本科畢業(yè)論文10KV變電站的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考

1、 southwest university of science and technology 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）某10kv變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)院名稱(chēng)信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名黃艷青學(xué)號(hào)20095730指導(dǎo)教師畢效輝 教授二一三年六月 教-學(xué)某10kv變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)摘要：10kv變電所是將10kv配電電壓降為380v的終端變電所，主要為企業(yè)和工廠等用戶(hù)直接供電。本設(shè)計(jì)是主要針對(duì)10kv變電所的繼電保護(hù)所做的設(shè)計(jì)，可靠的繼電保護(hù)系統(tǒng)是變電所安全運(yùn)行和穩(wěn)定供電不可或缺的部分，主要用于一次系統(tǒng)的監(jiān)控、測(cè)量和保護(hù)。繼電保護(hù)系統(tǒng)由各種電量與非電量的繼電保護(hù)儀器相互配合而成。

2、通過(guò)提供的原始設(shè)計(jì)資料進(jìn)行詳細(xì)的整定計(jì)算確定保護(hù)方式、類(lèi)型和繼電保護(hù)儀器的整定值，并選擇合適的繼電器使變電所在故障狀態(tài)下繼電保護(hù)系統(tǒng)能可靠、快速、有選擇性地切除故障元件或是發(fā)出故障信號(hào)，從而達(dá)到保護(hù)儀器和確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。并在設(shè)計(jì)中繪制詳細(xì)的保護(hù)接線原理圖和系統(tǒng)展開(kāi)圖。 關(guān)鍵詞： 繼電保護(hù)； 整定計(jì)算； 設(shè)備選型； 圖紙繪制；the relay protection design of 10kv substation abstract：10 kv substation is a distribution voltage form 10kv to 380 v terminal subst

3、ation, mainly for enterprises and factories and other user power supply directly. this design is mainly for the 10 kv substation relay protection design, reliable relay protection system is an integral part of the substation safe operation and stable power supply, mainly used in a system of monitori

4、ng, measurement and protection. by all sorts of power relay protection system and non-electricity protection equipment to cooperate with each other. through the provision of original design data of the detailed way of setting calculation to determine the protection, type, and relay protection settin

5、g value of instruments, and select the ppropriate relay can make the substation fault in the state of relay protection system is reliable, fast and selective removal of fault component or a fault signals, so as to protect equipment and ensure the stability of power system. and draw the design detail

6、s of the protection wiring principle diagram and system expansion plan.key words: protective relaying, setting calculation, equipment selection, rendering drawings目 錄第1章 緒論1 1.1 設(shè)計(jì)概述1 1.2 選題意義與目的2 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及生產(chǎn)需求狀況2第2章 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)思路及意義4 2.1 繼電保護(hù)的基本原理4 2.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求5 2.3 繼電保護(hù)裝置常用器件介紹5 第3章 10kv變電所的一次系統(tǒng)

7、分析及短路電流計(jì)算7 3.1 10kv變電所一次系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)7 3.2 10kv變電所繼電保護(hù)方式和保護(hù)類(lèi)型8 3.2.1 電源進(jìn)線應(yīng)配置的繼電保護(hù)8 3.2.2 電力變壓器應(yīng)配置的繼電保護(hù)8 3.2.3 變電所母線聯(lián)絡(luò)裝置應(yīng)配置的繼電保護(hù)83.3 10kv變電所的短路電流計(jì)算93.3.1 10kv變電所短路計(jì)算的概念和意義9 3.3.2 10kv變電所標(biāo)幺值法短路電流的計(jì)算9 第4章 10kv變電所進(jìn)出線繼電保護(hù)設(shè)計(jì)13 4.1 帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)13 4.2 速斷保護(hù)設(shè)計(jì)14 4.3 欠電壓保護(hù)設(shè)計(jì)16 4.4 電流測(cè)量和電機(jī)儲(chǔ)能回路設(shè)計(jì)17 4.5 防跳閘、合閘信號(hào)及事故分閘信號(hào)設(shè)

8、計(jì)18 第5章 10kv變電所變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)19 5.1 s9_630/10變壓器基本參數(shù)介紹19 5.2 變壓器的故障類(lèi)型和不正常工作狀態(tài)19 5.3 s9_630/10變壓器的繼電保護(hù)配置205.3.1 帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)20 5.3.2 變壓器的電流速斷保護(hù)235.3.3 低壓側(cè)單相接地保護(hù)245.3.4 變壓器低壓側(cè)零序電流保護(hù)25 5.3.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)265.3.6 瓦斯保護(hù)27 5.4 電機(jī)儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)29 5.5 斷路器合閘、分閘信號(hào)29 5.6 變壓器故障及事故分閘信號(hào)30 5.7 事故信號(hào)回路及光子牌顯示30 第6章 10kv變電所母線聯(lián)絡(luò)斷路器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)31 6.1

9、 測(cè)量回路設(shè)計(jì)316.2 過(guò)電流及掉閘回路31 6.3 電流速斷保護(hù)設(shè)計(jì)32 第7章 10kv變電所信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)34 7.1 中央信號(hào)回路的類(lèi)型和設(shè)計(jì)要求34 7.2 中央事故信號(hào)回路34 7.2.1 中央事故信號(hào)回路的構(gòu)成34 7.2.2 zc-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央事故信號(hào)回路34 7.3 中央預(yù)告信號(hào)回路367.3.1 中央預(yù)告信號(hào)回路的構(gòu)成367.3.2 bc-4y型沖擊繼電器構(gòu)成的中央預(yù)告信號(hào)回路36第8章 10kv變電所二次回路的操作電源38 8.1 對(duì)操作電源的基本要求38 8.2 操作電源的選取38 結(jié)論40致謝41參考文獻(xiàn)42附錄1 某10kv變電所的進(jìn)線繼電保護(hù)原理圖4

