35KV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)精

1、前言 (11 緒論: (11.1 繼電保護(hù)的概述 (11.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù) (21.1.2 繼電保護(hù)裝置具備的基本性能 (21.1.3 繼電保護(hù)基本原理和保護(hù)裝置的組成 (21.1.4 繼電保護(hù)的發(fā)展 (32 變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃 (42.1 系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求 (42.2 本系統(tǒng)故障分析 (42.3 10KV線路繼電保護(hù)裝置 (42.4 主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置 (42.5 變電所的自動(dòng)裝置 (52.6 本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述 (52.6.1 10KV線路電流速斷保護(hù) (52.6.2 10KV線路過電流保護(hù) (62.6.3 平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù) (62.6.4

2、變壓器瓦斯保護(hù) (62.6.5 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) (63 短路電流計(jì)算 (73.1 系統(tǒng)等效電路圖 (83.2 基準(zhǔn)參數(shù)選定 (83.3 阻抗計(jì)算(均為標(biāo)幺值 (83.4 短路電流計(jì)算 (84 主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇 (104.1 瓦斯保護(hù) (104.2 差動(dòng)保護(hù) (114.2.1 計(jì)算Ie及電流互感器變比 (114.2.2 確定基本側(cè)動(dòng)作電流 (124.2.3 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 (134.2.4 確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù) (144.2.5 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f (14m4.2.6 初步確定短路線圈的抽頭 (144.

3、2.7 保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn) (144.3 過電流保護(hù) (144.4 過負(fù)荷保護(hù) (154.5 冷卻風(fēng)扇自起動(dòng) (155 課程設(shè)計(jì)總結(jié) (16參考文獻(xiàn) (17前言對(duì)于一個(gè)大電網(wǎng),故障發(fā)生的幾率和故障帶來的擾動(dòng)是相當(dāng)大的,如果沒有切除故障的保護(hù)裝置,電網(wǎng)是不允許運(yùn)行的,這就是繼電保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要程度,正確安裝保護(hù)裝置的必要性是顯而易見的,但在系統(tǒng)復(fù)雜的內(nèi)部連接和與電廠的關(guān)系致使很難檢查正確與否,因此有必要采取檢驗(yàn)手段,保護(hù)是分區(qū)域布置的,這樣整個(gè)電力系統(tǒng)都的到了保護(hù),而不存在保護(hù)死區(qū),當(dāng)故障發(fā)生時(shí),保護(hù)應(yīng)有選擇的動(dòng)作,跳開距離故障點(diǎn)最近開關(guān)。電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠。但是,電力系統(tǒng)的組成元件

4、數(shù)量多,結(jié)構(gòu)各異,運(yùn)行情況復(fù)雜,覆蓋的地域遼闊。因此,受自然條件,設(shè)備及人為因素的影響(如雷擊,倒塌,內(nèi)部過電壓或者運(yùn)行人員誤操作等,電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見,危害最大的故障是各種形式的短路電力生產(chǎn)發(fā)、送、變、用的同時(shí)性,決定了它的一個(gè)過程重要性,電力系統(tǒng)要通過設(shè)計(jì),組織,以使電力能夠可靠,經(jīng)濟(jì)的送到用戶,對(duì)供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障,它給系統(tǒng)帶來了巨大的破壞作用,因此我們必須采取措施來防范它繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是:自動(dòng),迅速,有選擇性將系統(tǒng)中的切除,使故障元件損壞程度盡量可能降低,并保證該系統(tǒng)相符故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反映電器元件的不正常運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)運(yùn)行維

5、護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力,發(fā)出信號(hào),減負(fù)荷或者延時(shí)跳閘本次課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)繼電保護(hù)的短路電流的計(jì)算,是以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)為基礎(chǔ)的一門綜合課程設(shè)計(jì)。1 緒論:1.1 繼電保護(hù)的概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)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)展過程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來保護(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,所以稱繼電保護(hù)。1.1.1 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。1.1.2 繼電保護(hù)

6、裝置具備的基本性能繼電保護(hù)裝置必須具備以下5項(xiàng)基本性能:安全性。在不該動(dòng)作時(shí),不發(fā)生誤動(dòng)作?？煽啃?。在該動(dòng)作時(shí),不發(fā)生拒動(dòng)作?？焖傩?。能以最短時(shí)限將故障或異常消除。選擇性。在可能的最小區(qū)間切除故障,保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。靈敏性。反映故障的能力,通常以靈敏系數(shù)表示。選擇繼電保護(hù)方案時(shí),除設(shè)置需滿足以上5 項(xiàng)基本性能外,還應(yīng)注意其經(jīng)濟(jì)性。即不僅考慮保護(hù)裝置的投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi),還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活造成的損失。1.1.3 繼電保護(hù)基本原理和保護(hù)裝置的組成繼電保護(hù)裝置要求能反應(yīng)電氣設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動(dòng)迅速地,有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設(shè)備

