畢業(yè)設(shè)計某220kV電網(wǎng)繼電保護配置及整定計算1

1、西安電力高等?？茖W(xué)校_電力工程_ 系_2013_屆畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：某220kv電網(wǎng)繼電保護配置及整定計算學(xué) 號： 4110122 姓 名： 張 萱 指導(dǎo)教師： 員 超 專 業(yè)： 繼電保護及自動化班 級： 12101 完成時間：2013 年 06 月12 日 摘 要 本文是以某220kv電網(wǎng)繼電保護配置及整定計算為課題。通過分析原始資料中主要設(shè)備的參數(shù)，首先，對電力系統(tǒng)繼電保護原理及電力系統(tǒng)故障分析進行全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)、查閱相關(guān)資料，加深理解；其次，結(jié)合相關(guān)參數(shù)和各種繼電保護原理，確定適用于變壓器的保護方案，最后，分別對變壓器的進行各種保護整定和配置計算。 通過本次設(shè)計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電

2、保護的相關(guān)專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)故障分析的計算技能和計算步驟，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。 本設(shè)計在滿足選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的基礎(chǔ)上，對220kv電網(wǎng)的繼電保護配置及整定計算的計算方法進行了較為全面的論述，確定電網(wǎng)繼電保護整定方案，進而進行整定計算。 關(guān)鍵詞：電能，電氣設(shè)備，繼電保護，保護設(shè)計 目 錄摘 要4緒 論6第一章 保護原理與配置91.1 電力變壓器保護91.1.1 瓦斯保護91.1.2 縱差保護101.1.4 變壓器相間短路的后備保護141.2 階段式電流保護191.3 母線保護原理及配置2

3、1第二章 原始資料分析232.1 水電廠系統(tǒng)主接線圖232.2 系統(tǒng)電氣設(shè)備基本參數(shù)242.2.1 水輪機242.2.2 升壓變壓器242.2.3 輸電線路242.2.4 一號主變壓器242.2.5 輸電線路252.2.6 二號主變壓器252.2.7 輸電線路262.2.8 三號變壓器1#與2#26第三章 短路計算273.1 短路電流計算的目的及一般規(guī)定273.2 參數(shù)設(shè)定及阻抗歸算283.3 短路電氣的計算30第四章 繼電保護主要設(shè)備的整定計算324.1 二號變壓器整定計算324.1.1 2 號變壓器主保護整定計算324.1.2 2 號變壓器后備保護整定計算344.2 線路電流保護整定計算3

4、64.3 三號變壓器整定計算384.3.1 3號變壓器主保護整定計算384.3.2 3號變壓器后備保護整定計算38結(jié) 論39參考文獻40 緒 論 一、電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù) 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、母線、輸電線路及用電設(shè)備等組成的統(tǒng)一整體。電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)配在運行中都有可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)。 電力系統(tǒng)故障時指電力系統(tǒng)一次設(shè)備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設(shè)計制造缺陷等原因引發(fā)的短路、斷線等情況。電力系統(tǒng)中最常見和最危險的故障類型是短路故障。因此，繼電保護的基本任務(wù)是：（1） 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中快速、自動地切除，使其

5、損壞程度減至最輕，以避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，保證系統(tǒng)其他非故障部分能繼續(xù)運行。 （2）反應(yīng)電力設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，在有人值班的情況下，一般發(fā)出報警信號，提醒值班人員進行處理；在無人值班情況下，繼電保護裝置可視設(shè)備承受能力作用于減負(fù)荷或延時跳閘。由此可見，繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。因此，繼電保護是電力系統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的不可缺少的技術(shù)措施。在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護裝置，要想維持系統(tǒng)的正常運行是根本不可能的。 二、對繼電保護的基本要求 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，

6、應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)短路故障和異常運行的保護裝置。對于反應(yīng)電力系統(tǒng)故障而要求作用于斷路器跳閘的繼電保護裝置，應(yīng)滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。 （1）可靠性：可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護性能的最根本要求。所謂安全性，是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動作。所謂信賴性，是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作。 （2）選擇性：所謂繼電保護裝置動作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護或斷路器拒絕動作時，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護將故障切除。 總

