電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1引言12繼電保護(hù)相關(guān)理論知識(shí)22.1繼電保護(hù)的概述22.2繼電保護(hù)的任務(wù)22.3繼電保護(hù)基本原理22.3.1反映電氣量的保護(hù)22.3.2反映非電氣量的保護(hù)32.4對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求32.5繼電保護(hù)裝置的組成52.6工作回路53某電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)63.1設(shè)計(jì)基本資料63.2本系統(tǒng)故障分析63.3本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述73.3.1縱差動(dòng)保護(hù)73.3.2變壓器瓦斯保護(hù)83.3.3平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)93.3.4復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流93.3.5變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)工作原理103.3.6過(guò)電流保護(hù)的構(gòu)成及工作原理114短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)設(shè)計(jì)整定134.1初始數(shù)據(jù)134.2設(shè)計(jì)計(jì)算134.2.1畫(huà)出短路等值電路144.2.2短路電流計(jì)算154.2.3保護(hù)裝置的配置164.2.4各保護(hù)裝置的整定計(jì)算164.3保護(hù)配置圖214.3.1三段式電流保護(hù)接線圖214.3.2差動(dòng)保護(hù)單相原理圖224.3.3復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理圖224.3.4零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)原理圖235課程設(shè)計(jì)心得與體會(huì)24參考文獻(xiàn)251引言電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成局部，對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大起了重要作用。繼電保護(hù)是對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)展檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障局部隔離、切除的一種重要措施。應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)〔二次局部〕原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進(jìn)展電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程〔SDJ6-83〕》、《110~220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置運(yùn)行條例》等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。繼電保護(hù)是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間大面積停電的最基本、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)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作。實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的設(shè)備稱為繼電保護(hù)裝置。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括了六大局部，分別為運(yùn)行方式的選擇、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)及負(fù)荷電流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)距離保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、對(duì)所選擇的保護(hù)裝置進(jìn)展綜合評(píng)價(jià)。其中短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過(guò)分析，找到符合電網(wǎng)要求的繼電保護(hù)方案。電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)技術(shù)的不斷開(kāi)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開(kāi)展帶來(lái)了巨大動(dòng)力和效益。但是，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。因此電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置應(yīng)符合可靠性、安全性、靈敏性、速動(dòng)性的要求。要結(jié)合具體條件和要求，本設(shè)計(jì)從裝置的選型、配置、整定、實(shí)驗(yàn)等方面采取綜合措施，突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以到達(dá)保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。2繼電保護(hù)相關(guān)理論知識(shí)2.1繼電保護(hù)的概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。因在其開(kāi)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件〔發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等〕，使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)。2.2繼電保護(hù)的任務(wù)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或防止設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。2.3繼電保護(hù)基本原理繼電保護(hù)裝置的作用是起到反事故的自動(dòng)裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正常〞與“不正常〞運(yùn)行狀態(tài)、被保護(hù)元件的“外部故障〞與“內(nèi)部故障〞，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能。因此，通過(guò)檢測(cè)各種狀態(tài)下被保護(hù)元件所反映的各種物理量的變化并予以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護(hù)裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護(hù)。