對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 題目：題目：對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì) 目錄目錄 1 設(shè)計(jì)原始資料設(shè)計(jì)原始資料.- 1 - 1.1 具體題目.- 1 - 1.2 要完成的內(nèi)容.- 1 - 2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容.- 2 - 2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程.- 2 - 2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置.- 3 - 2.2.1 主保護(hù)配置 .- 3 - 2.2.2 后備保護(hù)配置 .- 4 - 3 變壓器短路點(diǎn)選取變壓器短路點(diǎn)選取.- 4 - 3.1 等效電路的建立.- 4 - 3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取.- 5 - 4 保護(hù)的配合及整定計(jì)算保護(hù)的配合及整定

2、計(jì)算.- 5 - 4.1 BCH2 型繼電器主保護(hù)的整定計(jì)算.- 5 - 4.1.1 基本側(cè)的確定 .- 5 - 4.1.2 確定動(dòng)作電流計(jì)算值 .- 6 - 4.1.3 側(cè)工作線圈的匝數(shù) .- 7 - 4.1.4 確定非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù) .- 7 - 4.1.5 確定相對(duì)誤差 .- 8 - 4.1.6 效驗(yàn)靈敏度 .- 8 - 4.1.7 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流） .- 8 - 4.1.8 動(dòng)作時(shí)間 .- 10 - 4.1.9 靈敏度校驗(yàn) .- 10 - 4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算.- 11 - 4.2.1 變壓器過(guò)電流保護(hù) .- 11 - 4.2.2 變壓器低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù) .- 12

3、 - 4.2.3 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流） .- 13 - 4.2.4 動(dòng)作時(shí)間 .- 13 - 4.2.5 靈敏度校驗(yàn) .- 13 - 5 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇繼電保護(hù)設(shè)備的選擇.- 14 - 5.1 互感器的選擇.- 14 - 5.2 繼電器的選擇.- 15 - 6 二次展開原理圖的繪制二次展開原理圖的繪制.- 16 - 6.1 保護(hù)測(cè)量電路.- 16 - 6.2 保護(hù)跳閘電路.- 16 - 7 保護(hù)的評(píng)價(jià)保護(hù)的評(píng)價(jià).- 17 - 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- 18 - 1 設(shè)計(jì)原始資料 1.1 具體題目 一臺(tái)雙繞組降壓變壓器的容量為 15MVA，電壓比為 3522.5%/6.6kV，Y，d11 接線；

4、采用 BCH-2 型繼電器。求差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電 流。試對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。已知：6.6kV 外部短路的最大三相短路 電流為 9420A；35kV 側(cè)電流互感器變比為 600/5，35kV 側(cè)電流互感器變比為 1500/5；可靠系數(shù)取。3 . 1 rel K 1.2 要完成的內(nèi)容 變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，為了供電的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行， 就必須視其容量的大小、電壓的高低和重要程度，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)部和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部的故障包括 繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等，對(duì)變壓器來(lái)講，這 些故障是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障

5、時(shí)產(chǎn)生的電弧，將其絕緣物質(zhì)劇烈氣化， 可以引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快切除。油箱外的故障主要是絕緣套管 和引出線發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變 壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓； 由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面下降。此 外對(duì)大容量變壓器，由于其額定工作時(shí)的磁通密度接近于鐵芯飽和磁通密度， 因此，在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。針 對(duì)變壓器上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)對(duì)變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝 置。 本設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容主要是針對(duì)于怎樣對(duì)變壓器進(jìn)行主保護(hù)和后備保護(hù)進(jìn)

6、 行的。最終達(dá)到變壓器在任何故障下都能迅速的切斷故障，快速恢復(fù)運(yùn)行。下 面就分別對(duì)其主保護(hù)和后備保護(hù)做一簡(jiǎn)單介紹。 變壓器的主保護(hù)，電力變壓器的主保護(hù)均采用瓦斯保護(hù)，當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生 輕瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作與信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開 變壓器各側(cè)斷路器。對(duì)于 6.3MVA 及以上變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)能躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng) 在變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)不誤動(dòng)。 變壓器的后備保護(hù)，變壓器的相間短路后備保護(hù)首先考慮采用過(guò)電流保護(hù)， 當(dāng)過(guò)電流保護(hù)滿足不了靈敏度要求時(shí)，可采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，若 仍不滿足靈敏度的要求。則可選擇阻抗保

