kV變電站繼電保護設(shè)計與整定.doc

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網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目： 35KV變電站繼電保護設(shè)計與整定 學(xué)習(xí)中心： 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 年 級： 年 春/秋 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日 內(nèi)容摘要 電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運行，給國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來了巨大動力和效益。但是，電力系統(tǒng)一旦發(fā)生自然或人為故障，如果不能及時有效控制，就會失去穩(wěn)定運行，使電網(wǎng)瓦解，并造成大面積停電，給社會帶來災(zāi)難性的后果。繼電保護（包括安全自動裝置）是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長時間大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。許多實例表明，繼電保護裝置一旦不能正確動作，就會擴大事故，釀成嚴(yán)重后果。因此，加強繼電保護的設(shè)計和整定計算，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要工作。 為滿足電網(wǎng)對繼電保護提出的可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，充分發(fā)揮繼電保護裝置的效能，必須合理的選擇保護的定值，以保持各保護之間的相互配合關(guān)系。做好電網(wǎng)繼電保護定值的整定計算工作是保證電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。 本文詳細地講述了如何分析選定35kV電網(wǎng)的繼電保護（相間短路和接地短路保護）和自動重合閘方式，以及變壓器相間短路主保護和后備保護，并通過整定計算和校驗分析是否滿足規(guī)程和規(guī)范的要求。本次設(shè)計不對變電站的一、二次設(shè)備進行選擇。 關(guān)鍵詞：繼電保護、整定、校驗 前 言 對于一個大電網(wǎng)，故障發(fā)生的幾率和故障帶來的擾動是相當(dāng)大的，如果沒有切除故障的保護裝置，電網(wǎng)是不允許運行的，這就是繼電保護在實際應(yīng)用中的重要程度，正確安裝保護裝置的必要性是顯而易見的，但在系統(tǒng)復(fù)雜的內(nèi)部連接和與電廠的關(guān)系致使很難檢查正確與否，因此有必要采取檢驗手段，保護是分區(qū)域布置的，這樣整個電力系統(tǒng)都得到了保護 ，而不存在保護死區(qū)，當(dāng)故障發(fā)生時，保護應(yīng)有選擇的動作，跳開距離故障點最近開關(guān)。 電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件，設(shè)備及人為因素的影響（如雷擊，倒塌，內(nèi)部過電壓或者運行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見，危害最大的故障是各種形式的短路故障。 電力生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)、送、變、用電的同時性，決定了它的一個過程重要性，電力系統(tǒng)要通過設(shè)計，組織，以使電力能夠可靠，經(jīng)濟的送到用戶，對供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障，它給系統(tǒng)帶來了巨大的破壞作用，因此我們必須采取措施來防范它。 繼電保護裝置的基本任務(wù)是：自動，迅速，有選擇性將系統(tǒng)中故障部分切除，使故障元件損壞程度盡量可能降低，并保證該系統(tǒng)無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。反映電器元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號，減負荷或者延時跳閘。 1 緒論 1.1 電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求 研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策和反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護。 1.1.1 繼電保護的任務(wù) 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。 1.1.2繼電保護裝置具備的基本性能 繼電保護裝置必須具備以下5項基本性能：①安全性。在不該動作時，不發(fā)生誤動作。②可靠性。在該動作時，不發(fā)生拒動作。③快速性。能以最短時限將故障或異常消除。④選擇性。在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。⑤靈敏性。反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。選擇繼電保護方案時，除設(shè)置需滿足以上5 項基本性能外，還應(yīng)注意其經(jīng)濟性。即不僅考慮保護裝置的投資和運行維護費，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動或誤動對國民經(jīng)濟和社會生活造成的損失。 