7、之，要求繼電保護裝置有選擇地動作，是提高電力系統(tǒng)供電可靠性的基本條件，保護裝置無選擇性的動作，又沒有采取措施（如線路的自動重合閘）予以糾正，是不允許的。繼電保護課程設(shè)計真稿 （3）速動性：繼電保護的速動性是指盡可能快地切除故障，以減小設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。 （4）靈敏性：繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。為滿足上述四點基本要求，確保故障元件能夠從電力系統(tǒng)中被切除，電氣設(shè)備和線路短路故障的保護應(yīng)有主保護和后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。 （1）主保護主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，

8、能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。(2) 后備保護 后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。后備保護可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護實現(xiàn)后備。 近后備是當(dāng)主保護拒動時，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 (3) 輔助保護 輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當(dāng)主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護。 (4) 異常運行保護 異常運行保護是反應(yīng)被保護電力設(shè)備或線路異常運行狀態(tài)的保護。 三、設(shè)計原則和一般規(guī)定： 電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置是電力系統(tǒng)

9、的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的正常運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。 應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計（二次部分）原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進行電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置設(shè)計。設(shè)計應(yīng)滿足繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（sdj6-83）、110220kv電網(wǎng)繼電保護與安全自動裝置運行條例等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。 要合理處理好繼電保護和安全自動裝置與其保護對象電網(wǎng)部分的關(guān)系，二次部分應(yīng)滿足電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則等有關(guān)技術(shù)規(guī)程的要求，這是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟的基礎(chǔ)。在確定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式，必須統(tǒng)籌考慮繼電保護和安全自動裝置配置的合理性與可能性。在此基礎(chǔ)上，繼電保護和安全自動

10、裝置的設(shè)計應(yīng)能滿足電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和主變接線的要求，適應(yīng)電網(wǎng)和主變運行靈活性的需求。 繼電保護和安全自動裝置由于本身的特點和重要性，要求采用成熟的特別是符和我國電網(wǎng)要求的有運行經(jīng)驗的技術(shù)。不合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式必將導(dǎo)致繼電保護和安全自動裝置配置的困難，接線復(fù)雜，有時為適應(yīng)一次部分某些特殊需要采用一些不成熟的保護裝置，由此往往引起保護誤動，甚至使一般性故障擴大為系統(tǒng)故障，設(shè)計必須引以為戒。電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置應(yīng)符合可靠性、安全性、靈敏性、速動性的要求。要結(jié)合具體條件和要求，從裝置的選型、配置、整定、實驗等方面采取綜合措施，突出重點，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以達到保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的目

11、的。 第一章 保護原理與配置1.1 電力變壓器保護 1.1.1 瓦斯保護 一、瓦斯保護配置原則1）0.4mva及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8mva及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 2）帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。 3）瓦斯保護應(yīng)采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動等引起瓦斯保護誤動作。 4）變壓器非電氣量保護不應(yīng)啟動失靈保護。 根據(jù)上述規(guī)程，本電網(wǎng)中的2#變壓器與3#變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護作為主保護之一。 二、瓦斯保護范圍 瓦斯保護是變壓器的主要保

12、護，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，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。 三、瓦斯保護的原理 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時,氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于氣體繼電器的上部空間，使油面下降，上開口杯隨之下下降而使干簧繼電器動作，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，則產(chǎn)生強烈

13、的瓦斯氣體，郵箱內(nèi)壓力瞬時突增，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，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使干簧繼電器動作，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。 重瓦斯保護動作于跳閘，輕瓦斯動作于信號。四、變壓器溫度及壓力保護 變壓器非電量保護除了瓦斯保護外，還包括溫度及壓力保護等。由于非保護動作量不需電氣量運算。通常根據(jù)運行經(jīng)驗、測試等方法獲得。變壓器溫度及壓力保護是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)可作用于信號式動作于跳閘的裝置。 1.1.2 縱差保護 一、縱差保護配置原則對變壓器的內(nèi)部、套管及引出線的短路故障

14、，按其容量及重要性的不同，應(yīng)裝設(shè)下列保護作為主保護，并瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器： 1） 電壓在10kv及以下、容量在10mva及以下的變壓器，采用電流速斷保護。 2） 電壓在10kv及以上、容量在10mva及以上的變壓器，采用縱差保護。對于電壓為10kv的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護靈敏度不符合要求時也可采用縱差保護。 3） 電壓為220kv及以上的變壓器裝設(shè)數(shù)字式保護時，除非電量保護外，應(yīng)采用雙重化保護配置。當(dāng)斷路器具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。根據(jù)上述規(guī)程，本電網(wǎng)中的2#變壓器采用縱聯(lián)差動保護作為主保護，而3#變壓器由于其容量在10mva以下，故采用電

