1、畢業(yè)設(shè)計 題 目 某 110/10kv 變電站 繼電保護(hù)設(shè)計 專 業(yè) 電氣工程與自動化 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 重慶交通大學(xué) 2010 年 前 言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能已經(jīng)成為各方面建設(shè)及人們生活中不可缺少的能源， 電能的使用已遍及各行各業(yè)，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，如何 保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行成為重要研究對象，變電站作為電力系統(tǒng)中不可缺少 的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用，是電能傳輸與控制 的樞紐，其安全、穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。繼電保護(hù)裝置作為變電站重要二次設(shè)備， 對一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視，迅速反應(yīng)異常和事故，然后作用于斷路器，進(jìn) 行保護(hù)控制。 繼電保護(hù)

2、裝置是一種有繼電器和其他輔助元件構(gòu)成的安全裝置，它能夠反映電 氣元件的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)信號，是電力系統(tǒng)安 全、穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時發(fā)出跳閘信號將故障設(shè)備切除， 保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時繼電保護(hù)發(fā)出信號 以便運(yùn)行人員及時對不正常工作狀態(tài)進(jìn)行處理，防止不正常運(yùn)行工作狀態(tài)發(fā)展成 為故障而造成事故。 該設(shè)計研究的對象主要是針對 110kv 變電站繼電保護(hù)裝置，其中包括主變壓 器的保護(hù)以及母線保護(hù)、110kv 線路保護(hù)、10kv 線路保護(hù)。 本設(shè)計共分為八章，第一章是設(shè)計說明書，主要是對該設(shè)計要求，條件以及 設(shè)計的相關(guān)理念進(jìn)行

3、闡述說明；第二章是電氣主接線及短路計算，繪出了電力系 統(tǒng)的電氣主接線，并對其進(jìn)行了短路計算；第三章是繼電保護(hù)的基本知識；第四 章則是變壓器保護(hù)；第五章是母線保護(hù)；第六章是線路保護(hù)。該設(shè)計基本上能滿 足 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計的要求，以及能保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本 要求。 目 錄 前前 言言 .2 2 摘要摘要 .i i abstractabstract .iiii 第一章第一章 設(shè)計說明設(shè)計說明 .1 1 第二章第二章 電氣主接線及短路計算電氣主接線及短路計算 .2 2 2.1 電氣主接線及二次接線如圖.2 2.2 短路計算的目的和簡化假設(shè).2 2.3 短路計算的方法.2 2.3

4、 主要設(shè)備及選型.3 2.4 三相短路計算.4 2.4.1 短路電流接線圖：.4 第三章第三章 繼電保護(hù)的基本知識繼電保護(hù)的基本知識 .8 8 3.1 繼電保護(hù)的任務(wù)是: .8 3.2 繼電保護(hù)裝置的組成： .9 3.3 對繼電保護(hù)的基本要求： .9 第四章第四章 主變壓器保護(hù)設(shè)計主變壓器保護(hù)設(shè)計 .1111 4.1 電力變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式.11 4.1.1 變壓器故障 .11 4.1.2 變壓器不正常工作狀態(tài) .11 4.1.3 變壓器保護(hù)方式 .11 4.1.4 變壓器異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)的配置.12 4.2 變壓器氣體保護(hù)（瓦斯保護(hù)）.12 4.2.1 本變

5、電站瓦斯保護(hù)設(shè)計的簡介 .12 4.2.2.氣體保護(hù)工作原理.13 4.3 變壓器差動保護(hù).14 4.3.1 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的原理 .14 4.3.2 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的整定計算 .15 4.4 變壓器電流速斷保護(hù).17 4.5 變壓器相間短路的后備保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù).17 第五章第五章 母線保護(hù)母線保護(hù) .1919 5.1 母線保護(hù)設(shè)計原則.19 5.1.1 母線的短路故障 .19 5.1.2 母線故障的保護(hù)方式 .19 5.2 母線保護(hù)原理.20 5.2.1 母線完全差動.20 5.2.2 母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù) .21 5.2.3 斷路器失靈保護(hù) .23 5.3 110kv母

6、線保護(hù).23 5.4 10kv母線保護(hù).24 第六章第六章 線路保護(hù)線路保護(hù) .2626 6.1 無時限電流速斷保護(hù).26 6.2 帶時限電流速斷保護(hù).27 6.3 定時限過電流保護(hù).28 6.4 110kv 線路保護(hù) .28 6.5 10kv 線路保護(hù) .29 第七章、總結(jié)與體會第七章、總結(jié)與體會 .3131 謝辭謝辭 .3131 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .3333 附錄附錄 .3434 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 i 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是 110kv 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置，并依據(jù)繼 電保護(hù)配置原理，對所選擇的保護(hù)進(jìn)行整定和靈敏性校驗(yàn)，確定保護(hù)方案。 首先是計算系統(tǒng)的短

7、路電流，確定運(yùn)行方式；接著我繼電保護(hù)的基本知 識做了一個大致的介紹。然后主要講的是對電力變壓器的保護(hù)，分為氣體瓦 斯保護(hù)，差動保護(hù)，電流速斷保護(hù)和變壓器相間短路的后背保護(hù)及過負(fù)荷保 護(hù)。并對母線進(jìn)行了保護(hù)設(shè)計，分別介紹了保護(hù)設(shè)計的原則和母線各種保護(hù) 的原理，緊接著根據(jù)實(shí)際情況，對 110kv 母線和 10kv 母線做了保護(hù)的整定計 算。最后主要設(shè)計了 110kv 和 10kv 出線的線路保護(hù)，采用了三段式對 110kv 進(jìn)線和 10kv 出線分別做了線路保護(hù)。除此之外，還分別繪制了電氣主接線圖 和二次回路圖。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：母線保護(hù)，線路保護(hù)，主變壓器保護(hù)； 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電

