繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

1、1 緒論如今，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)器在 35kV 變電站中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，他不僅保護(hù)著設(shè)備本身的安全，而且還保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行， 因此，做好繼電保護(hù)的整定對(duì)于保障設(shè)備安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行是十分重要 的。繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用與電力系統(tǒng)，農(nóng)網(wǎng)和小型發(fā)電系統(tǒng)，是電網(wǎng)及電氣 設(shè)備安全可靠運(yùn)行的保證。加強(qiáng)繼電保護(hù)管理，健全溝通橋梁，加強(qiáng)繼電保護(hù)定值正定檔案管理是提高繼電保護(hù)定值整定的必要措施。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣 主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠

2、（所） 電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電 氣部分投資大小的決定性因素。繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求， 電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注 入新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在 40 余年的時(shí)間里完成了發(fā)展 的 4 個(gè)歷史階段。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步， 繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為： 計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。2 繼電保護(hù)相關(guān)理論知識(shí)2.1 繼電保護(hù)的概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)

3、行的異常工況，以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng) 化措施。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā) 電機(jī)、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)。2.2 繼電保護(hù)的任務(wù)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)， 自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以 減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。2.3 繼電保護(hù)基本原理繼電保護(hù)裝置的作用是起到反事故的自動(dòng)裝置的作用， 必須正確地區(qū)分 正 常”與不正?！边\(yùn)行狀態(tài)、被保護(hù)元件的外部故障”與內(nèi)部故障”，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù) 的功能，因此，通過(guò)檢測(cè)各種狀態(tài)下被保護(hù)元件所反映的各

4、種物理量的變化并予 以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護(hù)裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護(hù)。2.3.1 反映電氣量的保護(hù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流與電壓的比 值（阻抗）和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護(hù)元件的一端裝沒(méi)的 種種變換器可以檢測(cè)、比較并鑒別出發(fā)生故障時(shí)這些基本參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的 差別，就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)裝置。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是:（1）電流增大：短路時(shí)故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過(guò)負(fù)荷電流。（2）電壓降低：當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相 電壓值下降

5、，且越靠近短路點(diǎn)，電壓越低。（3 ）電流與電壓之間的相位角改變：正常運(yùn)行時(shí)電流與電壓間的相位角是負(fù) 荷的功率因數(shù)角，一般約為20,三相短路時(shí)，電流與電壓之間的相位角是由線路的 阻抗角決定的，一般為6085,而在保護(hù)反方向三相短路時(shí)，電流與電壓之 間的相位角則是180（ -60。-85 ）。（4）測(cè)量阻抗發(fā)生變化：測(cè)量阻抗即測(cè)量點(diǎn)（保護(hù)安裝處）電壓與電流之比值,正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量阻抗為負(fù)荷阻抗；金屬性短路時(shí)，測(cè)量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗,故障后測(cè)量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。（5）不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)相序分量，如兩相及單相接地短路時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量；單相接地時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這

6、些分量在正常運(yùn)行時(shí)是不出現(xiàn)的。利用短路故障時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。232反映非電氣量的保護(hù)如反應(yīng)溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構(gòu)成電力變壓器的瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)等。2.4 對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性四個(gè)基本要求。對(duì)于作用于繼電器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時(shí)滿足 四個(gè)基本要求，而對(duì)于作用于信號(hào)以及只反映不正常的運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，這四個(gè)基本要求中有些要求可以降低。（1）選擇性選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)

7、 時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。（2）速動(dòng)性速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般必須快速切除的故障有：1）使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值 （一般為0.7倍額定電壓）。2）大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障。3）中、低壓線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障。0.04s4)可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)造成強(qiáng)烈干擾的故障。故障切除 時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.08s ,最快的可達(dá)0.01s0.04s , 一般斷路器的跳閘時(shí)間

8、為0.06s0.15s ,最 快的可達(dá)0.02s0.06s 。對(duì)于反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置， 一般不要求快速動(dòng)作，而應(yīng)按照 選擇性的條件，帶延時(shí)地發(fā)出信號(hào)。(3) 靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情 況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置 和短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應(yīng)動(dòng)作，即要求不 但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng) 過(guò)較大的過(guò)渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：被保護(hù)線路末端