10、4附錄2 某10kv變電所的變壓器繼電保護(hù)原理圖45附錄3 某10kv變電所聯(lián)絡(luò)斷路器的繼電保護(hù)原理圖46附錄4 某10kv變電所預(yù)報(bào)故障信號(hào)回路原理圖47第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)概述 變電所的所有一次設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于外力、絕緣老化、過(guò)電壓、誤操作、設(shè)計(jì)制造缺陷等原因會(huì)發(fā)生如短路、斷線等故障。最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障就是發(fā)生各種類(lèi)型的短路。在發(fā)生短路時(shí)很有可能發(fā)生以下后果。1. 流過(guò)短路點(diǎn)的短路電流和燃起的電弧使故障元件毀壞。2. 短路電流流過(guò)非故障元件，由于產(chǎn)生大量的熱使元件損壞或縮短其使用壽命。3. 使電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓降低，使大量的用戶(hù)遭到損失或是設(shè)備壞。4. 破壞電力系統(tǒng)中

11、各個(gè)發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使系統(tǒng)崩潰。變電所故障主要是短路故障，包括三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。不同類(lèi)型短路的發(fā)生概率也是不同的，通過(guò)實(shí)際記錄數(shù)據(jù)可知單相接地短路發(fā)生概率最大，約為91.23%。不同類(lèi)型短路的短路電流大小也不一樣，一般為額定電流的幾倍到幾十倍。 隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為了在故障后迅速恢復(fù)變電所的正常運(yùn)行，盡快消除運(yùn)行中的異常情況，以防止大面積的停電和保證對(duì)用戶(hù)的連續(xù)供電，繼電保護(hù)的作用就顯得尤為重要。繼電保護(hù)指的是繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原理、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由互感器獲取電壓

12、、電流信息和故障狀態(tài)下保護(hù)裝置作用于跳閘或是信號(hào)的一整套設(shè)備。繼電保護(hù)的基本任務(wù)如下。1. 快速、自動(dòng)、有選擇地將故障元件或故障部分從系統(tǒng)中分離出來(lái)，保護(hù)故障設(shè)備不遭受更大的破壞，保證其他正常工作的部分正常工作。2. 在電氣設(shè)備不正常工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)維護(hù)的具體條件，發(fā)出故障信號(hào)或是直接跳閘。由于各種保護(hù)之間的相互配合和保證故障損失最小化，往往不要求迅速動(dòng)作，而是根據(jù)危害程度進(jìn)行一定的延時(shí)處理，以免短暫的沖擊波造成繼電器的誤動(dòng)作。針對(duì)10kv變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，該繼電保護(hù)系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)大的部分來(lái)處理：1. 變電所10kv進(jìn)線的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；2. 變電所降壓變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；3. 變電

13、所母線斷路器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；1.2 選題意義與目的 10kv變電所是直接面對(duì)用戶(hù)的終端變電所，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中最為廣泛。繼電保護(hù)系統(tǒng)作為變電所的重要組成部分，它的作用不次于一次系統(tǒng)。因此繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡量周全，整定準(zhǔn)確，這樣才能保證變電所的正常供電和設(shè)備的安全。作為電氣專(zhuān)業(yè)的大學(xué)畢業(yè)生，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是我在大學(xué)期間必修的一門(mén)功課。是專(zhuān)業(yè)的象征性課程。在即將畢業(yè)的時(shí)候，選做繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的畢業(yè)課題有重大意義，它不僅讓我將在大學(xué)中所有的專(zhuān)業(yè)知識(shí)作了一次完整的梳理，鞏固了書(shū)本知識(shí)，還迫使我查閱很多相關(guān)資料，進(jìn)一步了解繼電保護(hù)。10kv變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，它是一個(gè)綜合的課題，讓我在走出學(xué)校工作

14、之前接觸到真正地工程設(shè)計(jì)，這是對(duì)我很大的鍛煉和提高。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及生產(chǎn)需求狀況 繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，不可避免會(huì)發(fā)生各種故障，短路則是最常見(jiàn)的故障。在發(fā)生短路故障時(shí)短路電流會(huì)增大，為了避免電氣設(shè)備的損壞，最早采用了熔斷器串接于電路當(dāng)中，短路發(fā)生時(shí)，短路電流熔斷熔斷器斷開(kāi)要保護(hù)的設(shè)備。這種方式由于簡(jiǎn)單而大量采用。而在現(xiàn)代社會(huì)，電力系統(tǒng)的日趨復(fù)雜化，這種簡(jiǎn)單的設(shè)備已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求了，于是就出現(xiàn)了現(xiàn)在的繼電器保護(hù)裝置，并迅速運(yùn)用于保護(hù)技術(shù)當(dāng)中。與此同時(shí)，材料和制造等有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)和制造工藝也有著巨大的提高，共經(jīng)歷了機(jī)電式保護(hù)裝

15、置、靜態(tài)繼電保護(hù)裝置和數(shù)字式繼電保護(hù)裝置等三個(gè)階段的發(fā)展。目前在國(guó)內(nèi)有些小型變電所依然使用的是機(jī)電式保護(hù)裝置，由于其抗干擾性能好，價(jià)格較為實(shí)惠，但由于這種保護(hù)裝置的體積大，動(dòng)作速度不夠，觸點(diǎn)容易發(fā)生粘連且磨損嚴(yán)重，不能承擔(dān)超高壓和大容量電力系統(tǒng)的需要而慢慢被取代。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)系統(tǒng)也趨于數(shù)字化，這種繼電保護(hù)裝置稱(chēng)為數(shù)字式繼電保護(hù)。這種保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)同一種硬件電路實(shí)現(xiàn)不同原理的保護(hù)功能，從而使保護(hù)設(shè)備簡(jiǎn)單化，且更易操作，可靠性高且經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，數(shù)字式繼電保護(hù)具有強(qiáng)大的記憶、儲(chǔ)存和運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)原理很復(fù)雜的保護(hù)。通過(guò)程序可以對(duì)故障進(jìn)行分析、記錄和處理，工作的可靠

