1、 畢業設計（論文）題 目鄉鎮35kV變電所繼電保護設計 系 （院）自動化系專 業電氣工程與自動化班 級學生學 號指導教師職 稱獨 創 聲 明本人重聲明：所呈交的畢業設計(論文)，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。據我所知，除文中已經注明引用的容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名:年 月 日畢業設計（論文）使用授權聲明本人完全了解濱州學院關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本

2、和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數字化或其它復制手段保存設計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統，公布設計（論文）的部分或全部容，允許他人依法合理使用。（論文在解密后遵守此規定）作者簽名:年 月 日46 / 53鄉鎮35kV變電所繼電保護設計摘要隨著繼電保護技術的發展，其在工廠和各級變電站中的應用越來越廣泛。它既可以很好的保護設備，還可以確保整個系統的穩定。因此，各種設備的保護以與整個系統的可靠性，都離不開繼電裝置的保護。本次設計以鄉鎮35kV變電所為主要設計對象，在分析變電所主接線的構成和特點的基礎上，確定保護的方式和類型；進行主

3、變壓器和10kV出線線路的繼電保護設計、整定計算等；進行控制、計量等相關設計；按規要求繪制保護原理配置圖。關鍵詞：線路的繼電保護，變壓器的繼電保護，短路計算，整定計算Township 35kVSubstation Relay Protection DesignAbstractWith the development of relay protection technology, it is used more and more widely in factories and all levels of substation. It can not only protect the equipm

4、ent, but can also ensure the stability of the whole system.Therefore,the protection of various devices and reliability of the whole system cannot do without the relay protection equipment.As the main design object of this design is based on the town of 35kV substation, basic structure and characteri

5、stics of substation main wiring in the analysis, to determine the protection mode and type; design of relay protection, main transformer and 10kV outgoing line setting calculation; control, measurement and other related design; drawing protection principle configuration diagram according to the spec

6、ification. Key words: Line relay protection, transformer relay protection, short circuit calculation, setting calculation目錄第一章 緒論11.1國外現狀11.2本設計的意義21.3本設計主要工作2第二章 繼電保護分析32.1繼電保護概述32.1.1繼電保護裝置原理32.1.2繼電保護的任務42.1.3繼電保護裝置的基本要求42.2設計原始資料42.2.1變電所電氣接線圖42.2.2相關設計基礎數據52.3系統工作狀態分析62.3.1電力變壓器的故障狀態分析62.3.2變壓器

7、的不正常工作狀態分析62.3.3線路故障狀態分析72.4繼電保護設置72.4.1變壓器繼電保護裝設置72.4.2線路繼電保護設置72.5本設計主要繼電保護原理概述7第三章 短路計算93.1短路計算的計算步驟93.2短路計算部分93.2.1系統等效電路簡圖93.2.2基準參數的選定93.2.3最大運行方式下相關計算103.2.4最小運行方式下相關計算153.2.5三相短路計算結果表20第四章 變壓器繼電保護的整定計算224.1變壓器瓦斯保護224.2變壓器差動保護234.2.1確定基本側234.2.2計算差動保護一次側的電流254.2.3差動繼電器基本側動作電流264.2.4確定差動繼電器個繞組

8、的匝數264.2.5確定非基本側平衡線圈匝數274.2.6靈敏度校驗274.3變壓器過電流保護284.3.1啟動電流的整定284.3.2繼電器動作電流284.3.3靈敏度校驗284.4過負荷保護294.4.1繼電器動作電流整定計算294.4.2動作時限的整定304.5冷卻風扇自啟動304.5.1整定計算304.5.2繼電器動作電流30第五章 線路保護整定計算315.1 35kV線路三段式電流保護計算315.1.1第一段無時限電流速斷保護325.1.2第二段帶時限電流速斷保護335.1.3第三段過電流保護345.2 10kV線路保護整定計算355.2.1電流速斷保護整定355.2.2過電流保護整

9、定計算41結論45參考文獻46辭47第一章 緒論1.1國外現狀電力是當今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。繼電器廠引進消化了

10、當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。變電所是電力系統在實際運用中的重要組成部分，它直接影響整個電力系統的安全與經濟運行，是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用。變電站是供電系統的樞紐，在生產和生活中占有特殊重要的地位。 電力系統的運行要求安全可靠、電能質量高、經濟性好，便于擴建。但是電力系統的組成元件數量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋地域遼闊。因此，受自然條件、設備與人為因素的影響，可能出現各種故障和不正常運