9、短路時(shí)，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過(guò)保護(hù) 裝置的短路電流為最大運(yùn)行方式；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過(guò)保 護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。(4) 可靠性可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。安全性：要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。信賴性：要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng) 作，即不拒動(dòng)。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。即使對(duì)于相同的 電力元件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)不誤動(dòng)和不拒動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)發(fā)生變化。以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電 保護(hù)的基礎(chǔ)。這四

10、個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。繼電保護(hù)相 當(dāng)于一種在線的開(kāi)環(huán)的自動(dòng)控制裝置，根據(jù)控制過(guò)程信號(hào)性質(zhì)的不同, 可以分模擬型(它又分為機(jī)電型和靜態(tài)型)和數(shù)字型兩大類。對(duì)于常規(guī)的模擬繼 電保護(hù)裝置，一般包括測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。測(cè)量部分從被保護(hù)對(duì)象 輸入有關(guān)信號(hào)，再與給定的整定值比較，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài);邏輯部分依據(jù)測(cè)量部分輸出量的性質(zhì)、 出現(xiàn)的順序或其組合，進(jìn)行邏輯判斷，以 確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作；執(zhí)行部分依據(jù)前面環(huán)節(jié)判斷得出的結(jié)果子以執(zhí)行： 跳閘 或發(fā)信號(hào)。2.5 繼電保護(hù)裝置的組成一般情況而

11、言，整套繼電保護(hù)裝置由測(cè)量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出三部分 組成。(1 )測(cè)量比較部分：測(cè)量比較部分是測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”“非”性質(zhì)的一組邏輯信 號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。(2) 邏輯部分：邏輯部分使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍,最后確定是應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或是否動(dòng)作及是否延時(shí)等， 并將對(duì)應(yīng)的 指令傳給執(zhí)行輸出部分。(3)執(zhí)行輸出部分：執(zhí)行輸出部分根據(jù)邏輯傳過(guò)來(lái)的指令，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。如在故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)，而在正常運(yùn)行 時(shí)不動(dòng)作等。2.6 工作回路要完成繼電保護(hù)任務(wù)

12、，除了需要繼電保護(hù)裝置外，必須通過(guò)可靠的繼電保護(hù)工作回路的正確工作，才能完成跳開(kāi)故障元件的斷路器、 對(duì)系統(tǒng)或電力元件的不 正常運(yùn)行發(fā)出警報(bào)、正常運(yùn)行狀態(tài)不動(dòng)作的任務(wù)。繼電保護(hù)工作回路一般包括：將通過(guò)一次電力設(shè)備的電流、電壓線性地傳變?yōu)檫m合繼電保護(hù)等次設(shè)備使用的電流、電壓，并使一次設(shè)備與次設(shè)備隔離的 設(shè)備，如電流、電壓互感器及其與保護(hù)裝置連接的電纜等； 斷路器跳閘線圈及與 保護(hù)裝置出口間的連接電纜，指示保護(hù)動(dòng)作情況的信號(hào)設(shè)備；保護(hù)裝置及跳閘、 信號(hào)回路設(shè)備的工作電源等。3.1設(shè)計(jì)依據(jù):(1) 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。(2) 國(guó)標(biāo)GB50062-92電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范。(3) 電力系

13、統(tǒng)繼電保護(hù)(山東工業(yè)大學(xué))。3.2設(shè)計(jì)規(guī)模:3.3本設(shè)計(jì)為35KV降壓變電所。主變?nèi)萘繛?6300KVA電壓等級(jí)為35/10KV。設(shè)計(jì)原始資料：3.3.1 35KV供電系統(tǒng)圖,如圖1所示。3.3.2系統(tǒng)參數(shù)：電源I短路容量:S iDmaF200MVA電源n短路容量:S nDma=250MVA 供電線路：L1=L2=15km L3=L4=10km 線路阻抗：X.=0.4 Q /km。圖1 35KV系統(tǒng)原理接線圖333 35KV變電所主接線圖，如圖2所示B1、B2主變?nèi)萘俊⑿吞?hào)為6300kVA之SF1-6300/35型雙卷變壓器，Y- /11之常規(guī)接線方式，具有帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭，可進(jìn)行有載調(diào)壓。其

