毕业设计（论文）沙河子变电所继电保护设计

《毕业设计（论文）沙河子变电所继电保护设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）沙河子变电所继电保护设计（74页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、沙河子变电所继电保护设计摘要配电网络是电力系统中连接输电网络和用户侧的中间环节，直接为广大用户提供电能。与输电网络相比，配电网络具有电压等级低、损耗大、自动化程度低等特点。配电网络的运行工况是否安全、合理，不仅关系到用户侧电能可靠性的优劣，而且还直接影响网络运行的安全性和经济性。对配电网络整定计算进行研究，具有非常重要的实际意义。配电网络的整定计算主要是短路电流计算。本次设计是针对10kV变电所的电气部分及继电保护而进行设计的。电气设计主要是根据原始资料所提供的有关情况，并考虑到变电所在电力系统中所处的地位其所处的地理环境及其电能的输送情况，通过分析并经过技术经济比较，确定出合理的电气主接线方

2、案，选择适当的电气设备。继电保护部分是本次设计的重点。10kV属于中压配电网，它延伸至用电负荷的中心或居民小区内，直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要，起着承上启下确保用户供电的作用，因此10KV配电网所处的地位十分重要，在配电工程中，能否保证系统安全、经济、可靠的运行，工程的设计质量是一个重要条件。关键词 继电保护，速断保护，短路电流计算，整定计算AbstractThe distribution network is in power system and power transmission network connection among the link directly to

3、the vast number of users with electricity. Compared with the transmission network， with low voltage distribution network， the loss is big， the low degree of automation. The operating condition of the distribution network security， whether reasonable， is not only related to the user， the reliability

4、of the lateral power but also directly affect the safety of network operation， and the economy. The calculation of the distribution network research， has very important practical significance. The calculation of the distribution network is mainly short-circuit current calculation.The design is for 1

5、0 kV regional electrical substation and part of the relay and design. Electrical design are mainly based on raw provided by the situation and taking into account the substation in the power system in which the position in which its geographical environment and its power transmission， through a techn

6、ical and economic analysis and comparison， determine a reasonable Electric Wiring the main programme， select the appropriate electrical equipment. Relay protection is part of the focus of this design. 10kV belong to the pressure distribution network， which extends to the electricity load centres or

7、residential area， directly face the industrial and mining enterprises and residents and other users of electricity needs， to ensure that users connecting link between the preceding play the role of power supply， power distribution network by 10 kV The position is very important， the power distributi

8、on projects， can guarantee security， economic and reliable operation， the design quality is an important condition.KeyWords relay protection， instantaneous over current protection， short-circuit current calculation， setting calculationI目录摘要IAbstractII目录1第一篇 说明书11 前言11.1 继电保护基本要求11.2 初步保护方案32 保护运行方式的

9、确定52.1 运行方式的基本概念52.2 短路电流计算62.3 保护方式确定83 整定计算及灵敏度校验103.1 整定计算运行方式的选择原则103.2 与继电器整定有关的概念103.3 变压器各保护整定分析113.4 线路各保护整定分析184 继电保护的配置234.1 继电保护的基本知识234.2 变压器的保护配置254.3 配电线路的继电保护配置314.4 其它保护394.5 保护设备405 保护清单425.1 各元件参数及短路电流计算结果表425.2 保护定值清单445.3 设备选择表445.4 动作时限配合图47第二篇 计算书491 短路电流计算491.1 标幺值计算491.2 短路电流

10、计算501.3 确定运行方式552 保护整定计算572.1 变压器保护的整定计算572.2 配电线路保护的整定计算62结论66变压器各保护配置综述66配电线路各保护综述67总结68致谢69参考文献70第一篇 说明书1 前言由于电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术，计算机技术与通信技术三大技术的飞速发展为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的发展趋势是向计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化发展。电能是一种特殊的商品，为了远距离传送，需要提高电压，实施高压输电，为了分配和使用，需要降低电压，实施低压配电，供电和用电。发电输电配电用电构成了一个有机系统

11、。通常把由各种类型的发电厂，输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中，各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，各电气元件的运行参数偏离了正常允许的工作范围，但没有发生故障的运行状态：如过负荷，过电压，频率降低，电气元件温度过高，系统振荡等。电气元件发生短路和断线时的状态均为故障状态：如三相短路，两相短路，两相接地短路，单相接地短路，单相断线和两相断线等，而其中最常见最危险地是各类型的短路故障。本次毕业设计的主要内容是对10kV电力系统继电保护的配置，参照继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14285