8、站繼電保護(hù)設(shè)計 ii abstract this graduation design is for 110 kv electric power system ，the main contents is the relay protection, and according to relay protection scheme principle， choice the proper protection and calculate with the delicate extent checkout, to assurance project in protection. first，i cal

9、culated the short-circuit current .then i made a general introduction of relay protection of basic knowledge. the following basically is designed for the power transformer which divided into gas gas protection, differential protection, the protection and transformer and velocity of short-circuit pro

10、tection and overload protection. then, bus protection design are introduced, which including the design principle and the bus protection principles of various protection, then according to the actual situation , ive designed the 110 kv bus and 10kv bus protection and its setting calculation. chapter

11、 6 major design for the 110 kv line and 10kv line protection. besides, i also have drawn the main electrical wiring diagram and the secondary circuit diagram. keywords : bus protection，line protection，transformer protection; 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 設(shè)計說明 為確保 110kv 變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，即便是遇到事故故障也能迅速準(zhǔn)確的切斷 事故故

12、障，使其不擾亂電力系統(tǒng)的供電的正常秩序，我對該變電站設(shè)計了一系列的繼 電保護(hù)裝置。 本設(shè)計共分為七大章，第一章為設(shè)計說明書，這是對該設(shè)計的一種闡述說明；第 二章主要講的是電氣主接線及短路計算，第三章對繼電保護(hù)的基本知識做了一個大致 的介紹，第四章是電力變壓器的保護(hù)，其中包括主變壓器保護(hù)設(shè)計分析、變壓器的主 保護(hù)和后備保護(hù)以及其他保護(hù)等；第五章則分為 110kv 母線保護(hù)、10kv 母線保護(hù)等節(jié) 敘述的，主要是對母線保護(hù)的配置與計算；第六章則是線路部分，內(nèi)容同樣包括了 110kv 進(jìn)線線路保護(hù)、10kv 出線線路保護(hù)等節(jié)；第七章則是我對本次設(shè)計的總結(jié)與體 會。 該畢業(yè)設(shè)計是考驗(yàn)我們電氣工程及自動

13、化畢業(yè)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和 實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將調(diào)查研究、設(shè)計、計算等資料進(jìn)行分析整理、歸納總 結(jié)后形成的 說明性文件。它是畢業(yè)設(shè)計的文字表達(dá)形式，也是畢業(yè)生必須要完成的基本訓(xùn)練的最 后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它通常由畢業(yè)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行，是考核學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維 和方法進(jìn)行工程設(shè)計能力的基本依據(jù)。 該設(shè)計包括以下任務(wù)： 1.根據(jù)一次部分電氣主接線設(shè)計和負(fù)荷情況，進(jìn)行短路電流計算； 2.進(jìn)行 110/10kv 主變壓器保護(hù)的配置與整定計算； 3.進(jìn)行 110kv 電源進(jìn)線，110kv 母線分段斷路器保護(hù)的配置與整定計算； 4.進(jìn)行 10kv 饋出線，10kv 母線分段斷路器保護(hù)的配置與整定計算

14、； 5.繪制電氣主接線圖，繪制 110kv 線路控制回路圖，繪制主變高、低壓側(cè)操作及 控制信號回路圖；繪制 10kv 線路二次回路接線圖。 6.編寫設(shè)計說明書，編寫計算書。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 2 第二章 電氣主接線及短路計算 2.1 電氣主接線及二次接線如圖 見附錄。 2.2 短路計算的目的和簡化假設(shè) 在電力系統(tǒng)中短路故障對電力系統(tǒng)可能造成極為嚴(yán)重的后果，所以一方面應(yīng)采取 措施以限制短路電流，另一方面要正確選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和繼電保護(hù)裝置。這 一切都離不開短路電流計算。概括起來，計算短路電流的主要目的在于： （1） 、為選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)

15、定性提供依據(jù)，為此，計 算短路沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性，計算短路電流的周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱 穩(wěn)定性； （2） 、為設(shè)計和選擇發(fā)電廠和變電站的電氣主接線提供必要的依據(jù)； （3） 、為合理配置電力系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)提供可 靠的依據(jù)。 在實(shí)際短路計算中，為了簡化計算工作，通常采用一些簡化假設(shè)，其中包括： （1） 、負(fù)荷用恒定電抗表示或略去不計； （2） 、認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定，在高壓網(wǎng)絡(luò)中不計元件的電阻和導(dǎo)納，即各 元件均用純電抗表示，并認(rèn)為系統(tǒng)中個發(fā)電機(jī)的電勢同相位，從而避免了復(fù)數(shù)的運(yùn)算； （3） 、系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，其余部分是三相對稱的。

16、2.3 短路計算的方法 本變電的短路計算采用最常用的標(biāo)么值計算法。 因?yàn)楸咀冸娝鶎儆谙鄬^復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標(biāo)么制進(jìn) 行計算比較簡便。標(biāo)么制屬于相對電位制的一種，在標(biāo)么制計算時，各電氣元件的參 數(shù)都用標(biāo)么值表示。在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個 量。某一電氣量的標(biāo)么值就是它的實(shí)際值（有名值）與一個預(yù)先選定的同單位的基準(zhǔn) 值的比值。下面我們就要標(biāo)么值法進(jìn)行短路電流的計算。 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 3 2.3 主要設(shè)備及選型 1. 主變壓器 型號： sfz7-31500/110, 31500kva 額定電壓： 1108 1.25%/1