14、中Uk %=7.5o運(yùn)行方式：以SI、SU全投入運(yùn)行，線路L1L4全投。DL1合閘運(yùn)行為最大 運(yùn)行方式；以Sn停運(yùn)，線路L3、L4停運(yùn)，DL1斷開(kāi)運(yùn)行為最小運(yùn)行方式。已知變電所10KV出線保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間為1.5s 03.3.4 10KV母線負(fù)荷情況，見(jiàn)下表:負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(KW功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)度(km織布廠12000.851架空線8膠木廠11000.851架空線7印染廠14000.852架空線13配電所15000.852架空線10煉鐵廠17000.852架空線104變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃:4.1系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求:本設(shè)計(jì)35/10KV系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線

15、，10KV側(cè)單母線分段接 線，所接負(fù)荷多為化工型，屬一二類負(fù)荷居多。4.2本系統(tǒng)故障分析:(1)本設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點(diǎn)不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來(lái)講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。 電力變壓器的故障，分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。變壓器的外部故障常見(jiàn)的是高低壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。(3) 變壓器的不正常運(yùn)行過(guò)負(fù)荷、由于外部短路引起的過(guò)電流、油溫上升及不允許的油面下降。4.3 10KV線路繼電保護(hù)裝置:根據(jù)線路的故障類型，按不同的出線回路數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的

16、繼電保護(hù)裝置如下：(1)單回出線保護(hù)：適用于織布廠和膠木廠出線。采用兩段式電流保護(hù)，即電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)。其中電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，不帶時(shí)限，0S跳閘。雙回路出線保護(hù)：適用于印染廠、配電所和煉鐵廠出線。采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)加電流保護(hù)。其中橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)。電流保護(hù)作為橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)。4.4 主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置:變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運(yùn)行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)， 設(shè)置相應(yīng)的主保護(hù)、異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)如下:(1)主保護(hù)：瓦斯保護(hù)(以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（以

17、防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。2）后備保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過(guò)負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)由于過(guò)負(fù)荷而引起的過(guò)電流）。3）異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)：溫度保護(hù)（以檢測(cè)變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)（用變壓器一相電流的70%來(lái)啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)，防止變壓器油溫過(guò)高）。4.5 變電所的自動(dòng)裝置 :1）針對(duì)架空線路的故障多系雷擊、鳥(niǎo)害、樹(shù)枝或其它飛行物等引起的瞬時(shí)性短路，其特點(diǎn)是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除0若運(yùn)行人員試行強(qiáng)送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）已停運(yùn)，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計(jì)在

18、10KV各出線上設(shè)置三相自動(dòng)重合閘裝置（CHZ，即當(dāng)線路斷路器因事故跳 閘后，立即使線路斷路器自動(dòng)再次重合閘，以減少因線路瞬時(shí)性短路故障停電所造成的損失。2）針對(duì)變電所負(fù)荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時(shí)間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計(jì)在 35KV母聯(lián)斷路器（DLi）及10KV母聯(lián)斷路器（DL8）處裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT 03）頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一 ,正常情況下 , 系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz,運(yùn)行頻率和它的額定值見(jiàn)允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，頻率降低會(huì)導(dǎo)致用電企業(yè)的機(jī)械生長(zhǎng)率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來(lái)危害，而有功功率的缺額會(huì)導(dǎo)致頻率的降

19、低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重 要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計(jì) 10KV出線設(shè)置自動(dòng)頻率減負(fù)荷裝置（ZPJH，按用戶負(fù)荷的重要性順序切除04.6 本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述：1）10KV 線路電流速斷保護(hù)： 是根據(jù)短路時(shí)通過(guò)保護(hù)裝置的電流來(lái)選擇動(dòng)作電流的，以動(dòng)作電流的大小來(lái)控制保護(hù)裝置的保護(hù)范圍；有無(wú)時(shí)限電流速斷和延時(shí)電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設(shè)計(jì)選用無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)02）10KV 線路過(guò)電流保護(hù) :是利用短路時(shí)的電流比正常運(yùn)行時(shí)大的特征來(lái)鑒別線路發(fā)生了短路故障， 其動(dòng)作的選擇性由過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作具有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來(lái)保證，有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)；本設(shè)計(jì)與