12、200X并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。设计分两篇，其中第一篇是对各种设备(主要是变压器和10kV线路)保护的配置，以及对保护原理进行比较全面的分析；然后第二篇是计算系统的短路电流，确定系统的运行方式后进行了保护的整定计算及灵敏性校验，最后选择了保护用继电器。变压器主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补，后备保护有复合电压启动过电流保护。10kV输电线路均采用了单侧电源辐射网相间短路的电流保护，即段式电流保护，由于线路电压等级较低，1段1#线路根据规程建议和经济投资可不采用距离保护，这里为了复习继电保护

13、课程在1段1#线路采用了距离保护。1.1 继电保护基本要求在技术上必须满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性四个基本要求。对于作用于断路器跳闸的继电保护，应同时满足这四个基本要求，对于作用于信号以及只反应不正常运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。 1.1.1 选择性所谓继电保护装置的动作选择性就是指当系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备和线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的设备或断路器拒绝动作时，应由相邻的设备或线路的保护将故障切除。虽然扩大了停电范围，但控制了故障的扩大，它起着对下一段线路的后备保护作用。1.1.2 速动性快速切除故障，可以提高

14、电力系统运行的稳定性，减轻故障设备的损坏程度，防止故障的扩展，提高自动重合闸的成功率，减少对用电单位的影响，迅速恢复系统的正常运行。故障切除的时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和，对于反应故障的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于：(1)快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性；(2)快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率，因为快速切除故障，对提高故障点饿灭弧速度，缩小短路持续时间，防止出现接地故障发展为相间故障；两相短路发展为三相短路；暂时性故障发展为永久性故障等。(3)快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢

15、复正常运行的过程，保证厂用电及用户工作的稳定性。(4)快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度，短路电流通过的时间愈长，则设备损坏的程度就愈严重，甚至烧毁，特别在发电机变压器的内部短路时，是不允许带时限切除故障的。从上述理由可知，快速切除故障，对提高电力系统运行的可靠性具有重大意义。一般快速保护的动作时间为0.080.12s，一般断路器的跳闸时间为0.10.27s，因此，一般快速保护切除故障的时间为0.180.27s；最快速保护的动作时间为0.020.03s，最小的断路器跳闸时间为0.040.05s，所以最快速保护切除故障的时间为0.060.08s。1.1.3 灵敏性所谓灵敏性，即在保护范

16、围内发生故障和不正常工作情况下，继电保护装置的反应能力，也就是在保护范围内故障时，不论短路点的位置以及短路的类型如何，都能敏锐且正确的反应。继电保护的灵敏性以灵敏系数来衡量：对于反应故障时参数量增加的保护装置，灵敏系数=保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置动作参数的整定值如：过电流保护的灵敏系数为 (1.1)式中保护区末端金属性最小短路电流二次值保护装置的二次动作电流对于反应故障时参数量降低的保护装置，灵敏系数为： (1.2)1.1.4 可靠性继电保护装置对它所保护的范围内发生各种故障和不正常运行状态时，不应该拒绝动作。而在保护范围内之外发生的各种故障和不正常运行状态时，不应该误

17、动作。这种性能称为可靠性。在实际的运行中，可靠性用动作正确率来表示。由上述可知，对继电保护装置的四个基本要求筹兼顾，相互联系且又相互制约的。 1.2 初步保护方案本次毕业设计的主要内容是对10kV电力系统继电保护的配置。我们可以依据继电保护配置原理及相关规程，根据经验习惯，先选择两套初始的保护方案，通过论证比较后认可其中的一套方案后再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它们是否能满足技术与安全要求，若能满足便可以采用，否则不能满足则需重新选择，重新进行整定和校验。 依据经验初步确定的两个初始方案如下：表1.1 方案1保护对象主保护后备保护变压器纵联差动保护、瓦斯保护过电流保

18、护、过负荷保护输电线路电流第I，II段速断保护电流第段速断保护表1.2 方案2保护对象主保护后备保护变压器电流速断保护、瓦斯保护过电流保护、零序电流保护输电线路距离I，III段保护零序电流I，III段保护对变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。考虑到本次设计采用10000kVA强油冷却式降压变压器，所以我们用纵联差动保护作为每台变压器的主保护，而不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。

