电力变压器保护毕业设计
4、掌握继电保护设计的内容、步骤和方法； 5、同时提高计算、制图和编写技术文件的技能。
2系统设计方案研究
2.1变电所主变压器基本情况介绍
本次设计的主要对象是位于某矿区变电所的两台主变压器，型号为S9-6300/35(选型计算见附录)，电压等级为35KV，由两台变压器并列运行，35KV
#为高压侧，由2#，3两条输电线路与系统环并运行。6.3kV侧的主接线形式为单母线接线，并通过两条平行双回线路与煤矿热电厂相连接。
本次设计变电所主接线如下图2-1所示
任务要求：根据变压器的实际运行情况，对其进行各种保护整定，并分析各种保护情况下灵敏度的校验过程，并绘制整个系统原理接线图。
2-1变电所主接线
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2.2系统运行方式分析
2.2.1系统运行方式分析原则
电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求，所以在设计之出，就先要系统的对变电站的运行方式分析，以便与今后的计算和定值整定工作，另外也可以有针对性的设立短路点，简化计算工作，提高设计效率。
系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式，而系统的最小运行方式也不一定是保护的最小运行方式。
对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，其他运行方式下也一定能保护其选择性；灵敏性的校验则要根据最小运行方式来进行，因为在最小运行方式下，灵敏度仍然符合要求，那在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求。
根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。继电保护中，短路时通过保护的短路电流为最大运行方式。
根据系统最小负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入相应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式为最小运行方式。继电保护中，通过保护的短路电流为最小运行方式。
根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应的数量发电机，变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对更复杂的系统，最大最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。对于某特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏度有困难时，且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况，可不予考虑。 2.2.2煤矿变电所各种电气运行方式的分析
设计题目给定的条件为：系统35KV母线最大及最小运行方式下的系统电抗分别为Xmax=0.46，Xmin=0.57（Sj=100MVA）.煤矿热电厂有两台发电机经升压后由两条电缆线路与煤矿变电所35KV母线相连。虑变电所所有可能的运行方式，以确定继电保护装置整定计算和灵敏度校验时所需要的各个短路电流 运行方式1：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行，同时煤矿热电厂两台发电机同时工作。变电所两台变压器并列运行。
运行方式2：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路
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器闭合运行，同时煤矿热电厂两台发电机同时工作。变电所一台变压器单独运行。
运行方式3：变电所高压侧单母线运行，低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行，同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所两台变压器并列运行。 运行方式4：变电所高压侧单母线运行，低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行，同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所一台变压器单独运行。
运行方式5：煤矿发电厂两台发电机同时工作，并且系统以最大运行方式运行，变压器高压侧短路
运行方式6：煤矿发电厂仅一台发电机工作，并且系统以最小运行方式运行，变压器高压侧短路
2.3 变压器各种保护及其装设条件
2.3.1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.
800千伏安及以下的油浸式变压器，应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面降低时应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时，宜动作于断开变压器各电源侧的断路器，如降压变压器高压侧无断路器且未采用第50条所列的措施时，则可作用于信号。400千伏安及以下的车间内油浸式变压器，也应装瓦斯保护。对于变压器引出线，套管及内部的故障，应采用下列保护方式。 2.3.2 纵差动保护
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1-3。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
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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。
从图2-2可见，正常运行和外部短路，流过差动继电器的电流为
Ir?I12?I22，在理想的情况下，其值等于零。但实际上由于电流互感器特性、变比等因素，流过继电器的电流为不平稳电流。变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为Ir?I12?I22，即为短路点的短路电流。当该电流大于KD的动作电流时，KD动作。
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2-2中，应使I12?I22?I1I?2 （2-1） nTA1nTA2式中nTA1——高压侧电流互感器的变比； nTA2——低压侧电流互感器的变比。
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，
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即使满足式（2-1）条件，差动回路中仍回流过一定的不平衡电流Iunb , Iunb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）用于6300千伏安及以上并列运行的变压器； （2）用于10000千伏安及以上单独运行的变压器；
（3）用于6300千伏安及以上的厂用工作变压器，对厂用备用变压器可装设电流速断保护代替差动保护。
如变压器的纵差保护对单相接地短路灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。纵联差动保护的整定值可小于额定电流。
纵联差动保护应符合以下要求：
（1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流； （2）应在变压器过励磁时不误动。
差动保护范围一般包括变压器套管以其引出线，但在某种情况下，如母线上进，出线回路较少的发电厂和变电所，差动保护可利用变压器套管内部的电流互感器。 2.3.3过电流保护
过电流保护一般用于容量较小的降压变压器上，其单相原理接线如图1—8 所示。保护装置的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流IL。max来整定，即
KrelIop=I
KreLmax式中 Krel—可靠系数，一般采用1.2~1.3； Kre—返回系数，一般采用0.85； ILmax—变压器的最大负荷电流。
一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。
2.3.4过负荷保护
变压器过负荷保护反映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，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择：
（1）对于双绕组升压变压器，装于发电机侧。
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