单机容量为600MW的主变压器保护设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘 要随着电力系统的发展,大容量机组不断增多。作为电力系统最重要组成部分之一的变压器不但结构复杂，而且价格昂贵，一旦故障，检修期长，造成的经济损失也是巨大的。因此，为其装设完善的继电保护装置有着重要的意义。本文主要对单机容量为600MW的主变压器进行了系统的保护设计。整个设计共分为四个部分。第一部分对变压器的故障类型及不正常运行状态和变压器的保护进行简要的阐述，并给出设计所需的原始资料；第二部分根据变压器保护的要求对变压器进行保护配置；第三部分是计算短路电流同时对所装设的保护进行整定计算；第四部分是根据短路电流和整定结果选择合适的保护设备，并对所选择的保护设备进行介绍。关键词：变压器 保护配置 短路电流 整定计算I河南理工大学毕业设计（论文）说明书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 录1 绪论11.1 概述11.2 设备参数21.2.1 发电机参数21.2.2 变压器参数31.2.3 高压断路器参数41.2.4 互感器参数51.2.5 电气主接线51.2.6 环境条件52 变压器保护配置62.1 变压器的故障类型及不正常运行状态62.1.1 变压器的故障类型62.1.2 变压器不正常工作状态62.1.3 继电保护设置62.2 瓦斯保护72.3 变压器的纵联差动保护92.3.1 装设原则92.3.2 纵联差动保护应满足下列要求92.3.3 构成变压器纵差动保护的基本原则102.3.4 不平衡电流产生的原因和消除方法：112.4 相间短路的后备保护112.4.1 过电流保护122.4.2 负序电流及单相式低压起动的过电流保护122.4.3 复合电压起动的过电流保护132.5 变压器接地保护142.5.1 中性点直接接地变压器的零序保护152.5.2 中性点可能接地或不接地时的零序保护162.6 变压器的过励磁保护172.7 变压器的过负荷保护173 短路电流计算及保护整定183.1 短路电流的计算183.1.1 短路计算的基准值183.1.2 系统电抗的估算183.1.3 变压器高压侧三相短路电流的计算193.1.4 变压器高压侧两相短路203.1.5 变压器低压侧三相短路223.1.6 变压器低压侧两相短路233.1.7 变压器高压侧单相接地短路253.1.8 变压器低压侧单相接地短路253.1.9 变压器内部单相接地短路263.2 保护的整定计算263.2.1 变压器纵差保护整定计算263.2.2 变压器零序差动保护313.2.3 发电机变压器组公共差动保护整定计算343.2.4 变压器瓦斯保护整定计算343.2.5 变压器相间短路的后备保护整定计算353.2.6 零序电流保护的整定383.2.7 变压器过负荷保护393.2.8 变压器过励磁保护404 设备选型414.1 应用范围414.2 保护功能414.3 装置性能特点444.3.1 双电源双CPU系统硬件结构444.3.2 高性能的硬件平台444.3.3 独创的双CPU并行处理技术454.3.4 完善的自检及互检功能464.3.5 信号出口指示直观明确464.3.6 保护压板和出口压板独立设置，状态明确指示464.3.7 友好的人机界面，装置全透明化464.3.8 强大的通讯功能474.3.9 强抗干扰能力474.3.10 保护功能齐全484.3.11 保护配置灵活可靠484.3.12 保护采用新原理、新技术484.3.13 先进的软件设计技术49总 结50致 谢51参考文献52521 绪论电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。现代工业、农业、交通运输业以及居民生活等都广泛的利用电作为动力、热量、照明等能源。供电的中断或不足，不仅将直接影响生产，造成人民生活紊乱，在某些情况下，甚至会造成极其严重的社会性灾难。改革开放以来，我国经济的快速发展刺激电网的快速发展，尤其是近几年我国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加快。同时随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高，就需要我们继电保护装置发挥更重要的作用，针对系统出现的故障能及时切除，确保电网的安全、稳定、经济的运行。1.1 概述变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量变压器的造价也十分昂贵。由于绝缘的老化或风雪雷电，以及设备的缺陷、设计安装和运行维护不当等原因，因此对变压器可能发生的各种故障和不正常的运行状态进行分析是十分重要的。变压器的内部故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。