19、后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护和负序过电流保护等。过电流保护宜用于降压变压器，保护的整定值，应考虑事故时可能出现的过负荷。复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。序电流和单相式低电压起动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。当复合电压起动的过电流保护或负序电流和单相式低电压启动的过电流保护不能满足灵敏度性和选择性要求时，可采用阻抗保护。同时35kV66kV及以下中小容量的降压变压器，宜采用过电流保护。保护的整定值要考虑变压器可能出现的过负荷。对于10kV侧的单侧电源辐射网输电线路，

20、可以直接考虑用电流速断保护，因为在电压等级低的一般网络中，电流保护很容易满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，因此这个电流速断保护也选择得合理，同时由于它的电压等级较低，我们不必考虑给它一个接地故障保护比如零序电流保护，因为这类当中性点直接接地的电网(又称大接地电流系统)中发生短路时，将出现很大的零序电流在10kV低压线路不做考虑。综上所述，方案1比较合理，方案2则有点小题大做，方案1保护作为设计的初始保护，在后续章节对这些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。2 保护运行方式的确定2.1 运行方式的基本概念最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电

21、流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。 最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。 简单的说，最大运行方式就是系统容量最大，短路阻抗最小；最小运行方式就是系统容量最小，短路阻抗最大。或者说：根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。继电保护中，短路时通过保护的短路电流为最大运行方式。根据系统最小负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入相应的发电设备且

22、系统中性点只有少部分接地的运行方式为最小运行方式。继电保护中，通过保护的短路电流为最小运行方式。另外，正常运行方式是根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应的数量发电机，变压器和线路的运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对更复杂的系统，最大最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。对于某特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏度有困难时，且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况，可不予考虑。计算书中分析了各种情况下系统运行时的转移电抗，及计算电抗和短路电流。2.2 短路电流计算2.2.1 短路电流计算的目的(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方

23、案，或者确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以效验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值，计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验着被的热稳定；计算短路电流计算冲击值，用以校验设备动稳定。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)接地装置的设计，也需用短路电流。针对本次设

24、计，短路电流计算的主要目的是：继电保护的配置与整定。2.2.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量有效值。：稳态短路电流，有效值。2.2.3 短路电流计算的基本假定(1)正常运行时，三相系统对称运行。 (2)所有电源的电动势相位角相同。(3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。(4)短路发生在短路电流

25、为最大值的瞬间。(5)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(6)元件的计算参数取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。(7)输电线路和电容略去不计。2.2.3.1 一般规定(1) 验算导体和电器动稳定、热稳定，以及电器开断电流所用的短路电流，应接本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。(2)选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容裣装置放电电流的影响。(3)选择导体的电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电

26、流为最大的地点。(4)导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器开断电流，一般情况下三相短路是最严重的短路(某些情况下单相接地短路或两相接地短路电流可能大于三相短路电流)。因此，绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电气设备的。若两相短路等较三相短路严重，则应按严重情况计算。2.2.4 短路电流计算步骤(1)选择计算短路点。(2)画等值网络图，并化简： 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻。 选取基准容量和基准电压(一般取各级的平均电压)。 将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。 绘出等值网络图，并将个元件电抗统一编号。 计算各元件的电抗标么值。 求各短路点在系统最大运行方式下的各

27、点短路电流(计算电抗)。(3)各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。(4)列出短路电流计算数据表。2.2.5 计算方法(标么值法)取基准容量，基准电压可能用到的计算用公式如下：线路电抗标幺值： (2.1)这里统一取架空线电抗变压器电抗标幺值： (2.2)短路电流周期分量有效值的标幺值： (2.3)这里仅用考虑无限大系统短路电流冲击值： (2.4) 标么值转为有名值： (2.5)整定时主要考虑三相短路 三相短路电流与两相短路电流： (2.6)2.3 保护方式确定由计算书中短路电流计算结果确定运行方式：经验表明：最大最小方式均指三相短路电流。且线路全部并联、变压器全部并联运行为最大方式；单线、单

