10kv电力变压器继电保护的研究

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1、10kv电力变压器继电保护的研究　　摘要：变压器的功能作用以及结构组成对电力系统来说是不可或缺的，将继电保护装置安装在电力变压器体系中，对于电力系统以及电力变压器自身来说都是一种有效保证性能与安全的措施。文章从继电保护基本概念入手，讨论了电力变压器的继电保护类型，并结合实例对10kV油沉式电力变压器的继电保护进行了探讨，供参考。　　关键词：电力系统；变压器；继电保护装置；油沉式变压器；断路器保护　　电力变压器的正常运行可以保证电力的有效运输，而保证电力变压器正常发挥功能的关键是继电保护，其工作能否完成将影响着电力体系的完整度。只有对电力变

2、压器的继电保护进行科学分析，才能在电力变压器续电出现故障时做出合理应对，更好地处理电力运输过程中可能出现的各种意外状况，从而保证电力系统的稳定性和安全性。　　1继电保护基本概念　　在研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况时，需要探讨应对事故的自动化措施。由于这些措施主要用带有触点或辅助触点的继电器来保护电力系统及其元件，例如线路、发电机、变压器和母线等，使之免遭损害，所以称其为继电保护。　　2电力变压器的继电保护　　GB/T50062―52008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中第4.0.3条，针对变压器引出线、套管及内部短路故

3、障的保护范围已经有了详细的说明，结合《工业与民用配电设计手册》第三版第七章的内容，电力变压器的继电保护配置（容量在5000kV?A以下的电力变压器）如下表所示。　　通过上表不难看出，除容量小于400kV?A的变压器外，目前大多数的设计中，高压侧均采用断路器，变压器均需要装设带时限的过电流保护，并且当过电流保护时限大于0.5s时，还需要加装电流速断保护；对于2000～5000kV?A的变压器，当电流速断保护不能满足灵敏性时，还需要装设纵联差动保护。　　3电力变压器继电保护实例　　某大型研发中心项目，两路10kV高压进线，高压母线采用单母线分

4、段运行方式，高压开关柜采用断路器保护；选用两台10/0.4kV的油沉式变压器，容量为1250kV?A，变压器型号为SCB11-10/0.4kV-1250//Dyn11。低压侧母线采用单母线分段运行方式。10kV母线上短路容量假定为300MV?A。　　本案例中，过电流继电器选用GL感应型，是考虑到GL型继电器的反时限特性。反时限过电流继电器的动作根据电流的大小决定，电流上升越快动作时间越短，上升慢时间就长。而DL定时限过电流继电器是根据电流的大小变化，在大于整定值时发出信号，通过时间继电器延时，到时间就发出跳闸信号。所以对短路这种情况来说用

5、GL型是最理想的，可以做到瞬时保护，而DL型一定要在时间继电器延时时间到才能动作。　　3.1过电流保护5　　根据短路电流的计算方法（或查《工业与民用配电设计手册》第三版P.169）不难得出：在变压器低压侧发生三相短路时，变压器出口端的三相短路电流为Ik=25.22kA，流过高压侧的超瞬态电流为：　　（1）　　正常运行时，变压器的额定电流（高压侧）为　　（2）　　因此，装设三个GL型过电流继电器和三个电流比为100/5的电流互感器TA1～TA3，即　　nTA=100/5（3）　　继电器接线方式如图2所示，采用接于相电流的方式。　　根据《工业

6、与民用配电设计手册》第三版第7章表7-3可以查出，过电流保护时，保护装置的动作电流按下式计算（应躲过可能出现的过负荷电流）　　（4）　　式中，Krel为可靠系数，取1.3；Kjx为接线系数，取1；Kgh为过负荷系数，取3；Kr为继电器返回系数，取0.85。　　将以上数值及式（2）、式（3）代入式（4），得保护装置的动作电流Iop.K=16.52A，取17A。　　继续校验保护装置的灵敏系数，应满足（按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流校验）　　（5）5　　为省略计算，依然假定电力系统最小运行方式下，10kV母线上短

7、路容量为300MV?A（实际应用时应从电力部门获取相关数据），即　　（6）　　则最小运行方式下变压器低压侧两相短路时，流过高压侧的稳态电流　　（7）　　式中，2/为变压器低压侧发生两相短路时，流过高压侧的电流分布系数，其取值根据变压器连接组别、继电器接线方式、短路故障形式以及保护方式的不同略有不同。　　3.2电流速断保护　　同理，假定电力系统最大运行方式下，变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的超瞬态电流为（8）　　则保护装置的动作电流（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）为（9）　　式中，Krel为可靠系数，取1.5；Kjx为

8、接线系数，取1。　　将式（3）、式（8）代入式（9），得　　（10）　　取76A。瞬动电流倍数为76A/17A=4.47，取5倍。　　3.3低压侧单相接地故障保护　　拟利用高压侧三相式过电流保