1.2 微機型繼電保護裝置硬件的基本原理 繼電保護裝置要求能反應(yīng)電氣設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動迅速地，有選擇性地動作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證無故障設(shè)備繼續(xù)正常運行，將事故限制在最小范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連接供電。 繼電保護裝置的作用是起到反事故的自動裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正?！边\行狀態(tài)、被保護元件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實現(xiàn)繼電保護的功能。因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護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，保護裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護： (1)反映電氣量的保護 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，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，在被保護元件的一端裝設(shè)的種種變換器可以檢測、比較并鑒別出發(fā)生故障時這些基本參數(shù)與正常運行時的差別．就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護裝置。 例如: 反映電流增大構(gòu)成過電流保護； 反映電壓降低(或升高)構(gòu)成低電壓(或過電壓)保護； 反映電流與電壓間的相位角變化構(gòu)成方向保護； 反映電壓與電流的比值的變化構(gòu)成距離保護。 除此以外．還可根據(jù)在被保護元件內(nèi)部和外部短路時，被保護元件兩端電流相位或功率方向的差別，分別構(gòu)成差動保護、高頻保護等。 同理，由于序分量保護靈敏度高，也得到廣泛應(yīng)用。 新出現(xiàn)的反映故障分量、突變量以及自適應(yīng)原理的保護也在應(yīng)用中。 (2)反映非電氣量的保護 如反應(yīng)溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構(gòu)成電力變壓器的溫度、瓦斯保護保護等。 繼電保護相當(dāng)于一種在線的開環(huán)的自動控制裝置，根據(jù)控制過程信號性質(zhì)的不同，可以分模擬型(它又分為機電型和靜態(tài)型)和數(shù)字型兩大類。對于常規(guī)的模擬繼電保護裝置，一般包括測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。測量部分從被保護對象輸入有關(guān)信號，再與給定的整定值比較，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)；邏輯部分依據(jù)測量部分輸出量的性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或其組合，進行邏輯判斷，以確定保護是否應(yīng)該動作；執(zhí)行部分依據(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。 2 35KV變電站系統(tǒng)簡介 2.1 站內(nèi)主要設(shè)備簡介 該站內(nèi)有35KV主變四臺，分別為1#主變、2#主變、3#主變，4#主變35kv配電柜24面。 2.2 35kV變電站設(shè)備布置情況說明 本站有35KV配電室三個，分別為：Ⅰ王化、Ⅱ王化、Ⅰ豐化，分別來自供電局35KV的三條母線；35KV主變四臺，其中1#主變、2#主變在Ⅰ豐化35KV母線上，3#主變在Ⅰ王化35KV母線上，4#主變在Ⅱ王化35KV母線上，正常情況下運行1#主變、3#主變，檢修或故障時可以投入2#主變或4#主變，其余回路均為35KV大功率整流變壓器回路。 2.3 35kV變電站主接線圖 2 變電所繼電保護和自動裝置規(guī)劃 2.1系統(tǒng)分析及繼電保護要求 本設(shè)計系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線，所接負荷多為化工型，屬一二類負荷居多。 為保證安全供電和電能質(zhì)量，繼電保護應(yīng)滿足四項基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。 2.2本系統(tǒng)故障分析 本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點不接地的電力變壓器等主要設(shè)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。 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的是高低壓套管及引線故障，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。 變壓器的不正常運行過負荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及不允許的油面下降。 2.3 35KV線路繼電保護裝置 根據(jù)線路的故障類型，按不同的出線回路數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護裝置如下： 1.單回出線保護：適用于織布廠和膠木廠出線。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.雙回路出線保護：適用于印染廠、配電所和煉鐵廠出線。采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護加電流保護。其中橫聯(lián)方向差動保護為主保護。電流保護作為橫聯(lián)方向差動保護的后備保護。 