28、变，小容量供电运行时为最小方式。变压器高压侧(66kV侧)：K1点或K2点短路时的最大运行方式为：中恒电厂、运杰变电所同时供电时；最小运行方式为：中恒电厂停运，运杰变电所供电，单台变压器投入运行时。变压器低压侧(10kV侧)：K3点或K4点短路时的最大运行方式为：中恒电厂、运杰变电所同时供电，变压器并列运行时；最小运行方式为：中恒电厂停运，运杰变电所供电，单台变压器投入运行时。K5点短路时的最大运行方式：中恒电厂、运杰变电所同时供电，变压器并列运行时；最小运行方式为：中恒电厂停运，运杰变电所供电，单台变压器投入运行时。K6点短路时的最大运行方式：中恒电厂、运杰变电所同时供电，变压器并列运行时；

29、最小运行方式为：中恒电厂停运，运杰变电所供电，单台变压器投入运行时。3 整定计算及灵敏度校验3.1 整定计算运行方式的选择原则继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好运行方式的基础上，在不影响继电保护效果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的，特别是有些问题主要是由继电保护方面决定的。确定运行方式变化的限度，就是确定最大和最小运行方式，它应以满足常见运行方式为基础，在不影响保护效果的前提下，适当加大变化范围。其一般原则如下：(1)必须考虑检修与故障两种状态的重叠出现，但不考虑多种重叠。(2)不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式的机率教小，不能因此恶化了绝大部

30、分时间的保护效果。3.2 与继电器整定有关的概念动作电流(电压):使过电流继电器动作的最小电流(最大电压)值，称为该继电器的动作电流(电压)，用表示.返回电流(电压):使过电流继电器返回的最大电流(最小电压)值，称为该继电器的返回电流(电压)，用表示.返回系数:返回电流(电压)与动作电流(电压)的比值，即 (3.1)返回系数是继电器的重要质量指标之一，返回系数总是小于1(大于1)。3.3 变压器各保护整定分析3.3.1 变压器纵差保护整定3.3.1.1 纵差保护整定计算内容(1)与纵差保护有关的变压器参数计算，包括变压器的各侧额定电流，电流互感器和中间电流互感器的变比选择等。(2)短路电流计算

31、。(3)纵差保护动作特性参数的整定。(4)纵差保护灵敏系数的校验。(5)其他辅助验算和经验数据的推荐，包括谐波制动比(对谐波制动原理的差动保护)和闭锁角 (对间断角原理的差动保护)的推荐。一般情况下，为整定变压器纵差保护，需作两种运行方式下的短路电流计算。一种是在系统最大运行方式下变压器外部短路时，计算通过变压器纵差保护的最大穿越性短路电流(通常是三相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最大不平衡电流和最大制动电流。另一种是在系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流(两相或单相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最小灵敏系数。下图为纵差保护动作特性曲线图：图3.1 纵差保护动作特性曲线

32、图这一动作特性曲线由纵坐标OA(动作电流)，拐点的横坐标OB(制动电流)，折线CD的斜率k三个参数所确定。OA表示无制动状态下的动作电流，即保护的最小动作电流，OB表示起始制动电流。折线ACD的左上方为保护的动作区，折线右下方为保护的制动区。纵差保护的灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。3.3.1.2 BCH2型差动继电器构成的纵联差动保护整定计算原则(1)按平均电压及最大容量计算变压器各侧额定电流 (3.2)式中最大容量时绕组的额定容量 该侧的额定相电压(2)计算互感器各侧的二次回路额定电流，并取其值较大的一侧为基本侧(3)计算变压器各侧外部短路时的最大短

33、路电流(4)按上述三点确定保护装置的一次动作电流： 躲过变压器的励磁电流影响，则 (3.3)式中可靠系数，取1.3变压器基本侧的额定电流 躲过外部短路时的最大不平衡电流，即 (3.4)式中可靠系数，取1.3电流互感器同型系数，取1变压器分接头改变而引起的误差，一般采用调压范围的一半(即取调压范围中偏离额定值的最大值(%)继电器整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差。计算动作电流时先用0.05进行计算外部短路时流过基本侧的最大短路电流躲过电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流(当不确定时，用变压器的额定电流来代替)(这是正常运行时电流互感器二次回路断线时引起的差动误动造成的)，即 (3.5