7、護(hù)。雙繞組變壓器，后備保護(hù)應(yīng)裝在 主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護(hù)可帶一段或兩端時(shí)限，以較短的時(shí)限縮小事 故影響范圍，跳母聯(lián)或分段斷路器；較長(zhǎng)的時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。 2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容 2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程 電網(wǎng)、變壓器等對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是可靠性、選擇性、快速性、靈敏 性，即通常所說(shuō)的“四性”，這些要求之間，有的相輔相成、有的相互制約， 需要對(duì)不同的使用條件分別進(jìn)行協(xié)調(diào)。對(duì)于可靠性即對(duì)，對(duì)繼電保護(hù)最基本的 性能要求，它又可分為可信賴性和安全性 2 個(gè)方面?？尚刨囆砸罄^電保護(hù)在 異?；蚬收锨闆r下，能準(zhǔn)確地完成設(shè)計(jì)所要求的動(dòng)作；安全性要求繼電保護(hù)在 非設(shè)計(jì)所要求動(dòng)作的所有情況下，能夠可

8、靠地不動(dòng)作。對(duì)于選擇性，是指在對(duì) 電網(wǎng)影響可能最小的地方，實(shí)現(xiàn)斷路器的控制操作，以終止故障或電網(wǎng)事故的 發(fā)展。對(duì)于速動(dòng)性，是指繼電保護(hù)應(yīng)以允許的可能最快的速度動(dòng)作于斷路器跳 閘，以斷開故障或終止異常狀態(tài)的發(fā)展。對(duì)于靈敏性，是指繼電保護(hù)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī) 定要求動(dòng)作的故障和異常狀態(tài)能夠可靠動(dòng)作的能力。 變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。電力變壓器運(yùn)行的可靠性很高。 由于變壓器發(fā)生故障時(shí)造成的影響很大，因此應(yīng)加強(qiáng)其繼電保護(hù)裝置的功能， 以提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。按技術(shù)規(guī)程的規(guī)定電力變壓器繼電保護(hù)裝置的配 置原則一般為： （1）針對(duì)變壓器內(nèi)部的各種短路及油面下降應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，其中輕瓦斯 瞬時(shí)動(dòng)作與信號(hào)，

9、重瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器。 （3）應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差 動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作與斷開各側(cè)斷路器。 （3）對(duì)由外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流， ，根據(jù)變壓器容量和運(yùn)行情 況的不同以及變壓器靈敏度的要求不同，可以采用過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng) 的過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序電流和單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)或阻抗保護(hù)作為后 備保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作與跳閘。 （4）對(duì) 110kV 以上中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn) 行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設(shè)零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)，帶時(shí)限 動(dòng)作于跳閘。 （5）為防止長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)荷對(duì)設(shè)備的損壞，應(yīng)

10、根據(jù)可能的過(guò)負(fù)荷情況裝設(shè) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。 （6）對(duì)變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)的故障，應(yīng)按變壓器標(biāo)中的規(guī)定，裝設(shè) 作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘裝置。 （7）為了防止變壓器外部故障引起的過(guò)電流即作為變壓器之后備保護(hù)，在 變壓器上裝設(shè)帶低壓或不帶低電壓閉鎖的過(guò)電壓保護(hù)裝置。 （8）對(duì)于單側(cè)電源的變壓器。后備保護(hù)裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動(dòng)保護(hù)，瓦 斯保護(hù)的后備或相鄰元件的后備保護(hù) （9）對(duì)于多測(cè)電源的變壓器。后備保護(hù)應(yīng)裝設(shè)于變壓器各側(cè)。其作用為作 為差動(dòng)保護(hù)的后備。要求它動(dòng)作后啟動(dòng)總出口繼電器。對(duì)于零序過(guò)電流保護(hù)， 由于變壓器中性點(diǎn)接地而是零序電流分布發(fā)生變化，往往會(huì)使零序電流保護(hù)的 靈敏度降低，