11、行狀態。故障中最常見、危害最大的是各種形式的短路。為此，需要安裝各種形式的保護裝置，用分層控制方式實施安全監控系統，對包括正常運行在的各種運行狀態實施監控，以確保電力系統安全正常且更好的運行。數字化變電站技術是變電站自動化技術發展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統的各方面將產生深遠的影響。數字化變電站三個主要的特征就是“一次設備智能化，二次設備網絡化，符合IEC61850標準”，即數字化變電站的信息全部做到數字化，信息傳遞實現網絡化，通信模型達到標準化，使各種設備和功能共享統一的信息平臺。這使得數字化變電站在系統可靠性、經濟性、維護簡便性方面均比常規變電站有大幅度提升。 展望繼電保

12、護的未來發展 繼電保護技術發展趨勢向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。隨著計算機技術的飛速發展與計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發展，出現了一些引人注目的新趨勢。1.2本設計的意義本次設計容為35kV變電站的繼電保護。主要目的在于使學生整合大一至大四所學的知識，通過設計的手段從而達到檢測學習情況目的。此次設計亦是對大學四年學習生涯的一個最終考察，對教學的一次驗收，通過設計，可拓展自動化專業的知識，掌握相關工程規，培養學生分析與解決實際問題的能力。1.3

13、本設計主要工作根據所給數據和系統圖，分析和確定變壓器以與出線的繼電保護，繪制相關保護的原理配置圖。進行相關的計算，包括一些阻抗計算、主變壓器繼電保護的配置以與線路繼電保護的計算與校驗的研究等。第二章 繼電保護分析2.1繼電保護概述2.1.1繼電保護裝置原理電力系統運行時存在正常、不正常工作和故障三種運行狀態，要完成電力系統繼電保護的基本任務，首先必須“區分”電力系統的這三種運行狀態，并且要“甄別”出發生故障和出現異常的元件。而要進行“區分和甄別”，必須尋找電力元件再者三種運行狀態下的可測量（繼電保護主要測電氣量）的“差異”，提取和利用這些可測參量的“差異”，實現對正常、不正常工作和故障元件的快

14、速“區分”。依據可測量電氣量的不同差異，可以構成不同原理的繼電保護。目前已經發現不同運行狀態下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率與其方向；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。繼電保護裝置原理如下圖圖2-1 繼電保護裝置原理圖(1) 測量比較元件測量與被保護元件有關的電氣量改變，如電流、電壓的改變，以判斷電網是否出現了短路故障。測量得到的電氣量值或物理量值與整定值作比較，以確定繼電保護裝置的啟動情況。(2) 邏輯判斷元件 邏輯判斷單元根據測量比較元件輸出邏輯信號的性質、先后順序、持續時間等，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型圍，

15、最后確定是否應該使斷路器跳閘、發出信號或不動作，并將對應的指令傳給執行輸出部分。(3) 執行輸出元件執行輸出元件根據邏輯判斷部分傳來的指令，發出跳開斷路器的跳閘脈沖與相應的動作信息，發出警報或不動作。2.1.2繼電保護的任務繼電保護的基本任務是(1) 自動迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行；(2) 反映設備的不正常運行狀態，并根據運行維護條件，而動作于發出信號或跳閘。2.1.3繼電保護裝置的基本要求(1) 選擇性：是指電網出現故障時，繼電保護只把損壞元件切除，而使非故障元件保持原運行方式，以盡量減小停電圍。(2) 速動性：

16、是指保護是否迅速切除故障的能力，切除的時間的計算是繼電保護動作時間和斷路器的動作時間。(3) 靈敏性：在指定的保護圍，迅速切除故障的能力。只要裝置的靈敏度符合要求，不論短路點的位置與類型如何的不同，使保護裝置與時準確的動作。(4) 可靠性：是指在發生故障時，保護裝置能否準確無誤動作的性能。即不發生拒絕動作也不發生錯誤動作。2.2設計原始資料本次畢業設計的主要容是對35kV變電站的繼電保護設計，主要對其主變壓器、出線線路進行繼電保護設計，并進行整定校驗，畫出各保護的配置原理圖。系統電源為35kV，變電站采用兩臺變壓器，降壓后輸出6路10kV對數個工廠供電。2.2.1變電所電氣接線圖此次設計35k