2.4主變壓器繼電保護裝置設(shè)置 變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下： 1.主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)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(yīng)變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應(yīng)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：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。 2.5 變電所的自動裝置 針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除。若運行人員試行強送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動機）已停運，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在35KV各出線上設(shè)置三相自動重合閘裝置（CHZ），即當(dāng)線路斷路器因事故跳閘后，立即使線路斷路器自動再次重合閘，以減少因線路瞬時性短路故障停電所造成的損失。 針對變電所負荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計在35KV母聯(lián)斷路器（DL1）處裝設(shè)備用電源自動投入裝置（BZT）。 頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz，運行頻率和它的額定值的允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，頻率降低會導(dǎo)致用電企業(yè)的機械生產(chǎn)率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害，而有功功率的缺額會導(dǎo)致頻率的降低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計35KV出線設(shè)置自動頻率減負荷裝置（ZPJH），按用戶負荷的重要性順序切除。 2.6 本設(shè)計繼電保護裝置原理概述 2.6.1 35KV線路電流速斷保護 是根據(jù)短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流的，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護范圍；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(shè)計選用無時限電流速斷保護。 2.6.2 35KV線路過電流保護 是利用短路時的電流比正常運行時大的特征來鑒別線路發(fā)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(dāng)?shù)难訒r來保證，有定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設(shè)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，作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保護范圍以外的故障，其保護范圍為本線路全部和下段線路的一部分。 2.6.3 平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護 是通過比較兩線路的電流相位和數(shù)值相同與否鑒別發(fā)生的故障;由電流起動元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成，電流起動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，雙回線路運行時能保證有選擇的動作。該保護動作時間0S，由于橫聯(lián)保護在相繼動作區(qū)內(nèi)短路時，切除故障的時間將延長一倍，故加裝一套三段式電流保護，作為后備保護。 2.6.4 變壓器瓦斯保護 是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內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，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，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護；故障嚴(yán)重時，油箱內(nèi)產(chǎn)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(fā)信，稱為重瓦斯保護。 2.6.5變壓器縱聯(lián)差動保護 是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動繼電器并接在回路臂中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環(huán)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(yīng)大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位相同，使繼電器內(nèi)有電流流過。但實際上由于變壓器的勵磁涌流、接線方式及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： 靠整定值躲過不平衡電流 采用比例制動差動保護。 采用二次諧波制動。 采用間歇角原理。 采用速飽和變流器。 