11、因此需要在變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)能動(dòng)作于總出口的零序電流保護(hù) 段。對(duì)于相間過(guò)電流保護(hù)，則一般只在主電源側(cè)裝設(shè)動(dòng)作與總出口的保護(hù)段， 但該保護(hù)段對(duì)變壓器各電壓側(cè)的故障均能滿足靈敏度要求。 （10）變壓器各側(cè)裝設(shè)的后備保護(hù)，主要作為各側(cè)母線和線路的后備保護(hù)， 故要求只動(dòng)作于跳開本側(cè)的斷路器。 （11）作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。 2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置 2.2.1 主保護(hù)配置 瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，能有效地反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障。輕瓦斯繼電 器由開口杯、干簧觸點(diǎn)等組成，作用于信號(hào)。重瓦斯繼電器由擋板、彈簧、干 簧觸點(diǎn)等組成，作用于跳閘。正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器充滿油，開口杯浸

12、在油 內(nèi)，處于上浮位置，干簧觸點(diǎn)斷開。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障點(diǎn)局部發(fā)生高 熱，引起附近的變壓器油膨脹，油內(nèi)溶解的空氣被逐出，形成氣泡上升，同時(shí) 油和其他材料在電弧和放電等的作用下電離而產(chǎn)生瓦斯。當(dāng)故障輕微時(shí)，排出 的瓦斯緩慢地上升而進(jìn)入瓦斯繼電器，使油面下降，開口杯產(chǎn)生的支點(diǎn)為軸逆 時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，使干簧觸點(diǎn)接通，發(fā)出信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn) 生強(qiáng)烈的瓦斯，使變壓器內(nèi)部壓力突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因 油流沖擊擋板，擋板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵向彈簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使彈簧 觸點(diǎn)接通，作用于跳閘。變壓器的主保護(hù)，電力變壓器的主保護(hù)均采用瓦斯保 護(hù)，當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕瓦斯或油面下降

13、時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作與信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦 斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 對(duì)于 6.3MVA 及以上變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)最明顯的特點(diǎn)是產(chǎn)生不平衡電 流的因素很多。不平衡電流及消除方法： （1）兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生不平衡電流，應(yīng)按 10%的誤差要求選 擇兩側(cè)的電流互感器；引入一個(gè)同型系數(shù)，當(dāng)側(cè)側(cè)電流互感器的型號(hào)相同時(shí)， st K 取=0.5，當(dāng)兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不相同時(shí)取=1。 st K st K （2）電流互感器實(shí)際變比與計(jì)算變比不同時(shí)產(chǎn)生不平衡電流，電流互感器 實(shí)際變比與計(jì)算變比不同時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流，可以通過(guò)自

14、耦變流器或利用差 動(dòng)繼電器的平衡線圈補(bǔ)償。 （3）變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流，變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分 接頭產(chǎn)生的不平衡電流，可以通過(guò)提高保護(hù)動(dòng)作電流來(lái)消除 （4）變壓器接線組別的影響產(chǎn)生的不平衡電流，變壓器接線組別的影響產(chǎn) 生的不平衡電流，可以通過(guò)相位補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)，即將變壓器星形接線一側(cè)電流 互感器的二次繞組接成三角形，而將變壓器的三角側(cè)電流互感器的二次繞組接 成星形。 （5）變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流，變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電 流，可以通過(guò)裝設(shè)速飽和變流器或者差動(dòng)保護(hù)裝置消除。 對(duì)于有些情況差動(dòng)保護(hù)是無(wú)法代替瓦斯保護(hù)的。比如，瓦斯保護(hù)能反應(yīng)變 壓器油箱內(nèi)的任何故障，如鐵芯過(guò)

15、熱燒傷、油面降低等，但差動(dòng)保護(hù)對(duì)此無(wú)反 應(yīng)。又如變壓器繞組發(fā)生少數(shù)線匝的匝間短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會(huì) 造成局部繞組嚴(yán)重過(guò)熱產(chǎn)生強(qiáng)烈的油流向油枕方向沖擊，但表現(xiàn)在相電流上卻 并不大，因此差動(dòng)保護(hù)沒(méi)有反應(yīng)，但瓦斯保護(hù)對(duì)此卻能靈敏地加以反應(yīng)，這就 是差動(dòng)保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)的原因。 2.2.2 后備保護(hù)配置 變壓器的后備保護(hù)，變壓器的相間短路后備保護(hù)首先考慮采用過(guò)電流保護(hù)， 當(dāng)過(guò)電流保護(hù)滿足不了靈敏度要求時(shí)，可采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，若 仍不滿足靈敏度的要求。則可選擇阻抗保護(hù)。雙繞組變壓器，后備保護(hù)應(yīng)裝在 主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護(hù)可帶一段或兩端時(shí)限，以較短的時(shí)限縮小事 故影響范圍