油箱内部故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等。油箱外部故障包括套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。变压器发生故障，必将对电网和变压器带来危害，特别是发生内部故障时，短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。因此变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。变压器不正常的运行状态包括外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低以及过电压、过励磁等。根据变压器型号及运行条件选用合适的继电保护措施，并对保护装置进行合理的整定，变压器就能安全的运行。变压器的保护装置大约有瓦斯保护、纵差保护、相间短路的后备保护等等。变压器油箱内发生故障时，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。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。后备保护可根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。对于单侧电源的变压器保护装置安装在变压器电源侧，即作为变压器本身故障的后备保护，又反映变压器外部短路引起的过电流。1.2 设备参数1.2.1 发电机参数发电机是由东芝公司设计和制造的高效、全封闭、卧式、三相、隐极式同步发电机，双星形接线，型号为TAKS-LCH。其参数如表1-1所示。表1-1 发电机参数发电机参数额定容量kVA742800额定功率kW668520额定定子电压kV20额定定子电流A21443额定功率因数0.9(滞后)额定励磁电压V520额定励磁电流A4760额定效率（计算值）%98.88定子绕组连接方式YY冷却方式水氢氢短路比0.52同步电抗（饱和值/非饱和值）%213/186瞬变电抗（饱和值/非饱和值）%32.7/30.4超瞬变电抗（饱和值/非饱和值）%27.0/24.0负序电抗（饱和值/非饱和值）%27.0/24.0零序电抗%12.21.2.2 变压器参数主变为3240MVA单相变压器。其参数如表1-2所示。表1-2 变压器参数项目数据型号DFP-240000/330调压方式无励磁调压额定容量240MVA额定低压侧电压20kV续表1-2 变压器参数项目数据额定低压侧电压20kV额定高压侧电压330kV分接电压调压方式33022.5%/20kV额定电流755.8/12000A接线方式Yn，d11相数单相频率50Hz中性点电抗器XKd-340/66，6.8，66kV，1320A阻抗电压百分数14%1.2.3 高压断路器参数330kV高压断路器参数如表1-3所示。表1-3 330kV高压断路器参数330kV高压断路器参数型号HPL550B2额定电压330kV额定电流2500A额定耐受电压510kV分闸时间30ms合闸时间100ms额定开断电流42kA额定耐受电流（峰值）125kA3s额定短时耐受电流42kA额定开关脉冲耐受电压（相对地峰值）950kV1.2.4 互感器参数主变压器高压侧电流互感器变比为800/5；主变压器低压侧电流互感器变比为15000/5；电压互感器变比为。1.2.5 电气主接线电气主接线如图1-1所示。图1-1 发电厂变压器电气主接线1.2.6 环境条件（1）当地最高气温为35，年最低气温为-13，最热月平均气温32。（2）当地海拔高度为520m，地震烈度为7级。（3）当地雷暴日为30天。2 变压器保护配置2.1 变压器的故障类型及不正常运行状态2.1.1 变压器的故障类型变压器的内部故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。油箱内部的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等。油箱外部故障包括套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。变压器发生故障，必将对电网和变压器带来危害，特别是发生内部故障时，短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。因此变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。2.1.2 变压器不正常工作状态变压器不正常的运行状态包括外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。2.1.3 继电保护设置（1）瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低。