15、流速斷保護作為主保護。 二、縱聯(lián)差動保護原理 主變差動保護作為變壓器的主保護，能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障、高壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障，差動保護是輸入的兩端ct電流矢量差，當(dāng)兩端ct電流矢量差達到設(shè)定的動作值啟動動作元件。差動保護是保護兩端電流互感器之間的故障（即保護范圍在輸入的兩端ct之間的設(shè)上），正常情況流進的電流和流出的電流在保護內(nèi)大小相等，方向相反，相位相同，兩者剛好抵消，差動電流等于零；故障時兩端電流向故障點流，在保護內(nèi)電流疊加，差動電流大于零。驅(qū)動保護出口繼電器動作，跳開兩側(cè)的斷路器，使故障設(shè)備斷開電源。 縱聯(lián)差動保護是按比較被保護元件（1號主變）始端和末端電流的大小和相

16、位的原理而工作的。為了實現(xiàn)這種比較，在被保護元件的兩側(cè)各設(shè)置一組電流互感器ta1、ta2，其二次側(cè)按環(huán)流法接線，即若兩端的電流互感器的正極性端子均置于靠近母線一側(cè)，則將他們二次的同極性端子相連，再將差動繼電器的線圈并入，構(gòu)成差動保護。其中差動繼電器線圈回路稱為差動回路，而兩側(cè)的回路稱為差動保護的兩個臂。 縱聯(lián)差動保護是按比較被保護的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實現(xiàn)的。縱差保護在發(fā)電機上的應(yīng)用比較簡單，但是作為變壓器內(nèi)部故障的主保護，縱差保護將有許多特點和困難。變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構(gòu)成縱差保護所用電流互感器的額定參數(shù)各不相同，由此產(chǎn)生的縱差保護不平衡電流將比發(fā)電機的大得多，縱差保

17、護是利用比較被保護元件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的，根據(jù)kcl基本定理，當(dāng)被保護設(shè)備無故障時恒有各流入電流之和必等于各流出電流之和。外部短路時，流入差動繼電器的電流為最大不平衡電流。 （1-1） 內(nèi)部短路時，無論是單電源，還是雙電源，保護都能正確測量到短路點電流。 （1-2）變壓器縱差保護與發(fā)電機縱差保護一樣，也可采用比率制動方式或標(biāo)積制動方式達到外部短路不誤動和內(nèi)部短路靈敏動作的目的?？v聯(lián)差動保護（比率制動式縱差保護）是比較被保護設(shè)備各引出端電氣量（例如電流）大小和相位的一種保護。三、差動保護不平衡電流產(chǎn)生的原因與對策 在實際運行中，由于各種因素的影響會引起差動回路中流過不平衡電流，而且

18、不平衡電流往往對于變壓器差動保護的正常工作影響很大，如果不能夠很好解決這些問題，就會直接影響變壓器差動保護的性能，甚至造成變壓器差動保護誤動或拒動。 1、不平衡電流產(chǎn)生的原因 各側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致，例如110kv側(cè)是使用斷路器中的套管式電流互感器，而6kv側(cè)多數(shù)是在高壓開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)獨立的環(huán)氧樹脂澆鑄式電流互感器，這兩者之間不但型號不同，而且特性也不一致，勢必在差回中引起不平衡電流。變壓器的勵磁涌流也是引起不平衡電流的一個原因，變壓器空載合閘或外部短路故障切除后電壓恢復(fù)時，在變壓器電源側(cè)繞組中將產(chǎn)生很大的勵磁涌流，達到額定電流的6-8倍，由于此電流只流過變壓器電源側(cè)繞組，因此，在差

19、回路中必然要出現(xiàn)較大的不平衡電流。此外，運行中的變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓使分接開關(guān)位置改變后，電流互感器二次電流的平衡關(guān)系被破壞，在差回路中產(chǎn)生不平衡電流。變壓器區(qū)外短路時，由于穿越性短路電流使ta鐵芯飽和，從而使不平衡差流增大，而且穿越性電流越大，不平衡差流就越大，二者呈現(xiàn)線性關(guān)系。 2、對于不平衡電流的對策 對于電流互感器型號不同的對策是使用廠家相同、伏安特性相同、準(zhǔn)確級次相同的電流互感器，對于勵磁涌流的影響可以使用帶有速飽和線圈的差動繼電器，或者使用帶有二次諧波制動的微機保護裝置進行克服，對于改變有載分接開關(guān)與區(qū)外穿越性故障的情況可以相應(yīng)引入復(fù)式比率差動保護，就是按復(fù)式比率大小而動作的差動保護，