2.3.1反映電氣量的保護(hù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流與電壓的比值(阻抗)和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護(hù)元件的一端裝沒(méi)的種種變換器可以檢測(cè)、對(duì)比并鑒別出發(fā)生故障時(shí)這些基本參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差異，就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)裝置。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：〔1〕電流增大：短路時(shí)故障點(diǎn)與電源之間的電氣設(shè)備和輸電線路上的電流將由負(fù)荷電流增大至大大超過(guò)負(fù)荷電流?！?〕電壓降低：當(dāng)發(fā)生相間短路和接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點(diǎn)，電壓越低?！?〕電流與電壓之間的相位角改變：正常運(yùn)行時(shí)電流與電壓間的相位角是負(fù)荷的功率因數(shù)角，一般約為20°，三相短路時(shí)，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°，而在保護(hù)反方向三相短路時(shí)，電流與電壓之間的相位角則是180°〔-60°～-85°)。〔4〕測(cè)量阻抗發(fā)生變化：測(cè)量阻抗即測(cè)量點(diǎn)(保護(hù)安裝處)電壓與電流之比值，正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量阻抗為負(fù)荷阻抗；金屬性短路時(shí)，測(cè)量阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路阻抗，故障后測(cè)量阻抗顯著減小，而阻抗角增大?！?〕不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)相序分量，如兩相及單相接地短路時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序電流和負(fù)序電壓分量；單相接地時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運(yùn)行時(shí)是不出現(xiàn)的。利用短路故障時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。2.3.2反映非電氣量的保護(hù)如反響溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構(gòu)成電力變壓器的瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)等。2.4對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性四個(gè)基本要求。對(duì)于作用于繼電器跳閘的繼電保護(hù)，應(yīng)同時(shí)滿足四個(gè)基本要求，而對(duì)于作用于信號(hào)以及只反映不正常的運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，這四個(gè)基本要求中有些要求可以降低?！?〕選擇性選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)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(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除?！?〕速動(dòng)性速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般必須快速切除的故障有：1)使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。2)大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障。3)中、低壓線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為防止過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障。4)可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)造成強(qiáng)烈干擾的故障。故障切除時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04s～0.08s，最快的可達(dá)0.01s～0.04s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為0.06s～0.15s，最快的可達(dá)0.02s～0.06s。對(duì)于反響不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，一般不要求快速動(dòng)作，而應(yīng)按照選擇性的條件，帶延時(shí)地發(fā)出信號(hào)?！?〕靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反響能力。保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時(shí)，不管短路點(diǎn)的位置和短路的類型若何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反響動(dòng)作，即要求不但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：被保護(hù)線路末端短路時(shí)，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大運(yùn)行方式；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式?！?〕可靠性可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最基本的要求。安全性：要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。信賴性：要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。即使對(duì)于一樣的電力元件，隨著電網(wǎng)的開(kāi)展，保護(hù)不誤動(dòng)和不拒動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)發(fā)生變化。以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的根基。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的構(gòu)造和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)展統(tǒng)一。