16、性很高，是目前世界上主要的研究方向。對(duì)于10kv的終端變壓器，它是工廠企業(yè)和民用的主要配電變壓器。在運(yùn)用當(dāng)中最為廣泛，具有很大的研究?jī)r(jià)值。10kv變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)也是朝著簡(jiǎn)單、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于這一類(lèi)的低壓變電所還是采用了原來(lái)的電流繼電器和電壓繼電器等作為主要設(shè)備進(jìn)行保護(hù)裝置的配備，所以目前從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，數(shù)字式保護(hù)裝置初期投入較大且技術(shù)不夠成熟。繼電器保護(hù)裝置還有很大的研究?jī)r(jià)值。第2章 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)思路及意義2.1 繼電保護(hù)的基本原理變電所在運(yùn)行過(guò)程中或許會(huì)出現(xiàn)一些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，這就會(huì)讓系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，造成對(duì)用戶(hù)供電質(zhì)量下降或者對(duì)設(shè)備的損壞。除了應(yīng)采

17、取各種措施消除或是減少事故發(fā)生的可能性之外，一旦故障出現(xiàn)，就必須迅速而且準(zhǔn)確地切除故障元件或故障線路。完成這種功能的電力系統(tǒng)保護(hù)裝置就是電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置。 一般情況下，變電所發(fā)生故障時(shí)總會(huì)伴隨當(dāng)中的一些物理量的改變。例如，發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)有電流增大、電壓降低、線路始端測(cè)量阻抗減小、電壓與電流之間相位角變化等情況。利用這些參量的變化可以構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)系統(tǒng)。如過(guò)電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、阻抗保護(hù)等等。還可以利用流過(guò)某一元件電流方向的不同來(lái)分辨是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障或是保護(hù)區(qū)外的故障（差動(dòng)保護(hù)），判定正向故障還是反向故障（方向電流保護(hù)），利用不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)出現(xiàn)的負(fù)序和零序分量作為判據(jù)構(gòu)成的各種繼電保

18、護(hù)。 除了這些反應(yīng)電氣量變化的保護(hù)裝置外，還有些反應(yīng)非電量的保護(hù)，例如，瓦斯保護(hù)和反應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組溫度升高而構(gòu)成的負(fù)荷保護(hù)。繼電保護(hù)裝置是由一些繼電器以一定方式連接組合以實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)原理。原理如圖2-1所示。測(cè)量比較元件邏輯判斷元件執(zhí)行輸出元件跳閘或信號(hào)相應(yīng)輸入值圖2-1 繼電保護(hù)裝置的組成方框圖由圖2-1我們可以看到，繼電保護(hù)系統(tǒng)分為測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。其中測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，通常是由各種互感器完成這一工作。并將數(shù)值與給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”；“大于”、“不大于”、等于“0”或“1”等性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)；

19、邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)和輸出的邏輯狀態(tài)以及出現(xiàn)的順序或者是它們的組合，使保護(hù)裝置按照一定的邏輯關(guān)系工作，然后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“非”、“延時(shí)啟動(dòng)”、“延時(shí)返回”以及記憶等回路；執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分送出的信號(hào)，最后完成保護(hù)任務(wù)的裝置。如故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，異常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)。2.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求變壓器各電氣元件之間通常都是用斷路器互相連接，每臺(tái)斷路器都裝有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，它們可以向斷路器發(fā)出跳閘脈沖，從而動(dòng)作于跳閘。繼電保護(hù)裝置是以各電氣元件或線路作為被保護(hù)對(duì)象，其切除故障的范

20、圍是斷路器之間的部分。繼電保護(hù)的基本要求是有選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。這些要求之間相輔相成或是相互制約，根據(jù)具體的情況加以協(xié)調(diào)處理。1選擇性：作用于跳閘的保護(hù)裝置的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，來(lái)保證供電系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍然能繼續(xù)安全運(yùn)行。2速動(dòng)性：快速地切除故障可以提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少用戶(hù)在低電壓情況下的工作時(shí)間，減輕故障元件的損壞程度，縮小故障的影響范圍以及提高自動(dòng)重合閘裝置和備用電源自動(dòng)投入裝置的動(dòng)作成功率等。因此，在故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)盡量保證繼電保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，從而切除故障。3靈敏性：保護(hù)裝置的靈敏度是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)

21、生故障或異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的繼電保護(hù)裝置應(yīng)該是在規(guī)定的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，不論其位置、形式以及系統(tǒng)的運(yùn)行方向怎樣，都能靈敏反應(yīng)。4可靠性：保護(hù)裝置的可靠性是指在指定的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，它不能拒絕動(dòng)作，而在正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，又不能誤動(dòng)作。可靠性是保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和維護(hù)水平的主要表現(xiàn)，因此是繼電保護(hù)裝置的最根本要求。2.3 繼電保護(hù)裝置常用器件介紹繼電保護(hù)裝置是由一些繼電器通過(guò)各種方式組合而成，這些常用的繼電器主要包括以下幾種。1. 電流繼電器電流繼電器是電流保護(hù)的主要測(cè)量器件，它是反應(yīng)電流變化的簡(jiǎn)單繼電器的典型代表，在10kv的變電所當(dāng)中，通常選擇dl-

22、10或是gl-10系列。電流繼電器一般都是過(guò)量繼電器，當(dāng)被保護(hù)線路當(dāng)中電流超過(guò)其整定值時(shí)，由于銜鐵被磁化產(chǎn)生的電磁力矩大于其彈簧的反作用力時(shí)，銜鐵被吸引，從而常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。這就是繼電器動(dòng)作的原理；當(dāng)被保護(hù)電路中電流減小，繼電器內(nèi)部回路中產(chǎn)生的力矩小于彈簧的作用力時(shí)，銜鐵釋放。常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)，這就是繼電器的返回。返回電流與動(dòng)作電流之比稱(chēng)為繼電器的靈敏系數(shù)。2. 電壓繼電器欠電壓繼電器的觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)其觸點(diǎn)打開(kāi)，出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)母線電壓下降到一定程度的時(shí)候繼電器觸點(diǎn)閉合，保護(hù)裝置動(dòng)作。這個(gè)電壓稱(chēng)為動(dòng)作電壓。當(dāng)故障清除，被保護(hù)線路電壓上升到一定值時(shí)，繼電器觸點(diǎn)打開(kāi)，保護(hù)返回。這時(shí)的電壓稱(chēng)

