某35kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

1前言在如今隨著科學(xué)的開(kāi)展，電力系統(tǒng)的能否平安穩(wěn)定運(yùn)行，會(huì)直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開(kāi)展。電力系統(tǒng)一旦發(fā)生自然或人為故障，如果不能及時(shí)有效控制，就會(huì)失去穩(wěn)定運(yùn)行，使電網(wǎng)瓦解，并造成大面積停電，給社會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。繼電保護(hù)〔包括平安自動(dòng)裝置〕是保障電力設(shè)備平安和防止及限制電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間大面積停電的最根本、最重要、最有效的技術(shù)手段。許多實(shí)例說(shuō)明，繼電保護(hù)裝置一旦不能正確動(dòng)作，就會(huì)擴(kuò)大事故，釀成嚴(yán)重后果。因此，加強(qiáng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定計(jì)算，是保證電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作。為滿足電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)提出的可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求，充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的效能，必須合理的選擇保護(hù)的定值，以保持各保護(hù)之間的相互配合關(guān)系。做好電網(wǎng)繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算工作是保證電力系統(tǒng)平安運(yùn)行的必要條件。繼電保護(hù)裝置的根本任務(wù)是：自動(dòng)，迅速，有選擇性將系統(tǒng)中故障局部切除，使故障元件損壞程度盡量可能降低，并保證該系統(tǒng)無(wú)故障局部迅速恢復(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。2繼電保護(hù)的介紹2.1繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)原理繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量,電流、電壓、功率、頻率等的變化，構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理，也有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高。大多數(shù)情況下，不管反響哪種物理量，繼電保護(hù)裝置都包括測(cè)量局部和定值調(diào)整局部、邏輯局部、執(zhí)行局部。繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖如下：圖2.1繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)方框圖圖2.2跳閘或信號(hào)原理示意圖2.2繼電保護(hù)的根本組成測(cè)量比擬局部：測(cè)量所要保護(hù)的電氣元件上的電氣參數(shù)并與標(biāo)準(zhǔn)值比擬。邏輯判斷局部：由以上比擬結(jié)果判斷系統(tǒng)是在正常運(yùn)行狀態(tài)，還是發(fā)生故障或是在不正常運(yùn)行狀態(tài)。執(zhí)行局部：根據(jù)判斷出的運(yùn)行狀態(tài)去動(dòng)作或不動(dòng)作。2.3繼電保護(hù)的根本要求在技術(shù)上必須滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性四個(gè)根本要求。對(duì)于作用于斷路器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時(shí)滿足這四個(gè)根本要求，對(duì)于作用于信號(hào)以及只反響不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，這四個(gè)根本要求中有些要求如速動(dòng)性可以降低。選擇性:所謂繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作選擇性就是指當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備和線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的設(shè)備或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)由相鄰的設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。雖然擴(kuò)大了停電范圍，但控制了故障的擴(kuò)大，它起著對(duì)下一段線路的后備保護(hù)作用。速動(dòng)性:快速切除故障，可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備的損壞程度，防止故障的擴(kuò)展，提高自動(dòng)重合閘的成功率，減少對(duì)用電單位的影響，迅速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障切除的時(shí)間等于繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和，對(duì)于反響故障的繼電保護(hù)，要求快速動(dòng)作的主要理由和必要性在于：〔1〕快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；〔2〕快速切除故障可以防止故障的擴(kuò)大，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或設(shè)備自動(dòng)投入成功率，因?yàn)榭焖偾谐收?，?duì)提高故障點(diǎn)餓滅弧速度，縮小短路持續(xù)時(shí)間，防止出現(xiàn)接地故障開(kāi)展為相間故障；兩相短路開(kāi)展為三相短路；暫時(shí)性故障開(kāi)展為永久性故障等?！?〕快速切除故障可以減少發(fā)電廠廠用電及用戶電壓降低的時(shí)間，加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過(guò)程，保證廠用電及用戶工作的穩(wěn)定性?！?〕快速切除故障可以減輕電氣設(shè)備和線路的損壞程度，短路電流通過(guò)的時(shí)間愈長(zhǎng)，那么設(shè)備損壞的程度就愈嚴(yán)重，甚至燒毀，特別在發(fā)電機(jī)變壓器的內(nèi)部短路時(shí)，是不允許帶時(shí)限切除故障的。