繼電保護(hù)相當(dāng)于一種在線的開(kāi)環(huán)的自動(dòng)控制裝置，根據(jù)控制過(guò)程信號(hào)性質(zhì)的不同，可以分模擬型(它又分為機(jī)電型和靜態(tài)型)和數(shù)字型兩大類。對(duì)于常規(guī)的模擬繼電保護(hù)裝置，一般包括測(cè)量局部、邏輯局部和執(zhí)行局部。測(cè)量局部從被保護(hù)對(duì)象輸入有關(guān)信號(hào)，再與給定的整定值對(duì)比，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)；邏輯局部依據(jù)測(cè)量局部輸出量的性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或其組合，進(jìn)展邏輯判斷，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作；執(zhí)行局部依據(jù)前面環(huán)節(jié)判斷得出的結(jié)果子以執(zhí)行：跳閘或發(fā)信號(hào)。2.5繼電保護(hù)裝置的組成一般情況而言，整套繼電保護(hù)裝置由測(cè)量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出三局部組成?！?〕測(cè)量對(duì)比局部：測(cè)量對(duì)比局部是測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)展對(duì)比，根據(jù)對(duì)比的結(jié)果，給出“是〞“非〞性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)?！?〕邏輯局部：邏輯局部使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或是否動(dòng)作及是否延時(shí)等，并將對(duì)應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出局部?！?〕執(zhí)行輸出局部：執(zhí)行輸出局部根據(jù)邏輯傳過(guò)來(lái)的指令，最后完成保護(hù)裝置所承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)。如在故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)，而在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。2.6工作回路要完成繼電保護(hù)任務(wù)，除了需要繼電保護(hù)裝置外，必須通過(guò)可靠的繼電保護(hù)工作回路的正確工作，才能完成跳開(kāi)故障元件的斷路器、對(duì)系統(tǒng)或電力元件的不正常運(yùn)行發(fā)出警報(bào)、正常運(yùn)行狀態(tài)不動(dòng)作的任務(wù)。繼電保護(hù)工作回路一般包括：將通過(guò)一次電力設(shè)備的電流、電壓線性地傳變?yōu)檫m合繼電保護(hù)等二次設(shè)備使用的電流、電壓，并使一次設(shè)備與二次設(shè)備隔離的設(shè)備，如電流、電壓互感器及其與保護(hù)裝置連接的電纜等；斷路器跳閘線圈及與保護(hù)裝置出口間的連接電纜，指示保護(hù)動(dòng)作情況的信號(hào)設(shè)備；保護(hù)裝置及跳閘、信號(hào)回路設(shè)備的工作電源等3某電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)基本資料某變電所的電氣主接線如以以下圖。兩臺(tái)變壓器均為三繞組、油浸式、強(qiáng)迫風(fēng)冷、分級(jí)絕緣，其參數(shù)：，電壓：，接線：。短路電壓：；。兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，110kV側(cè)的中性點(diǎn)只有一臺(tái)接地；假設(shè)只有一臺(tái)運(yùn)行，則運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)必須接地，其余參數(shù)如以以下圖。圖3.1變電所電氣主接線圖3.2本系統(tǒng)故障分析本設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及高壓側(cè)中性點(diǎn)接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來(lái)講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。電力變壓器的故障，分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。變壓器的外部故障常見(jiàn)的是上下壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。變壓器的不正常運(yùn)行、過(guò)負(fù)荷、由于外部短路引起的過(guò)電流、油溫上升及油面下降、產(chǎn)生氣體等故障都有可能會(huì)讓繼電保護(hù)動(dòng)作。3.3本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述3.3.1縱差動(dòng)保護(hù)三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理是按循環(huán)電流原理構(gòu)成的。正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，三繞組變壓器三側(cè)電流向量和〔折算至同一電壓等級(jí)〕為零。它可能是一側(cè)流入另兩側(cè)流出，也可能由兩側(cè)流入，而從第三側(cè)流出。所以，假設(shè)將任何兩側(cè)電流相加再和第三側(cè)電流相對(duì)比，就構(gòu)成三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)。其原理接線如圖3-1所示。當(dāng)正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，假設(shè)不平衡電流忽略不計(jì)，則流入繼電器的電流為零。即ⅰR=ⅰI2+ⅰⅡ2+?、?=0。當(dāng)內(nèi)部短路時(shí)，流入繼電器的電流則為ⅰR=ⅰI2+?、?+?、?=ΣⅰK/na即等于各側(cè)短路電流〔二次值〕的總和。可見(jiàn)在正常及區(qū)外短路時(shí)，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，而發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，保護(hù)將靈敏動(dòng)作。為保證三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性和靈敏性，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)〔1〕各側(cè)電流互感器的變比應(yīng)統(tǒng)一按變壓器最大額定容量來(lái)選擇。〔2〕外部短路時(shí)的三繞組變壓器比雙繞組變壓器的不平衡電流大，宜采用帶制動(dòng)特性的BCH-1型差動(dòng)繼電器，假設(shè)BCH-1型仍不滿足靈敏度要求，可采用二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)。