34、)式中变压器正常运行时归算到基本侧的最大负荷电流 取中最大值作为保护动作电流计算值(5)确定匝数和灵敏度校验：计算差动继电器基本侧的二次动作电流： (3.6)式中基本侧电流互感器接线系数确定BCH2型差动继电器基本侧各线圈匝数，该继电器在保持时(去磁与助磁作用相抵，短路线圈无作用，此时不论匝数多少都不影响继电器的动作安匝)其动作安匝为安匝，据此计算基本侧工作线圈的计算匝数为： (3.7)选用实用整定匝数为为最接近的整数，为了平衡得更精确，使不平衡电流影响更小，可将基本侧平衡线圈作为动作匝数的一部分，基本侧工作线圈匝数等于差动线圈和平衡线圈之和，选取差动线圈与平衡线圈的整定匝数，平衡绕组匝数，即

35、： (3.8)根据选取的基本侧工作线圈整定匝数，算出继电器的实际动作电流和保护的一次动作电流分别为： (3.9) (3.10)确定非基本侧平衡线圈的计算匝数为： (3.11) (3.12) (3.13)选用与相近的整数匝作为非基本侧平衡线圈的整定匝数，实选后校验由于实用匝数与计算匝数不相等而产生的相对误差，即： (3.14)因为，且相差很小，则以上计算结果才有效(否则以代入重算动作电流和各线圈匝数)。灵敏度校验，下图为纵差保护灵敏系数计算说明图：图3.2 纵差保护灵敏系数计算说明图根据变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电流有名值(归算到基本侧)和相应的制动电流在动作特性曲线上查得对应的动作

36、电流，则灵敏系数 (3.15)并且要求才满足要求，若则需改用带比率制动特性的BCH1型差动继电器。3.3.2 变压器瓦斯保护整定瓦斯保护是反应变压器油箱内各种故障的主保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瓦斯保护应瞬时动作于信号(轻瓦斯)；当产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器(重瓦斯)。 瓦斯保护动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定。对于容量10MVA以上的变压器，整定容积为250300ml。瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按通过气体继电器的油流流速整定。流速的整定与变压器的容量、接气体继电器的导管直径、变压器冷却方式、气体继电器的型式等有关。瓦斯保护油流动

37、作流速整定表表3.1 瓦斯保护油流动作流速整定表变压器容量/kVA气体继电器型号连接导管内径/mm冷却方式动作流速整定值/(m/s)1000及以下QJ5050自冷或风冷0.70.870007500QJ5050自冷或风冷0.81.0750010000QJ8080自冷或风冷0.70.810000以上QJ8080自冷或风冷0.81.0200000以下QJ8080强迫油循环1.01.2200000及以上QJ8080强迫油循环1.21.3500kV变压器QJ8080强迫油循环1.31.4有载调压开关QJ25251.03.3.3 变压器过电流保护整定过电流保护主要用于降压变压器，作为防御外部相间短路引起的

38、变压器过电流和变压器内部相间短路的后备保护。3.3.3.1 过电流保护的动作电流计算(1)为了保证选择性，过电流保护保护装置的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定，即 (3.16)式中可靠系数，取1.21.3 返回系数，取0.85最大负荷电流可按以下情况考虑并取其最大者 对并列运行的变压器，应考虑突然切除一台时所出现的过负荷。若各台变压器容量相同，则一台变压器的最大负荷电流为： (3.17)式中并列运行变压器的台数 每台变压器的额定电流 对降压变压器，应考虑负荷中电动机自启动时的最大电流，则 (3.18)式中自启动系数，其值与负荷性质及用户与电源间电气距离有关，常取1.52 对两台分

39、列运行的降压变压器，在负荷侧母线分段断路器上装有备用电源自动投入装置时，应考虑备用电源自动投入后负荷电流的增加。 (3.19)式中所在母线段正常运行时的最大负荷电流另一母线段正常运行时的最大负荷电流剩余系数，母线停电后切除不重要负荷，保留下来的负荷与原负荷之比与下一级过电流保护相配合，则 (3.20)式中分段断路器或与之相配合的馈线过电流保护的动作电流本变压器所在母线段的正常运行最大负荷电流3.3.3.2 灵敏度校验保护的灵敏系数可按下式校验 (3.21)式中后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流(变压器内部最小两相短路电流) 设计要求(近后备)或(远后备)若，则应改用低电压起动

