJ-8080自冷或風冷0.70.810000以上QJ-8080自冷或風冷0.81.0200000以下QJ-8080強迫油循環(huán)1.01.2200000及以上QJ-8080強迫油循環(huán)1.21.3500kV變壓器QJ-8080強迫油循環(huán)1.31.4有載調壓開關QJ-25251.0根據(jù)本變壓器參數(shù)，可知其動作流量整定值為1.21.3。3.2.5 變壓器相間短路的后備保護整定計算3.2.5.1 過電流保護的整定過電流保護主要用于降壓變壓器，作為防御外部相間短路引起的變壓器過電流和變壓器內(nèi)部相