〔3〕為解決實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致而引起的不平衡電流，以保證每?jī)蓚?cè)線圈之間的平衡，對(duì)BCH-1型差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)將兩組平衡線圈分別接在二次電流較小的兩側(cè)。圖3.2三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理圖本設(shè)計(jì)采用較經(jīng)濟(jì)的BCH-1型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護(hù)裝置的勵(lì)磁涌流的能力。3.3.2變壓器瓦斯保護(hù)變壓器瓦斯保護(hù)的主要元件就是瓦斯繼電器，變壓器瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來(lái)判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時(shí)，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，這時(shí)讓其作用于信號(hào)，稱為輕瓦斯保護(hù)；故障嚴(yán)重時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，在該氣體作用下形成強(qiáng)烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動(dòng)作，接點(diǎn)閉合，這時(shí)作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護(hù)。其原理接線圖如圖3-2.圖中：瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)接至信號(hào)，為輕瓦斯保護(hù)；下觸點(diǎn)為重瓦斯保護(hù)，經(jīng)信號(hào)繼電器KS、連接片XE起動(dòng)出口中間繼電器KOM，KOM的兩對(duì)觸點(diǎn)閉合后，分別使斷路器QF1、QF2、跳閘線圈勵(lì)磁。跳開(kāi)變壓器兩側(cè)斷路器，即直流+KGKSXEKOM直流-，起動(dòng)KOM。直流+KOMQF1YT直流-，跳開(kāi)斷路器QF1。直流+KOMQF2YT直流-，跳開(kāi)斷路器QF2。再有，連接片XE也可接至電阻R，使重瓦斯保護(hù)不跳閘而只發(fā)信號(hào)。圖3.3變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖3.3.3平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)是通過(guò)對(duì)比兩線路的電流相位和數(shù)值一樣與否鑒別發(fā)生的故障，由電流起動(dòng)元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成，電流起動(dòng)元件用以判斷線路是否發(fā)生故障，功率方向元件用以判斷哪回線路發(fā)生故障，雙回線路運(yùn)行時(shí)能保證有選擇的動(dòng)作。該保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0S，由于橫聯(lián)保護(hù)在相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)短路時(shí)，切除故障的時(shí)間將延長(zhǎng)一倍，故加裝一套三段式電流保護(hù)，作為后備保護(hù)。3.3.4復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱故障，系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序過(guò)濾器13有電壓輸出使繼電器7常閉觸點(diǎn)翻開(kāi)，欠壓繼電器8失壓，常閉觸點(diǎn)閉合，接通中間繼電器9，假設(shè)電流繼電器4、5、6任何一個(gè)動(dòng)作，則啟動(dòng)時(shí)間繼電器10，經(jīng)過(guò)整定時(shí)限后，跳開(kāi)兩側(cè)斷路器。在對(duì)稱短路情況下，電壓繼電器7不啟動(dòng)，但欠壓繼電器8因電壓降低，常閉觸點(diǎn)接通，保護(hù)啟動(dòng)。負(fù)序電壓整定值，可取額定電壓的6%；電流整定值，可取大于變壓器額定電流，但不必大于最大電流〔例如并聯(lián)運(yùn)行的變壓器斷開(kāi)一臺(tái)時(shí)〕。圖3.4復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理圖3.3.5變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)工作原理目前大電流接地系統(tǒng)普遍采用分級(jí)絕緣的變壓器，當(dāng)變電站有兩臺(tái)及以上的分級(jí)絕緣的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，通常只考慮一局部變壓器中性點(diǎn)接地，而另一局部變壓器的中性點(diǎn)則經(jīng)間隙接地運(yùn)行，以防止故障過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)電壓破壞變壓器的絕緣。為保證接地點(diǎn)數(shù)目的穩(wěn)定，當(dāng)接地變壓器退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將經(jīng)間隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運(yùn)行。由此可見(jiàn)并列運(yùn)行的分級(jí)絕緣的變壓器同時(shí)存在接地和經(jīng)間隙接地兩種運(yùn)行方式。為此應(yīng)配置中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)。這兩種保護(hù)的原理接線如圖E-127所示中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)：中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)一般分為兩段，第一段由電流繼電器1、時(shí)間繼電器2、信號(hào)繼電器3及壓板4組成，其定值與出線的接地保護(hù)第一段相配合，0.5s切母聯(lián)斷路器。第二段由電流繼電器5、時(shí)間繼電器6、信號(hào)繼電器7和8壓板9和10等元件組成，。定值與出線接地保護(hù)的最后一段相配合，以短延時(shí)切除母聯(lián)斷路器及主變壓器高壓側(cè)斷路器，長(zhǎng)延時(shí)切除主變壓器三側(cè)斷路器。中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)：當(dāng)變電站的母線或線路發(fā)生接地短路，假設(shè)故障元件的保護(hù)拒動(dòng)，則中性點(diǎn)接地變壓器的零序電流保護(hù)動(dòng)作將母聯(lián)斷路器斷開(kāi)，如故障點(diǎn)在中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地的變壓器所在的系統(tǒng)中，此局部系統(tǒng)變成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，此時(shí)中性點(diǎn)的電位將升至相電壓，分級(jí)絕緣變壓器的絕緣會(huì)遭到破壞，中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的任務(wù)就是在中性點(diǎn)電壓升高至危及中性點(diǎn)絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。