16、，跳母聯(lián)或分段斷路器；較長(zhǎng)的時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。 3 變壓器短路點(diǎn)選取 3.1 等效電路的建立 在電力系統(tǒng)中廣泛的用變壓器升高或降低電壓，變壓器是電力系統(tǒng)重要的 原件，在其故障狀態(tài)時(shí)，需要對(duì)其建立等效電路來(lái)計(jì)算其相關(guān)參數(shù)，和配備相 應(yīng)的保護(hù)。在求得變壓器的阻抗、導(dǎo)納后，即可作出變壓器的等值電路。在電 圖 3.1 變壓器簡(jiǎn)單接線 圖 力系統(tǒng)計(jì)算中，變壓器的等值電路通常做成形的，且將勵(lì)磁支路接在電源側(cè)， 如圖 3.2 所示。 3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取 圖 3.3、3.4 所示為變壓器短路短路點(diǎn)的確定，圖 3.3 為變壓器區(qū)外短路的情況及其差 動(dòng)保護(hù)安裝原理圖，圖 3.4 為變壓器區(qū)內(nèi)短路的情

17、況及其差動(dòng)保護(hù)安裝原理圖。 ILIH Ih Il Id KD k ILIH Ih Il Id KD k 4 保護(hù)的配合及整定計(jì)算 4.1 BCH2 型繼電器主保護(hù)的整定計(jì)算 4.1.1 基本側(cè)的確定 在變壓器的各側(cè)中，二次額定電流最大一側(cè)稱為基本側(cè)。各側(cè)二次額定電 流的計(jì)算方法如下： (1)按額定變壓器及變壓器的最大容量計(jì)算各側(cè)一次額定電流； (2)按接線系數(shù)和算出各側(cè)電流互感器的一次額定電流； (3)按下式計(jì)算各側(cè)電流互感器的二次額定電流： （4.1） TA N N n IK I 1con 2 式中 電流互感器接線系數(shù)，星形接線；三角形星接線 con K1 con K 圖 3.3 變壓器區(qū)外

18、短路故障示意 圖 圖 3.4 變壓器區(qū)內(nèi)短路故障示意 圖 圖 3.2 雙繞組變壓器的等值電路和空載相量圖 。3 con K 4.1.2 確定動(dòng)作電流計(jì)算值 (1) 躲開變壓器的勵(lì)磁涌流： （4.2） TNrelop IKI 式中 可靠系數(shù)，?。?rel K3 . 1 rel K 變壓器基本側(cè)額定電流。 TN I (2) 躲開電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流： （4.3） max Lrelop IKI 式中 可靠系數(shù)，取 rel K 變壓器基本側(cè)的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無(wú)法確定時(shí)，可用變壓器的額 maxL I 定電流。 (3) 躲開外部短路時(shí)的最大不平衡電流： （4.4） 3unb2unb

19、1unbrelmaxunbrelop IIIKIKI 其中 maxkisunp1unb IfKKI T maxmkmmaxhkh2unb IUIUI max2k2ermax1k1er3unb IfIfI 式中 最大外部短路電流周期分量； maxk I 電流互感器相對(duì)誤差，?。?T f1 . 0 T f 非周期分量系數(shù)； unp K 電流互感器同型系數(shù)； is K 變壓器高、中壓側(cè)分接頭改變而引起的誤差； mh UU、 在所計(jì)算的外部短路情況下，流經(jīng)相應(yīng)調(diào)壓側(cè)最大短路電流 maxmkmaxhk II、 的周期分量； 在所計(jì)算的外部短路時(shí)，流過(guò)所計(jì)算的、側(cè)相應(yīng)電流互 max2kmax1k II、