23、為返回電壓。3. 中間繼電器中間繼電器的作用是在繼電保護(hù)裝置中增加觸點(diǎn)個(gè)數(shù)以及容量，其觸點(diǎn)可以是常開(kāi)也可以是常閉觸點(diǎn)。4. 時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器的主要功能是在得到電流繼電器或是電壓繼電器的動(dòng)作信號(hào)時(shí)，加以一定的延時(shí)，以保證動(dòng)作的選擇性，而后才把信號(hào)向下一級(jí)傳遞。其主要要求是：延時(shí)動(dòng)作，瞬時(shí)返回。5. 信號(hào)繼電器信號(hào)繼電器用來(lái)做繼電保護(hù)的故障信號(hào)指示，接通燈管或報(bào)警設(shè)備。其動(dòng)作后觸點(diǎn)自保持，不能自動(dòng)返回，需要由值班人員手動(dòng)復(fù)歸。第3章 10kv變電所的一次系統(tǒng)分析及短路電流計(jì)算3.1 10kv變電所一次系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn) 變電所的一次系統(tǒng)是指將所有一次設(shè)備，諸如變壓器、母線、斷路器、電力電容器（補(bǔ)

24、償器）、輸電線路等設(shè)備連接起來(lái)的線路。在一次系統(tǒng)當(dāng)中，幾乎所有電氣設(shè)備都在高電壓狀態(tài)下工作，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和其自身的安全，必須在一次系統(tǒng)上設(shè)計(jì)二次系統(tǒng)，對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控。設(shè)計(jì)可靠的二次系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。因此必須對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的分析和準(zhǔn)確的判斷。如圖3-1所示。 qsfqftaqsqsfutvqsqsfutvqstaqfqsqsqfqstayoyo進(jìn)線變壓器聯(lián)絡(luò)測(cè)量電壓互感器圖3-1 10kv變電所一次系統(tǒng)圖需要說(shuō)明的是，圖3-1只是一次系統(tǒng)的一部分，全圖是由與上圖對(duì)稱(chēng)的另一部分一起構(gòu)成的。作為主電路的備用電路和電源。通過(guò)聯(lián)絡(luò)線將兩邊連起來(lái)。當(dāng)電路正常運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)

25、線處的1qf接通對(duì)線路供電，而聯(lián)絡(luò)處的3qf處于斷開(kāi)狀態(tài)，線路處于正常工作狀態(tài)。電路線路系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，各種繼電保護(hù)使其1qf跳閘，而為了能使其他設(shè)備正常工作，在斷開(kāi)1qf的同時(shí)接通3qf，另一路電源為其供電。它對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，因而要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的繼電保護(hù)。圖中采用單母線分段式接線，一段正常工作，一段作為后備線路和電源，由于兩段同時(shí)出故障的可能性很小，因此這樣可以很大程度提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。在進(jìn)線處，采用母線隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，為了保證進(jìn)線端的穩(wěn)定，防止因電流電壓波動(dòng)引起的其他電氣設(shè)備的不正常工作，必須對(duì)這里的斷路器進(jìn)行二次保護(hù)。在主接線中使用的是接于a、c兩相的電流

26、互感器，所以在保護(hù)的時(shí)候也要采用兩相兩繼電器的星型接線方式。另外，在保護(hù)中最好做一個(gè)欠電壓保護(hù)；在變壓器端，母線隔離開(kāi)關(guān)和斷路器接于變壓器的高壓端，采用了三相的電流互感器接線，在變壓器保護(hù)當(dāng)中就首選三相三繼電器的接線方式；母線聯(lián)絡(luò)處起到了備用電源和備用電路在另一電路故障時(shí)投入工作的切換作用，采用兩相電流互感器，在設(shè)計(jì)保護(hù)時(shí)，就選擇了兩相兩繼電器接線。3.2 10kv變電所繼電保護(hù)方式和保護(hù)類(lèi)型3.2.1 電源進(jìn)線應(yīng)配置的繼電保護(hù) 通過(guò)對(duì)10kv變電所一次系統(tǒng)的分析，在該變電所的兩組進(jìn)線當(dāng)中必須設(shè)定以下保護(hù)方式：1帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，采用兩相兩繼電器星型接線，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。2速斷保護(hù)，

27、采用兩相兩繼電器星型接線，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。3欠電壓保護(hù)，由電壓互感器引出線，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。3.2.2 電力變壓器應(yīng)配置的繼電保護(hù) 對(duì)于10kv的電力變壓器，查閱相關(guān)的變壓器參數(shù)以及結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)設(shè)以下保護(hù)配置：1裝于變壓器高壓側(cè)的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，采用三相三繼電器星型接線。作用于信號(hào)和斷路器跳閘，同時(shí)兼做低壓側(cè)的單相接地保護(hù)。2電流速斷保護(hù)，采用三相三繼電器星型接線，裝于變壓器高壓側(cè)，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。3零序電流保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路的后備保護(hù)。4裝于高壓側(cè)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，由于過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般三相對(duì)稱(chēng)，因此采用單相一繼電器接線。作用于信號(hào)。5瓦斯保護(hù)，裝于變壓器上