20、電流速斷保護(hù)裝置共用兩組電流互感器，采用二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，來(lái)切除電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，其保護(hù)范圍為本線路全部和下段線路的一部分。（3） 平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)：是通過(guò)比較兩線路的電流相位和 數(shù)值相同與否鑒別發(fā)生的故障 ; 由電流起動(dòng)元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成，電流起動(dòng)元件用以判斷線路是否發(fā)生故障，功率方向元件用以判斷哪回線路發(fā)生故障，雙回線路運(yùn)行時(shí)能保證有選擇的動(dòng)作。該保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0S，由于橫聯(lián)保護(hù)在相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)短路時(shí)，切除故障的時(shí)間將延長(zhǎng)一倍，故加裝一套三段式電流保護(hù)，作為后備保護(hù)。4）變壓器瓦斯保護(hù)：是

21、利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來(lái)判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時(shí)，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，這時(shí)讓其作用于信號(hào)，稱為輕瓦斯保護(hù)；故障嚴(yán)重時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，在該氣體作用下形成強(qiáng)烈的油流，沖擊繼電器， 使繼電器動(dòng)作， 接點(diǎn)閉合， 這時(shí)作用于跳閘并發(fā)信， 稱為重瓦斯保護(hù)。（5）變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器， 其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)， 差動(dòng)繼電器并接在回路壁中，在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，二次電流在臂中環(huán)流，使差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部短

22、路時(shí)不動(dòng)作，由電流互感器流入繼電器的電流應(yīng)大小相等，相位相反，使得流過(guò)繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時(shí)，從電流互感器流入 繼電器的電流大小不等，相位相同，使繼電器內(nèi)有電流流過(guò)。但實(shí)際上由于變壓器的勵(lì)磁涌流、接線方式及電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中存在不平衡電流，變壓器差動(dòng)保護(hù)需解決這些問(wèn)題，方法有：靠整定值躲過(guò)不平衡電流 采用比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)。采用二次諧波制動(dòng)。采用間歇角原理。采用速飽和變流器。本設(shè)計(jì)采用較經(jīng)濟(jì)的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護(hù)裝置的勵(lì)磁涌流的能力。5短路電流計(jì)算5.1系統(tǒng)等效電路圖：如圖4所示今 0.55 I 60.292 h 0.2920.

23、438弓 0.438DL171.19 弓d1 /7弓 1.19DL65.2今Xl=3.628/ D3圖4系統(tǒng)等效電路圖（各阻抗計(jì)算見(jiàn)4.3）基準(zhǔn)參數(shù)選定：b=100MVA LB=Av 即：35kV 側(cè) LB=37KV 10kV側(cè) LB=1O.5KV。I B1=S/ V3LBi=1.56kAI b2=SB/ V3LB2=5.5kA5.3阻抗計(jì)算（均為標(biāo)幺值）：1)系統(tǒng)：Xi=100/200=0.5X2=1OO/25O=O.42) 線路：L1, L2: X3=X4=1iXiSb/Vb2=0.4X 15X 100/372=0.438L3, L4:X5=X6=13SB/Vb2=0.4X10X 100/

24、372=0.2923)變壓器：B1, B2: X7=X8=(Uk%/100) SBZS=0.075X 100/6.3=1.195.4短路電流計(jì)算:1）最大運(yùn)行方式:2）系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖4所示。3）其中:X9=X+X3 / X4 = 0.719X10= X+XJ/ X6= 0.546X11=X10 / X9= 0.31X12=1+X7= 1.5據(jù)此，系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖5所示故知35KV母線上短路電流:ld1max=lB1/X11=1.560.31=5.032(KA)10KV母線上短路電流：ld2max=lB2ZX12=5.51.5=3.667(KA)折算到35KV側(cè):Id21max=IB1/X12=1.5

25、1.5=1.04(KA)對(duì)于d3點(diǎn)以煉鐵廠計(jì)算:Id3max=5.5(1.5+3.628)=1.073(KA)Sn oS13蟲(chóng)V517他111199 XL=16：S42）最小運(yùn)行方式下：系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖6所示。因Sn停運(yùn),所以僅考慮S單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果;X13=X9+X7=0.719+1.19=1.909所以35KV母線上短路電流:ld1min=lB1/X9=1.560.719=2.17(kA)所以10KV母線上短路電流:ld2min = lB2/Xl3=5.?1.909=2.88(kA)折算到35KV側(cè):Id2imin = lBi/Xi3=1.56/1.909=0.817(kA)對(duì)于d3以煉鐵廠進(jìn)行

26、計(jì)算Id3min=5.3 (1.909+3.628)=0.993(kA)折算到35KV側(cè):Id3imin = 1.56(1.909+3.628)=0.282(kA)dllOKV6.主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇6.1瓦斯保護(hù)輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為 250300cm2整定，本設(shè)計(jì)采用280 cm2。 重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為 0.61.5 cm2整定本，本設(shè)計(jì)采用0.9 cm2。瓦斯繼電器選用FJ-80型。6.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù):選用BCH-2型差動(dòng)繼電器。6.2.1計(jì)算Ie及電流互感器變比，列表如下:(3)林V (刖 KV)A C JOKV3ljc-5 邁 Llt-JOJ.