7、從系統(tǒng)中切除,保證無故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行,將事故限制在最小范圍,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可*性,最大限度地保證向用戶安全連接供電。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?！迸c“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,通過檢測(cè)各種狀態(tài)下被保護(hù)元件所反映的各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):(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

8、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。例如: 反映電流增大構(gòu)成過電流保護(hù);反映電壓降低(或升高構(gòu)成低電壓(或過電壓保護(hù);反映電流與電壓間的相位角變化構(gòu)成方向保護(hù);反映電壓與電流的比值的變化構(gòu)成距離保護(hù)。除此以外.還可根據(jù)在被保護(hù)元件內(nèi)部和外部短路時(shí),被保護(hù)元件兩端電流相位或功率方向的差別,分別構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)等。同理,由于序分量保護(hù)靈敏度高,也得到廣泛應(yīng)用。新出現(xiàn)的反映故障分量、突變量以及自適應(yīng)原理的保護(hù)也在應(yīng)用中。(2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。繼電保護(hù)相當(dāng)于一種在線的開環(huán)的自動(dòng)控制裝置

9、,根據(jù)控制過程信號(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)。1.1.4 繼電保護(hù)的發(fā)展隨著電力系統(tǒng)容量日益增大,范圍越來越廣,僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護(hù)裝置,遠(yuǎn)不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā),研究故障元件被相應(yīng)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)

10、作切除后,系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況,系統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)將出現(xiàn)何種特征,如何盡快恢復(fù)其正常運(yùn)行等。系統(tǒng)保護(hù)的任務(wù)就是當(dāng)大電力系統(tǒng)正常運(yùn)行被破壞時(shí),盡可能將其影響范圍限制到最小,負(fù)荷停電時(shí)間減到最短。此外,機(jī)、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn),特別是大機(jī)組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此,系統(tǒng)的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐等設(shè)備的承變能力,機(jī)、爐設(shè)備的設(shè)計(jì)制造也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需要。為了巨型發(fā)電機(jī)組的安全,不僅應(yīng)有完善的繼電保護(hù),還應(yīng)研究、推廣故障預(yù)測(cè)技術(shù)。2 變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃2.1 系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求:本設(shè)計(jì)35/1

11、0KV系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線,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。為保證安全供電和電能質(zhì)量,繼電保護(hù)應(yīng)滿足四項(xiàng)基本要求,即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。2.2 本系統(tǒng)故障分析: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。變壓器的不正常運(yùn)行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電流、

12、油溫上升及不允許的油面下降。2.3 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。2.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)。2.4 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

13、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):過電流保護(hù)(以反應(yīng)變壓器外部相間故障 、過負(fù)荷保護(hù)(反應(yīng)由于 過負(fù)荷而引起的過電流 。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%來啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī),防止變壓 器油溫過高 。2.5 變電所的自動(dòng)裝置 :針對(duì)架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹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。

14、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 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。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(DL 1及 10KV 母聯(lián)斷路器(DL 8處裝設(shè)備 用電源自動(dòng)投入裝置(BZT 。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 和它的額定值見允

15、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)工作帶來危害, 而有功功率的缺額會(huì)導(dǎo)致頻率 的降低,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。2.6 本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述:2.6.1 10KV 線路電流速斷保護(hù):根據(jù)短路時(shí)通過保護(hù)裝置的電流來選擇動(dòng)作電流的, 以動(dòng)作電流的大小來控制保護(hù) 裝置的保護(hù)范圍; 有無時(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)選用無時(shí)限電流速斷保護(hù)。2.6.2 10KV 線

16、路過電流保護(hù) :利用短路時(shí)的電流比正常運(yùn)行時(shí)大的特征來鑒別線路發(fā)生了短路故障, 其動(dòng)作的選 擇性由過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作具有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證, 有定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過 電流保護(hù); 本設(shè)計(jì)與電流速斷保護(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)限過電流保護(hù),作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù),來切除電流 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。2.6.3 平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù):通過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

17、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)間將延長一倍, 故加裝一套 三段式電流保護(hù),作為后備保護(hù)。2.6.4 變壓器瓦斯保護(hù):利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(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

18、合, 這時(shí)作用于跳閘并發(fā)信, 稱為重瓦斯保護(hù)。 2.6.5 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù):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。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)需解決這些問題,方法有