28、。輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于信號(hào)和斷路器跳閘。3.2.3 變電所母線聯(lián)絡(luò)裝置應(yīng)配置的繼電保護(hù) 母線聯(lián)絡(luò)裝置是兩組線路和電源的重要切換設(shè)備，在保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮到兩組線路的特點(diǎn)，現(xiàn)給出以下配置：1過(guò)電流保護(hù)，采用兩相兩繼電器接線，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。2速斷保護(hù)，采用兩相兩繼電器接線，作用于信號(hào)和斷路器跳閘。3.3 10kv變電所的短路電流計(jì)算3.3.1 10kv變電所短路電流計(jì)算的概念和意義通常情況下在三相交流運(yùn)行的電力系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括了以下幾種短路故障：三相短路、兩相短路和單相接地短路。一般來(lái)說(shuō)，三相短路的電流值最大?？梢赃_(dá)到額定電壓的很多倍。短路時(shí)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，損壞電氣設(shè)

29、備。短路時(shí)電壓大大降低，嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在短路過(guò)程中，短路電流的波動(dòng)情況取決于電力系統(tǒng)的電源容量或是短路點(diǎn)離電源的距離。短路電流計(jì)算內(nèi)容應(yīng)該包括最大短路電流值，用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定和分?jǐn)嗄芰?，整定繼電保護(hù)裝置；同時(shí)還應(yīng)該求出最小的短路電流值，用來(lái)校驗(yàn)繼電保護(hù)設(shè)備的靈敏度。 3.3.2 10kv變電所標(biāo)幺值法短路電流的計(jì)算標(biāo)幺值是一種相對(duì)單位制法，其值為該設(shè)備的實(shí)際值與選定的基準(zhǔn)值的比值。采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，通常需要首先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，則對(duì)于本設(shè)計(jì)，基準(zhǔn)容量選擇為，與其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗可以由下式推導(dǎo) (3-1) (3-2) 1. 三相短路電流計(jì)算對(duì)于

30、本設(shè)計(jì)，其計(jì)算電路如圖3-2所示。圖3-2 短路電流計(jì)算電路圖1) 基準(zhǔn)值的選定由圖3-2可知變電所高壓側(cè)的電壓等級(jí)為10kv，低壓側(cè)電壓等級(jí)為0.38kv，則其標(biāo)幺值法的基準(zhǔn)值為：高壓側(cè)，低壓側(cè)。而 2) 計(jì)算電路中主要元件的電抗標(biāo)幺值a. 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值計(jì)算已知系統(tǒng)在最大方式下，因此 b. 架空線路的電抗標(biāo)幺值計(jì)算查相關(guān)手冊(cè)得到，已知架空線路長(zhǎng)則有c. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算查手冊(cè)可以得到s9-630/10的，于是有由于是兩臺(tái)同型號(hào)變壓器，所以，所以該電路的短路等效電路如圖3-3所示。圖3-3 短路等效電路圖3) 對(duì)于短路點(diǎn)k-1的計(jì)算 最大運(yùn)行方式下計(jì)算a. 總電抗標(biāo)幺值b.

31、三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為d. 三相短路容量 最小運(yùn)行方式下計(jì)算a. 總電抗標(biāo)幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量4) 對(duì)于短路點(diǎn)k-2點(diǎn)的計(jì)算 最大運(yùn)行方式下計(jì)算a. 總電抗標(biāo)幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量 最小運(yùn)行方式下計(jì)算a. 總電抗標(biāo)幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量2. 兩相短路電流計(jì)算在系統(tǒng)容量無(wú)限大時(shí)，發(fā)生兩相短路的短路電流可以由下式求得 (3-3)式中，為短路點(diǎn)的線電壓。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電

32、流和三相短路電流有如下的關(guān)系 (3-4)因此，在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，可以計(jì)算出該短路點(diǎn)的三相短路電流，從而得到兩相短路電流。3. 單相短路電流計(jì)算在工程設(shè)計(jì)中，常利用下式計(jì)算單相短路電流 (3-5)式中，為電源相電壓；為單相短路回路的阻抗，可查相關(guān)手冊(cè)?；虬聪率接?jì)算 (3-6)式中，、分別為變壓器單相的等效電阻和電抗；、分別為相線與n線或與pe線的短路回路電阻和電抗，可由相關(guān)手冊(cè)查得。在相關(guān)手冊(cè)查得本設(shè)計(jì)用變壓器單相短路電流為第4章 10kv變電所進(jìn)出線繼電保護(hù)設(shè)計(jì)4.1 帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì) 1帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)在運(yùn)用當(dāng)中可以作為主保護(hù)或是下級(jí)保護(hù)拒動(dòng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時(shí)也

33、可以作為本線路主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)的近后備保護(hù)。這里采用了定時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，這種保護(hù)的整定動(dòng)作時(shí)間固定。在一般的情況下，過(guò)電流保護(hù)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，也能作為鄰近保護(hù)的后備保護(hù)。如圖4-1(a)所示，電流互感器分別接于保護(hù)線的a、c兩相，正常工作時(shí)斷路器qf閉合，在系統(tǒng)中由于短路而導(dǎo)致的短路電流增大時(shí)，流入電流繼電器的電流增大，繼電器啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器kt的延時(shí)后，信號(hào)傳送至信號(hào)繼電器線圈，接通脫扣線圈而斷路器跳閘。同時(shí)信號(hào)繼電器發(fā)出故障信號(hào)。 （a）（b） 圖4-1 (a）帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的接線原理圖; (b) 帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)展開(kāi)圖2帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算1）動(dòng)作電流的整定計(jì)算 (4-1)式

34、中 可靠系數(shù)，取1.2(dl)至1.3(gl)； 返回系數(shù)，取0.85； 過(guò)負(fù)荷電流，；接線系數(shù)，取1；電流互感器變比(300/5)； 所以 取。2）動(dòng)作時(shí)間的整定計(jì)算一般比相鄰保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)階梯時(shí)間，這里相鄰的為速斷保護(hù)，時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為它的后備保護(hù)。其動(dòng)作時(shí)間為1s。3）靈敏度的校驗(yàn) 保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)為 (4-2)式中 為最小運(yùn)行方式下，線路末端兩相短路穩(wěn)態(tài)電流；在過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)時(shí)，靈敏度大于1.2即滿(mǎn)足要求；，滿(mǎn)足要求。 在此選擇gl-11/5型過(guò)電流繼電器即能滿(mǎn)足要求。4.2 速斷保護(hù)設(shè)計(jì) 1電流速斷保護(hù)原理作為進(jìn)線保護(hù)的主保護(hù)，要求速斷保護(hù)能迅速地切除故障。需要注意的是