本設(shè)計采用較經(jīng)濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護裝置的勵磁涌流的能力。 3 主進線柜繼電保護方案的選擇 3.1 主進線柜繼電保護裝置的配置 主進線柜采用了DPL-100型線路保護測控裝置，該微機型繼電保護裝置通過網(wǎng)線與高壓后臺監(jiān)控系統(tǒng)相連，具有測量數(shù)據(jù)實時上傳，后臺控制信息及時執(zhí)行的“四遙”功能，能滿足變電站綜合自動化運行的要求。 3.2 主進線柜繼電保護方式的選擇 該35KV進線柜根據(jù)系統(tǒng)特點主要選擇了如下保護：電流速斷保護、過電流保護、過負荷保護、PT斷線報警、復(fù)合電壓保護、一次變比設(shè)定，并具有故障錄波功能。 3.3 主進線柜繼電保護裝置的整定計算 3.3.1 系統(tǒng)等效電路圖 SⅡ SⅠ 1 2 0.45 0.67 5 6 3 4 0.292 0.292 0.380 0.380 DL1 d1 7 8 1.19 1.19 DL6 d2 XL=3.628 D3 圖1 系統(tǒng)等效電路圖 （各阻抗計算見3.3） 3.3.2基準(zhǔn)參數(shù)選定 SB=100MVA，UB=Uav即：35kV側(cè)UB=37KV。 3.3.3阻抗計算（均為標(biāo)幺值） 1） 系統(tǒng)：X1=100/150=0.667 X2=100/250=0.438 2) 線路：L1，L2：X3=X4=l1X1SB/VB2=0.413100/352=0.380. L3，L4：X5=X6=l3X1SB/VB2=0.410100/352=0.292 3) 變壓器：B1，B2：X7=X8=（Uk%/100）SB/S=0.075100/6.3=1.19 3.3.4 短路電流計算 1）最大運行方式： 系統(tǒng)化簡如圖2所示 其中： X9=X2+X3∥X4＝0.851 X10= X1+X5∥X6＝0.546 X11=X10∥X9＝0.642 X12=X11+X7＝1.832 故知35KV母線上短路電流： Id1max=IB1/X11=1.56/0.642=2.430(KA) Id21max=IB1/X12=1.56/1.832=0.852(KA) 對于d3點以煉鐵廠計算 Id3max=5.5/(1.832+3.628)=1.007(KA) SII SI 10 9 0.546 0.851 35KV d1 7（8） 1.19 35KV d2 XL=3.628 d3 圖2 11 35KV 0.32 d1 7(8) 1.19 35KV d 2 XL=3.628 d3 圖3 2) 最小運行方式下:系統(tǒng)化簡如圖4所示。 因SⅡ停運,所以僅考慮SⅠ單獨運行的結(jié)果； X13=X9+X7=0.667+1.19=1.86 所以35KV母線上短路電流： Id1min=IB1/X9=1.56/0.851=1.83(kA) Id2min=IB2/X13=5.5/1.857=2.96(kA) Id2lmin = IB1/X13=1.56/1.857=0.84(kA) 對于d3以煉鐵廠進行計算 Id3min=5.5/ (1.857+3.628)=1.003(kA) 折算到35KV側(cè)： Id3lmin = 1.56/(1.857+3.628)=0.285(kA SⅠ 9 0.669 35KV d1 7(8) 35KV 1.19 d2 XL=3.628 圖4 4 主變柜繼電保護方案的選擇 4.1 變壓器保護整定原則及對主變保護的要求 根據(jù)變壓器故障類型和不正常運行狀態(tài)，對變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護。 (1) 主保護：瓦斯保護、縱連差動保護、電流速斷保護。 (2) 用于變壓器外部相間短路的后備保護：過流保護 (3) 過負荷保護 (4) 對于變壓器溫度及箱體內(nèi)壓力升高故障，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的可動作于信號或跳閘的保護。 4.2 主變保護的選型及裝置介紹 針對35KV主變在運行中的需要選擇了DPT-135型變壓器后備保護測控裝置和DPT810型微機雙卷差動保護測控裝置 4.3瓦斯保護 輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為250~300cm2整定，本設(shè)計采用280 cm2。 重瓦斯保護的動作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6~1.5 cm2整定本，本設(shè)計采用0.9 cm2。 瓦斯繼電器選用FJ3-80型 。 4.4縱聯(lián)差動保護：選用BCH-2型差動繼電器。 4.4.1 計算Ie及電流互感器變比 名 稱 各側(cè)數(shù)據(jù) Y（35KV） Δ（35KV） 額定電流 I1e=S/ U1e=103.9A I2E=S/ U2e=346.4A 變壓器接線方式 Y Δ CT接線方式 Δ Y CT計算變比 I1e/5=180/5 I2e/5=346.4/5 實選CT變比nl 200/5 400/5 實際額定電流 I1e/5=4.50A I2e/5=4.33A 不平衡電流Ibp 4.50-4.33=0.17A 確定基本側(cè) 基本側(cè) 非基本側(cè) 4.4.2 確定基本側(cè)動作電流 1） 躲過外部故障時的最大不平衡電流 Idz1≥KKIbp (1) 利用實用計算式： 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型號相同且處于同一情況時取0.5，型號不同時取1，本設(shè)計取1。 ΔU—變壓器調(diào)壓時所產(chǎn)生的相對誤差，采用調(diào)壓百分數(shù)的一半，本設(shè)計取0.05。 Δfza—繼電器整定匝書數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差，暫無法求出，先采用中間值0.05。 