17、V變電站繼電保護的電器主接線圖，如圖2-2所示圖2-2 主接線圖2.2.2相關設計基礎數據兩臺主變壓器容量為2×31.5MVA，型號均為SL7-3150/35，YD11。其中一類負荷45%；二類負荷25%；三類負荷30%。 如下表2-1至2-3為短路電流表，表2-4為10kV出線線路電流互感器變比。表2-1 10KV線路額定電流和短路電流出線線路L1L2L3L4L5L6最大運行方式短路電流（KA）1.922.312.572.892.311.92最小運行方式短路電流（KA）1.742.052.252.492.051.74額定電流（A）807095905060表2-210kV出線電流互感

18、器變比出線線路L1L2L3L4L5L6100/575/5100/5100/575/575/5表2-3 最大運行方式下三相短路電流35kV側（KA）10kV側(KA)表2-4 最小運行方式三相短路電流35kV側（KA）10kV側(KA)2.3系統工作狀態分析本設計35/10kV系統為雙電源，35kV單母線分段接線，10kV側單母線分段接線，所接負荷屬一二類負荷居多。2.3.1電力變壓器的故障狀態分析變壓器故障可以分為油箱外和油箱兩種故障。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發生相間短路以與接地短路。油箱部故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以與鐵芯的燒損等。油箱故障時產生的電弧，不僅會損壞繞

19、組的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。對于變壓器發生的各種故障，保護裝置應能盡快地將變壓器切除。實踐表明，變壓器套管和引出線的相間短路、接地短路、繞組的匝間短路是比較常見的故障形式；而變壓器油箱發生相間短路的情況比較少。2.3.2變壓器的不正常工作狀態分析變壓器外部引起的過電流、負荷長時間超長時間超過額定電流容量引起的過負荷，風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。這些不正常運行狀態會造成繞組和鐵芯過熱。此外，對于中性點不接地運行的星星接線變壓器，外部接地短路時有可能造成中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻

20、率等異常運行等異常運行狀況下會使得變壓器過勵磁，引起鐵芯和其他金屬構件的過熱。變壓器處于不正常運行狀態時，繼電保護應根據其嚴重程度，發出告警信號，使運行人員與時發現并采取相應的措施，以確保變壓器的安全。2.3.3線路故障狀態分析本設計中的電力系統具有非直接接地的架空線路與中性點不接地的電力變壓器等主要設備。就線路來講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。2.4繼電保護設置2.4.1變壓器繼電保護裝設置變壓器為變電所的核心設備，根據其故障和不正常運行的情況，從反應各種不同故障的可靠、快速、靈敏與提高系統的安全性出發，設置相應的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：(1) 主保護：瓦斯保

21、護（以防御變壓器部故障和油面降低）、縱聯差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。(2) 后備保護：過電流保護（以反應變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應由于過負荷而引起的過電流）。(3) 異常運行保護和必要的輔助保護：冷卻風機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風機，防止變壓器油溫過高）。2.4.2線路繼電保護設置根據線路的故障類型，設置相應的繼電保護裝置如下：(1) 10kV負荷側單回線出線保護，采用兩段式電流保護，即電流速斷保護和過電流保護。其中電流速斷保護為主保護，不帶時限，0s跳閘。(2) 35kV 線路的保護，采用三段式電流保護，即電流速斷保護、帶時限電流保護與

22、過電流保護。其中電流速斷保護為主保護，不帶時限，0s跳閘。2.5本設計主要繼電保護原理概述(1) 10kV線路電流速斷保護根據短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護圍；有無時限電流速斷和延時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設計選用無時限電流速斷保護。(2) 10kV線路過電流保護利用短路時的電流比正常運行時大的特征來鑒別線路發生了短路故障，其動作的選擇性由過電流保護裝置的動作具有適當的延時來保證，有定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設計與電流速斷保護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，選用定時限過電流保護