35、，這里采用瞬時(shí)速斷保護(hù)是不合適的。因?yàn)槟妇€短路和饋線出口短路的短路電流是一樣的，根本無(wú)法區(qū)分是母線故障還是饋線短路。所以進(jìn)線只能采用定時(shí)限速斷電流保護(hù)。圖4-2是無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的原理圖，由圖中可以知道，它和前面不同的地方在于沒(méi)有時(shí)間繼電器，這是為了時(shí)現(xiàn)瞬時(shí)動(dòng)作。 (a) (b)圖4-2 (a ) 電流速斷保護(hù)原理圖; (b) 電流速斷保護(hù)展開(kāi)圖2電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 1）動(dòng)作電流的整定 (4-3)式中 最大運(yùn)行方式下線路末端的三相短路超瞬態(tài)電流可靠系數(shù)，取1.2(dl)或1.5(gl)則2）靈敏度校驗(yàn) 按最小方式運(yùn)行下線路始端兩相短路電流校驗(yàn)，則有 (4-4)式中 為最小運(yùn)行方式下，線路

36、始端兩相短路電流；因此，；不滿(mǎn)足靈敏度要求，因此裝設(shè)帶時(shí)限的速斷保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照相鄰元件末端短路時(shí)的最大三相短路整定，其整定電流為 (4-5)式中 為最大運(yùn)行方式下相鄰元件末端三相短路穩(wěn)態(tài)電流。則有，取57a；靈敏度校驗(yàn)為： ，滿(mǎn)足要求；動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s，設(shè)計(jì)原理圖如圖4-1所示。這里選擇dl-31/100型電流繼電器，整定倍數(shù)為8倍。4.3 欠電壓保護(hù)設(shè)計(jì) 1欠電壓保護(hù)的基本原理在工廠運(yùn)行過(guò)程中，由于發(fā)生短路故障等原因，線路電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。這會(huì)給線路和電氣設(shè)備帶來(lái)很大的損傷。例如：讓電動(dòng)機(jī)疲倒、堵轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生很大的短路電流，以至于燒壞電動(dòng)機(jī)。當(dāng)線路中電壓降

37、低到一定程度時(shí)，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)疲倒。這時(shí)的電壓稱(chēng)為臨界電壓。線路電壓降低到臨界電壓時(shí)，保護(hù)電器啟動(dòng)，這是欠電壓保護(hù)，它的任務(wù)主要是防止設(shè)備因過(guò)載而燒毀。當(dāng)本路電壓低于臨界電壓保護(hù)電器才動(dòng)作的稱(chēng)為失壓保護(hù)，其主要任務(wù)則是防止電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中采用了欠電壓保護(hù)，裝于出線上。其保護(hù)原理圖如4-3所示。圖4-3 欠電壓保護(hù)原理圖2欠電壓保護(hù)整定計(jì)算欠電壓保護(hù)的整定電壓為 (4-6)式中 為正常工作時(shí)的最低工作電壓，一般取為額定電壓的90%；為可靠系數(shù)，取1.1；為低電壓繼電器的返回系數(shù)，取1.25；因此，；動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。選擇jvr-380型電壓繼電器。4.4 電流測(cè)量和電機(jī)儲(chǔ)能回路設(shè)計(jì)1

38、電流測(cè)量回路設(shè)計(jì)在前面章節(jié)中，對(duì)于一次系統(tǒng)的分析可知，進(jìn)線端采用的是兩相電流互感器接線，分別接于保護(hù)線段的a、c兩相。因此選擇了兩個(gè)電流表分別接在a、c相上，用以測(cè)量電流值。如圖4-4所示。圖4-4 電流測(cè)量回路2電機(jī)儲(chǔ)能回路設(shè)計(jì) 在斷路器需要跳閘來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能時(shí)，是由電機(jī)儲(chǔ)能設(shè)備為其提供跳閘能量的，那么在正常工作情況下，儲(chǔ)能電路就要儲(chǔ)存足夠的能量，為故障狀況下的跳閘準(zhǔn)備能量。其設(shè)計(jì)電路如圖4-5所示。圖4-5 電流測(cè)量回路4.5 防跳閘、合閘信號(hào)及事故分閘信號(hào)設(shè)計(jì) 在變電所正?；蚴遣徽顟B(tài)下，為了便于值班人員觀察，都會(huì)設(shè)置一些很直觀的信號(hào)來(lái)表示變電所當(dāng)前的工作狀態(tài)。這些直觀信號(hào)就是信號(hào)繼電

39、器發(fā)出的燈光或是報(bào)警信息。如圖4-6和4-7所示。 圖4-6 合閘和防跳閘回路圖4-7 事故分閘信號(hào)回路第5章 10kv變電所變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)5.1 s9_630/10變壓器基本參數(shù)介紹 s9_630/10變壓器為三相油浸式變壓器，其主要參數(shù)如下：安裝位置：戶(hù)外 正常安裝相數(shù)/頻數(shù)：三相 50hz中性點(diǎn)方式：接地電壓變比：6±2×2.50.4kv阻抗電壓：4.5額定容量：630kva聯(lián)結(jié)組號(hào)：dyn11分接范圍：高壓側(cè)±2×2.5分接方式：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓絕緣方式：變壓器油絕緣等級(jí)：f現(xiàn)場(chǎng)工頻耐壓/雷電沖擊耐壓：25/65kv結(jié)構(gòu)形式：密閉 油浸繞組：銅冷卻