代入數(shù)據(jù)得 Idz1=1.3(110.1+0.05+0.05) 1.04=270.4（A） 2） 躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流 Idz1= KK Ie （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= 1.3103.9=135.1(A) 3) 躲過電流互感器二次回路短線時的最大負荷電流 Idz1= KKTfhmax （3） 式中： KK—可靠系數(shù)，采用1.3； Idz1—正常運行時變壓器的最大負荷電流；采用變壓器的額定電流。 代入數(shù)據(jù)得 Idz1=1.3103.9=135.1(A) 比較上述（1），（2），（3）式的動作電流，取最大值為計算值， 即： Idz1=270.4（A） 4.4.3確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)和繼電器的動作電流 將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的兩組平衡線圈，再接入差動線圈，使繼電器的實用匝數(shù)和動作電流更接近于計算值；以二次回路額定電流最大側(cè)作為基本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)計算如下： 基本側(cè)（35KV）繼電器動作值 IdzjsI=KJXIdzI/nl 代入數(shù)據(jù)得 IdzjsI= 270.4/40=11.71（A） 基本側(cè)繼電器差動線圈匝數(shù) WcdjsI=Awo/ IdzjsI 式中：Awo為繼電器動作安匝，應(yīng)采用實際值，本設(shè)計中采用額定值，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，作為差動線圈整定匝數(shù)WcdZ。 即：實際整定匝數(shù)WcdZ=5（匝） 繼電器的實際動作電流 IdzjI=Awo/ WcdZ=60/5=12（A） 保護裝置的實際動作電流 IdzI= IdzjINl/Kjx=1240/=277.1A 4.4.4確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù) 平衡線圈計算匝數(shù) WphjsⅡ =Wcdz/Ie2JI-Wcdz =5(4.5/4.33-1)=0.19(匝) 故，取平衡線圈實際匝數(shù)WphzⅡ=0 工作線圈計算匝數(shù)WgzⅡ= WphzⅡ+Wcdz=5(匝) 4.4.5計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差Δfza Δfza= (WphjsⅡ- WphzⅡ)/( WphjsⅡ+ Wcdz) =(0.19-0)/(0.19+5)=0.04 此值小于原定值0.05，取法合適，不需重新計算。 4.4.6初步確定短路線圈的抽頭 根據(jù)前面對BCH-2差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭，實際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗最后確定。 4.4.7保護裝置靈敏度校驗 差動保護靈敏度要求值Klm≮2 本系統(tǒng)在最小運行方式下，35KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時，保護裝置的靈敏度最低。 本裝置靈敏度 Klm=0.866KjxIdlmin/Idzl =0.86610.817/0.2771=2.55>2 滿足要求。 4.5過電流保護 4.5.1過電流繼電器的整定及繼電器選擇 1） 保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定 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=1.2103.9/0.85=146.7(A) 繼電器的動作電流 Idzj=Idz/nl=146.7/(40/ )=6.35(A) 電流繼電器的選擇：DL-21C/10 2） 靈敏度按保護范圍末端短路進行校驗，靈敏系數(shù)不小于1.2。 靈敏系數(shù)：Klm=0.866KjxId3lmin/Idz =0.86610.282/0.1467=1.66>1.2 滿足要求。 4.6 過負荷保護 其動作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動作帶延時作用于信號。 Idz=KkIe1/Kf=1.05103.9/0.85=128.4(A) IdzJ= Idz/nl=128.4/40=5.56(A) 延時時限取10s，以躲過電動機的自起動。 當(dāng)過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作ZDJH裝置。 4.7 冷卻風(fēng)扇自起動 Idz=0.7Iel=0.7103.9=72.74(A) IdzJ=Idz/nl=72.74/(40/ )=3.15(A) 即，當(dāng)繼電器電流達到3.15A時，冷卻風(fēng)扇自起動。 35KV d1 7(8) 35KV 1.19 d2 XL=3.628 圖6 4.8變壓器保護配置及整定計算 4.8.1變壓器保護配置 電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的影響。因此，我們必須研究變壓器有哪些故障和不正常運行狀態(tài)，以便采取相應(yīng)的保護措施。 變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及中性點直接接地側(cè)的接地短路。這些故障的發(fā)生會危害電力系統(tǒng)的安全連續(xù)供電。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。 變壓器外部短路引起的過電流、負荷長時間超過額定容量引起的過負荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等，這些運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯過熱。