23、，作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保護圍以外的故障，其保護圍為本線路全部和下段線路的一部分。(3) 變壓器瓦斯保護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部故障；當變壓器部發生故障時，電弧使油與絕緣物分解產生氣體。故障輕微時，油箱氣體緩慢的產生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護；故障嚴重時，油箱產生大量的氣體，在該氣體作用下形成強烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作，接點閉合，這時作用于跳閘并發信，稱為重瓦斯保護。(4) 變壓器縱聯差動保護是按照循環電流的原理構成。在變壓器兩側都裝設電流互感器，其二次繞組按環流原則

24、串聯，差動繼電器并接在回路壁中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環流，使差動保護在正常運行和外部短路時不動作，由電流互感器流入繼電器的電流應大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器部發生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位一樣，使繼電器有電流流過。但實際上由于變壓器的勵磁涌流、接線方式與電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中存在不平衡電流，變壓器差動保護需解決這些問題，方法有：1) 靠整定值躲過不平衡電流。2) 采用比例制動差動保護。3) 采用二次諧波制動。4) 采用間歇角原理。5) 用速飽和變流器。本設計采用較經濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以

25、提高保護裝置的勵磁涌流的能力。第三章 短路計算3.1短路計算的計算步驟(1) 取功率基準值SB，并取各級電壓基準值等于該級的平均額定電壓，即UB=Uav；(2) 計算各元件的電抗標幺值。并繪制出等值電路；(3) 網絡化簡，求出從電源至短路點之間的總電抗標幺值X*；(4) 計算出短路電流周期分量有效值（也就是穩態短路電流），再還原成有名值；(5) 計算出短路沖擊電流和最大短路電流有效值；(6) 按要求計算出其他量。3.2短路計算部分3.2.1系統等效電路簡圖圖3-1 變電所系統等效圖3.2.2基準參數的選定本設計中選=100MVA，=，那么35kV側=37kV，10kV側=10.5kV。=1.5

26、6kA=5.5kA本設計短路計算中均采用標幺值。3.2.3最大運行方式下相關計算根據所給系統圖，在最大運行方式下，系統圖可簡化為下圖圖2-2 最大運行方式等效圖1進一步可簡化為下圖圖3-3 最大運行方式等效圖2設系統最大運行方式電抗為，最小運行方式阻抗為，則=其中=+=+=X7*/X8 *=+(1) 35kV側短路電流（k1點）k1點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=3.35kA得阻抗=0.466沖擊電流=2.55 ×=2.55×3.35=8.543kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51

27、15;3.35=5.059kA短路容量= ×=214.74MVA短路電流折算到10kV側=×=11.81kA(2) 10kV母線上短路電流（K2點）K2點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=3.95kA 沖擊電流=2.55 ×=2.55×3.95=10.07kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×3.95=5.96kA短路容量= ×=71.82MVA(3) K3點短路計算1) L1線路的計算K3-L1點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期

28、分量有效值（穩態短路電流）= ×=1.92kA得L1線路阻抗= 1.473沖擊電流=2.55 ×=2.55×1.92=4.896kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×1.92=2.899kA短路容量= ×=34.91MVA2) L2線路的計算K3-L2點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.31kA得L2線路阻抗=0.989沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.31=5.89kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×

29、2.31=3.49kA短路容量= ×=42MVA3) L3線路的計算K3-L3點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= × =2.57kA得L3線路阻抗=0.748沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.57=6.55kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.57=3.88kA短路容量= ×=46.73MV4) L4線路的計算K3-L4點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =得L4線路阻抗=0.511短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.89kA沖

30、擊電流=2.55 ×=2.55×2.89=7.37kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.89=4.36kA短路容量= ×=52.55MVA5) L5線路的計算K3-L5點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.31kA得L5線路阻抗=0.989沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.31=5.89kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.31=3.49kA短路容量= ×=42MVA6) L6線路的計算K3-L6點

31、短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=1.92kA得L6線路阻抗=1.473沖擊電流=2.55 ×=2.55×1.92=4.896kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×1.92=2.899kA短路容量= ×=34.91MVA3.2.4最小運行方式下相關計算根據系統最小和最大運行方式的定義，最小運行方式，是系統在該方式下運行時，具有最大的短路阻抗值，發生短路后產生的短路電流最小的一種運行方式。由于原始資料中未給出C1和C2的短路容量，所以、未知，、也未知。但可以確定的是在最小運

32、行方式下，其中C1或C2其中一個停運。我們不妨假設>（假設>也是一樣的），則此時C2停運，根據此假設，可得最小運行下的系統圖。最小運行方式下，系統等效圖如下圖3-4 最小運行方式等效圖在本假設前提下，C2停運，所以僅考慮C1單獨運行的結果設系統最小運行方式阻抗為X2m*，則= =(1) 35kV母線上短路電流（k1點）k1點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=3.14kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×3.14=8.007kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×3.14=4.