從上述理由可知，快速切除故障，對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有重大意義。一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.08—0.12s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為0.1—0.27s，因此，一般快速保護(hù)切除故障的時(shí)間為0.18—0.27s；最快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.02—0.03s，最小的斷路器跳閘時(shí)間為0.04—0.05s，所以最快速保護(hù)切除故障的時(shí)間為0.06—0.08s。靈敏性:所謂靈敏性，即在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工作情況下，繼電保護(hù)裝置的反響能力，也就是在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，不管短路點(diǎn)的位置以及短路的類型如何，都能敏銳且正確的反響。繼電保護(hù)的靈敏性以靈敏系數(shù)來(lái)衡量。〔1〕對(duì)于反響故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)裝置。靈敏系數(shù)=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值∕保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值如：過(guò)電流保護(hù)的靈敏系數(shù)為式中——保護(hù)區(qū)末端金屬性最小短路電流二次值——保護(hù)裝置的二次動(dòng)作電流〔2〕對(duì)于反響故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)裝置靈敏系數(shù)=保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值∕保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值。可靠性:繼電保護(hù)裝置對(duì)它所保護(hù)的范圍內(nèi)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，不應(yīng)該拒絕動(dòng)作。而在保護(hù)范圍內(nèi)之外發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，不應(yīng)該誤動(dòng)作。這種性能稱為可靠性。在實(shí)際的運(yùn)行中，可靠性用動(dòng)作正確率來(lái)表示。由上述可知，對(duì)繼電保護(hù)裝置的四個(gè)根本要求籌兼顧，相互聯(lián)系且又相互制約的。2.4繼電保護(hù)的任務(wù)電力系統(tǒng)動(dòng)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，但沒(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如過(guò)負(fù)荷、過(guò)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、單相接地短路、兩相接地短路、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)以及變壓器繞組間的匝間短路、單相為線、兩相斷線等。當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)平安供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求,如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等。反響電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同,例如有無(wú)經(jīng)常值班人員,發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反響不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。335KV電網(wǎng)保護(hù)配置概述3.135KV保護(hù)配置的一般設(shè)計(jì)原那么電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響電力系統(tǒng)的平安運(yùn)行。假設(shè)設(shè)計(jì)與配置不當(dāng)，在出現(xiàn)保護(hù)不正確動(dòng)作的情況時(shí)，會(huì)使得事故停電范圍擴(kuò)大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)程度不同的損失，還可能造成設(shè)備或人身平安事故。因此，合理地選擇繼電保護(hù)的配置主案正確地進(jìn)行整定計(jì)算，對(duì)保護(hù)電力系統(tǒng)平安運(yùn)行具有十分重要的意義。選擇繼電保護(hù)配置方案時(shí)，應(yīng)盡可能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。當(dāng)存在困難時(shí)允許根據(jù)具體情況，在不影響系統(tǒng)平安運(yùn)行的前提下適當(dāng)?shù)亟档湍承┓矫娴囊?。選擇繼電保護(hù)裝置方案時(shí)，應(yīng)首先考慮采用最簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置，以求可靠性較高、調(diào)試較方便和費(fèi)用較省。只有當(dāng)最簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置滿足不了四個(gè)方面的根本要求時(shí)，才考慮近期電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、可能的開(kāi)展情況、經(jīng)濟(jì)上的合理性和國(guó)內(nèi)外已有的成熟經(jīng)驗(yàn)。所選定的繼電保護(hù)配置方案還應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)和各站、所運(yùn)行方式變化的要求。35千伏及以上的電力系統(tǒng)，所有電力設(shè)備和輸電線路均應(yīng)裝設(shè)反響于短路故障和異常運(yùn)行狀況的繼電保護(hù)裝置。一般情況下應(yīng)包括主保護(hù)和后備保護(hù)。