此外，對于中性點不接地運行的星形接線方式變壓器，外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式下會發(fā)生變壓器的過勵磁，引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過熱。 主保護：電流差動保護、瓦斯保護 后備保護：過電流保護/低壓閉鎖過電流保護/復(fù)合電壓閉鎖過流保護/阻抗保護/零序過電流保護/零序過電壓保護/過負荷保護/過激磁保護。 兩種配置模式： （1）主保護、后備保護分開設(shè)置 （2）成套保護裝置，重要變壓器雙重化配置 4.8.2 縱聯(lián)差動保護 以雙繞組變壓器為例來說明實現(xiàn)縱差動保護的原理，如圖7所示。 ?2′′ ?2′ ?1′′ nB nl 1 nl 2 ?1′ ?2′- ?2′′ I- I 圖7 變壓器縱差動保護的原理接線 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動保護的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等，亦即在正常運行和外部故障時，差動回路的電流等于零。例如在圖7中，應(yīng)使 === 或= 式中—高壓側(cè)電流互感器的變比； —低壓側(cè)電流互感器的變比； —變壓器的變比（即高、低壓側(cè)額定電壓之比）。 由此可知，要實現(xiàn)變壓器的縱差動保護， 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，這是與前述送電線路的縱差動保護不同的。這個區(qū)別是由于線路的縱差動保護可以直接比較兩側(cè)電流的幅值和相位，而變壓器的縱差動保護則必須考慮變壓器變比的影響。 本次設(shè)計所采用的變壓器型號為：S11-8000/35。對于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨的變壓器差動保護，這是因為變壓器差動保護通常采用兩側(cè)電流差動，其中高電壓側(cè)電流引自高壓側(cè)電流互感器，低壓側(cè)電流引自變壓器低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動保護的保護范圍為二組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護，其接線原理圖如圖8所示。正常情況下,=即： （變壓器變比） 所以這時Ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0 ，針對不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來減小。 盡管縱聯(lián)差動保護有很多其它保護不具備的優(yōu)點，但當(dāng)大型變壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時，縱聯(lián)差動保護不能動作，這時我們還需對變壓器裝設(shè)另外一個主保護——瓦斯保護。 圖8 縱聯(lián)差動保護原理示意圖 4.8.3瓦斯保護 瓦斯保護主要用來保護變壓器的內(nèi)部故障，它由于一方面簡單，靈敏，經(jīng)濟；另一方面動作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內(nèi)部故障，就注定了它只有與差動保護配合使用才能做到優(yōu)勢互補，效果更佳。 瓦斯保護的工作原理： 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器KG的上觸點閉合，作用于預(yù)告信號；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)中間繼電器KC作用于信號繼電器KS，發(fā)出警報信號，同時斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可利用切換片XB切換位置，只給出報警信號。 瓦斯保護的整定： 瓦斯保護有重瓦斯和輕瓦斯之分，它們裝設(shè)于油箱與油枕之間的連接導(dǎo)管上。其中輕瓦斯按氣體容積進行整定，整定范圍為：250～300cm3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度進行整定，整定范圍為：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s 。瓦斯保護原理如圖9所示。 圖9 瓦斯保護原理示意圖 4.8.4保護配置的整定 對于本次設(shè)計來說，變壓器的主保護有縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，其中瓦斯保護一般不需要進行整定計算，所以僅對縱聯(lián)差動保護進行整定如下： (1)避越變壓器的勵磁涌流： 其中為可靠系數(shù)，取1.3，而 為變壓器的額定電流。 (2)避越外部短路時的最大不平衡電流： 其中為電流互感器的一次側(cè)額定電流；為電流互感器的二次額定電流。 差動線圈匝數(shù)： 實際整定匝數(shù)選用： 所以繼電器的實際動作電流為： 保護裝置的實際動作電流為： 變壓器 額定電壓/kV 35 35 35 35 額定電流 Ie/A 互感器的接線方式 D d y y 互感器的計算變比 互感器的選擇變比 100/5 100/5 400/5 400/5 電流互感器 二次額定電流 58/20=2.9 58/20=2.9 320/80=4 320/80=4 變壓器差動保護參數(shù)計算結(jié)果如下表5-1： (5) 校驗保護的靈敏系數(shù): 當(dāng)系統(tǒng)在最小運行方式下,線路處開環(huán)運行發(fā)生兩相短路時,保護裝置靈敏系數(shù)最低,即: 顯然靈敏度滿足要求。其中是變壓器差動保護范圍內(nèi)短路時總的最小短路電流有名值(歸算到基本側(cè))。是保護的接線系數(shù),這里取1。 