19、:靠整定值躲過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。3 短路電流計(jì)算:在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)中, 短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 其計(jì)算的目 的的主要有以下幾個(gè)方面:1 在選擇電氣主接線時(shí), 為了比較各種接線方案, 或確定某一接線是否需要采用限 制短路電流的措施,均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。2 在選擇電氣設(shè)備時(shí), 為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全、 可靠的工 作。同時(shí)又力求節(jié)約資金,這就需要按短路情況進(jìn)行全面校驗(yàn)。3 在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置

20、時(shí),需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對(duì)地安全距離。4 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算,需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5 接地裝置的設(shè)計(jì),也需用短路電流。短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備, 以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整 定計(jì)算。進(jìn)行短路電流計(jì)算,首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上,將短路計(jì)算所考慮 的各元件的額定參數(shù)都表示出來,并將各元件依次編號(hào),然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì) 算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著,按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖,并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。 在等效電路圖上, 只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來,

21、 并標(biāo)明其 序號(hào)和阻抗值,然后將等效電路化簡(jiǎn)。一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化 簡(jiǎn),求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法,常用的有歐姆法(有稱有名單位制法和標(biāo)幺制法(又稱 相對(duì)單位制法本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算3.1 系統(tǒng)等效電路圖:S S 圖 3.1.1 系統(tǒng)等效電路圖3.2 基準(zhǔn)參數(shù)選定:SB =100MVA, U B =Uav即:35kV 側(cè) U B =37KV, 10kV 側(cè) U B =10.5KV。3.3 阻抗計(jì)算(均為標(biāo)幺值 :系統(tǒng):X 1=100/200=0.5 X2=100/220=0.456線路:L1, L2:X 3=X4=L1X l

22、 S B /VB 2=0.411100/372=0.321 L3, L4: X5=X 6=L 3 Xl S B /VB 2=0.410100/372=0.292 變壓器:B1, B2:X 7=X8=(U k %/100 S B /S=0.075100/6.3=1.19 3.4 短路電流計(jì)算:1最大運(yùn)行方式:系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖 3.4.1所示。其中: X9=X2+X3 X4=0.661 X10= X1+X5 X6=0.602X11=X10 X9=0.32 X12=X11+X7=1.51據(jù)此,系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖 3.4.2所示。故知 35KV 母線上短路電流:1max 111/1.56/0.324.875(

23、d B I I X KA = 10KV 母線上短路電流 : 2max 212/5.5/1.513.642( d B I I X K A = 折算到 35KV 側(cè) : 21max 112/X 1.56/1.511.03( d B I I KA =對(duì)于 d3點(diǎn)以煉鐵廠計(jì)算 : 3max 5.5/(1.512 1.567( d I K A =+= 圖 3.4.1 圖 3.4.2 2 最小運(yùn)行方式下 :系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖 3.4.3所示。 因 S 停運(yùn) , 所以僅考慮 S 單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果; 13970.6611.191.851X X X =+=+= 所以 35KV 母線上短路電流: I1min 19/1.5

24、6/0.6612.36( d b I X K A = 所以 10KV 母線上短路電流: 2min 213/5.5/1.8512.97( B B I I X KA = 折算到 35KV 側(cè) : 21min 113/1.56/1.8510.843( d B I I X KA =對(duì)于 d3以煉鐵廠進(jìn)行計(jì)算 : 3min 5.5/(1.8512 1.428( d I KA =+=折算到 35KV 側(cè):31min 1.56/(1.8512 0.405( d I K A =+= 4 主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇4.1 瓦斯保護(hù)作用:用來反映變壓器內(nèi)部故障和油面降低,它反應(yīng)于油箱內(nèi)部故障所產(chǎn)生的氣體或油

25、箱漏油而動(dòng)作,其中重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器,輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作于信號(hào)的輕瓦斯部分,通常按產(chǎn)生氣體的容積整定:對(duì)于容量為10MVA以上的變壓器,整定容積為250300cm2。瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘的重瓦斯部分,通常按氣體繼電器的油流速度整定。(油流速度與變壓器的容量、接氣體繼電器導(dǎo)管的直徑、變壓器冷卻方式、氣體繼電器形式有關(guān)。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0.61.5cm2整定,本設(shè)計(jì)采用0.9 cm2。瓦斯繼電器選用FJ3-80型。瓦斯保護(hù)的接線原理圖如下: 圖4.1.1瓦斯

26、保護(hù)的接線原理圖4.2 差動(dòng)保護(hù):作用:用來反映變壓器繞組和引出線上的相間短路、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路以及繞組匝間短路、容量在10000kVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)滿足以下三個(gè)條件1應(yīng)躲過變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)外出現(xiàn)的最大短路不平衡電流2應(yīng)躲過變壓器的勵(lì)磁涌流3在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大負(fù)荷時(shí),差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作結(jié)合設(shè)計(jì)要求和實(shí)際條件只對(duì)其做縱差動(dòng)保護(hù)的整定,所選繼電器型號(hào)為BCH2型差動(dòng)繼電器。計(jì)算變壓器各側(cè)的一次及二次電流值(在額定容量下并選擇電流互感器的變比,可按下表計(jì)算。由于35 kV側(cè)二次電流大,因此以35kV側(cè)為