20、它能滿足正常運行、區(qū)外故障、內(nèi)部故障及勵磁涌流等多種情況對保護的要求。在變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障時，短路電流很大的情況下，ta嚴(yán)重飽和產(chǎn)生很大的不平衡電流，影響了復(fù)式比率差動保護的快速動作，所以差動保護還應(yīng)有差動速斷保護，作為輔助保護，以加快保護動作速度。 1.1.3 電流速斷保護 一、變壓器的電流速斷保護由于瓦斯保護不能反映變壓器箱體外部故障，所以對于200010000kva及以下的中、小容量變壓器，若靈敏度滿足要求時，應(yīng)采用電流速斷保護來瞬時切除變壓器電源測套管引出線及部分繞組的故障。這樣用電流速斷與瓦斯保護相配合，即可瞬時切除變壓器電源側(cè)套管、引出線及箱體內(nèi)的各種故障。 2、 接線及整定計算

21、電流速斷保護裝置裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)。當(dāng)電源側(cè)為大接地電流系統(tǒng)時，保護裝置采用三相完全星型接線；當(dāng)電源側(cè)為小接地電流系統(tǒng)時，采用兩相不完全星型接線或采用兩相三繼電器式接線。 其定值按下述條件計算： （1）按躲過變壓器外部短路故障時流過變壓器的最大短路電流整定，即 （1-3）式中 -可靠系數(shù)，取1.41.5。當(dāng)采用反時限特性繼電器時，可取 1.61.8； -變壓器外部故障時流過保護的最大短路電流。 （2）按躲過變壓器空投時的勵磁涌流計算，即 （1-4）式中 -可靠系數(shù)，取35。對變壓器額定容量較大者，取較小值； 反 之，取較大值； -變壓器額定電流。取上述計算值較大者。靈敏度校驗：需要用變壓器低

22、壓側(cè)最小兩相短路電流校驗電流速斷保護裝置的靈敏度，即 （1-5）式中 -保護安裝處母線短路時的最小短路電流。靈敏度不應(yīng)小于2。當(dāng)靈敏度不滿足要求時，若保護定值系按躲過勵磁涌流的條件決定，則可使電流速斷保護帶有少許延時（如帶2.0s延時），這樣定值計算中的值不必取35倍，而可適當(dāng)減?。ㄈ缛?3倍），以提高保護的靈敏度。 1.1.4 變壓器相間短路的后備保護 一、變壓器相間短路后備保護的整定原則對外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護。保護帶延時跳開相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護宜選用過電流保護、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線間電壓）啟動的過電流保護或復(fù)合電流保護（負(fù)序電流和單相式電

23、壓啟動的過電流保護）。 1）35kv66kv及以下中小容量的降壓變壓器，宜采用過電流保護。保護的整定值要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。 2）110kv500kv降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護用過電流保護不能滿足靈敏性要求時，宜采用復(fù)合電壓起動的過電流保護或復(fù)合電流保護。 所以，本電網(wǎng)中2#變壓器的相間短路后備保護采用過電流保護，若過電流保護不滿足靈敏性要求時，采用復(fù)合電壓啟動的過電流保護或復(fù)合電流保護。對3#變壓器的相間短路后備保護采用過電流保護。 二、過電流保護 變壓器過電流保護的工作原理與線路定時限過電流保護相同。保護動作后跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。 過電流保護整定計

24、算步驟如下： （1）保護的啟動電流按躲過變壓器的最大負(fù)荷電流整定 （1-6）式中 -可靠系數(shù)，取1.2-1.3； -返回系數(shù)，取0.85-0.95； -變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。 （2）變壓器的最大負(fù)荷電流的確定。 1）對并聯(lián)運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺變壓器后的負(fù)荷電流。當(dāng)各臺變壓器的容量相同時，可按下式計算： （1-7）式中 n-并聯(lián)運行變壓器的最少臺數(shù)； -每臺變壓器的額定電流。 2)對降壓變壓器，應(yīng)考慮負(fù)荷中電動機自起動時的最大電流，即： （1-8） 式中 -綜合負(fù)荷的自啟動系數(shù)，對于110kv的降壓變壓站，低壓 6-10kv側(cè)取=1.5-2.5，中壓35kv側(cè)取=1.5-2； -