17、0.5kv 接線組別： yd 11 阻抗電壓： uk=10.2% 2. 110kv 設(shè)備 (1)110kv 斷路器 型號： lw-126/t3150-40 額定電壓： 126kv 額定電流： 3150a 開端能力： 40ka (2)110kv 隔離開關(guān) 型號： gw22-126dw11 額定電壓： 126kv 額定電流： 1250a 1 秒熱穩(wěn)定電流：31.5ka 動穩(wěn)定電流： 80ka (3)電容式電壓互感器 型號： tyd110/-0.02h, tyd110/-0.01h33 額定電壓： 110/0.1/0.1/0.1kv, 110/0.1/0.1kv33333 (4)氧化鋅避雷器 型號：

18、 y10w1-108/281 hy5wz1-17/45 (5)電流互感器 型號： lcwb6-110w2 級次組合： 5p20/5p20/5p20/0.5/0.2s 額定電流比： 2 400/5 3. 10kv 開關(guān)柜 真空斷路器： zn65-12 額定電壓： 12kv 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 4 進(jìn)線及分段開關(guān)：4000a 40ka 饋線開關(guān)： 1250a 31.5ka 4. 10kv 并聯(lián)電容器 型號： tbb10-6000/200-ak 額定容量： 6000kvar 2.4 三相短路計算 2.4.1 短路電流接線圖： 圖 2-1 短路電流接線圖 數(shù)據(jù)計算 本次設(shè)計

19、中取=100mva b s 各元件的電抗標(biāo)幺值計算如下： 變壓器： xb= 100 %uk ud sd （2.1） =0.269 100 2 . 10 5 . 31 100 輸電線路：xl= xl=0.0301 ud sd （2.2） 所以，110kv 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 5 圖 2-2 等值阻抗圖 d-1 110kv 母線發(fā)生短路時的短路電流 e*=1 sd=100mv.a ud=uav i* = =33.2 0301 . 0 *e 0301 . 0 1 （2.3） i = i* id = 33.2=17.38ka 1103 100 （2

20、.4） 短路沖擊電流峰值: ish=ksh17.38=1.817.38=44.32ka 22 （2.5） 短路容量: 1 * 100 s331.1 0.0301 jz d s mva x （2.6） d-2 10kv 母線發(fā)生短路時 假設(shè)雙變并列運(yùn)行： 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 6 x*=0.0301+0.269/2=0.1646 i*=6.075 1646 . 0 1 i = i*id =6.075=33.4ka 5 . 103 100 短路沖擊電流峰值 ish=ksh33.4=1.833.4=85.2ka22 短路容量: 1 *1* * * 1 100100100 s

21、607 100100 0.269 2 331.1 jz d l l d s mva xxx x s 假設(shè)單變運(yùn)行： x* =0.0301+0.269=0.2991 i* = =3.343 2991 . 0 1 i = i*id =3.343=18.38ka 5 . 103 100 短路沖擊電流峰值 ish=ksh18.4=1.818.4=46.9ka22 短路容量: 1 *1* * * 1 100100100 s334 100100 0.269 331.1 jz d l l d s mva xxx x s 因此，短路電流計算結(jié)果如下表： 短路 點(diǎn)平 均電 壓 運(yùn)行方式 短路 電流 周期 分量

22、的起 始值 穩(wěn)態(tài)短路 電流值 短路沖擊 電流峰值 短路容量 upiiichs 短 路 點(diǎn) 編 號 短路點(diǎn)位置 千伏千安千安千安兆千安 d-1110 千伏母線11517.3817.3844.32331.1 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 7 d-210 千伏母線10.5雙變并列運(yùn)行33.433.485.2607 d-210 千伏母線10.5單變運(yùn)行18.418.446.9334 表 1，短路電流計算結(jié)果表 根據(jù)系統(tǒng)提供資料得知： 主變按本期規(guī)模考慮時變電站 110kv 母線上最大運(yùn)行方式下的三相短路電流為 9.33ka； 主變按最終規(guī)模考慮時變電站 110kv 母線上最大運(yùn)行方式下的三

23、相短路電流為 17.38ka。 為了將來主變增容時不更換其他設(shè)備，所以本次設(shè)備選型按最終規(guī)?？紤]，主變 參數(shù)按選型變壓器 sfz9-63000/110 參數(shù)進(jìn)行計算。 由上表可以看出，最終規(guī)模形成后，此站在正常運(yùn)行方式下不允許主變并列運(yùn)行 （倒閘操作過程除外） 。在設(shè)計時應(yīng)該考慮以此為設(shè)備選型依據(jù) 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 8 第三章 繼電保護(hù)的基本知識 電能是一種特殊的商品,為了遠(yuǎn)距離傳送,需要提高電壓,實(shí)施高壓輸電,為了分配 和使用,需要降低電壓,實(shí)施低壓配電,供電和用電。發(fā)電-輸電-配電-用電 構(gòu)成了一個有機(jī)系統(tǒng)。通常把由各種類型的發(fā)電廠,輸電設(shè)施以及用電設(shè)備組成的

24、電 能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中,各種電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障和 不正常運(yùn)行狀態(tài)。不正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞,但 是沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài),如:過負(fù)荷,過電壓,頻率降低,系統(tǒng)振蕩等。故障主要包 括各種類型的短路和斷線,如:三相短路,兩相短路,兩相接地短路,單相接地短路,單相 斷線和兩相斷線等。其中最常見且最危險的是各種類型的短路,電力系統(tǒng)的短路故障 會產(chǎn)生如下后果: (1)故障點(diǎn)的電弧使故障設(shè)備損壞； (2)比正常工作電流大許多的短路電流產(chǎn)生熱效應(yīng)和電動力效應(yīng),使故障回路中的 設(shè)備遭到破壞； (3)部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降,使用戶的正常工作遭到破壞