33、741kA短路容量= ×=201.28MVA短路電流折算到10kV側=×=11.04kA(2) 10kV母線上短路電流（K2點）K2點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量設= +那么 =K2點短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=3.83kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×3.83=9.765kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×3.83=5.783kA短路容量= ×=69.64MVA(3) k3點短路計算1) L1線路的計算K3-L1點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分

34、量有效值（穩態短路電流）= ×=1.74kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×1.74=4.437kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×1.74=2.680kA短路容量= ×=31.64MVA2) 線路L2的計算K3-L2點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.05kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.05=5.228kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.05=3.096kA短路容量= ×=37

35、.27MVA3) 線路L3的計算K3-L3點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.25kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.25=5.338kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.25=3.398kA短路容量= ×=40.91MVA4) 線路L4的計算K3-L4點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.49kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.49=6.35kA最大短路電流有效值=

36、1.51 ×=1.51×2.49 =3.76kA短路容量= ×=45.27MVA5) 線路L5的計算K3-L5點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=2.05kA沖擊電流=2.55 ×=2.55×2.05=5.23 kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×2.05 =3.10kA短路容量= ×=37.27MVA6) 線路L6的計算K3-L6點短路電流的周期分量，沖擊電流與短路容量 =短路電流周期分量有效值（穩態短路電流）= ×=1.74k

37、A沖擊電流=2.55 ×=2.55×1.74=4.437kA最大短路電流有效值=1.51 ×=1.51×1.74 =2.63kA短路容量= ×=31.64MVA3.2.5三相短路計算結果表表3-1 最大運行方式下三相短路電流計算結果短路點三相短路電流（kA）三相短路容量(MVA)K13.353.358.5435.059214.74K23.953.9510.075.9671.82k-L11.921.924.8962.89934.91k-L22.312.315.893.4942K-L32.572.576.553.8846.73k-L42.892.8

38、97.374.3652.55k-L52.312.315.893.4942k-L61.921.924.8962.89934.91表3-2 最小運行方式下三相短路短路電流計算短路點三相短路電流（kA）三相短路容量(MVA)K13.143.148.0074.741201.28K23.833.839.7655.78369.64k-L11.741.744.4372.62731.64K-L22.052.055.2283.09637.27k-L32.252.255.3383.39840.91表3-3 部分三相短路阻抗計算結果統計阻抗名稱計算值0.4661.4730.9890.7480.5110.9891.4

39、73第四章 變壓器繼電保護的整定計算4.1變壓器瓦斯保護瓦斯保護的安裝圖如下圖4-1 瓦斯保護安裝圖1氣體繼電器；2油枕；3連接管道變壓器瓦斯保護作用是反映變壓器部故障和油面降低，它反應于油箱部故障所產生的氣體或油箱漏油而動作，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器，輕瓦斯保護動作于信號。 輕瓦斯保護的動作于信號的輕瓦斯部分，通常按產生氣體的容積整定：對于容量為10MVA以上的變壓器，整定容積為250300cm2 。瓦斯保護動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、接氣體繼電器導管的直徑、變壓器冷卻方式、氣體繼電器形式有關）。輕瓦斯保護的動作值按氣

40、體容積為250300cm2整定，本設計采用280 cm2。重瓦斯保護的動作值按導油管的油流速度為0.61.5cm2整定，本設計采用0.9 cm2。本設計瓦斯繼電器選用FJ3-80型。4.2變壓器差動保護變壓器差動保護原理圖如下圖4-2 變壓器差動保護原理圖4.2.1確定基本側變壓器容量 =31.5MVA變壓器額定電壓（H側） =35kV變壓器額定電壓（L側）=10kV(1) 變壓器各側額定電流的計算高壓側=0.520kA低壓側=1.817kA(2)電流互感器的計算變比電流互感器的接線方式高壓側為，低壓側為Y。高壓側=180.1低壓側=363.4(3)電流互感器的變比標準化 高壓側=200低壓側