（2）纵联差动保护：防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。（3）相间短路的后备保护：作为瓦斯保护和纵联差动保护的后备保护。相间短路的后备保护包括：（a）过电流保护；（b）复合电压起动的过电流保护；（c）负序过电流。（4）零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷。（6）过励磁保护：防御变压器过励磁。变压器的继电保护接线如图2-1所示。图2-1 继电保护接线示意图2.2 瓦斯保护当变压器油箱内发生各种短路故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器油和绝缘材料受热分解，产生大量气体，从油箱流向油枕上部，故障愈严重，产生气体越多，流向油枕的气流和油流速度也越快，利用这种气体来实现的保护称气体保护。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造成的单相接地。变压器油是良好的绝缘和冷却介质，在油箱里充满油，油面打到油枕的中部，因此油箱里发生任何类型的故障或不正常状态都会引起箱内油状态的变化。发生相间短路或单相接地故障时，故障点由短路电流或接地电容电流造成的电弧温度很高，使附近的变压器油及其他绝缘材料受热分解产生大量气体，从油箱流向油枕上部。发生绕组的匝间或层间短路时，局部温度升高也会使油的体积膨胀，排出溶解在油内的空气，形成上升的气；箱内发生严重渗漏时，油面会不断下降。气体继电器具有反映油箱内油、气和运行状态的功能，用它构成的瓦斯保护，能够反映轻微故障在内的油箱内的各种故障和不正常工作状态，因此瓦斯保护是变压器的主保护之一，被广泛用于油浸式变压器上。反应变压器油箱内部气体量的多少和油流速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。0.8MW及以上的油浸式变压器和0.4MW以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。瓦斯保护应采取措施，防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。瓦斯保护的原理接线如图2-2所示。图2-2 瓦斯保护原理接线图2.3 变压器的纵联差动保护2.3.1 装设原则6.3MW及以上并列运行的变压器，10MW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6.3MW及以上重要的变压器，应装设纵差保护。对于2MW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。2.3.2 纵联差动保护应满足下列要求（1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；（2）在变压器过励磁时不应误动作；（3）在电流回路断线时应发出断线信号，电流回路断线允许差动保护动作跳闸；（4）在正常清况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。在设备检修等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器，此时套管和引线故障由后备保护动作切除；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器；（5）由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。2.3.3 构成变压器纵差动保护的基本原则纵差保护原理接线如图2-3所示。图2-3 纵差保护原理接线图正常运行或外部故障时：所以两侧的TA变比应不同，且应使即：或=即按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧TA变比的比值等于变压器的变比。2.3.4 不平衡电流产生的原因和消除方法：理论上，正常运行和区外故障时，。实际上，很多因素使。（为不平衡电流）不平衡电流产生原因及解决方法如表2-1所示。表2-1 不平衡电流产生原因及解决方法不平衡电流的产生原因减轻和消除方法1励磁涌流的影响a.速饱和变流器；2变压器两侧电流相位不同b.波形鉴别3计算变比与实际变比不同c.二次谐波制动4两侧电流互感器型号不同d.互感器的接法和变比5变压器带负荷调整分接头e.平衡线圈补偿2.4 相间短路的后备保护对降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，根据各侧接线、连接的系统和电源情况的不同，应配置不同的相间短路后备保护，该保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。单侧电源双绕组变压器和二绕组变压器，相间短路后备保护宜装于各侧。