25、,影響企業(yè)的經(jīng) 濟(jì)效益和人們的正常生活； (4)破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,引起系統(tǒng)振蕩,甚至使電力系統(tǒng)瓦解,造成大面積 停電的惡性循環(huán)； 故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)若不及時正確處理,都可能引發(fā)事故。為了及時正確處理 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),避免事故發(fā)生,就產(chǎn)生了繼電保護(hù),它是一種重要的反事故措 施。繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置,且繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功 能的核心,它是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),并動作于斷路 器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 3.1 繼電保護(hù)的任務(wù)是: (1)當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時,能自動,迅速,有選擇地將故障元件從電 力系統(tǒng)中切除,避免

26、故障元件繼續(xù)遭到破壞,使非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 9 (2)當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時,能及時反應(yīng)并根據(jù)運(yùn)行維護(hù) 的條件發(fā)出信號或跳閘。 繼電保護(hù)裝置的基本原理: 我們知道在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,許多參量比正常時候都了變化，當(dāng)然有的 變化可能明顯，有的不夠明顯，而變化明顯的參量就適合用來作為保護(hù)的判據(jù)，構(gòu)成 保護(hù)。比如：根據(jù)短路電流較正常電流升高的特點(diǎn)，可構(gòu)成過電流保護(hù)；利用短路時 母線電壓降低的特點(diǎn)可構(gòu)成低電壓保護(hù)；利用短路時線路始端測量阻抗降低可構(gòu)成距 離保護(hù)；利用電壓與電流之間相位差的改變可構(gòu)成方向保護(hù)。除此之外，根據(jù)線路內(nèi)

27、 部短路時，兩側(cè)電流相位差變化可以構(gòu)成差動原理的保護(hù)。當(dāng)然還可以根據(jù)非電氣量 的變化來構(gòu)成某些保護(hù)，如反應(yīng)變壓器油在故障時分解產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成的氣體保護(hù)。 原則上說：只要找出正常運(yùn)行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差 別） ，即可形成某種判據(jù)，從而構(gòu)成某種原理的保護(hù)，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。 3.2 繼電保護(hù)裝置的組成： 被測物理量測量邏輯執(zhí)行跳閘或信號 整定值 測量元件：其作用是測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)物理量（如電流，電壓，阻抗， 功率方向等） ，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出邏輯信號，從而判 斷保護(hù)是否該起動。 邏輯元件：其作用是根據(jù)測量部分輸出量的大小，性質(zhì)

28、，輸出的邏輯狀態(tài)，出現(xiàn) 的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信 號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 執(zhí)行元件：其作用是根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。 如：故障時跳閘，不正常運(yùn)行時發(fā)信號，正常運(yùn)行時不動作等。 3.3 對繼電保護(hù)的基本要求： 選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元 件仍能正常運(yùn)行，以盡量減小停電范圍。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 10 速動性：是指保護(hù)快速切除故障的性能，故障切除的時間包括繼電保護(hù)動作時間 和斷路器的跳閘時間。 靈敏性：是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對故障情況

29、的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要 求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正 確地反應(yīng)出來。 可靠性：是指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能可靠動作，而在不該動作時，它 能可靠不動。即不發(fā)生拒絕動作也不發(fā)生錯誤動作。 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 11 第四章 主變壓器保護(hù)設(shè)計 4.1 電力變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式 4.1.1 變壓器故障 變壓器故障分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障。油箱內(nèi)故障，主要有繞組的相間短路、 接地短路和匝間短路等。油箱內(nèi)產(chǎn)生的高溫電弧，不僅會損壞絕緣、燒毀鐵芯。而且 由于絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，有可能引起變壓器

30、油箱爆炸。油箱 外故障，主要有套管和引出線上的相間短路及接地短路。 4.1.2 變壓器不正常工作狀態(tài) 變壓器不正常工作狀態(tài)，主要有外部短路引起的過電流、過負(fù)荷、油箱漏油引起 的油位下降、冷卻系統(tǒng)故障、油溫升高、外部接地短路引起中性點(diǎn)過電壓、繞組過電 壓或頻率降低引起過勵磁等。 4.1.3 變壓器保護(hù)方式 變壓器保護(hù)分為電量保護(hù)和非電量保護(hù)。反應(yīng)變壓器故障的保護(hù)動作于跳閘，反 應(yīng)變壓器不正常工作狀態(tài)的保護(hù)動作與信號。 對于上述故障和不正常工作狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)： （1）.氣體保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)。反應(yīng)油箱內(nèi)故障和油面降低。 （2）.縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路、

31、中性點(diǎn) 直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路。 （3）.相間短路后備保護(hù)。反應(yīng)外部相間短路引起的過電流和作為氣體保護(hù)、縱 差保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。例如：過電流保護(hù)、低電壓啟動的過電流保護(hù)、 復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、負(fù)序過電流保護(hù)等。 （4）.零序保護(hù)。用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)） ，以及外部元件的接地短 路。變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；變壓器中性點(diǎn)可能接地或不 接地運(yùn)行時，應(yīng)裝設(shè)零序電流、電壓保護(hù)。 （5）.過負(fù)荷保護(hù)。反應(yīng)變壓器過負(fù)荷。 （6）.過勵磁保護(hù)。反應(yīng) 500kv 及以上變壓器過勵磁。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 12 4.1.4 變

32、壓器異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)的配置 溫度信號裝置； 以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速，對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高 和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘 的裝置。 冷卻風(fēng)機(jī)自啟動。 用變壓器一相電流的 70%來啟動冷卻風(fēng)機(jī)，防止變壓器油溫過高。 根據(jù)以上要求并聯(lián)系實(shí)際，決定為本變電所配置以下的保護(hù)。 4.2 變壓器氣體保護(hù)（瓦斯保護(hù)） 4.2.1 本變電站瓦斯保護(hù)設(shè)計的簡介 按 gb50062-92 規(guī)定，800kva 及以上的油浸式變壓器和 400kva 及以上的車間內(nèi)油 浸式變壓器均應(yīng)裝瓦斯保護(hù)。 本設(shè)計采用瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)之一，瓦斯保護(hù)