5 整流變壓器柜繼電保護方案的選擇 5.1 整流變柜繼電保護裝置的配置 1. 采用高頻逆變、輸出波形平直、紋波小。 2. 采用了先進的軟開關(guān)技術(shù)，節(jié)能省電、效率高，實現(xiàn)了電源的“綠色化”，并且大幅度延長了機器的使用壽命。 3. 采用了電流型控制及高可靠的優(yōu)質(zhì)功率元件，具有抗干擾能力強、控制精度高、穩(wěn)定性好、運行可靠等特點。 4. 具有用戶可自動設(shè)置的軟啟動功能、設(shè)有三級定時功能等，每級的電流、電壓可分別設(shè)定并可根據(jù)工藝要求選擇：穩(wěn)壓或穩(wěn)流方式。 5. 保護功能完善。具有限流、過壓、過熱、缺相及短路等完善保護系統(tǒng)及報警系統(tǒng)。體積小，為用戶有效利用空間創(chuàng)造了有利的條件。 5.2 整流變柜繼電保護的選擇 1. 采用高性能LC濾波器，有效地抑制了整流輸出電壓的諧波成分，滿足了電泳涂漆生產(chǎn)工藝中必須低波紋輸出的要求。 2. 具有0~999秒可調(diào)的軟啟動功能、設(shè)有三級定時功能等，每級的電流、電壓可分別設(shè)定并可根據(jù)工藝要求選擇穩(wěn)壓或穩(wěn)流方式。 3. 由于主控板采用了高可靠的控制系統(tǒng)，具有抗干擾能力強、控制精度高、穩(wěn)定性好、運行可靠等特點。 4. 保護功能完善。具有過流、過熱、缺相，錯相序及短路等完善的保護功能以及報警系統(tǒng)。 5.3 整流變柜繼電保護裝置的整定計算 動作電流按兩個條件整定： 1、躲開TA二次側(cè)斷線影響： 2、躲開二次側(cè)不平衡電流： 式中：短路電流非周期分量影響系數(shù)，電流繼電器取1.5～2，BCH-2繼電器取1；可靠系數(shù)一般取1.3。 取1、2兩項中的最大值為保護動作整定值。 3、斷線監(jiān)視繼電器的整定： 根據(jù)經(jīng)驗： 4、靈敏度校驗 注意：在發(fā)電機中性點附近短路，當(dāng)過渡電阻不為零時，短路電流很小，保護存在動作死區(qū)。 6 PT及避雷器柜繼電保護整定計算及元件選擇 6.1 概述 PT是Private Tracker（私用種子服務(wù)器）的簡稱，可以統(tǒng)計用戶的上傳和下載量，計算用戶的分享率。你可以簡單將它理解為BT的升級版，在擁有BT所有功能的同時，需要達到一定的分享率才能不被刪除帳號。PT其實也是Bt下載的一種，但有兩個明顯的改進：一是私密的小范圍下載，二是進行流量統(tǒng)計，根據(jù)上載量決定你的權(quán)限。其通過禁用DHT有要求地選擇并控制用戶數(shù)量，這樣，在有限的范圍內(nèi)，下載的用戶基本上都可以達到自己的寬帶上限，PT下載還通過論壇等方式的約束機制將BT下載的理念現(xiàn)實化，真正讓用戶做到下載的過程中努力上傳. 6.2 35KV中性點直接接地電網(wǎng)零序保護原理 6.2.1 系統(tǒng)接線示意圖與各線路的零序電流 通過對系統(tǒng)的分析，得到系統(tǒng)的零序電網(wǎng)接線圖如圖6-1，另各母線在每種短路方式下分別故障時，通過系統(tǒng)各線路的短路電流計算得出表6-1。 圖6-1 系統(tǒng)接線示意簡圖 表4-1 各母線故障時流過電網(wǎng)的零序電流 線路 (長度) 運行方式 故障類型 A母故障 (A) B母故障 (A) C母故障 (A) D母故障 (A) E母故障 (A) AB L60 Max d（1） 558 0 0 0 0 d（1，1） 523 0 0 0 0 Min d（1） 515 0 0 0 0 d（1，1） 507 0 0 0 0 BC L230 Max d（1） 38 82 81 10 34 d（1，1） 35 111 107 12 41 Min d（1） 35 69 65 8 28 d（1，1） 34 100 94 11 36 BC L250 Max d（1） 35 75 74 9 32 d（1，1） 32 102 98 11 37 Min d（1） 32 64 59 7 26 d（1，1） 31 92 86 10 34 CD L185 Max d（1） 4 9 97 133 26 d（1，1） 4 12 129 163 31 Min d（1） 4 8 78 112 21 d（1，1） 4 11 113 148 28 CE L30 Max d（1） 15 33 359 34 626 d（1，1） 14 45 475 42 739 Min d（1） 14 28 286 29 511 d（1，1） 14 40 416 38 666 DE L170 Max d（1） 2 4 43 139 139 d（1，1） 2 5 56 169 164 Min d（1） 2 3 34 117 114 d（1，1） 2 5 49 154 148 6.2.2 各保護裝置的零序電流保護整定計算 1、保護1零序保護的整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得1674A，引入可靠系數(shù)，取1.3，根據(jù)公式（4.1），即有 起動時間 2）選定2176A，0S。 　　由于本線路處于系統(tǒng)的末端，沒有下一線路可以配合，故不需要設(shè)零序Ⅱ段保護，直接設(shè)零序Ⅲ段保護。 （2）Ⅲ段保護 1）末端變壓器中性點不接地運行，只按躲開變壓器低壓側(cè)母線相間短路的最大不平衡電流整定，根據(jù)公式（4.11）有 　 起動時間 計算選定509A, 0 S 。 2）效驗靈敏度，查表得最小電流為1521A，則 　　　　　　　　　　 2．保護2零序保護的整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得306A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動時間 2）選定397A，0 S。 （2）Ⅱ段保護 因為B側(cè)只有一臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)A母線故障時，根據(jù)公式（4.4）查表得計算為 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護1Ⅰ段保護0S配合整定。 