20、感器的短路電流； 繼電器整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等引起的相對(duì)誤差。 2er1er ff、 當(dāng)三繞組變壓器僅一側(cè)有電源事，式中的各短路電流為同一數(shù)值。若 maxk I 外部短路電流不流過(guò)某一側(cè)時(shí)，則式中相應(yīng)項(xiàng)為零。 當(dāng)為雙繞組變壓器時(shí)，式改為： （4.5） maxkerismaxunbrelop 3 . 1 IfUfKIKI T 式中外部短路時(shí)流過(guò)基本側(cè)的最大短路電流； maxk I 同型系數(shù)； is K 電流互感器 10誤差； T f 繼電器整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差，求計(jì)算動(dòng)作電流 er f 時(shí)，先用 0.05 進(jìn)行計(jì)算。 4.1.3 基本側(cè)工作線圈的匝數(shù) 基本側(cè)工作線圈的匝數(shù)： （

21、4.6） TA n IK I I AW W opcon rop rop 0 calw 式中基本側(cè)工作線圈整定匝數(shù)； sew W 基本工作線圈計(jì)算匝數(shù)； calw W 繼電器動(dòng)作安匝； 0 AW 繼電器動(dòng)作電流； rop I 基本側(cè)電流互感器變比。 TA n 按繼電器實(shí)際抽頭，選用差動(dòng)線圈的整定匝數(shù)；。 calwsew WW 根據(jù)選用的基本側(cè)工作線圈匝數(shù)，算出繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流和 sew W rop I 保護(hù)的一次動(dòng)作電流： op I （4.7） sew 0 rop W AW I （4.8） con rop op K nI I TA 工作線圈匝數(shù)等于差動(dòng)線圈和平衡線圈之和，即： （4.9） s

22、ebsedsew WWW 式中差動(dòng)線圈整定匝數(shù)； sed W 平衡線圈整定匝數(shù)。 seb W 4.1.4 確定非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù) 對(duì)于三繞組變壓器： （4.10） sed nb2 nb2b2 calnb W I II W N NN 式中 非基本側(cè)平衡線圈計(jì)算匝數(shù)； calnb W 基本側(cè)、非基本側(cè)流入繼電器的電流； nb2b2NN II、 差動(dòng)線圈整定匝數(shù)。 sed W 對(duì)于雙繞組變壓器： （4.11） sedsew nb b cnlnb WW I I W . 2 2 . 式中基本側(cè)、非基本側(cè)流入繼電器的電流。非基本側(cè)的平衡線圈 nb2b2 II 、 按四舍五入進(jìn)行。 senb W 4.1.

23、5 確定相對(duì)誤差 （4.12） senbcalnb senbcalnb er - WW WW f 若則算有效；若，則應(yīng)根據(jù)的實(shí)際值代入式重新計(jì)算動(dòng)作電05 . 0 er f er f 流。 4.1.6 效驗(yàn)靈敏度 （4.13）2 bop mink con sen I IK K 式中變壓器內(nèi)部故障時(shí)，歸算至基本側(cè)總的最小短路電流；若為單 min k I 電源變壓器，應(yīng)為歸算至電源側(cè)的最小短路電流； 接線系數(shù)； con K 基本側(cè)保護(hù)一次動(dòng)作電流；若為單側(cè)電源變壓器，應(yīng)為電源側(cè) bop I 保護(hù)一次動(dòng)作電流。 如果靈敏度約為 2，且算出的小于初算時(shí)采用的 0.05，而動(dòng)作電流又是按 躲過(guò)外部短路時(shí)

24、的不平衡電流決定，則可按靈敏度條件選擇動(dòng)作電流，檢查此 電流是否滿足勵(lì)磁涌流、電流互感器二次回路斷線的要求。然后確定各線圈的 計(jì)算匝數(shù)和整定匝數(shù)。 4.1.7 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流） 確定基本側(cè)： （1）壓器一次額定電流。 1)35kV 側(cè)： 15000 248( ) 3 35 N IA 2)6.6kV 側(cè)： 15000 1315( ) 36.6 N IA （2）電流互感器變比。 1)35kV 側(cè)計(jì)算變比及選用變比： . 3248 5 TA cal n 選用 600 5 TA n 2) 6.6kV 側(cè)： （3）電流互感器二次電流 1)35kV 側(cè)： 2 3248 3.57( ) 120 N IA