40、的过电流保护，其动作电流很低，但在本次设计的中小型容量变压器一般不会出现。3.3.4 变压器过负荷保护整定根据变压器各侧绕组及自耦变压器的公共绕组可能出现过负荷情况，应装设过负荷保护。变压器过负荷电流大多情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护，即只用一个电流继电器接于任一相电流之中。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流，即 (3.22)式中可靠系数，取1.05返回系数，取0.85保护安装侧变压器额定电流，对于双绕组降压变压器应设在高压侧，即高压侧计算过负荷保护动作于信号。保护的动作时间应与变压器允许的过负荷时间相配合，同时应大于相间故障后备保护的最大动作时间(通常可大1个时间阶段)

41、。即过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差，以防止过负荷保护在外部短路故障及短路过负荷时误发信号。3.4 线路各保护整定分析3.4.1 线路瞬时电流速断保护整定3.4.1.1 动作电流的整定瞬时电流速断保护1(第1段线路，安装在电源侧断路器)的动作电流应大于点短路时流过保护安装处的最大短路电流，即：则有 (3.23)式中保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流，又称保护装置动作电流可靠系数，一般取1.21.3被保护线路末端B母线上三相短路时流过保护安装处的最大短路电流同时继电器的动作电流 (3.24)式中电流互感器的变比电流互感器的接线系数，电流互感器二次侧为三相星型或两相

42、星型接线时取，二次侧为三角形接线时取。3.4.1.2 保护范围的校验在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的短路电流对应的短路点区域，即为保护范围在最大运行方式下三相短路时保护范围最大为，在最小运行方式下两相短路时保护范围最小。一般情况下，要求不应小于线路全长的15%20%。两段线路中，在最小保护区末端(交点N)发生最小运行方式的两相短路故障时，短路电流应与上述整定动作电流相等，则有保护最小范围计算式： (3.25)式中系统(等效电源)最小运行方式下最大等值电抗(即短路电抗)，单位 输电线路单位公里正序电抗，统一取 系统等效电源相电动势3.4.1.3 灵敏度校验灵敏系数为 (3.26)式中出

43、口母线最小运行方式下两相短路电流，其值大于1合格，否则考虑降低整定电流来满足。3.4.2 线路限时电流速断保护整定3.4.2.1 动作电流的整定为了使线路1的限时电流速断保护的保护范围不超出相邻线路2的瞬时电流速断保护的保护范围必需使保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时电流速断保护的动作电流，即，则有 (3.27)式中可靠系数，取1.11.2同时线路1的限时电流速断保护的保护范围也不应超出相邻变压器的速断保护区以外，这里不考虑。3.4.2.2 动作时限的选择为保证选择性保护1的限时电流速断保护的动作时限应与保护2的瞬时电流速断保护配合即 (3.28)对于不同型式的断路器及保护装置

44、在0.30.5s范围内，通常取0.5s3.4.2.3 保护装置灵敏性校验为了能够保护本线路全长，限时速断电流保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，用灵敏系数反映，规程规定应满足1.31.5(50km以上线路不小于1.3；2050km线路不小于1.4；20km以下线路不小于1.5)，对保护1的限时速断电流保护而言，即应采取系统最小运行方式下线路AB发生两相短路时短路电流作为故障参数的计算值，灵敏系数为： (3.29)当灵敏系数不能满足要求时，意味着发生真正内部故障时保护不能起动，达不到保护全长的目的，通常解决的办法是考虑降低限时电流速断的整定值，使之与下段线路

45、的限时电流速断配合，此时限时电流速断保护动作时限为1s，即比下段线路限时电流速断保护再高一个。此时： (3.30)3.4.3 线路定时限过电流保护整定3.4.3.1 动作电流的整定定时限过电流保护动作电流整定一般应按以下两个原则来确定在被保护线路通过最大负荷电流(即电动机的启动和自启动电流，以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)时保护装置不应动作，保护装置的动作电流整定得大于(躲过)线路上可能出现的最大负荷电流，即：式中过电流保护(第III段电流保护)继电器的(一次)动作电流最大负荷电流在外部短路故障切除后，已动作的电流继电器能可靠返回。即保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过保