40、方式：自然 液冷低壓側(cè)出線形式：絕緣母線溫度顯示控制裝置：要 5.2 變壓器的故障類(lèi)型和不正常工作狀態(tài) 在10kv變電所中，變壓器作為用來(lái)降低電壓的必備電氣設(shè)備，它的故障會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的安全性帶來(lái)巨大威脅，同時(shí)變壓器本身也是十分貴重的。因此在實(shí)際運(yùn)用中，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)變壓器進(jìn)行可靠的繼電保護(hù)裝置的配置，以保證變壓器能夠正常工作。變壓器的故障可以分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部的故障是指油箱內(nèi)的故障，主要包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路和鐵芯的因過(guò)電流而燒壞，同時(shí)產(chǎn)生的電弧會(huì)損壞繞組間的絕緣、燒壞鐵芯、使絕緣材料和變壓器油分解產(chǎn)生大量的氣體，有時(shí)可能會(huì)引起變壓器油箱的爆炸；油箱外的故障主要是指

41、套管和引出線上發(fā)生相間短路以及接地短路等故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：變壓器外部短路，通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐可知，變壓器發(fā)生單相接地短路的概率最大，約占到總故障的83%，其次是兩相接地短路，大約8%。引起的短路電流、負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定值引起的過(guò)負(fù)荷，各種原因引起的冷卻能力下降等問(wèn)題。這些不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯產(chǎn)生大量的熱。另外，在中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星型接線變壓器中，外部發(fā)生接地短路時(shí)，有可能造成變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓，威脅其絕緣；而容量較大的變壓器在過(guò)電壓或是低頻率等異常情況下運(yùn)行會(huì)使變壓器過(guò)勵(lì)磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件的過(guò)熱。變壓器在不正常工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)視其嚴(yán)重程度發(fā)出故障信號(hào)或跳閘，

42、確保變壓器不受到毀滅性的傷害。變壓器故障時(shí)，除了變壓器各側(cè)電壓、電流會(huì)較正常時(shí)有所變化，其內(nèi)部的冷卻油、氣、溫度等非電氣量也會(huì)與正常時(shí)不同。因此就可以根據(jù)這些物理量的改變確定變壓器的繼電保護(hù)方式和類(lèi)型。5.3 s9_630/10變壓器的繼電保護(hù)配置按gb500621992規(guī)定：對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：1、繞組及其引出線的相間短路和中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；2、繞組的匝間短路；3、外部短路引起的過(guò)電流；4、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；5、過(guò)負(fù)荷；6、油面降低；7、變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。根據(jù)s9_630

43、/10變壓器的各種參數(shù)，查閱相關(guān)資料，現(xiàn)給出如下繼電保護(hù)配置。5.3.1 帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)是將被保護(hù)線路的電流接入過(guò)電流繼電器，在線路發(fā)生短路時(shí)，線路中的電流劇增，當(dāng)線路中電流增大到整定值時(shí)，過(guò)電流繼電器動(dòng)作，并且用時(shí)間繼電器來(lái)保證動(dòng)作的選擇性。按照動(dòng)作時(shí)間特性區(qū)分，有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)兩種。由于變壓器高壓側(cè)裝設(shè)有斷路器，因此選擇了定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。同時(shí)考慮到低壓側(cè)的單相接地短路保護(hù)，這里采用三相三繼電器接線方式兼做低壓側(cè)的單相短路保護(hù)，適合小型配電所，接線簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)適用。1定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的基本原理定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變，與

44、故障電流大小無(wú)關(guān)。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置由電磁式系列繼電器組成，其組成原理電路圖如5-1所示。（a）（b）圖 5-1 (a) 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理圖; (b) 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的展開(kāi)圖 當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生相間短路或單相短路時(shí)，較大的故障電流使電流繼電器ka1、ka2和ka3瞬時(shí)動(dòng)作，其觸點(diǎn)閉合，接通時(shí)間繼電器kt的線圈回路，其觸點(diǎn)經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)后閉合，接通信號(hào)繼電器ks和中間繼電器km線圈回路，ks動(dòng)作后，其指示牌掉下，同時(shí)接通信號(hào)回路，發(fā)出燈光信號(hào)或者音響信號(hào)。km動(dòng)作后，接通斷路器qf跳閘線圈yr回路，使斷路器qf跳閘，切除故障部分。在變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時(shí)，工作原理同上。qf跳閘

45、后，其輔助觸點(diǎn)qf 12隨之切斷跳閘回路，以減輕km觸點(diǎn)的工作。在短路故障切除后，繼電保護(hù)裝置除了ks外的其他所有繼電器都自動(dòng)返回起始狀態(tài)，ks可以手動(dòng)復(fù)位。2定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算1) 動(dòng)作電流的整定，為保證被保護(hù)元件通過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)過(guò)電流保護(hù)不誤動(dòng)作，并且在外部故障切除后能可靠返回，其動(dòng)作電流為 (5-1)式中 可靠系數(shù)，取1.2(dl)至1.3(gl)； 返回系數(shù)，取0.85； 變壓器一次側(cè)額定電流；綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)，取1.5至3；電流互感器變比（200/5）；由此 ??；2) 動(dòng)作時(shí)間整定，按照階梯原則整定，高于相鄰的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)一個(gè)時(shí)間階，即式中(定時(shí)限一般為0.5s，反

46、時(shí)限為0.7 s)。為相鄰定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定時(shí)間。一般取作0.5到0.7s。所以在這里取為0.5s。3) 靈敏度校驗(yàn)，躲過(guò)最小運(yùn)行方式下，低壓側(cè)兩相短路時(shí)流過(guò)高壓側(cè)的短路電流來(lái)校驗(yàn)。則有 (5-2)式中 為最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)兩相短路時(shí)，流過(guò)高壓側(cè)的穩(wěn)態(tài)電流；所以有 滿(mǎn)足要求。在這里選擇gl-11/5型繼電器。5.3.2 變壓器的電流速斷保護(hù)當(dāng)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，就需要裝設(shè)電流速斷保護(hù)。變壓器的電流速斷保護(hù)是防止被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性單相或多相短路時(shí)產(chǎn)生電流長(zhǎng)時(shí)間沖擊而引起的事故擴(kuò)大，并且波及故障線路及其以上的設(shè)備，一般都作用于斷路器跳閘。1. 電流速斷保護(hù)的工作原理在