33、是反映變壓器 內(nèi)部故障最有效 最靈敏的保護(hù)裝置，是最重要的變壓器的保護(hù)之一 ，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。 包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、 油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護(hù)動作迅速、靈敏可 靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作 為保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)裝置。 對于變壓器油箱內(nèi)的故障，差動保護(hù)對此無反應(yīng)。又如變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝 的匝間短路,雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會造成局部繞組嚴(yán)重過熱產(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,因此差動保護(hù)沒有反應(yīng),但瓦斯保護(hù)對此

34、 卻能靈敏地加以反應(yīng),這就是差動保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)的原因。 瓦斯保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，對緩慢發(fā)展的故障，其靈敏性比變壓器的差動保 護(hù)優(yōu)越，能夠反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障，但對變壓器油箱外部套管引出線 上的短路不能反應(yīng)，對絕緣突發(fā)性擊穿的反應(yīng)不及差動保護(hù)；而且在強(qiáng)烈地震期間和 變壓器新投入時，瓦斯保護(hù)不能投到跳閘位置,所以瓦斯保護(hù)一般與差動保護(hù)共同使 用構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 13 4.2.2.氣體保護(hù)工作原理 油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的，變壓器油箱內(nèi)部故障產(chǎn) 生的電弧或內(nèi)部某些部件發(fā)熱時，使變壓器絕緣材料和變壓器油分解產(chǎn)生氣

35、體（含有 瓦斯成分） 。利用氣體上升、右面下降和氣體壓力構(gòu)成的保護(hù)裝置，成為氣體保護(hù)。 氣體保護(hù)分為輕氣體和重氣體。輕氣體主要反應(yīng)變壓器內(nèi)部輕微故障和變壓器 漏油，動作于信號。重氣體主要反應(yīng)變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障，動作于跳閘。 當(dāng)變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時，產(chǎn)生的氣體將聚集在瓦斯繼電器的上部，使油面降 低。當(dāng)油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水銀接點(diǎn)接通，發(fā)出信號。如果是 嚴(yán)重故障，油流會沖擊擋板，使之偏轉(zhuǎn)，并帶動擋板后的連動桿向上轉(zhuǎn)動，挑動與水 銀接點(diǎn)卡環(huán)相連的連動環(huán)，使水銀接點(diǎn)分別向與油流垂直的兩側(cè)轉(zhuǎn)動，兩水銀接點(diǎn)同 時接通，使開關(guān)跳閘或發(fā)出信號。 圖 4-1 瓦斯繼電器的安裝示意圖 氣體保護(hù)動

36、作迅速，靈敏度高。但它不反應(yīng)油箱外的引出線和套管上的任何故障， 因此必須與變壓器縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）配合，共同作為變壓器的主保護(hù)。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 14 圖 4-2 瓦斯保護(hù)原理示意圖 4.3 變壓器差動保護(hù) 對于大容量的變壓器，縱差保護(hù)是必不可少的主保護(hù)，它可以反應(yīng)變壓器繞組、 套管及引出線的各種故障，與氣體保護(hù)相配合作為變壓器的主保護(hù)。 4.3.1 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的原理 縱聯(lián)差動保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的相量差。對雙繞組變壓 器實(shí)現(xiàn)縱差動保護(hù)的原理接線如下圖所示。 圖 4-3 差動保護(hù)的原理接線圖 為了保證縱聯(lián)差動保護(hù)的正確工作，應(yīng)

37、使得在正常運(yùn)行和外部故障時，兩個二次 電流相等，差回路電流為零。在保護(hù)范圍內(nèi)故障時，流入差回路的電流為短路點(diǎn)的短 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 15 路電流的二次值，保護(hù)動作。 應(yīng)使 (4.1)tn ta2 ta1 n n 結(jié)論： 適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。 縱聯(lián)差動保護(hù)有較高的靈敏度。 4.3.2 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的整定計算 主變 sfz-31500/110,31500kva 110+81.25%/10.5kv yd11，uk=10.2% 根據(jù)第 2 章提供的一次部分的原始數(shù)據(jù)，計算如下： i1e=165 1103 31500 （4.2） i2e=1732.1 1103 3

38、1500 （4.3） 110kv 側(cè) ct 采用接線可得： ni（d）= （4.4 5 1653 5 286 ） 10kv 側(cè) ct 采用 y 形接線： ni（y）=346 （4.5 5 1732 ） 則實(shí)際額定電流即差動保護(hù)臂中的電流： in1=4.76 (4.6)3 5/300 165 in1=4.33 (4.7) 5/2000 1732 則不平衡電流： iab= in1- in1=4.76-4.33=0.43 （4.8） 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 16 項(xiàng)目各側(cè)數(shù)據(jù) 額定電壓（kv）110（99） 10.5 額定電流（a） =165（183.7） 1103 3150

39、0 =1732.1 1103 31500 互感器接線方式d 接線y 接線 互感器計算變比= 5 1653 5 286 =346 5 1732 互感器選擇變比 5 300 5 2000 保護(hù)臂中電流（a）=4.76（5.3）3 5/300 165 =4.33 5/2000 1732 不平衡電流（a） 4.76-4.33=0.43 注：括號內(nèi)數(shù)值是在-81.25%抽頭電壓時的計算值 表 2，計算數(shù)據(jù)表 （1（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)。從表中可以看出，取 110kv 側(cè)作為基本側(cè)。 （2）計算差動保護(hù)基本動作電流 a）躲過勵磁涌流條件 iop=krelitn.d=1.3165