主保護(hù)是能滿足從穩(wěn)定及安十要求出發(fā)，有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備或全線路故障設(shè)備或線路的保護(hù)。后備保護(hù)可包括近后備和遠(yuǎn)后備兩種作用。主保護(hù)和后備保護(hù)都應(yīng)滿足《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的對(duì)短路保護(hù)的最小靈敏系數(shù)的要求。3.235KV電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置原那么相間短路保護(hù)保護(hù)電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護(hù)均裝在相同的A、C兩相上。以保證在大多數(shù)兩點(diǎn)接地的情況下只切除一個(gè)故障點(diǎn)。在線路上發(fā)生短路時(shí)，會(huì)引起廠用電或重要用戶母線的電壓低于50～60％Ue時(shí)，應(yīng)快速切除故障，以保證無(wú)故障的電動(dòng)機(jī)能繼續(xù)運(yùn)行。在單側(cè)電源的單回線路上，可裝設(shè)不帶方向元件的一段或兩段式電流、電壓速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。在多電源的單回線路上，可裝設(shè)一段或兩段式電流、電壓速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。必要時(shí)保護(hù)應(yīng)加裝方向元件。如果仍然不能滿足選擇性和靈敏性或速動(dòng)性的要求，或保護(hù)裝置的構(gòu)成過(guò)于復(fù)雜時(shí)，宜采用距離保護(hù)。3～4公里及以下的短線路宜采用縱聯(lián)導(dǎo)引線保護(hù)作主保護(hù)，以帶方向或不帶方向元件的電流保護(hù)作后備保護(hù)。為簡(jiǎn)化環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，可采用故障時(shí)先將網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)解列，故障切除后再自動(dòng)復(fù)原的方法來(lái)提高保護(hù)的靈敏度。對(duì)平行線路，一般宜裝設(shè)橫差動(dòng)電流方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作主保護(hù)。以接兩回線電流和的兩段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作為雙回線運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù)以及單回線運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)和后備保護(hù)。單相接地保護(hù)對(duì)電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，宜裝設(shè)由零序電流互感器構(gòu)成的帶方向或不帶方向元件的零序電流保護(hù)。對(duì)架空線路，宜裝設(shè)由零序電流濾過(guò)器構(gòu)成的帶方向或不帶方向元件的零序電流保護(hù)。在線路的回路數(shù)不多，或零序電流大小，零序電流保護(hù)的靈敏度達(dá)不到要求時(shí)，可利用在母線上裝設(shè)的反響于零序電壓的絕緣監(jiān)視裝置兼作線路的單相接地保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的電纜線路或電纜與架空的混合線路應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。保護(hù)宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可動(dòng)作于跳閘。4短路計(jì)算4.1系統(tǒng)等效圖如圖4.1所示圖4.1系統(tǒng)等效圖4.2基準(zhǔn)參數(shù)選定SB=100MVA，UB=Uav即：35kV側(cè)UB=37KV，10kV側(cè)UB=10.5KV。4.3阻抗計(jì)算C1系統(tǒng)：最大方式X1=0.05最小方式X1=0.1C2系統(tǒng)：最大方式X2=0.06最小方式X2=0.13線路：L1：X3=l1X1SB/VB2=0.4×10×100/372=0.292L2：X4=l3X1SB/VB2=0.4×13×100/372=0.38變壓器：X5=X6=〔Uk%/100〕SB/S=0.08/100×100/31.5=0.0034.4短路電流計(jì)算1〕最大運(yùn)行方式,系統(tǒng)化簡(jiǎn)如下列圖其中：X7=X1+X3＝0.342X8=X2+X4＝0.440X9=X7∥X8＝0.150X10=X9+X5＝0.153圖4.2最大運(yùn)行圖故知35KV母線上短路電流：Id1max=IB1/X9=1.56/0.150=10.4kA10KV母線上短路電流:Id2max=IB2/X10=5.5/0.153=35.94kA折算到35KV側(cè):Id21max=IB1/X10=1.56/0.153=10.20kA對(duì)于d3點(diǎn)以XL計(jì)算:Id3max=5.5/(0.153+0.124)=19.856kA2)最小運(yùn)行方式下:系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖4.3所示。圖4.3最小運(yùn)行圖因C1停運(yùn),所以僅考慮C2單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果；X11=X8+X5=0.443所以35KV母線上短路電流：Id1min=IB1/X8=1.56/0.44=3.55kA 所以10KV母線上短路電流：Id2min=IB2/X11=5.5/0.443=12.42kA 折算到35KV側(cè)：Id2lmin=IB1/X11=1.56/0.443=3.52kA 對(duì)于d3以XL進(jìn)行計(jì)算：Id3min=5.5/(0.443+1.243)=3.262kA折算到35KV側(cè)：Id3lmin=1.56/(0.443+1.243)=0.825kA 5主變繼電保護(hù)整定計(jì)算5.1瓦斯保護(hù)變壓器瓦斯保護(hù)是用來(lái)反響變壓器內(nèi)部的故障，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障，油分解產(chǎn)生氣體或當(dāng)變壓器油面降低時(shí)，瓦斯保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障，由于短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器的絕緣材料和變壓器油分解而產(chǎn)生大量氣體。這些大量氣體形成氣流并與油流混合沖向油枕的上部。故障愈嚴(yán)重，產(chǎn)生的氣體越多，油流速度越快。