非电源侧保护带两段或二段时限，用第一时限断开本侧母联或分段断路器，缩小故障影响范围；用第一时限断开本侧断路器；用第二时限断开变压器各侧断路器。电源侧保护带一段时限，断开变压器各侧断路器。两侧或二侧有电源的双绕组变压器和二绕组变压器，各侧相间短路后备保护可带两段或二段时限。为满足选择性的要求或为降低后备保护的动作时间，相间短路后备保护可带方向，方向宜指向各侧母线，但断开变压器各侧断路器的后备保护不带方向。低压侧有分支，并接至分开运行母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个分支装设相间短路后备保护。如变压器低压侧无专用母线保护，变压器高压侧相间短路后备保护，对低压侧母线相间短路灵敏度不够时，为提高切除低压侧母线故障的可靠性，可在变压器低压侧配置两套相间短路后备保护。该两套后备保护接至不同的电流互感器。发电机变压器组，在变压器低压侧不另设相间短路后备保护，而利用装于发电机中性点侧的相间短路后备保护，作为高压侧外部、变压器和分支线相间短路后备保护。相间后备保护对母线故障灵敏度应符合要求。为简化保护，当保护作为相邻线路的远后备时，可适当降低对保护灵敏度的要求。2.4.1 过电流保护过电流保护按躲过可能出现的最大负荷电流整定，起动电流比较大，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。因此过电流保护宜用于降压变压器。2.4.2 负序电流及单相式低压起动的过电流保护对于大容量的发电机变压器组，由于额定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。负序电流保护由负序电流元件和反应对称短路故障的单相式低压过电流保护组成。负序电流保护灵敏度较高，且在星、三角接线的变压器另一侧发生不对称短路故障时，灵敏度不受影响，接线也较简单。低压启动过电流保护的基本原理：当过电流保护不能满足灵敏度要求时可采用低压起动的过电流保护。只有电压测量元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继电器，经预定的延时发出跳闸脉冲。序电流及单相式低压起动的过电流保护原理接线如图2-4所示。图2-4负序电流及单相式低压起动的过电流保护原理接线图2.4.3 复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护的基本原理为：由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复合电压起动回路。当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电器动作其常闭接点断开低电压继电器失电其常闭接点闭合起动中间继电器，低压闭锁开放。若电流继电器也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。 保护原理接线图如图2-5所示。图2-5复合电压起动的过电流保护原理接线图2.5 变压器接地保护电力系统中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地（零序）保护。作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。而变压器零序保护的方式与变压器的中性点的绝缘水平和接地方式有关，应予分别对待。与110kV及以上中性点直接接地电网连接的降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，对外部单相接地短路引起的过电流，应装设接地短路后备保护，该保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的接地故障。（1）在中性点直接接地的电网中，如变压器中性点直接接地运行，对单相接地引起的变压器过电流，应装设零序过电流保护，保护可由两段组成，其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合。每段保护可设两个时限，并以较短时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。（2）对330kV, 5OOkV变压器，为降低零序过电流保护的动作时间和简化保护，高压侧零序一段只带一个时限，动作于断开变压器高压侧断路器；零序一段也只带一个时限，动作于断开变压器各侧断路器。（3）对自耦变压器和高、中压侧均直接接地的二绕组变压器，为满足选择性要求，可增设零序方向元件，方向宜指向各侧母线。（4）普通变压器的零序过电流保护，宜接到变压器中性点引出线回路的电流互感器；零序方向过电流保护宜接到高、中压侧二相电流互感器的零序回路；自耦变压器的零序过电流保护应接到高、中压侧二相电流互感器的零序回路。（5）对自耦变压器，为增加切除单相接地短路的可靠性，可在变压器中性点回路增设零序过电流保护。