25、正常工作時的最大負(fù)荷電流，一般選擇變壓器額定電流。 （3）保護的靈敏度系數(shù)校驗 （1-9） 作為近后備保護，取變壓器低壓側(cè)母線為校驗點，要求=1.52.0；作為遠(yuǎn)后備保護，取相鄰線路末端為校驗點，要求1.2。 （4）保護的動作時限。過電流保護的動作時限應(yīng)比相鄰元件保護的最大動作時限打一個階梯時限。三、過負(fù)荷保護 對于6.3mva及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他符合的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，將設(shè)過負(fù)荷保護。對于自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況，過負(fù)荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。在無人值班的變電所，必要時過負(fù)荷保護可動作于跳閘

26、或斷開部分負(fù)荷。中小容量的變壓器過負(fù)荷保護采用定時限動作特性，動作電流也是按最大允許負(fù)荷電流下能可靠返回的條件整定。它的動作時間應(yīng)與變壓器允許的過負(fù)荷時間相配合，同時應(yīng)大于相間故障后備保護的最大延時，一般可增大（12）。對于升壓變壓器，過負(fù)荷保護裝設(shè)在主電源側(cè)（低壓側(cè)）；三繞組升壓變壓器，過負(fù)荷保護裝設(shè)在發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)；如三側(cè)均有電源，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。對于降壓變壓器，雙繞組變壓器的過負(fù)荷保護裝設(shè)在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，過負(fù)荷保護裝在電源側(cè)和繞組容量較小的一側(cè)；若三側(cè)容量相同，過負(fù)荷保護僅在電源側(cè)裝設(shè)。兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。

27、 （一）變壓器的過負(fù)荷保護 變壓器的過負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下是三相對稱的，過負(fù)荷保護作用于信號，同時閉鎖有載調(diào)壓。所以只采用一個電流元件，接于任一相電流中，經(jīng)延時動作于信號。 （二）過負(fù)荷保護的整定 1.動作電流的整定 過負(fù)荷保護的動作電流應(yīng)按躲開變壓器的額定電流整定，即 （1-10）式中 -可靠系數(shù)，取1.05； -返回系數(shù)，取0.85。 2.動作時限的整定過負(fù)荷保護動作時限應(yīng)比變壓器的后備保護動作時限大一個，一般取510s。此外，有些過負(fù)荷保護采用反時限特性及測量過負(fù)荷倍數(shù)有效值來構(gòu)成。 1.1.5 變壓器接地短路后備保護 一、變壓器接地短路后備保護的配置原則與110kv及以上中性點直接接

28、地電網(wǎng)連接的降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，對外部單相接地短路引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)接地短路后備保護，該保護宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的接地故障。 1）在中性點直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點直接接地運行，對單相接地引起的變壓器過電流，應(yīng)裝設(shè)零序過電流保護，保護可由兩段組成，其動作電流與相關(guān)線路零序過電流保護相配合。2）對自耦變壓器和高、中壓側(cè)均直接接地的三繞組變壓器，為滿足選擇性要求，可增設(shè)零序方向元件，方向宜指向各側(cè)母線。 3）普通變壓器的零序過電流保護，宜接到變壓器中性點引出線回路的電流互感器；零序方向過電流保護宜接到高、中壓側(cè)三相電流互感器的零序回路；自耦變壓器的零序過電

29、流保護應(yīng)接到高、中壓側(cè)三相電流互感器的零序回路。 4）高壓側(cè)電壓為500kv及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護，在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，保護作用于信號，當(dāng)過勵磁超過允許值時，可動作于跳閘。 5）為提高切除自耦變壓器內(nèi)部單相接地短路故障的可靠性，可增設(shè)只接入高、中壓側(cè)和公共繞組回路電流互感器的星形接線電流分相差動保護或零序差動保護。 針對2#變壓器高壓側(cè)（110kv及以上）單相接地短路應(yīng)裝設(shè)零序保護，作為變壓器高壓繞組和相鄰元件接地故障主保護的后備。 二、中性點直接接地變壓器的零序電流保護 1、零序電流保護的配置中性點直接接地運行變壓器的零序電流保護原理接線圖如圖1-3所示。圖中零序電流保護段