46、护装置的最大自起动电流，即：自启动电流要大于正常工作的负荷电流，最大自启动电流与正常运行时最大负荷电流关系是： (3.31)则有 (3.32)式中可靠系数，取1.151.25自启动系数由电网具体接线及负荷性质决定，常取1.5返回系数与保护类型有关，一般取0.85越小时则保护装置的起动电流越大，因而灵敏性越差，这是不利的，要求过电流继电器应有较高的返回系数。注：本次设计10kV侧有六条出线，则取电源上端变压器最大负荷电流3.4.3.2 动作时限的整定根据选择性要求，应该由离故障点最近的保护动作，保护安装处断路器跳闸切除故障，其它断路器处(电源侧)保护应在故障切除后立即返回。一般情况下对于第段线路

47、的定时限过电流保护动作时限整定的一般表达式为 (3.33)式中第段线路的过电流保护的动作时间由第段线路供电的母线上所接的线路、变压器等过电流保护最长动作时间即为了保证选择性，从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增加至少一个。3.4.3.3 保护装置灵敏性校验灵敏系数为： (3.34)式中在最小运行方式下被保护线路末端两相短路时流过保护安装处的电流近后备时，应采用最小运行方式本线路末端两相短路时的短路电流，1.31.5；远后备时，应采用最小运行方式相邻线路末端两相短路时的短路电流，(作几个相邻元件远后备时应分别校验灵敏系数)4 继电保护的配置4.1 继电保护的基本知识电力系统在运行中，各种电气

48、设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但是没有发生故障的运行状态，如：过负荷，过电压，频率降低，系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线，如：三相短路，两相短路，两相接地短路，单相接地短路，单相断线和两相断线等。其中最常见且最危险的是各种类型的短路，电力系统的短路故障会产生如下后果：(1)故障点的电弧使故障设备损坏；(2)比正常工作电流大许多的短路电流产生热效应和电动力效应，使故障回路中的设备遭到破坏；(3)部分电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏，影响企业的经济效益和人们的正常生活；(4)破坏电力系统运行的稳定性，引起系统

49、振荡，甚至使电力系统瓦解，造成大面积停电的恶性循环；故障或不正常运行状态若不及时正确处理，都可能引发事故。为了及时正确处理故障和不正常运行状态，避免事故发生，就产生了继电保护，它是一种重要的反事故措施。继电保护包括继电保护技术和继电保护装置，且继电保护装置是完成继电保护功能的核心，它是能反应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。4.1.1 继电保护的任务(1)当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动，迅速，有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。(2)当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时

50、，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。4.1.2 继电保护装置的基本原理我们知道在电力系统发生短路故障时，许多参量比正常时候都了变化，当然有的变化可能明显，有的不够明显，而变化明显的参量就适合用来作为保护的判据，构成保护。比如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；利用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护；利用短路时线路始端测量阻抗降低可构成距离保护；利用电压与电流之间相位差的改变可构成方向保护。除此之外，根据线路内部短路时，两侧电流相位差变化可以构成差动原理的保护。当然还可以根据非电气量的变化来构成某些保护，如反应变压器油在故障时分解产生的气体而构成的气体保护。原

51、则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征(差别)，即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。4.1.3 继电保护装置的组成 被测物理量测量元件逻辑元件执行元件跳闸或信号 整定值图4.1 继电保护原理构成框图测量元件：其作用是测量从被保护对象输入的有关物理量(如电流，电压，阻抗，功率方向等)，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出逻辑信号，从而判断保护是否该起动。逻辑元件：其作用是根据测量部分输出量的大小，性质，输出的逻辑状态，出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。执行

52、元件：其作用是根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。继电保护原理结构方框图由三大部分组成，分别为：测量部分，用来测量被保护设备输入的有关信号(电流、电压等级)，并和已给定的整定值进行比较判断是否应该起动；逻辑部分，根据测量部分各输出量的大小或性质及其组合或输出顺序，使保护按照一定的逻辑程序工作，并将信号传输给执行部分，执行部分根据逻辑部分传输的信号最后去完成保护装置所负担的任务，给出跳闸或信号脉信号。4.1.4 继电保护的基本要求(不再赘述)4.1.5 继电保护分类电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护

53、装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。 主保护：主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护：后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。 (1)远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。 (2)近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。 (后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义：为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长，而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补