（6）为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可增设只接入高、中压侧和公共绕组回路电流互感器的星形接线电流分相差动保护或零序差动保护。2.5.1 中性点直接接地变压器的零序保护中性点直接接地变压器的零序保护原理为：中性点直接接地运行的变压器仅装设零序电流保护。保护用电流互感器装在中性点的引出线上,通常配置两段式零序电流保护,每段带两级时限,以较短的时限断开母联断路器或分段断路器,以缩小故障影响的范围,以较长的时限动作于变压器各侧断路器。零序电流保护第段的动作电流及时限应与相邻元件零序电流保护第段相配合,一般,动作电流按照与相邻元件零序电流保护第段在灵敏性上的配合条件来整定。中性点直接接地变压器的零序保护原理如图2-6所示。图2-6中性点直接接地变压器的零序保护原理接线图2.5.2 中性点可能接地或不接地时的零序保护变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，对外部单相接地短路引起的过电流，以及对因失去接地中性点引起的变压器中性点电压升高，应按下列规定装设后备保护。2.5.2.1 全绝缘变压器应按2.5中（1）所规定装设零序过电流保护，满足变压器中性点直接接地运行的要求。此外，应增设零序过电压保护，当变压器所连接的电力网失去接地中性点时，零序过电压保护经0.3sO.5s时限动作断开变压器各侧断路器。2.5.2.2 分级绝缘变压器为限制此类变压器中性点不接地运行时可能出现的中性点过电压，在变压器中性点应装设放电间隙。此时应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护。此外，还应增设零序过电压保护。用于中性点直接接地运行的变压器按2.5中（1）的规定装设保护。用于经间隙接地的变压器，装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护。当变压器所接的电力网失去接地中性点，又发生单相接地故障时，此电流电压保护动作，经0.3sO.5s时限动作断开变压器各侧断路器。2.6 变压器的过励磁保护对于高压侧为330kV及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。保护应具有定时限或反时限特性并与被保护变压器的过励磁特性相配合。定时限保护由两段组成，低定值动作于信号，高定值动作于跳闸。2.7 变压器的过负荷保护0.4MVA及以上数台并列运行的变压器和作为其他负荷备用电源的单台运行变压器，根据实际可能出现过负荷情况，应装设过负荷保护。自耦变压器和多绕组变压器，过负荷保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护可为单相式，具有定时限或反时限的动作特性。对经常有人值班的厂、所过负荷保护动作于信号；在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作跳闸或切除部分负荷。变压器的过负荷保护原理为：过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延时动作于信号。过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择，对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。3 短路电流计算及保护整定3.1 短路电流的计算3.1.1 短路计算的基准值取发电机额定容量为基准容量，发电机额定电压为基准电压：742MVA20kV3.1.2 系统电抗的估算高压侧断路器额定开断电流见表1-3：42kA3.1.2.1 最大运行方式下系统电抗的估算在最大运行方式下，变压器高压侧三相短路时，系统侧提供的短路电流按高压侧断路器额定开断电流的2/3考虑，故：28kA系统侧等效阻抗：11.79其中：为变压器高压侧额定电压，见表1-2。系统侧等效阻抗标幺值：0.08其中：为变压器高压侧额定电压，见表1-2。3.1.2.2 最小运行方式下系统电抗的估算在最小运行方式下，变压器高压侧三相短路时，系统侧提供的短路电流按高压侧断路器额定开断电流的1/2考虑，故：21kA系统侧等效阻抗：15.72其中：为变压器高压侧额定电压，见表1-2。系统侧等效阻抗标幺值：0.11其中：为变压器高压侧额定电压，见表1-2。3.1.3 变压器高压侧三相短路电流的计算变压器的电抗标幺值：0.14其中：为变压器阻抗电压百分数，见表1-2；为变压器的额定容量，见表1-2。3.1.3.1 最大运行方式下变压器高压侧三相短路电流的计算变压器高压侧三相短路的短路电流标幺值：14.93其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1；为变压器的电抗标幺值，见3.1.3。变压器高压侧三相短路的短路电流实际值：33.57kA其中：为变压器高压侧额定电压，见表1-2。