27、基本側(cè)。4.2.1 計(jì)算Ie及電流互感器變比:列表如下:S =6300kVA U1e = 35kV U2e=10 kV名 稱各側(cè)數(shù)據(jù)Y (35KV (10KV 額定電流 9.1033/11=e e U S IA U S I e e 4.3463/22=變壓器接線方式 Y CT(電流互感器接線方式Y(jié)CT 計(jì)算變比 5/1805/31=e I =365/4.3465/2=e I =69.3實(shí)選CT 變比n l 40 80實(shí)際額定電流 A I e 50.45/31=33.45/2=e I不平衡電流Ibp 4.50-4.33=0.17A確定基本側(cè)基本側(cè)(二次電流大非基本側(cè)4.2.2 確定基本側(cè)動(dòng)作電流

28、:1躲過外部故障時(shí)的最大不平衡電流 1dz K bp I K I (1 利用實(shí)用計(jì)算式:121m ax (dz K fzq tx i za I K K K f U f Id =+ 式中:K K 可靠系數(shù),采用1.3;fzqK非同期分量引起的誤差,采用1;txK 同型系數(shù),CT 型號(hào)相同且處于同一情況時(shí)取0.5,型號(hào)不同時(shí)取1,本設(shè)計(jì)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。 za f 繼電器整定匝書數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差,暫無法求出,先采用中間值0.05。代入數(shù)據(jù)得 1 1.3(110.10.050.05 1.03267.8(dz I A =+=

29、 2躲過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e K dz I K I =1 (2式中:K K 可靠系數(shù),采用1.3;e I 變壓器額定電流:代入數(shù)據(jù)得 (1.1359.1033.11A I dz = 3躲過電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流max1h K dz Tf K I =(3式中: K K 可靠系數(shù),采用1.3;1dz I 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(1.1359.1033.11A I dz =比較上述(1,(2,(3式的動(dòng)作電流,取最大值為計(jì)算值, 即:1267.8(dz I A =4.2.3 確定基本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和繼電器的動(dòng)作電

30、流將兩側(cè)電流互感器分別接于繼電器的兩組平衡線圈,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 111/n I K I dz JX dzis = 代入數(shù)據(jù)得 13267.8/4011.6(dzis I A = 基本側(cè)繼電器差動(dòng)線圈匝數(shù) 11/cdjs w o dzis W A I =式中:w o A 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 160/11.6 5.17cdjs W =(匝 選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較1cdjs W

31、 小而相近的數(shù)值,作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)cdzo W 。即:實(shí)際整定匝數(shù)匝(5W =cdz繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流 1I /60/512(dzi w o cdz A W A =保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流 A K N I I jx dzi dz 1.2773/4012/111= 4.2.4 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)2W W /W 5(4.5/4.3310.2(phis cdz e cdz I =-=-= 匝 故,取平衡線圈實(shí)際匝數(shù)W 0phz =工作線圈計(jì)算匝數(shù)W W 5(gz phz cdz W =+= 匝4.2.5 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m f 04

32、.0519.0/(019.0(W W /(W W (f =+-=+-=cdz phisphzphism此值小于原定值0.05,取法合適,不需重新計(jì)算。 4.2.6 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)過變壓器空載投入試驗(yàn)最后確定。 4.2.7 保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值21m K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 1m 1m in 10.866K I

33、 /I 0.86610.843/0.2771 2.72jx d dz K = 滿足要求。4.3 過電流保護(hù):保護(hù)動(dòng)作電流按躲過變壓器額定電流來整定h K dz K /I K I e1= 式中:K K 可靠系數(shù),采用1.2;hK 返回系數(shù),采用0.85;代入數(shù)據(jù)得 (7.14685.0/9.1032.1I A dz =中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 繼電器的動(dòng)作電流 Idzj = I dz / n1 = 146.7 /(40 / 3 = 6.35( A 電流繼電器的選擇：DL-21C/10 靈敏度按保護(hù)范圍末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，靈敏系數(shù)不小于 1.2。 靈敏系數(shù)： K1m = 0.866K jx Id31min / I dz = 0.866 1 0.405 / 0.1467 = 2.29 1.2 滿足要求。 4.4 過負(fù)荷保護(hù)： 過負(fù)荷保護(hù)： 其動(dòng)作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動(dòng)作帶延時(shí)作用于信號(hào)。 I dz = K K I e1 / K f = 1.05 103.9