30、作為變壓器及母線的接地故障后備保護，其啟動電流和延時應(yīng)與相鄰元件單相接地保護段配合，通常以較短延時=0.51.0s 動作于跳母聯(lián)或分段斷路器，以較長的延時有選擇地動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 圖 1-3 零序電流保護段作為引出線接地故障的后備保護，其動作電流和延時應(yīng)與相鄰元件接地后備段相配合。通常應(yīng)比相鄰元件零序保護后備段最大延時大一個，以斷開母聯(lián)斷路器或分段斷路器，動作與斷開變壓器各側(cè)斷路器。 2、零序電流保護的整定計算 （1）零序段的動作電流按與相鄰元件零序電流段或段或快速主保護相配合整定，即 （1-11）式中 -零序段的動作電路； -可靠系數(shù)，可取1.1； -零序電流分支習(xí)俗，其值等于相

31、鄰元件零序電流保護段保 護區(qū)末端發(fā)生接地短路時，流過本保護的零序電流與流過故 障線路的零序電流之比，取各種運行方式的最大值； -與之配合的相鄰元件零序電流保護相關(guān)段的動作電流。 零序電流段的動作時限為、。 （2）零序電流段的動作電流按與相鄰元件零序后備保護動作電流配合整定，即 （1-12）式中 -零序段的動作電流； -可靠系數(shù)，可取1.1； -零序電流分支系數(shù)，其值等于相鄰元件零序電流保護后備段 保護區(qū)末端發(fā)生接地短路時，流過本保護的零序電流與流過 故障線路的零序電流之比，取各種運行方式的最大值； -與之配合的相鄰元件零序電流保護后備段動作的電路。 零序電流段的動作時限為、。是指相鄰元件零序保

32、護后備段最大延時時間。 （3）靈敏系數(shù)校驗。保護的靈敏系數(shù)為 （1-13）式中 -零序段（零序段）校驗點接地短路時流過保護的最小 零序電流； -零序段（零序段）零序電流保護的動作電流。 1.2 階段式電流保護 一、對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護裝置： 1）單側(cè)電源線路：可裝設(shè)一段或兩段式電流速斷保護和過電流保護，必要時可增設(shè)復(fù)合電壓閉鎖元件。 由幾段線路串聯(lián)的單側(cè)電源線路及分支線路，如上述保護不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求時，速斷保護可無選擇地動作，但應(yīng)以自動重合閘來補救。此時，速斷保護應(yīng)躲開降壓變壓器低壓母線的短路。 2） 中性點經(jīng)低電阻接地的單側(cè)電源線路裝設(shè)一段或兩段三相式電流保護

33、，作為相間故障的主保護和后備保護；裝設(shè)一段或兩段零序電流保護，作為接地故障的主保護和后備保護。 串聯(lián)供電的幾段線路，在線路故障時，幾段線路可以采用前加速的方式同時跳閘，并用順序重合閘和備用電源自動投入裝置來提高供電可靠性。 3）可能出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路或電纜與架空混合線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護，保護宜帶時限動作于信號，必要時可動作于跳閘。 根據(jù)上述線路保護配置裝設(shè)規(guī)則第一條，本電網(wǎng)中35kv線路采用電流速斷保護作為主保護，過電流保護作為后備保護。 二、階段式電流保護原理 電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著由電源向符合輸送電能的任務(wù)，正常運行時線路上流的是負(fù)荷電流；當(dāng)電力線路發(fā)生相間短路時，故障相的電流會急劇增大（是正常運

34、行時負(fù)荷電流的幾倍）、電壓會急劇下降、電流和電壓的相角急劇變化、測量阻抗會減小。可以根據(jù)這些變化構(gòu)成各種相間短路保護，下面介紹三段式電流保護。 1本電網(wǎng)35kv線路的主保護采用瞬時電流速斷保護。整定原則：保護的動作電流是按躲過線路末端最大短路電流來整定的?？杀ＷC在其他各種運行方式和短路類型下，其保護范圍據(jù)不至于超出本線路范圍。但是，保護范圍就必然不能包括被保護線路的全長，因為只有當(dāng)短路電流大于保護的動作電流時，保護才能動作。最大的保護范圍為，最小的保護范圍為?？梢钥闯觯@種保護的缺點是不能保護線路的全長，而且隨著系統(tǒng)運行方式及故障類型的不同，其保護范圍也要發(fā)生的相應(yīng)變化。無時限電流速斷保護的優(yōu)