25、 2)6.6kV 側(cè)： 2 1315 4.38( ) 300 N IA 變壓器各側(cè)參數(shù)如表 4.1 表表 4.1 變壓器各側(cè)參數(shù)變壓器各側(cè)參數(shù) 名 稱各 側(cè) 數(shù) 值 額定電壓（kV）356.6 額定電流（A） 248 353 15000 1315 6 . 63 15000 電流互感器接線Y 電壓互感器變比560051500 二次電流（A）57 . 3 120 2483 38 . 4 300 1315 （4）線三相短路歸算到基本側(cè)的短路電流： 2 6.3 0.080.211( ) 15 T X 0.1730.2110.384( )X (3) .max 6300 0.080,211( ) 30.3

26、84 K I 基本側(cè)動(dòng)作電流： （1）按躲過(guò)外部短路條件： 1.3 (1 0.1 0.050.05) 94722462( ) OP IA （2）按躲過(guò)勵(lì)磁涌流： 1.3 13151710( ) OP IA （3）按 TA 二次斷線條件： 1.3 10161378( ) OP IA 選一次動(dòng)作電流 2450( ) OP IA 確定基本側(cè)動(dòng)作線圈匝數(shù)： （1）二次動(dòng)作電流： . 2450 8.16( ) 300 OP r IA . 60 7.35() 8.16 W cal W匝 選， （匝） 。 d.se 6 ()W匝1 . seb W （2）繼電器實(shí)際動(dòng)作電流： . 60 8.56( ) 7 O

27、P r IA 確定 35kV 側(cè)平衡線圈及工作線圈匝數(shù)： 2 . 2 7 (4.38/3.57)62.6() b nb calW sed se nb I WWW I 匝 取 ，工作線圈。 .se 3() nb W匝 .se 9 () nw W匝 計(jì)算 er f 2.63 0.04650.05 2.66 er f 所以不必重算動(dòng)作電流。 4.1.8 動(dòng)作時(shí)間 由于是主保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間 t=0s 4.1.9 靈敏度校驗(yàn) 在 6.6kV 側(cè)兩相短路最小短路電流為： 2 .min 36300 1073( ) 23(0.2890.211) k IA 歸算至 35kV 側(cè)的短路電流為： .max 6300

28、6.3 1073( ) 37 K IA 35kV 側(cè)流入繼電器的電流為： 3 1073 15.5( ) 120 r IA 35kV 側(cè)繼電器動(dòng)作電流： . 60 6.67( ) 9 OP r IA 靈敏系數(shù): 2.582 67 . 6 2 . 17 2 min2 op op sen I I K 靈敏度符合要求。 4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算 4.2.1 變壓器過(guò)電流保護(hù) （1）按躲開變壓器可能的最大負(fù)荷電流整定： max.L re rel op I K K I 式中可靠系數(shù)取=1.11.2 rel K 返回系數(shù)取=0.85 re K 變壓器器最大負(fù)荷電流，當(dāng)幾臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該考慮其 ma

29、x.L I 中大容量變壓器突然斷開后，其他變壓器可能增加的負(fù)荷電流。 （2）按躲過(guò)負(fù)荷自啟動(dòng)的最大工作電流整定： Nssrelop IKKI 式中可靠系數(shù)取=1.11.2 rel K 自啟動(dòng)系數(shù)，對(duì) 35kV 以上的電壓級(jí)負(fù)荷取 1.52；對(duì) 610kV 電 ss K 壓級(jí)負(fù)荷取=1.52.5 變壓器額定電流。 N I （3）按躲過(guò)變壓器低壓母線自動(dòng)投入負(fù)荷電流整定： )( .max.auLssLrelop IKIKI 式中可靠系數(shù)取=1.11.2 rel K 自啟動(dòng)系數(shù)，對(duì) 35kV 以上的電壓級(jí)負(fù)荷取 1.52 ss K 正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流 max.L I 自動(dòng)投入的部分負(fù)荷電流 a

30、uL I . （4）按與相鄰保護(hù)配合整定： op relop IKI 式中可靠系數(shù)取=1.21.5； rel K 變壓器低壓側(cè)出線電流保護(hù)定值，取各出線中最大值。opI 保護(hù)靈敏度： op k sen I I K min. 式中變壓器低壓母線故障最小短路電流。 min. k I 4.2.2 變壓器低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù) 采用一般簡(jiǎn)單的過(guò)電流保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)，可以裝帶電壓閉鎖的過(guò) 電流保護(hù)，此時(shí)電流定值可不考慮變壓器短時(shí)過(guò)負(fù)荷。 （1）電壓閉鎖定值 rerel N op KK U U min. 式中可靠系數(shù)取 1.21.25； rel K 返回系數(shù)取 1.151.2； re K 最低運(yùn)行電