27、PA1；1-S 擊 U2t-346.4AYACT :監(jiān)線AA氐Y匚T變比l2 Kdbp利用實(shí)用計(jì)算式:Idz1 = KK ( KfzqKtxfi+U+fza) Id2lmax式中：Kk可靠系數(shù)，采用1.3;Kzq非同期分量引起的誤差，采用1；Ktx同型系數(shù)，CT型號(hào)相同且處于同一情況時(shí)取 本設(shè)計(jì)取1。0.5,型號(hào)不同時(shí)取1, U變壓器調(diào)壓時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，采用調(diào)壓百分?jǐn)?shù)的一半，本設(shè)計(jì)取 0.05。 fza繼電器整定匝書(shū)數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差，暫無(wú)法求出，先采用中間值0.05。代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3X (1 X 1X 0.1+0.05+0.05) X 1.04=270.4 (A)

28、2）躲過(guò)變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流Idz1= Kk Ie式中：Kk-可靠系數(shù)，采用1.3;Ie變壓器額定電流:代入數(shù)據(jù)得Idz1= 1.3X 103.9=135.1(A)3）躲過(guò)電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流Idz1= KKTfhmax式中：Kk可靠系數(shù)，采用1.3；Idz1 正常運(yùn)行時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流；采用變壓器的額定電流。代入數(shù)據(jù)得Idzi=1.3X 103.9=135.1(A)比較上述（1）,（ 2）,（ 3）式的動(dòng)作電流，取最大值為計(jì)算值,即:ldz1=270.4 (A)6.2.3確定基本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和繼電器的動(dòng)作電流將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的

29、兩組平衡線圈，再接入差動(dòng)線圈，使繼 電器的實(shí)用匝數(shù)和動(dòng)作電流更接近于計(jì)算值； 以二次回路額定電流最大側(cè)作為基 本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動(dòng)作電流及線圈匝數(shù)計(jì)算如下:基本側(cè)（35KV繼電器動(dòng)作值IdzjsI=KjxIdzl/n I代入數(shù)據(jù)得IdzjsF 帀 X 270.440=11.71 (A)基本側(cè)繼電器差動(dòng)線圈匝數(shù)WcdjsI=AW0/IdzjsI式中：Awo為繼電器動(dòng)作安匝，應(yīng)采用實(shí)際值，本設(shè)計(jì)中采用額定值，取得60安匝。代入數(shù)據(jù)得Wcdjsi=60/11.71=5.12(匝)選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較WdjsI小而相近的數(shù)值，作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)Wdz。即：實(shí)際整定匝數(shù)WcdZ=5

30、（匝）繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流IdzjI=Awo/ WcdZ=60/5=12 (A)保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流IdzI= IdzjINl/Kjx=12X 40/占 =277.1A 6.2.4確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)平衡線圈計(jì)算匝數(shù)WphjsnFWcdz/I e2J-WcdzF5X (4.54.33-1)=0.19(匝)故，取平衡線圈實(shí)際匝數(shù) Wphzn =0工作線圈計(jì)算匝數(shù) Wgzn = Wphzn +Wcdz=5（匝）625計(jì)算由于整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差za fza= (Wphjsn - Wphzn)/( Wp hjsn+ WcdZ) =(0.19-0)/(0.19+5)=0.04此值小于原定值0.05,取法合適，不需重新計(jì)算。6.2.6初步確定短路線圈的抽頭根據(jù)前面對(duì)BCH-2差動(dòng)繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵(lì)磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“ C-C抽頭，實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號(hào)、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過(guò)變壓器空載投入試驗(yàn)最后確定。6.2.7保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值Km玄2本系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，10KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)裝置的靈敏度最低。本裝置靈敏度Km=0.866Kxldimin/ldzi =0