41、=400(4)電流互感器二次連接臂電流 高壓側=4.50A低壓側=4.54A其中為接線系數。電流互感器為接線時取；電流互感器為Y接線時取1。(5)基本側的確定=4.544.50=0.04故選取低壓側為基本側表4-1 變壓器差動保護計算結果數據名稱各側數據35kV側（H側）10kV側（L側）變壓器額定電流（kA）0.5201.817變壓器連接方式Y電流互感器接線方式Y電流互感器的計算變比=180.1=363.4電流互感器的變比標準化=200=400電流互感器二次連接臂電流=4.50A=4.54A確定基本側非基本側基本側變壓器最大運行方式下35kV折算到10kV的最大三相短路電流=×=1

42、1.81kA4.2.2計算差動保護一次側的電流(1)按躲過變壓器的勵磁涌流計算，整定式為=1.31817=2362.1A式中 可靠系數，取1.3；變壓器額定電流；勵磁涌流的最大倍數（即勵磁涌流與變壓器額定電流的比值），取48，采用加強型速飽和差動保護（BCH-2）型時，取1。(2)按躲過電流互感器二次回路斷線時差動回路的電流計算，整定式為=1.31817=2362.1A式中 可靠系數；變壓器最大負荷電流。在最大負荷電流不能確定時，可取變壓器的額定電流。本設計采用變壓器額定電流。(3)按躲過外部短路故障時的最大不平衡電流計算表，整定式為=式中 可靠系數，本設計取1.3；由于電流互感器計算變比和實

43、際變比不一致引起的相對誤差，本設計取0.05； U由變壓器分接頭改變引起的相對誤差，一般可取調整圍的一半，本設計取0.05； 0.1電流互感器容許的最大穩態誤差；電流互感器同型系數，接線方式一樣時取0.5，不同時取1，本設計取1；非周期分量系數，取1.52，當采用速飽和變流器時，由于非周期分量會使其飽和，抑制不平衡輸出，可取為1，本設計取1。代入數據計算得=11810=3070.6A取這三個計算值中最大者為差動保護基本側的一次動作電流，根據以上計算結果可以確定Iset=3070.6A4.2.3差動繼電器基本側動作電流=7.6765A4.2.4確定差動繼電器個繞組的匝數=7.8161式中 AN繼

44、電器動作額定安匝實際取為8匝，即=1+7=8式中 平衡線圈實用匝數；基本側差動線圈實用匝數。4.2.5確定非基本側平衡線圈匝數=1.07實際取為=1匝。由電流互感器計算變比和實際變比不一致引起的相對誤差為=<0.05所以不必重新計算動作電流。4.2.6靈敏度校驗已知負荷側短路時最小三相短路電流為=3.83kA反應到電源側繼電器的電流為電源側繼電器動作電流為則差動保護的最小靈敏系數為>2故滿足靈敏度要求。4.3變壓器過電流保護圖4-3 變壓器過電流保護原理圖4.3.1啟動電流按躲過變壓器可能出現的最大負荷電流來整定整定式為式中 可靠系數，取1.21.3，本設計取1.2；返回系數，取0

45、.850.95，本設計取0.85；變壓器可能出現的最大負荷電流，本設計采用變壓器額定電流。4.3.2繼電器動作電流=選用DL-11/2型電流繼電器，其動作電流的整定圍為0.52A，故動作電流整定值為2。4.3.3靈敏度校驗(1) 以線路L1、L6計算>1.5(2) 以線路L2、L5計算>1.5(3) 以線路L3計算>1.5(4) 以線路L4計算>1.5以上計算表明靈敏度滿足要求。4.4過負荷保護圖4-4 變壓器過負荷保護原理圖4.4.1繼電器動作電流整定計算，按躲過變壓器額定電流整定=5.61A選用DL-11/6型電流繼電器，其動作電流的整定圍為1.56A，故動作電流整

46、定值為6。4.4.2動作時限的整定，按躲過允許的短時最大負荷時間整定一般此時間取915s，本設計取10s。4.5冷卻風扇自啟動4.5.1整定計算4.5.2繼電器動作電流即當繼電器電流達到3.18A時，冷卻風扇自啟動。考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/6型電流繼電器，其動作電流的整定圍為1.56A，故動作電流整定值為4A。第五章 線路保護整定計算5.1 35kV線路三段式電流保護計算三段式保護原理示意圖如下 圖5-135kV三段式電流保護本保護靈敏度要求滿足大于1.21.5，且要滿足>>。5.1.1第一段無時限電流速斷保護圖5-2 35kV線路無限時電流保護(1) 整定計算如