35、點是：因為不反應(yīng)下一線路的故障，所以動作時限將不受下一線路保護時限的牽制，可以瞬時動作。2.限時電流速斷保護整定原則：按躲過相鄰線路瞬時電流速斷確定整定值。 無時限電流速斷保護（也稱電流i段保護）雖然能實現(xiàn)快速動作，但卻不能保護線路的全長。因此，必須裝設(shè)第ii段保護，即限時電流速斷保護，用以反應(yīng)無時限電流速斷保護區(qū)外的故障。對第ii保護的要求是能保護線路的全長，還要有盡可能短的動作時限。限時電流速斷保護要求保護線路的全長，那么其保護區(qū)必然會延伸至下一線路。因為本線路末端短路時流過保護裝置的短路電流與下一線路始端短路時的短路電流相等，再加上還有運行方式下保護范圍必然會延伸到下一線路。為盡量縮短動

36、作的動作時限，通常要求限時電流速斷延伸至下一線路的保護范圍不能超過下一線路無時限電流速斷保護的保護范圍，因為線路的l1限時電流速斷保護的動作電流應(yīng)大于下一線路無時限電流速斷保護的動作電流。3.本電網(wǎng)35kv線路的后備保護采用定時限過電流保護。整定原則：動作電流必須大于負(fù)荷電流，在最大負(fù)荷電流時保護裝置不動作，當(dāng)下一級線路發(fā)生外部短路時，如果本級電流繼電器已經(jīng)起動，則在下級保護切除故障電流之后，本級保護應(yīng)能可靠地返回。 無時限電流速斷保護和限時電流速斷保護相配合能保護線路全長，可作為線路的主保護用。為防止本線路的主保護發(fā)生拒動，必須給線路裝設(shè)后備保護，以作為本線路的近后備和下一線路的遠(yuǎn)后備。這種

37、后備保護通常采用定時限過電流保護（又稱為第iii段保護），其動作電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，動作時限按保證選擇性的階梯時限來整定。定時限過電流保護原理接線圖與限時電流速斷保護相同，但由于保護范圍和保護的作用不同，其動作電流和動作時限則不同。 工作原理：正常運動時，線路流過負(fù)荷電流，保護不動；當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，保護啟動，經(jīng)過保證選擇性的延時動作，將故障切除。 1.3 母線保護原理及配置 一、引起母線故障的原因 運行經(jīng)驗表明，母線故障大多是單相接地短路和由其引起的相間短路。造成母線短路的主要原因是：母線絕緣子、斷路器套管以及電壓、電流互感器、避雷器等的套管和支持絕緣子的閃絡(luò)或損壞；運行人員的誤

38、操作，如帶地線誤合閘或帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)產(chǎn)生電弧等。盡管母線故障幾率比線路要少，并且通過提高運行維護水平和設(shè)備質(zhì)量、采用防誤操作閉鎖裝置，可以大大減少母線故障的次數(shù)。但是，由于母線在電力系統(tǒng)中所處的重要地位，利用母線保護來減小故障所造成的影響仍是十分必要的。 二、母線保護的方式 母線保護的方式主要利用供電元件的保護裝置來保護母線和裝設(shè)專用的母線保護兩種。 1、利用供電元件的保護裝置保護母線由于低壓電網(wǎng)中發(fā)電廠或變電站母線大多采用單母線接線或單母分段接線，且與系統(tǒng)的電氣距離較遠(yuǎn)，母線故障一般不致對系統(tǒng)穩(wěn)定和供電可靠性帶來嚴(yán)重影響，所以通?？刹谎b設(shè)專用的母線保護，而是利用供電元件（發(fā)電機、變壓器或

39、有電源的線路等）的后備保護來切除母線故障。 2、裝設(shè)專用的母線保護 利用供電元件的后備保護來保護母線簡單、經(jīng)濟，但切除故障時間較長，不能有選擇性地切除故障母線，特別是對于高壓電網(wǎng)難以滿足穩(wěn)定和運行上的要求。 根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)定，一下情況應(yīng)裝設(shè)專用母線保護： （1）220500kv母線，應(yīng)裝設(shè)能快速而有選擇地切除故障的母線保護。對3/2斷路器接線，每組母線宜裝設(shè)兩套母線保護。 （2）110kv雙母線。 （3）110kv單母線、重要發(fā)電廠或110kv以上重要變電站的3566kv母線；按電力系統(tǒng)穩(wěn)定和保證母線電壓的要求需快速切除故障母線時。 （4）在3566kv電網(wǎng)中，對主要變電站的3566kv雙母線