3.1.3.2 最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流的计算变压器高压侧三相短路的短路电流标幺值：11.53其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1。变压器高压侧三相短路的短路电流实际值：25.93kA3.1.4 变压器高压侧两相短路根据变压器保护整定的内容，可知需计算最小运行方式下变压器高压侧两相短路电流。根据经验公式可知：两相短路电流为三相短路电流的倍。故变压器高压侧两相短路的短路电流实际值：22.46kA其中：为最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流，见3.1.3.2。3.1.4.1 短路电流各序分量假设B、C两相故障，则故障回路正、负序电抗：=（+）/=0.09其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1； 为变压器的电抗标幺值，见3.1.3；最小运行方式下系统电抗，见3.1.2.2。B、C两相故障时，A相高压侧正、负、零序电流为：=其中：取1。变压器高压侧A、B、C三相短路电流标幺值：=T=其中：T=，,。变压器高压侧A、B、C三相短路电流实际值：=kA变压器高压侧各序电压分量：=变压器高压侧A、B、C三相短路电压标幺值：=T=变压器高压侧A、B、C三相短路电压实际值：=kV3.1.5 变压器低压侧三相短路3.1.5.1 最大运行方式下变压器低压侧三相短路电流的计算变压器低压侧三相短路的短路电流标幺值：8.25其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1； 为变压器的电抗标幺值，见3.1.3；为最大运行方式下系统电抗，见3.1.2.1。变压器低压侧三相短路的短路电流实际值：176.72kA其中：为变压器低压侧额定电压，见表1-2。3.1.5.2 最小运行方式下变压器低压侧三相短路电流的计算变压器低压侧三相短路的短路电流标幺值：7.70其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1； 为变压器的电抗标幺值，见3.1.3；为最大运行方式下系统电抗，见3.1.2.2。变压器低压侧三相短路的短路电流实际值：164.94kA其中：为变压器低压侧额定电压，见表1-2。3.1.6 变压器低压侧两相短路根据变压器保护整定的内容，可知需计算最小运行方式下变压器低压侧两相短路电流。根据经验公式可知：两相短路电流为三相短路电流的倍。故变压器低压侧两相短路的短路电流实际值：117.80kA其中：为最小运行方式下变压器低压侧三相短路电流。3.1.6.1 短路电流各序分量假设B、C两相故障，则故障回路正、负序电抗：=/（+）=0.13其中：为发电机超瞬变电抗，见表1-1；为变压器的电抗标幺值，见3.1.3；为最大运行方式下系统电抗，见3.1.2.2。B、C两相故障时，A相低压侧正、负、零序电流为：=其中：为高压侧两相短路时，A相的正序电流，见3.1.4.1；为高压侧两相短路时，A相的负序电流，见3.1.4.1。变压器低压侧A、B、C三相短路电流标幺值：=T=其中：T=，,。变压器低压侧A、B、C三相短路电流实际值：=kA变压器低压侧各序电压分量：=其中：为高压侧两相短路时，A相的正序电压，见3.1.4.1；为高压侧两相短路时，A相的负序电压，见3.1.4.1。变压器低压侧A、B、C三相短路电压标幺值：=T=变压器低压侧A、B、C三相短路电压实际值：=kV3.1.7 变压器高压侧单相接地短路根据变压器保护整定的内容，可知需计算最小运行方式下变压器高压侧单相接地短路电流。当变压器高压侧单相接地短路时，故障回路的零序电抗为：=0.14故障点的短路电流标幺值为：=9.38其中：、为变压器高压侧正、负序阻抗，见3.1.4.1； 取1。故变压器外部高压侧单相接地短路电流实际值为：=21.10kA3.1.8 变压器低压侧单相接地短路根据变压器保护整定的内容，可知需计算最小运行方式下变压器低压侧单相接地短路电流。当变压器低压侧单相接地短路时，故障回路的零序电抗为：=0.14可知故障点的短路电流标幺值为：=11.11其中：、为变压器低压侧正、负序阻抗，见3.1.6.1；取1。故变压器低压侧单相接地短路电流实际值为：=223.22kA3.1.9 变压器内部单相接地短路变压器内部单相接地短路取变压器高压侧单相接地短路电流和低压侧单相接地短路电流的最大值，即取3.1.7和3.1.8中短路电流的最大值。故变压器内部单相接地短路电流为：223.22kA3.2 保护的整定计算3.2.1 变压器纵差保护整定计算纵差保护是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。变压器纵差保护的技术要求有：（1）在变压器空载投人或外部短路切除后产生励磁涌流时，纵差保护不应误动作。