31、壓??； min.N U 額定電壓； N U 靈敏系數(shù)計(jì)算： max.res op sen U U K 式中校驗(yàn)點(diǎn)故障時(shí)，電壓繼電氣裝設(shè)母線上的最大殘壓，要求 max.res U 。25 . 1 sen K （2）復(fù)合電壓閉鎖元件定值 1）相間電壓 rerel N op KK U U min. 式中可靠系數(shù)取 1.21.25； rel K 返回系數(shù)取 1.151.2； re K 最低運(yùn)行電壓??； min.N U 額定電壓； N U 2）負(fù)序電壓元件： Nop UU)12 . 0 06 . 0 ( 2 . 靈敏系數(shù)計(jì)算： 2 . min. 2 . op res sen U U K 式中變壓器另一側(cè)

32、不對(duì)稱短路時(shí)保護(hù)反應(yīng)的最低負(fù)序電壓。要求 min. 2 .res U 。25 . 1 sen K 4.2.3 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流） 過(guò)電流保護(hù)采用三相式接線，且保護(hù)應(yīng)安裝在電源側(cè)，保護(hù)的動(dòng)作電流 應(yīng)按躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即 op I maxL I max.L re rel op I K K I 式中可靠系數(shù)，一般取 1.2 rel K3 . 1 返回系數(shù) re K (A) 7 . 187 3 . 6732 . 1 49 5 . 191980 3 max max. U P IL (A)276 7 . 187 85 . 0 25 . 1 max. L re rel op I K

33、 K I 4.2.4 動(dòng)作時(shí)間 動(dòng)作時(shí)間 t=0.5s 4.2.5 靈敏度校驗(yàn) 25 . 1 )2( min. op K sen I I K 最小運(yùn)行方式下，在靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝置的 )2( max.K I 最小短路電流。 變壓器靈敏度校驗(yàn)： （A）15 . 0 )32 . 2 1 (2 1 2 * *)2( min*. N N k Z U I （A）423 66732 . 1 320 151 . 0 3 144 . 0 )2( min. N N k U S I 5 . 153 . 1 276 423 )2( min. op K sen I I K 靈敏度符合要求。 5 繼

34、電保護(hù)設(shè)備的選擇 5.1 互感器的選擇 在電力系統(tǒng)中，為了保證正常供電以及保護(hù)貴重設(shè)備的安全，都有一套由 各繼電器控制設(shè)備組成的繼電保護(hù)線路。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，這些保護(hù) 裝置就會(huì)動(dòng)作，切斷故障的線路，如果是偶然的故障，還能夠自動(dòng)合閘，保證 正常供電。保護(hù)用電流互感器，就是將線路上的電流變?yōu)橐欢ù笮〉碾娏鳌＝o 繼電器等保護(hù)裝置供電。當(dāng)線路上發(fā)生短路或其它故障，使線路上電流劇增時(shí)， 通過(guò)電流互感器供給繼電器等保護(hù)裝置的電流也劇增，使繼電保護(hù)裝置動(dòng)作， 切斷故障線路。保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)用5P和10P表示，也相當(dāng)于其允許 誤差為5%和10%。 電流互感器選擇原則 （1）電路互感器的二次額定

35、電流有 1A 和 5A 兩種，強(qiáng)電系統(tǒng)用 5A； （2）當(dāng)電流互感器用于測(cè)量時(shí)，其一次額定電流盡量選擇的比回路正常工 作電流大 1/3 左右； （3） 35kV 及以上配電裝置一般采用油侵瓷箱式式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流互 感器，常用 LCC7 系列； （4）電力變壓器中性點(diǎn)電流互感器的一次額定電流應(yīng)大于變壓器允許的不 平衡電流的選擇，一般情況下，可以按照變壓器額定電流的 1/3 進(jìn)行選擇。 （5）關(guān)于準(zhǔn)確度，用于電度計(jì)量的電流互感器，準(zhǔn)確度不應(yīng)低于 0.5 級(jí)， 用于電流電壓測(cè)量的準(zhǔn)確度不低于 1 級(jí)，非重要回路可采用 3 級(jí)；用于繼電保 護(hù)的電流互感器，應(yīng)用 D 級(jí) B 級(jí)； 電流互感器的選擇及