47、帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)當(dāng)中，它有越靠近電源其過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)的缺點(diǎn)，但是短路電流則是與靠近電源其值越大，危害更加嚴(yán)重。因此，在gb500621992中規(guī)定，如果過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限超過(guò)0.5到0.7秒，應(yīng)該裝設(shè)瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流保護(hù)。對(duì)于使用dl型繼電器而言，電流速斷保護(hù)就相當(dāng)于在定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)當(dāng)中去除時(shí)間繼電器，在電流繼電器啟動(dòng)后直接啟動(dòng)信號(hào)繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器接通跳閘回路，從而達(dá)到保護(hù)的目的。如圖5-2所示，其中ka1、ka2、ka3是電流繼電器，在電流超過(guò)整定值時(shí)，電流繼電器動(dòng)作接通信號(hào)繼電器發(fā)出故障信號(hào)，再接通中間繼電器接通跳閘

48、回路。(a) (b)圖5-2 (a) 電流速斷保護(hù)原理圖; (b) 電流速斷保護(hù)展開(kāi)圖2. 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算1) 動(dòng)作電流的整定為了保證前后兩級(jí)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)的選擇性，電流速斷保護(hù)的整定電流應(yīng)該按照躲過(guò)二次側(cè)母線三相短路電流來(lái)整定。因此其整定公式為 (5-3)式中 可靠系數(shù)，取1.5(gl)； 保護(hù)裝置的接線系數(shù)，兩相兩繼電器接線時(shí)取1； 最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)，流過(guò)高壓側(cè)（保護(hù)安裝處）的超瞬態(tài)電流；保護(hù)裝置連接的電流互感器變比，取40；所以有：，取86a；瞬動(dòng)電流倍數(shù)取為8倍。2) 靈敏度的校驗(yàn)靈敏度的校驗(yàn)按照最小運(yùn)行方式下，保護(hù)裝置安裝處兩相短路電流校驗(yàn) (5-4)

49、式中 為最小運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處兩相短路超瞬態(tài)電流。有 ；滿(mǎn)足要求。在這里選擇dl-31/100型繼電器則滿(mǎn)足要求。5.3.3 低壓側(cè)單相短路保護(hù)變壓器低壓側(cè)的單相接地保護(hù)原理和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)線路的保護(hù)類(lèi)似，因此在設(shè)計(jì)時(shí)高壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)采用三相三繼電器的接線方式兼做低壓側(cè)的單相短路保護(hù)如圖5-1所示，這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)在于它既能實(shí)現(xiàn)相間短路保護(hù)，還能實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)的單相短路保護(hù)，通過(guò)實(shí)踐可知，對(duì)于dyn11的配電變壓器，它的保護(hù)靈敏度完全滿(mǎn)足要求，這樣的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)適用，是小配電所的首選方案。5.3.4 變壓器低壓側(cè)零序電流保護(hù)變壓器的主保護(hù)通常采用差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，除了主保護(hù)外變壓器還應(yīng)裝單相接

50、地保護(hù)的后備保護(hù)。后備保護(hù)的作用是為了防止由外部故障引起的變壓器繞組過(guò)電流，并作為相鄰元件（母線或線路）保護(hù)的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。變壓器的單相接地保護(hù)的后備保護(hù)通常采用低壓側(cè)裝設(shè)三相均帶電流脫扣器的低壓斷路器保護(hù)、低壓側(cè)三相均裝設(shè)熔斷器保護(hù)、零序保護(hù)等，也有采用阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)的時(shí)候。1. 零序保護(hù)原理接地故障是電力系統(tǒng)運(yùn)行中最常見(jiàn)的故障形式。在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，用來(lái)當(dāng)做變壓器的主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)。在變壓器發(fā)生接地故障時(shí)，其中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)就是反應(yīng)這些電氣

51、量而構(gòu)成的。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，采用變壓器的零序電流保護(hù)作為接地短路時(shí)的后備保護(hù)。裝于變壓器的低壓側(cè)。如圖5-3所示，保護(hù)用的電流互感器接于變壓器的中性線上。圖5-3 中性點(diǎn)直接接地變壓器零序電流保護(hù)原理圖2. 零序電流保護(hù)的整定計(jì)算1) 動(dòng)作電流的整定保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)，變壓器中性線上流過(guò)的最大不平衡電流，其值按照gb 1094.1-5電力變壓器規(guī)定，不超過(guò)額定電流的35%。其計(jì)算公式為： (5-5)式中 為可靠系數(shù)，在此取1.2；為變壓器低壓側(cè)的額定電流為909.4a；則有 ，取10a。2) 保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)按照最小運(yùn)行方式下，低壓側(cè)母線或母干線單相接地穩(wěn)態(tài)短路電流校驗(yàn) (5-6)

52、式中 為最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)母線或母干線末端單相接地穩(wěn)態(tài)短路電流，則有滿(mǎn)足要求。選擇gl-12/10型繼電器。3) 保護(hù)動(dòng)作時(shí)限整定動(dòng)作時(shí)限應(yīng)該比引出線零序電流后備段的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)階梯時(shí)限。在這里取1s。5.3.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)1. 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的工作原理在大多數(shù)情況下，變壓器的過(guò)負(fù)荷是三相對(duì)稱(chēng)的，在小型變電所中，為了節(jié)約成本，在此選擇只用一個(gè)電流繼電器的單相一繼電器接線方式，在有人值班的變電所，變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)延時(shí)作用于信號(hào)。對(duì)于降壓變壓器裝設(shè)于變壓器的高壓側(cè)。其原理圖如5-4。 (a) (b) 圖5-4 (a)過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理圖; (b) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)展開(kāi)圖2. 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按照躲過(guò)變壓器