40、=214.5 (a) （4.9） 其中為可靠系數(shù)，取 1.3，而 itn.d=165 為變壓器的額定電流。 krel 1103 31500 b）在正常運(yùn)行情況下，為防止電流互感器二次回路斷線時引起差動保護(hù)誤動作， 保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)大于變壓器的最大負(fù)荷電流（條件） iop=krelil.max=1.3165=214.5 (a) （4.10） c） 躲過外部短路時最大不平衡電流的條件 iop=krel（kstkerr+u+fs）i（3）k2.max =1.3（1 1 0.1+0.1+0.05） 9.33=3.03 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 17 (4.11) 其中 kst 為電

41、流互感器同型系數(shù)，型號相同時取 0.5，型號不同時取 1，這里為 避免以后更換設(shè)備的方便故取 1；kerr 為非周期分量引起的誤差，取 1；fs 建議采 用中間值 0.05；u 取 0.1；i（3）k2.max為變壓器外部最大運(yùn)行方式下的三相短路電流， 由前面的計算結(jié)果知=9.33。 (3) .maxdz i 綜合上述三種不同情況下計算的動作電流，取最大值為最終計算結(jié)果則： ik=214.5（a） (4.12) 4.4 變壓器電流速斷保護(hù) 對 6.3mva 以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，以及 10mva 以下廠用備用 變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)動作時限大于 0.5s 時，應(yīng)裝

42、設(shè)電流速斷保 護(hù)。他與氣體保護(hù)配合，可以保護(hù)變壓器內(nèi)部和電源側(cè)套管及引出線上全部故障。 保護(hù)動作電流取下列兩條件的較大者作為整定值: 1、躲開變壓器負(fù)荷側(cè)母線上短路時流過保護(hù)的最大短路電流： iset = krelik。max (4.13) krel為可靠系數(shù)，取 1.31.4；ik。max為變壓器負(fù)荷側(cè)母線母線上最大短路電流。 單變運(yùn)行時： iset = krelik。max =1.318.3=23.79 (4.14) 雙變運(yùn)行時： iset = krelik。max =1.333.4=43.42 (4.15) 2、躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流 iset=(35)in =（35）158.1

43、=474.3790.5（a） (4.16) 綜合上述兩種不同情況下計算的動作電流，取最大值為最終計算結(jié)果則： ik = 790.5 靈敏系數(shù)校驗(yàn)： 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 18 ksen = ik1.min/ ik = =19.04 2 5 .790 17380 2 3 （4.17） ik1.min為 110kv 側(cè)兩相短路電流。 滿足要求。 4.5 變壓器相間短路的后備保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù) 相間短路的后備保護(hù)用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦 斯保護(hù)和縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備保護(hù)，其動作時限按電流保護(hù)的階梯形 原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源

44、側(cè)斷路器，并發(fā)相應(yīng)信號。一般采用過流 保護(hù)、復(fù)合電壓起動過電流保護(hù)或負(fù)序電流單相低電壓保護(hù)等。 變壓器的后備保護(hù)的整定 (1)復(fù)合電壓啟動過流保護(hù),下面對它進(jìn)行整定與靈敏性校驗(yàn): 過電流元件動作值按躲開主變額定電流整定,即: iop . in st iop = =213（a） stn re rel i k k . 1153 31500 85. 0 15 . 1 (4.17) 其中 krel是可靠系數(shù),一般為 1.151.25,這里取 1.15,是返回系數(shù),這里取 kre 0.85, 為主變額定電流。stni. 保護(hù)的靈敏性校驗(yàn): ksen=70.61.3 iop if min. 2 3 213

45、 17380 2 3 （4.18） 為 110kv 側(cè)母線短路電流，iop 為過電流元件動作值。min. fi 滿足要求。 (2)過負(fù)荷保護(hù)的整定計算： 取可靠系數(shù) krel為 1.05,返回系數(shù) kres為 0.85,in為保護(hù)安裝側(cè)變壓器的額定電 流。 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 19 其額定電流為： in = (4.19)(165 1103 31500 a 所以： iop= in = 165=203.8 (4.20) kr krel 85 . 0 05 . 1 為了防止過負(fù)荷保護(hù)外部短路時誤動作，其動作時限應(yīng)比變壓器后備 保護(hù)動作時限長一個 t，一般取 910s。 第五章

46、母線保護(hù) 母線故障如未裝設(shè)專用的母線保護(hù)，需靠相鄰元件的保護(hù)作為后備，將延長故障 切除時間，并且往往要擴(kuò)大停電范圍，甚至釀成系統(tǒng)性大面積停電。由于母線保護(hù)涉 及開關(guān)較多，誤動作后果特別嚴(yán)重，所以要求它比其他保護(hù)具有更高的安全性。 5.1 母線保護(hù)設(shè)計原則 5.1.1 母線的短路故障 母線式電能集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)的重要組元件之一。母線發(fā)生故障將 使接于母線的所有元件被迫切除，造成大面積用戶停電，電器設(shè)備遭到嚴(yán)重迫害，甚 至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，后果十分嚴(yán)重。 母線故障的原因有：母線絕緣子和斷路器套管的閃絡(luò)，裝于母線上的電壓互感器 和裝在母線和斷路器之間的電流互感器故

47、障，母線隔離開關(guān)和空氣斷路器的支持絕緣 子損壞，運(yùn)行人員的誤操作等。 母線上發(fā)生的短路故障，主要是各種類型的接地和相間短路。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 20 5.1.2 母線故障的保護(hù)方式 母線故障，如保護(hù)動作遲緩，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而使事故 擴(kuò)大，因此母線必須選擇合適的保護(hù)方式。母線故障的保護(hù)方式有兩種：一種是利用 供電元件的保護(hù)兼母線故障保護(hù)，另一種是采用專用母線保護(hù)。 一般來說母線故障可以利用供電元件的保護(hù)來切除。 圖 5-1 母線保護(hù)圖 b 處的母線故障，可由 1dl 處的或段切除，2dl 和 3dl 處的發(fā)電機(jī)、變壓器 的過流保護(hù)切除。 缺點(diǎn)：