36、其參數(shù)如表 5.1 所示。 表表 5.1 電流互感器的選擇型號(hào)及其參數(shù)電流互感器的選擇型號(hào)及其參數(shù) 型 號(hào) 額定電流 比 準(zhǔn)確級(jí)組合二次額定輸出額定絕緣水平 LZZBW-10 52000 5 0.5/、10P10、0. 2/10P10 0.2（0.2）級(jí) 30VA；級(jí) 40 VA；2 級(jí) 30 VA 12/42/75KV LCWD2-35 51000 5 0.2（0.2） 10P 0.2（0.2）級(jí) 30VA；10P 級(jí) 50VA 40.5/95/185KV 變壓器差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器，在最大穿越性短路電流時(shí)其誤差超過(guò) 10，此時(shí)應(yīng)采取下列措施： （1）適當(dāng)?shù)卦黾与娏骰ジ衅鞯淖兞鞅龋?（2）

37、將兩組電流互感器按相串聯(lián)使用； （3）減小電流互感器二次回路負(fù)載； （4）在滿足靈敏度要求的前提下，適當(dāng)?shù)靥岣弑Ｗo(hù)動(dòng)作電流； 5.2 繼電器的選擇 本設(shè)計(jì)選用 BCH-2 型差動(dòng)繼電器，繼電器的選擇及其參數(shù)如表 5.2 所示。 表表 5.2 BCH2 型繼電器相應(yīng)參數(shù)型繼電器相應(yīng)參數(shù) 額定電流 動(dòng)作 安匝 可靠系數(shù) 整定范圍 （A） 動(dòng)作時(shí)間 （s） 功率消耗（VA） 觸 點(diǎn) 型 式 5A （50Hz） 604 5 倍動(dòng)作流 1.35；2 倍 動(dòng)作流1.2 兩繞組變壓器 1.55-12 三繞組 變壓器 3-12 3 倍動(dòng)作 電流 0.035 在額定電壓下，平 衡繞組（或） 合部接入時(shí)單相功 耗

38、16 一 動(dòng) 合 該差動(dòng)繼電器，作為兩繞組及三繞組電力變壓器，以及交流發(fā)電機(jī)的單相 差動(dòng)保護(hù)。繼電器可以預(yù)防由非故障狀態(tài)（穿越短路電流或變壓器空載合閘時(shí)） 的不穩(wěn)定的過(guò)渡電流而使保護(hù)非選擇性地動(dòng)作。該繼電器由執(zhí)行元件電磁式電 流繼電器 DL-11 及中間速飽和變流器組成。 繼電器具有短路繞組，它構(gòu)成差動(dòng)繼電器的一些主要技術(shù)性能，速飽和變 流器的所有繞組都是制成帶有抽頭的，這樣就可以對(duì)繼電器的參數(shù)進(jìn)行階梯性 調(diào)整。當(dāng)用 BCH-2 型繼電器來(lái)保護(hù)電力變壓器時(shí)，平衡繞組的圈數(shù)根據(jù)這樣的 條件來(lái)選擇，即當(dāng)發(fā)生穿越短路時(shí)，所有繞組的匝數(shù)應(yīng)相等。當(dāng)用繼電器保護(hù) 兩繞組變壓器時(shí)，動(dòng)作電流可以在更細(xì)致的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)檫@時(shí)可以利 用兩個(gè)平衡繞組。變流器和執(zhí)行元件放在一個(gè)外殼內(nèi)，為了便于對(duì)執(zhí)行元件進(jìn) 行單獨(dú)的校驗(yàn)調(diào)整和試驗(yàn)變流器特性時(shí)的須要，執(zhí)行元件的線圈與變流器的二 次繞組，平衡繞組與工作繞組是通過(guò)連接板相互連接的，因而可以在調(diào)整試驗(yàn) 時(shí)接通或斷開相應(yīng)的電路。及其保護(hù)雙繞組電力變壓器時(shí)繼電器對(duì)外接線圖如 圖 5.1 6 二次展開原理圖的繪制 6.1 保護(hù)測(cè)量電路 Y,d11 接線變壓