間隙接地保護(hù)包括零序電流保護(hù)和零序過(guò)電壓保護(hù)，兩種保護(hù)互為備用。零序電流保護(hù)由電流繼電器12、時(shí)間繼電器13、信號(hào)繼電器14和壓板15組成。一次啟動(dòng)電流通常取100A左右，時(shí)間取0.5s。110kV變壓器中性點(diǎn)放電間隙長(zhǎng)度根據(jù)其絕緣可取115~158mm，擊穿電壓可取63kV〔有效值〕。當(dāng)中性點(diǎn)電壓超過(guò)擊穿電壓〔還沒(méi)有到達(dá)危及變壓器中性點(diǎn)絕緣的電壓〕時(shí)，間隙擊穿，中性點(diǎn)有零序電流通過(guò)，保護(hù)啟動(dòng)后，經(jīng)0.5s延時(shí)切變壓器三側(cè)斷路器。零序電壓保護(hù)由過(guò)電壓繼電器16、時(shí)間繼電器17、信號(hào)繼電器18及壓板19組成，電壓定植按躲過(guò)接地故障母線上出現(xiàn)的最高零序電壓整定，110kV系統(tǒng)一般取150V；當(dāng)接地點(diǎn)的選擇有困難、接地故障母線3Uo電壓較高時(shí)，也可整定為180V，動(dòng)作時(shí)間取0.5s。圖3.5變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的原理接線圖3.3.6過(guò)電流保護(hù)的構(gòu)成及工作原理三繞組變壓器外部故障時(shí)，其過(guò)電流保護(hù)應(yīng)有選擇性地?cái)嚅_(kāi)故障側(cè)斷路器。而使其余兩側(cè)繼續(xù)正常運(yùn)行，為此，應(yīng)按如下原則來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)?！?〕對(duì)單側(cè)電源三繞組變壓器〔如圖E-111所示〕，應(yīng)裝設(shè)兩套過(guò)電流保護(hù)。一套裝于負(fù)荷側(cè)，如繞組ⅠⅡⅢ，其動(dòng)作時(shí)限tⅢ最小，保護(hù)動(dòng)作僅跳開(kāi)QF3。另一套裝在電源側(cè)，如繞組Ⅰ，它設(shè)兩級(jí)時(shí)限tⅠ和tⅡ，tⅡ=tⅢ+Δt，用以切除QF2；而tⅠ=tⅡ+Δt，用以切除高、中、低三側(cè)斷路器?！?〕對(duì)兩端或三端電源的變壓器，三側(cè)均應(yīng)設(shè)過(guò)電流保護(hù)，并根據(jù)計(jì)算值在動(dòng)作時(shí)限小的電源側(cè)加裝方向元件，以保證動(dòng)作的選擇性。圖3.6單電源三繞組過(guò)電流保護(hù)原理接線圖4短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)設(shè)計(jì)整定4.1初始數(shù)據(jù)某變電所的電氣主接線如圖4-1所示。兩臺(tái)變壓器均為三繞組、油浸式、強(qiáng)迫風(fēng)冷、分級(jí)絕緣，其參數(shù)：，電壓：，接線：。短路電壓：；。兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，110kV側(cè)的中性點(diǎn)只有一臺(tái)接地；假設(shè)只有一臺(tái)運(yùn)行，則運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)必須接地，其余參數(shù)如圖4-1所示。圖4.1變電所主接線圖4．2設(shè)計(jì)計(jì)算用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流參數(shù)，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算短路電流值。4.2.1畫(huà)出短路等值電路圖4.2短路等值電路圖計(jì)算各元件電抗參數(shù)，取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓為，，基準(zhǔn)電流為：，計(jì)算電源系統(tǒng)基準(zhǔn)電抗的標(biāo)幺值，變壓器各側(cè)阻抗標(biāo)幺值，，線路的基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值4.2.2短路電流計(jì)算由主接線分析可知，變壓器的主保護(hù)為一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行為保護(hù)的計(jì)算方式，保護(hù)時(shí)，變壓器后備保護(hù)作保護(hù)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，要校驗(yàn)k3、k4兩點(diǎn)的靈敏系數(shù)，因此，除需要計(jì)算k1、k2兩點(diǎn)最大、最小運(yùn)行方式短路電流外，還需計(jì)算k3、k4兩點(diǎn)的最小短路電流?！?〕k1點(diǎn)短路電流計(jì)算〔2〕求k2點(diǎn)短路電流〔3〕求k3點(diǎn)短路電流〔4〕求k4點(diǎn)短路電流〔5〕求K5點(diǎn)短路電流4.2.3保護(hù)裝置的配置表4.1變壓器保護(hù)裝置的配置序號(hào)保護(hù)名稱選擇繼電器型號(hào)1縱差保護(hù)BCH—12110kV側(cè)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)DY—4，DL—11，DY—25335kV側(cè)方向過(guò)流保護(hù)LG—11，DL—114110kV側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)DL—135氣體保護(hù)QJ—804.2.4各保護(hù)裝置的整定計(jì)算1、縱差保護(hù)的整定計(jì)算〔1〕計(jì)算變壓器差動(dòng)臂中電流，由表4.2計(jì)算可知，110kV側(cè)差動(dòng)臂中的電流最大，故110kV側(cè)為計(jì)算的基本側(cè)。表4.2計(jì)算結(jié)果名稱變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)額定電壓〔kV〕11038.511變壓器的額定電流(A)TA接線方式選擇TA的標(biāo)準(zhǔn)變比=60=200=400差動(dòng)臂中的電流〔A〕2〔2〕確定制動(dòng)繞組的接線方式，制動(dòng)繞組接入38.5kV側(cè)，因?yàn)椋搨?cè)的外部發(fā)生故障時(shí)，穿越變壓器的短路電流很大。〔3〕計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的一側(cè)動(dòng)作電流。1〕按躲過(guò)110kV外部故障的最大不平衡電流整定，即2〕按躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流計(jì)算，即3〕按躲過(guò)電流互感器二次回路斷線，即4〕取上述各條件中最大的作為基本側(cè)一次動(dòng)作電流即,差動(dòng)繼電器基本側(cè)動(dòng)作電流為確定差動(dòng)繞組匝數(shù)：匝取整定匝數(shù)匝，則繼電器動(dòng)作電流為A，保護(hù)裝置實(shí)際動(dòng)作電流為：。5〕其他各側(cè)工作繞組和平衡繞組的匝數(shù)。38.5kV側(cè)的