某电力变压器继电保护设计汇编Word下载.docx

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2.1继电保护的概述 

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。

因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。

2.2继电保护的任务 

当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

2.3继电保护基本原理 

继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。

因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。

依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护。

2.4对继电保护装置的要求 

继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。

对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。

（1）选择性 

选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

（2）速动性 

速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。

（3）灵敏性 

灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。

能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。

系统最大运行方式：

被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；

系统最小运行方式：

在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

（4）可靠性 

可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。

安全性：

要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。

信赖性：

要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。

这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。

因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

3概述

3.1设计原始资料

3.1.135KV变电站主接线图

图3.135KV变电站主接线图

3.1.2　主要参数

C1系统：

X1=0.06/0.12；

X2=X1；

X1以1000kVA，37KV为基准的标幺值，分子为最大方式，分母为最小方式的阻抗标幺值。

C2系统：

X1=0.1/0.15；

A站：

有两台双卷变压器容量为2×

400kVA35±

4×

2.5%/11kv；

Uk%=6.5%。

35KV线路X1=0.4Ω/km；

10KV电缆线路R=0.45Ω/km，X=0.08Ω/km。

XL-1最大负荷130kVA；

XL-2最大负荷100kVA；

XL-3最大负荷80kVA；

XL-4最大负荷100kVA；

XL-5最大负荷110kVA；

XL-6最大负荷150kVA。

其中一类负荷45%；

二类负荷25%；

三类负荷30%。

XL-6为双回线。

3.2本系统故障分析

3.2.1　系统线路主要的故障

　　本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。

就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

3.2.2　电力变压器的故障

电力变压器的故障分为外部故障和内部故障两类。

　　变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。

　　变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。

3.3　10KV线路继电保护装置

根据线路的故障类型，按不同的出线回路数，设置相应的继电保护装置如下：

3.3.1　单回出线保护

采用两段式电流保护，即电流速断保护和过电流保护。

其中电流速断保护为主保护，不带时限，0S跳闸。

3.3.2　双回路出线保护

采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。

其中横联方向差动保护为主保护。

电流保护作为横联方向差动保护的后备保护。

3.4　主变压器继电保护装置设置

变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下：

3.4.1　主保护

瓦斯保护（以防御变压器内部故障和油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。

3.4.2　后备保护

过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）。

3.5本设计继电保护装置原理概述

3.5.110KV线路电流速断保护

根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围；

有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。

3.5.210KV线路过电流保护

10KV线路过电流保护是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护；

本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器，采用二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

3.5.3平行双回线路横联方向差动保护

平行双回线路横联方向差动保护是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障;

由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成，电流起动元件用以判断线路是否发生故障，功率方向元件用以判断哪回线路发生故障，双回线路运行时能保证有选择的动作。

该保护动作时间0S，由于横联保护在相继动作区内短路时，切除故障的时间将延长一倍，故加装一套三段式电流保护，作为后备保护。

3.5.4变压器纵联差动保护

变压器纵联差动保护是按照循环电流的原理构成。

在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；

在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。

但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流。

本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。

4短路电流计算

4.1系统等效电路图：

4.2基准参数选定：

SB=1000KVA，UB=Uav即：

35kV侧UB=37KV，10kV侧UB=10.5KV。

4.3阻抗计算（均为标幺值）：

1）C1系统：

最大方式X1=0.06最小方式X1=0.12

最大方式X2=0.1最小方式X2=0.15

2）线路：

L1：

X3=l1X1SB/VB2=0.4×

10×

1/372=0.00292

L2：

X4=l3X1SB/VB2=0.4×

13×

1/372=0.0038

3）变压器：

X5=X6=（Uk%/100）SB/S=6.5/100×

1/0.4=0.1625

4）10KV侧线路：

XL1=l1X2SB/VB2=0.45×

3×

1/10.52=0.012

XL2=l1X2SB/VB2=0.45×

2×

1/10.52=0.0082

XL3=l1X2SB/VB2=0.45×

1.5×

1/10.52=0.0061

XL4=l1X2SB/VB2=0.45×

1×

1/10.52=0.0041

XL5=l1X2SB/VB2=0.45×

XL6=l1X2SB/VB2=0.45×

1/10.52/2=0.006

4.4短路电流计算：

1）最大运行方式：

其中：

X7=X1+X3＝0.063X8=X2+X4＝0.104

X9=X7∥X8＝0.039X10=X9+X5＝0.202

据此，系统化简如图4.2和4.3所示。

故知35KV母线上短路电流：

Id1max=IB1/X9=0.0156/0.183=0.4（KA）

10KV母线上短路电流:

Id2max=IB2/X10=0.055/0.202=0.272（KA）

折算到35KV侧:

Id21max=IB1/X10=0.0156/0.202=0.077（KA）

对于d3点以XL6计算Id3max=5.5/（0.202+0.006）=0.208（KA）

最大运行方式图：

图4.2最大运行方式图图4.3最大运行方式图

2）最小运行方式下:

系统化简如图4.4所示。

因C1停运,所以仅考虑C2单独运行的结果；

X11=X8+X5=0.267

所以35KV母线上短