40、或分段單母線需快速而又選擇地切除一組或一段母線上的故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電時。雙母線保護的要求是：必須快速有選擇地切除故障母線，應(yīng)能可靠、方便地適應(yīng)母線運行方式的變化，接線盡量簡化。對于中性點直接接地系統(tǒng)，為反應(yīng)相間短路和單相接地短路，須采用三相式接線；對中性點非直接接地系統(tǒng)，只需反應(yīng)相間短路，可采用兩相式接線。據(jù)上所述，本電網(wǎng)的35kv母線不需裝設(shè)專用的母線保護，而是利用供電元件的保護裝置保護母線。110kv及以上母線需裝設(shè)專用的母線保護。 第二章 原始資料分析2.1 水電廠系統(tǒng)主接線圖 圖2-1 本設(shè)計用到的電氣主接線圖其中，水電廠變、1號變電站、2號變電站220kv側(cè)、11

41、0kv側(cè)中性點均為直接接地運行方式。2.2 系統(tǒng)電氣設(shè)備基本參數(shù) 2.2.1 水輪機額定容量：94117.6kva額定電壓：13.8kv額定電流：3937.6a功率因數(shù)：0.85次暫態(tài)電抗：0.2015暫態(tài)電抗;0.2710 2.2.2 升壓變壓器額定容量：100mva額定電壓：24213.8kv短路電壓百分?jǐn)?shù)：13.45%容量比：100100 2.2.3 輸電線路型號：lgj-40035長度：92.2km單位長度的阻抗：0.4186km 2.2.4 一號主變壓器 額定容量：150000kva 額定電流：376.5/715.7/2474.4a 額定電壓：23012135kv容量比：100100

42、100 接線方式：yn/yn0/d11 表2-1 一號主變參數(shù)值表短路電壓（高）14.62%短路電壓（高中）13.73%短路電壓（中）-0.885%短路電壓（高低）24.18%短路電壓（低）9.57%短路電壓（中低）8.68% 2.2.5 輸電線路 型號：lgj-240/40 長度：70km 單位長度的阻抗：0.4045km 表2-2 輸電線路參數(shù)值表全長阻抗r8.643x27.02z28.3144x081.06計算采用值標(biāo)幺值（基準(zhǔn)容量） 有名值（基準(zhǔn)電壓）正序0.214097 (100mva) 28.3144 (115kv) 2.2.6 二號主變壓器 額定容量：10000kva 電壓比：1

43、1081.25%/38.522.5%/10.5kv 容量比：100100100 接線方式：yn/yn0/d11 表2-3 二號變壓器參數(shù)值表短路電壓（高）11.01%短路電壓（高中）10.67%短路電壓（中）-0.34%短路電壓（高低）17.52%短路電壓（低）6.51%短路電壓（中低）6.17% 2.2.7 輸電線路 型號：lgj-70/20 長度：20.62km 單位長度的阻抗：0.58676km 表2-4 輸電線路參數(shù)值表全長阻抗r8.69545x8.41296z12.09912x0計算采用值標(biāo)幺值（基準(zhǔn)容量）有名值（基準(zhǔn)電壓）正序0.88379 (100mva)12.09912 (37

44、kv) 2.2.8 三號變壓器1#與2# 額定容量：2000kva 額定電壓：35/10.5kv 額定電流：33/109.97a 短路電壓百分?jǐn)?shù)：6.65% 容量比：100100 第三章 短路計算3.1 短路電流計算的目的及一般規(guī)定 一、短路電流計算的目的 在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，計算的目的主要如下：1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線的方案，或確定某一接線是否需采用限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 2) 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障清況下都能安全、可靠地運行，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 3

45、)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 二、短路電流計算的一般規(guī)定 1)計算的基本情況： 1.電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行。 2.所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置。 3.短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。 4.所有電源的電動勢相位角相同。 5.應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點電弧電阻對異頻電動機的作用。僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。 2)接線方式 計算短路電流時所有的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 (最大運行方式)。 3

46、)計算容量應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算。 4)短路種類： 按三相短路計算為短路計算點，對于帶電抗器的6-10kv出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線套管時，短路計算點該取在電抗器前，選擇其余的導(dǎo)體和電器時，短路計算點應(yīng)取在電抗器后。 三、短路電流計算方法：實用短路電流計算法運算曲線法 假設(shè)：1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機； 4）電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和； 5）短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間； 6）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 7）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)外，元件的電阻不考慮； 四、短路計算的基本步驟 1) 選擇計算短路點。 2) 畫等值網(wǎng)絡(luò)圖。 3) 化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖。 4) 求計算電抗。 5) 由運行曲線進出各電源供給的