47、下式中 可靠系數，取1.21.3，本設計取1.2(2) 繼電器動作電流式中 電流互感器接線系數，本設計取1；電流互感器變比。考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/50型電流繼電器，其動作電流的整定圍為12.550A，故動作電流整定值為13A。(3) 第一段的靈敏性通常用保護圍的大小來衡量，根據本設計的數據，按線路首端（K1點）短路時的最小短路電流校驗靈敏系數。>1.3滿足要求。5.1.2第二段帶時限電流速斷保護圖5-2 35kV線路帶限時電流保護(1) 整定計算如下(2) 計算10kV線路第二段一次側動作電流(3) 在線路首端（d2點）短路時,第二段的靈敏系數為>1.3滿足要求

48、。(4) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/20型電流繼電器，其動作電流的整定圍為520A，故動作電流整定值為7A。(5) 保護的動作時限應t2與t1配合選用DS-111型時間繼電器，其時間調整圍為0.11.3 s。5.1.3第三段過電流保護圖5-4 35kV線路電流保護(1) 整定計算(2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/20型電流繼電器，其動作電流的整定圍為520A，故動作電流整定值為7A。(3) 過電流保護應分別按本線路末端（d2點）與下一線路末端（d3點）短路時的最小短路電流校驗靈敏系數。作為本線路后備保護時的靈敏系數為>1.2(4

49、) 保護的動作時限t3應與t2配合選用DS-112型時間繼電器，其時間調整圍為0.253.5s。表5-1 35kV線路三段式保護靈敏系數統計靈敏系數計算值2.161.3081.244由上表可知>>滿足要求。表5-2 35kV線路三段式保護繼電器選擇保護名稱繼電器型號電流繼電器時間繼電器段保護DL-11/50段保護DL-11/20DS-111段保護DL-11/20DS-1125.2 10kV線路保護整定計算5.2.1電流速斷保護整定(1) 基準參數選定=100MVA，=則 10kV側=10.5kVkA(2) 計算方法按躲過配變低壓側母線最大三相短路電流，具體做法是選擇一個最大容量配變

50、，如有多個最大容量配變則選擇距出線斷路器最近者。各線路的整定計算如下(1) 線路L11) 一次側動作電流整定計算2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/20型電流繼電器，其動作電流的整定圍為520A，故動作電流整定值為10A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4) 由于其動作時間為0s，為防止其在線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。(2) 線路L21) 一次側動作電流整定計算2) 繼電

51、器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/50型電流繼電器，其動作電流的整定圍為12.550A，故動作電流整定值為13A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4) 由于其動作時間為0s，為防止其在線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。(3) 線路L31) 一次側動作電流整定計算2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/50型電流繼電器，其動作電流的整定圍為12.550A，故動作電流

52、整定值為15A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4) 由于其動作時間為0s，為防止其在線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。(4) 線路L41) 一次側動作電流整定計算2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/50型電流繼電器，其動作電流的整定圍為12.550A，故動作電流整定值為19A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大

53、運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4) 由于其動作時間為0s，為防止其在線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。(5) 線路L51) 一次側動作電流整定計算2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/50型電流繼電器，其動作電流的整定圍為12.550A，故動作電流整定值為13A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4)由于其動作時間為0s，為防止其在

54、線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。(6) 線路L61) 一次側動作電流整定計算2) 繼電器動作電流考慮到系統發展時仍能適應，選用DL-11/20型電流繼電器，其動作電流的整定圍為520A，故動作電流整定值為10A。3) 保證系統最大運行方式下開關出口三相短路時靈敏度不小于1<>1滿足要求。式中系統最大運行方式下開關出口三相短路時的電流；10kV母線等值系統最大運行方式阻抗標么值。4) 由于其動作時間為0s，為防止其在線路上管型避雷器放電時誤動，電流速斷保護的動作時間帶有0.060.08秒的延時。表5-3 10kV電流速斷保護保護繼電器選擇線路L1L