48、延時太長，當(dāng)雙母線或單母線時，無選擇性。所以下列情況應(yīng)裝設(shè)專門的 母線保護(hù)： 母線保護(hù)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)其可靠性，并盡量簡化結(jié)構(gòu)。對電力系統(tǒng)的單母線和雙母線 保護(hù)采用差動保護(hù)一般可以滿足要求，所以得到廣泛應(yīng)用。 母線上連接元件較多，所以母差保護(hù)的基本原則為： （1） 、幅值上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時，即)0()0( outin ii 0i 母線故障時 0 動作 out i dzd iii （2） 、相位上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時，流入、流出電流反相位 母線故障時 流入電流同相位 母差保護(hù)分為：1 母線完全差動 2.電流比相式差動保護(hù) 3.斷路器失靈保護(hù) 由設(shè)計的已知條件可知,110kv 母線均是采用單

49、母線接線,對于單母線我們可以采 用母線完全電流差動保護(hù)。 5.2 母線保護(hù)原理 5.2.1 母線完全差動 母線完全差動保護(hù)的原理接線圖如圖 5.4 所示,和其它元件的差動保護(hù)一樣,也是 按環(huán)流法的原理構(gòu)成。在母線的所有連接元件上必須裝設(shè)專用的電流互感器,而且這 些電流互感器的變比和特性完全相同,并將所有電流互感器的二次繞組在母線側(cè)的端 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 21 子互相連接,在外側(cè)的端子也互相連接,差動繼電器則接于兩連接線之間,差動電流繼 電器中流過的電流是所有電流互感器二次電流的相量和。這樣,在一次側(cè)電流總和為 零時,在理想的情況下,二次側(cè)電流的總和也為零。此圖為母線外部

50、 k 點(diǎn)短路的電流分 布圖,設(shè)電流流進(jìn)母線的方向?yàn)檎较颉D中線路 i,ii 接于系統(tǒng)電源,而線路 iii 則 接于負(fù)載。 (1)在正常和外部故障時(k 點(diǎn)),流入母線與流出母線的一次電流之和為零,即: 0 iiiiii i iii （5.1） 而流入繼電器的電流為: 123 1 giiiiii ta iiiiiii n （5.2） 因電流互感器變比 nta相同,在理想情況下流入差動繼電器的電流為零,即 ig=0 但實(shí)際上,由于電流互感器的勵磁特性不完全一致和誤差的存在,在正常運(yùn)行或外 部故障時,流入差動繼電器的電流為不平衡電流,即: gunbii 圖 5-2 母線完全電流差動保護(hù)的原理接線圖

51、 其中 iunb是電流互感器特性不一致而產(chǎn)生的不平衡電流。 (2)母線故障時,所有有電源的線路,都向故障點(diǎn)供給故障電流,即: （5.3 11 giiik tata iiii nn ） 其中 ik是故障點(diǎn)的總短路電流,此電流數(shù)值很大,足以使差動繼電器動作。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 22 5.2.2 母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù) 由設(shè)計的已知條件可知,110kv 側(cè)的母線是采用雙母線帶旁路母線接線,這種接線 方式有一個特點(diǎn)就是它的運(yùn)行方式不是固定不變的,而是有多種運(yùn)行方式。所以雙母 線固定連接運(yùn)行的完全差動保護(hù)對它來說缺乏靈活性,為了克服此缺點(diǎn),我采用另一種 差動保護(hù)母聯(lián)

52、電流相位比較式母線差動保護(hù),它很適用于雙母線連接元件運(yùn)行方 式經(jīng)常改變的母線上。 母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)的原理是比較母線聯(lián)絡(luò)斷路器回路的電流與總 差動電流的相位關(guān)系。該保護(hù)的單相原理接線如圖 5.5 所示。它的主要元件是起動元 件 kd 和選擇元件 1kw,2kw 。起動元件 kd 接于所有引出線的總差動電流,kw 的兩個繞 組分別接入母聯(lián)斷路器回路的電流和總差動回路的電流,通過比較這兩個回路中電流 的相位來獲得選擇性。在圖 5.5(a)所示雙母線接線中,假設(shè) i,ii 母線并列運(yùn)行,i 母 線和 ii 母線的連接元件中均有電源線路,規(guī)定母聯(lián)電流 i5的正方向?yàn)橛?ii 母線流向 i

53、母線,則當(dāng) i 母線上的 k1點(diǎn)發(fā)生短路故障時,母聯(lián)電流 i5為： 534iii （5.4） 短路電流 ik為： 1234kiiiii 故,當(dāng)忽略各電源間相角差和各元件阻抗角差時,i5和 ik同相位,如圖 5.5(b)所示。 ii 母線上的 k2 點(diǎn)發(fā)生短路故障時,母聯(lián)電流 i5為： 512iii 短路電流 ik仍如式(5.21)所示,所以 i5與 ik反相位,如圖 5.5(c)所示?？梢?以 圖示 i5為正方向時,若 i5與 ik同相位,則判別為 i 母線上發(fā)生了短路故障。在圖 5.14(a)接線中,差動繼電器 kd 中的電流為： k k ta i i n （5.5） 2010 屆電氣工程與