（2）在变压器过励磁时，纵差保护不应误动作。（3）为提高保护的灵敏度，纵差保护应具有比率制动或标积制动特性。在短路电流小于起始制动电流时，保护装置处于无制动状态.其动作电流很小小于额定电流)，保护具有较高的灵敏度。当外部短路电流增大时，保护的动作电流又自动提高，使其可靠不动作。（4）在最小运行方式下，纵差保护区内各侧引出线上两相金属性短路时，保护的灵敏系数不应小于2。（5）在纵差保护区内发生严重短路故障时，为防止因电流互感器饱和而使纵差保护延迟动作，纵差保护应设差电流速断辅助保护，以快速切除上述故障。3.2.1.1 纵差保护最小动作电流的整定最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即2A其中：为变压器额定电流；为电流互感器的变比；为可靠系数，取1.31.5；为电流互感器的比误差，lOP型取0.06, 5P型和TP型取0.02；为变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值)；由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。3.2.1.2 起始制动电流的整定起始制动电流：=0.9/=4.25A其中：为变压器额定电流；为电流互感器的变比。3.2.1.3 不平衡电流的整定纵差保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。变压器种类不同，不平衡电流计算也有较大差别。=1.77A其中：为变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值)；由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05；为电流互感器的变比；为电流互感器的比误差，取0.1；电流互感器的同型系数，=1.0；外部短路时，最大穿越短路电流周期分量，取最大运行方式下变压器三相短路电流，见3.1.3.1和3.1.5.1；非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0；两侧同为P级电流互感器取1.52.0。3.2.1.4 差动保护的动作电流的整定差动保护的动作电流=2.48A其中：为可靠系数，取1.31.5。3.2.1.5 制动系数的整定制动系数=0.5其中：为最大制动电流。上式中最大制动电流的选取，因差动保护制动原理的不同以及制动线圈的接线方式不同而会有很大差别。在实际工程计算时应根据差动保护的工作原理和制动回路的接线方式而定。制动线圈的接线原则是使外部故障时制动电流最大，而内部故障时制动电流最小。当制动线圈数比变压器绕组少，不可能将每侧电流分别接人制动线圈时，可以将几个无源侧电流合并后接入制动线圈，但不应将几个有源侧电流合并接人制动线圈。3.2.1.6 动作特性折线斜率S的整定动作特性折线斜率SS=0.28其中：为电流互感器的变比；纵差保护动作电流，见3.2.1.4；纵差保护最小动作电流，见3.2.1.1；外部短路时，最大穿越短路电流周期分量，取最大运行方式下变压器三相短路电流，见3.1.3.1和3.1.5.1。3.2.1.7 灵敏系数纵差保护的灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。灵敏系数：=1.85其中：纵差保护动作电流，见3.2.1.4；外部短路时，保护区内的最小短路电流，取最小运行方式下变压器两相短路电流，见3.1.4和3.1.6。3.2.1.8 变压器出口三相短路时动作电流的整定变压器出口三相短路时动作电流：=+(-)=2.66A其中：为制动系数，见3.2.1.5；为起始制动电流，见3.2.1.2。3.2.1.9 差电流速断的整定对220kV500kV变压器，差电流速断是纵差保护中的一个辅助保护。当内部故障电流很大时。防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延迟动作。差电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定。=2.48A其中：为差电流速断的动作电流；为变压器的额定电流；为最大不平衡电流，见3.2.1.3。为倍数，视变压器容量和系统电抗大小，推荐值如下：6300kVA及以下712630031500kVA4.57.040000120000kVA3.06.0120000kVA及以上2.05.0容量越大，系统电抗越大，K取值越小。按正常运行方式保护安装处二相短路计算灵敏系数：1.23.2.1.10 二次谐波制动比的整定在利用二次谐波制动来防止励磁涌流误动的纵差保护中，谐波制动回路可以单独整定。整定值可用差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值表示，通常称这一比值为二次谐波制动比。