利用這種氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)，稱為瓦斯保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為250~300cm2整定，本設(shè)計(jì)采用280cm2。重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6~1.5cm2整定本，本設(shè)計(jì)采用0.9cm2。瓦斯繼電器選用FJ3-80型。5.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)能正確區(qū)分被保護(hù)元件的保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障，并能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的短路故障。變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來(lái)反響變壓器繞組、套管及引出線上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。應(yīng)用輸電線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理，可以實(shí)現(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，比擬兩側(cè)有關(guān)電氣量更容易實(shí)現(xiàn)，所以變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)得到了廣泛的應(yīng)用。5.2.1變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通常采用環(huán)流法接線，如上圖所示，為雙繞組變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相原理接線圖。它是將被保護(hù)元件兩側(cè)的電流互感器一次側(cè)，靠近被保護(hù)元件端連在一起。然后，將差動(dòng)繼電器并聯(lián)到兩電流互感器上。雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖：圖5.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖但是要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，就必須適當(dāng)?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比。此時(shí)變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流。正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為：差動(dòng)繼電器KD不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時(shí)，在差動(dòng)回路中由于改變了方向或等于零〔無(wú)電源側(cè)〕，這時(shí)流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為，該電流為流過(guò)短路點(diǎn)的短路電流，使差動(dòng)繼電器KD可靠動(dòng)作，并動(dòng)作于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘。由此可知，變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的兩側(cè)電流互感器之間的范圍。在保護(hù)范圍之外發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作，一側(cè)不需要與保護(hù)區(qū)外相鄰元件的保護(hù)在整定和整定時(shí)限上相互配合，所以在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，可瞬時(shí)動(dòng)作。5.2.2計(jì)算Ie及電流互感器變比數(shù)據(jù)如下表所示：表5.1Ie及電流互感器變比名稱各側(cè)數(shù)據(jù)Y〔35KV〕Δ〔10KV〕額定電流I1e=S/EQ\R(,3)U1e=103.9AI2E=S/EQ\R(,3)U2e=363.7A變壓器接線方式Y(jié)ΔCT接線方式ΔYCT計(jì)算變比EQ\R(,3)I1e/5=180/5=36I2e/5=363.7/5=72.74實(shí)選CT變比nl200/5=40400/5=80實(shí)際額定電流EQ\R(,3)I1e/n1=4.50AI2e/n1=4.55A不平衡電流Ibp4.55-4.50=0.05A確定根本側(cè)根本側(cè)非根本側(cè)確定根本側(cè)動(dòng)作電流躲過(guò)外部故障時(shí)的最大不平衡電流Idz1≥KKIbp (1)利用實(shí)用計(jì)算式：Idz1=KK〔KfzqKtxfi+U+fza〕Id2lmax式中：KK—可靠系數(shù)，采用1.3；Kfzq—非同期分量引起的誤差，采用1；Ktx—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。ΔU—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。Δfza—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(wú)法求出，先采用中間值0.05。代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05)×10.4=270.4A躲過(guò)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Idz1=KKIe〔2〕式中：KK—可靠系數(shù)，采用1.3；Ie—變壓器額定電流：代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3×103.9=135.1A3)躲過(guò)電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流Idz1=KKTfhmax〔3〕式中：KK—可靠系數(shù)，采用1.3；Idz1—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Idz1=1.3×103.9=135.1A比擬上述〔1〕，〔2〕，〔3〕式的動(dòng)作電流，取最大值為計(jì)算值，即：Idz1=270.4A確定根本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和繼電器的動(dòng)作電流將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)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)作為根本側(cè)，根本側(cè)的繼電器動(dòng)作電流及線圈匝數(shù)計(jì)算如下：根本側(cè)〔35KV〕繼電器動(dòng)作值IdzjsI=KJXIdz1/nl代入數(shù)據(jù)得IdzjsI=EQ\R(,3)×270.4/40=11.71A根本側(cè)繼電器差動(dòng)線圈匝數(shù)WcdjsI=Awo/IdzjsI式中：Awo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WcdjsI=60/11.71=5.12(匝)選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較WcdjsI小而相近的數(shù)值，作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)WcdZ。