選定150A，0.5S 2）效驗靈敏度，查表得最小電流為192A 根據(jù)式子（4.8），有 　　　　　　　　　　 （3）Ⅲ段保護 因為相鄰下一級線路的零序電流保護1段沒設(shè)Ⅱ段保護，故考慮跟Ⅲ段配合整定。 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護1Ⅲ段保護0.5S配合整定。 選定39A，1.0S 2）效驗靈敏度，則 　　　　　　　　　　 3．保護3零序保護的整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得333A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動時間 2）選定432A，0 S。 （2）Ⅱ段保護 因為B側(cè)只有一臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)A母線故障時，有表得數(shù)據(jù)計算為 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護1Ⅰ段保護0S配合整定。 選定167A，0.5S 2）效驗靈敏度，查表得最小電流為207A，則 　　　　　　　　　　 （3）Ⅲ段保護 因為相鄰下一級線路的零序電流保護1段沒設(shè)Ⅱ段保護，故考慮跟Ⅲ段配合整定。 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護1Ⅲ段保護0.5S配合整定。 選定44A，1.0S 2）效驗靈敏度，則 　　　　　　　　　　 4．保護4零序保護的整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得1425A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動時間 2）選定1852A，0 S。 （2）Ⅱ段保護 按躲開下一條線路末端時流過的最大零序電流值整定，故選擇與230kmBC線路保護3配合整定。因為C側(cè)有三臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)B母線故障時，有表得數(shù)據(jù)計算為 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護3Ⅰ段保護0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 　　　　　　 　 選定218A，0.5S 3）效驗靈敏度，查表得最小電流858A，則 　　　　　　　　　　 （3）Ⅲ段保護 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護3的Ⅱ段保護0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于2）的整定電流值與本線Ⅱ段保護非常接近，對靈敏度沒有改善，故選定84A，1.0S 4）效驗靈敏度，則 　　　　　　　　　 　 5．保護5零序保護的整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得492A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動時間 2）選定639A，0 S。 （2）Ⅱ段保護 因為E側(cè)有兩臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)C母線故障時，有表得數(shù)據(jù)計算為 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護4Ⅰ段保護0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 　　　　　　 　 選定255A，0.5S 3）效驗靈敏度，查表得最小電流342A，則 　　　　　　　　　 　 （3） Ⅲ段保護 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護4的Ⅱ段保護0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于1）的整定電流值太小，對靈敏度過高，故選定183A，1.0S 4）效驗靈敏度，則 　　　　　　　　　 　 6.3 本供電系統(tǒng)的零序保護方案及元件配置和整定 （1）Ⅰ段保護 1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得489A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動時間 2）選定635A，0 S。 （2）Ⅱ段保護 因為D側(cè)有兩臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)E母線故障時，有表得數(shù)據(jù)計算為 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護5Ⅰ段保護0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 　　　　　　 　 選定132A，0.5S 3）效驗靈敏度，查表得最小電流336A，則 　　　　　　　　　 　 （3）Ⅲ段保護 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護5的Ⅱ段保護0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于1）的整定電流值太小，對靈敏度過高，故選定101A，1.5S 4）效驗靈敏度，則 　　　　　　　　　 　 6.4 諧波抑制方式的選擇（二次消諧） 1. 計算步驟 如前所述，變頻器的諧波電流很難直接通過解析公式計算。下面推薦一種計算方法，供大家參考。 步驟1：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和實際變壓器的