根据经验，二次谐波制动比可整定为：=0.150.2取=0.15。3.2.1.11 涌流间断角的推荐值按鉴别涌流间断角原理构成的变压器差动保护，根据运行经验，闭锁角可取为。有时还采用涌流导数的最小间断角和最大波宽，其闭锁条件为：；3.2.2 变压器零序差动保护220500kV变压器，单相接地短路是主要故障型式之一。特别是单相变压器组，变压器油箱内部相间短路不可能发生。变压器零序差动保护就是保护变压器单相接地短路而设置的。零序差动保护各侧采用变比相同的电流互感器，采用比率制动式或标积制动式差动继电器或差电流继电器。由于保护采用比率制动型差动保护,故其整定方法如3.2.1，只是将各个式子中的=0。3.2.2.1 零序差动保护最小动作电流的整定最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即1.67A其中：为变压器额定电流；为电流互感器的变比；为可靠系数，取1.31.5；为电流互感器的比误差，lOP型取0.06，5P型和TP型取0.02；由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。3.2.2.2 起始制动电流的整定起始制动电流=0.9/=4.25A其中：为变压器额定电流；为电流互感器的变比。3.2.2.3 不平衡电流的整定零序差动保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。=1.33A其中：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05；为电流互感器的变比；为电流互感器的比误差，取0.1；电流互感器的同型系数，=1.0；外部短路时，最大穿越短路电流周期分量，取最大运行方式下变压器三相短路电流，见3.1.3.1和3.1.5.1；非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0；两侧同为P级电流互感器取1.52.0。3.2.2.4 零序差动保护的动作电流的整定零序差动保护的动作电流=1.86A其中：为可靠系数，取1.31.5；为最大不平衡电流，见3.2.1.3。3.2.2.5 制动系数的整定制动系数=0.46其中：纵差保护动作电流，见3.2.1.4；为最大制动电流。3.2.2.6 动作特性折线斜率S的整定动作特性折线斜率SS=0.21其中：为电流互感器的变比；纵差保护动作电流，见3.2.1.4；纵差保护最小动作电流，见3.2.1.1；外部短路时，最大穿越短路电流周期分量，取最大运行方式下变压器三相短路电流，见3.1.3.1和3.1.5.1。3.2.2.7 灵敏系数灵敏系数=1.75其中：纵差保护动作电流，见3.2.1.4；外部短路时，保护区内的最小短路电流，取最小运行方式下变压器两相短路电流，见3.1.4和3.1.6。3.2.3 发电机变压器组公共差动保护整定计算根据GB14285的规定，200MW及以上大型机组要求发电机、变压器的纵差保护按双重化原则配置。除公共差动保护外，发电机和变压器还应装设单独的纵差保护，与公共的纵差保护一起实现快速保护的双重化。发一变组的公共差动保护采用变压器差动保护的原理，其整定计算方法见3.2.1。3.2.4 变压器瓦斯保护整定计算瓦斯保护是反应变压器油箱内各种故障的主保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瓦斯保护应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。瓦斯保护动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定。对于容量10MVA以上的变压器，整定容积为250300ml。瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按通过气体继电器的油流流速整定。流速的整定与变压器的容量、接气体继电器的导管直径、变压器冷却方式，气体继电器的型式等有关。表3-1为动作于跳闸的瓦斯保护油流流速整定表。表3-1 瓦斯保护油流流速整定表变压器容量kVA气体继电器型式 连接导管内径mm冷却方式动作流速整定值m/s1000及以下QJ-5050自冷或风冷0.70.870007500QJ-5050自冷或风冷0.81.0750010000QJ-8080自冷或风冷0.70.810000以上QJ-8080自冷或风冷0.81.0200000以下QJ-8080强迫油循环1.01.2200000及以上QJ-8080强迫油循环1.21.3500kV变压器QJ-8080强迫油循环1.31.4有载调压开关QJ-25251.0根据本变压器参数，可知其动作流量整定值为1.21.3。3.2.5 变压器相间短路的后备保护整定计算3.2.5.1 过电流保护的整定过电流保护主要用于降压变压器，作为防御外部相间短路引起的变压器过电流和变压器内部相