即：實(shí)際整定匝數(shù)WcdZ=5〔匝〕繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流IdzjI=Awo/WcdZ=60/5=12A保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流IdzI=IdzjINl/Kjx=12×40/EQ\R(,3)=277.1A確定非根本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)平衡線圈計(jì)算匝數(shù)WphjsⅡ=Wcdz/Ie2JI-Wcdz=5×(4.55/4.50-1)=0.05(匝)故，取平衡線圈實(shí)際匝數(shù)WphzⅡ=0工作線圈計(jì)算匝數(shù)WgzⅡ=WphzⅡ+Wcdz=5(匝)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ΔfzaΔfza=(WphjsⅡ-WphzⅡ)/(WphjsⅡ+Wcdz)=(0.05-0)/(0.05+5)=0.01此值小于原定值0.05，取法適宜，不需重新計(jì)算。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，應(yīng)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，抽頭是否適宜，應(yīng)經(jīng)過(guò)變壓器空載投入試驗(yàn)最后確定。保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值Klm﹥2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Klm=0.866KjxIdlmin/Idzl=0.866×1×3.55/0.2704=11.37>2 滿足要求。5.3過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流繼電器的整定及繼電器選擇保護(hù)動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流來(lái)整定Idz=KkIe1/Kh式中：Kk—可靠系數(shù)，采用1.2；Kh—返回系數(shù)，采用0.85；代入數(shù)據(jù)得Idz=1.2×103.9/0.85=146.7A繼電器的動(dòng)作電流Idzj=Idz/nl=146.7/(40/EQ\R(,3))=6.35A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)：Klm=0.866KjxId3lmin/Idz=0.866×1×0.825/0.1467=4.87>1.2滿足要求。5.4過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理接線圖如下：圖5.2過(guò)負(fù)荷保護(hù)的原理接線圖其動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流來(lái)整定。動(dòng)作帶延時(shí)作用于信號(hào)。Idz=KkIe1/Kf=1.05×103.9/0.85=128.4AIdzJ=Idz/nl=128.4×EQ\R(,3)/40=5.56A延時(shí)時(shí)限取10s，以躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)。當(dāng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)起動(dòng)后，在到達(dá)時(shí)限后仍未返回，那么動(dòng)作ZDJH裝置。6輸電線路的距離保護(hù)距離保護(hù)是通過(guò)測(cè)量被保護(hù)線路始端電壓和線路電流的比值而動(dòng)作的一種保護(hù)，這個(gè)比值被稱為測(cè)量阻抗Zm，用來(lái)完成這一測(cè)量任務(wù)的元件稱為阻抗繼電器KI。6.1距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝點(diǎn)至短路點(diǎn)之間的距離的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性。為了滿足速動(dòng)性、選擇性和靈敏性的要求，目前廣泛采用具有三段動(dòng)作范圍的階梯型時(shí)限特性。距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是階梯型時(shí)限特性，如圖3—1所示。這種時(shí)限特性與三段式電流保護(hù)的時(shí)限特性相同，一般也作成三階梯式，即有與三個(gè)動(dòng)作范圍相應(yīng)的三個(gè)動(dòng)作時(shí)限：、、。圖6.1距離保護(hù)的時(shí)限特性6.2距離保護(hù)的組成距離保護(hù)的主要由三段式距離保護(hù)裝置一般由以下元件組成?！?〕起動(dòng)元件起動(dòng)元件的主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)，并和阻抗測(cè)量元件〔ZI、ZⅡ、ZⅢ〕組成與門，起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘，以提高保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。起動(dòng)元件可由過(guò)電流繼電器、低阻抗繼電器或反響于負(fù)序和零序電流的繼電器構(gòu)成?！?〕阻抗測(cè)量元件〔ZI、ZⅡ、ZⅢ〕阻抗測(cè)量元件的作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝點(diǎn)之間的阻抗〔亦即距離〕，它是距離保護(hù)中的核心元件，一般由阻抗繼電器來(lái)?yè)?dān)任。通常ZⅠ和ZⅡ采用帶有方向性的方向阻抗繼電器，ZⅢ采用偏移特性的阻抗繼電器?！?〕時(shí)