54、自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 23 (a) (b) (c) (a) 原理接線圖; (b), (c) 相量關(guān)系 圖 5-3 母聯(lián)電流與短路電流相位比較 所以電流 ik的相位就是短路電流 ik的相位,并且 kd 動作時,即表示 i 母線或 ii 母線發(fā)生了短路故障。1kw,2kw 是故障母線的選擇元件,進(jìn)行 i5與 ik的相位比較。當(dāng) 與同時從 1kw 的兩個繞組的同極性端流進(jìn)時,1kw 處于動作狀態(tài),對 2kw 處,從同 wi ki 極性端流出,處于不動作狀態(tài)；當(dāng)-與同時從 2kw 的兩個繞組的同極性端流進(jìn)時, wi ki 2kw 處于動作狀態(tài),對 1kw 處, -從同極性端流出,處于不動作狀態(tài)。 wi

55、由以上分析可見,kd,1kw 動作時,判別為 i 母線短路故障；kd,2kw 動作時,判別為 ii 母線上發(fā)生了短路故障。 母線差動保護(hù)的動作原理建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)上。把母線視為一個節(jié) 點(diǎn)，在正常運(yùn)行和外部故障時流入母線電流之和為零，而內(nèi)部短路時為總短路電流。 假設(shè)母線上各引出線電流互感器的變比相同，二次側(cè)同極性端連接在一起，按照圖一 接線則在正常及外部短路時繼電器中電流為零。 實(shí)際上由于電流互感器有誤差，在外部短路時繼電器中有不平衡電流出現(xiàn)，差 動保護(hù)的啟動電流必須躲開最大的不平衡電流才能保證選擇性。 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 24 5.2.3 斷路器失靈保護(hù)

56、 電力系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)系統(tǒng)故障、繼電保護(hù)動作而斷路器拒絕動作的情況。 這種情況下，可導(dǎo)致設(shè)備燒毀，擴(kuò)大事故范圍，甚至使系統(tǒng)得穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。因 此，對于較重要的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。 斷路器失靈保護(hù)有稱后備接線，它是防止因斷路器拒絕動而擴(kuò)大事故的一項(xiàng)措施， 斷路器失靈保護(hù)的工作原理是，當(dāng)線路、變壓器或母線發(fā)生短路并伴隨斷路器失靈時。 相應(yīng)的繼電保護(hù)動作，出口中間繼電器發(fā)出斷路器跳閘脈沖。由于短路故障未被切除， 故障元件的繼電器仍處于動作狀態(tài)，此時利用裝設(shè)在故障元件上的故障判別元件，來 判別斷路器仍處于合閘狀態(tài)。如故障元件出口中間繼電器觸點(diǎn)和故障判別元件的觸點(diǎn) 同時閉合時，失靈保護(hù)被啟

57、動。在經(jīng)過一個時限后失靈保護(hù)出口繼電器動作，跳開與 失靈的斷路器相連的母線上的各個斷路器，將故障切除。 保護(hù)由啟動元件、時間元件、閉鎖元件和出口回路組成，為了提高保護(hù)動作的可 靠性，啟動元件必須同時具備下列兩個條件才能啟動： （1）故障元件的保護(hù)出口繼電器動作后不返回 （2）在故障保護(hù)元件的保護(hù)范圍內(nèi)短路依然存在，即失靈判別元件啟動。 為防止失靈保護(hù)誤動作，在失靈保護(hù)接線中加設(shè)了閉鎖元件，常用的閉鎖元件由 負(fù)序電壓。零序電壓和低電壓繼電器組成，通過“與”門構(gòu)成斷路器失靈保護(hù)的跳閘 出口回路。 5.3 110kv 母線保護(hù) 完全電流差動保護(hù)整定計算 差動繼電器的動作電流按以下原則整定： （1）按

58、躲開母線外部的最大不平衡電流整定，即： （5.5 .max kkki id rel lhfzq d ） 可靠系數(shù)，取 1.3。krel 電流互感器變比誤差，取 0.1klh 非周期分量系數(shù)，一般電流繼電器取 1.52。k fzq 母線差動保護(hù)外部短路時流過的最大短路電流。 .max id 2010 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 25 由于起動元件采用 bch2 型差動繼電器，故取 =1，=0.1，=1.3。k fzq klhkrel 起動電流：idz= =1.3=1.3 0.1 1 17380=2259.4（a）krelklhk fzq.max id 二次電流為：idz.j=37.65(a)

59、 5 300 4 . 2259 （5.6） (2)由于母線差動保護(hù)電流回路中連接元件較多，接線復(fù)雜，因此，電流互感器 二次回路斷線的幾率比較大，為了防止在正常運(yùn)行情況下，任一電流互感器二次回路 斷線時引起保護(hù)誤動作，啟動電流應(yīng)大于任一連接元件中最大的負(fù)荷電流 iop，即 iop = ta lrel n ikmax. （5.7） = = 376.5 5 300 173803 . 1 為可靠系數(shù)，取 1.3；為保護(hù)處的短路電流；為電流互感器變比。 relkmax.litan 靈敏度按下式計算 ksen = = (5.8) iop il max. 5 . 376 17380 =46.12 滿足要求。

60、 式中母線短路時短路電流。max.li 5.4 10kv 母線保護(hù) 根據(jù) dl400繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程中，非專門的母線保護(hù)裝設(shè)原 則：對于發(fā)電廠和主要變電所的 310kv 分段母線及并列運(yùn)行的雙母線，一般可由變 壓器的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)母線的保護(hù)。 對重要 310kv 分段母線，宜采用不完全電流差動式母線保護(hù)，保護(hù)僅接入有電 源支路的電流。保護(hù)由兩段組成：其第一段采用無時限或帶時限的電流速斷保護(hù)，當(dāng) 靈敏系數(shù)不符合要求時，可采用電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第二段采用過電流保護(hù)，當(dāng) 毛婭婕：某鋼廠 110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計 26 靈敏系數(shù)不符合要求時，可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動回