2285 變電站保護裝置設計

2285 變電站保護裝置設計,變電站,保護裝置,設計 - 1 -一、緒論（一）電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：1. 通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；2. 短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；3. 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量；4. 破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振動，甚至使整個系統(tǒng)瓦解；電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。例如，因負荷超過電氣設備的額定值而引起的電流升高（一般又稱過負荷） ，就是一種最常見的不正常運行狀態(tài)。由于過負荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，就可能發(fā)展成故障。此外，系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運行狀態(tài)。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般者是由于設備制造上的缺陷、設計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運行維護不當而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強對設備的維護和檢修，就可能大大減少事故發(fā)生的機率，把事故消滅在發(fā)生之前。- 2 -在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。這種保護裝置直到目前為止，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設備的組合構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝置。在電力式靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置出現(xiàn)以后，雖然繼電器已被電力元件計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術式由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一詞則指各種具體的裝置。繼電保護裝置，就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：1. 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行；2. 反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（例如有無經(jīng)常值班人員） ，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。- 3 -二、對主變、線路保護配置的要求（一）變壓器保護的配置 [1]變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設備。它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此必須針對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。一般包括：1. 反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護，又稱瓦斯保護。2. 反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護，或電流速斷保護。3. 作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護的過電流保護（或帶有復合電壓起動的過電流保護或負序電流保護或阻抗保護） 。4. 反映中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護。5. 反映大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護。6. 反映變壓器過負荷的變壓器過負荷（信號）保護。7. 反映變壓器非全相運行的非全相保護。（二）35kV 及以下中性點非直接接地電網(wǎng)中線路保護配置 [1]35kV（包括 66kV）有以下中性點非直接接地電網(wǎng)線路的相間短路保護必須動作于斷路器跳閘，單相接地時，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對用戶沒有很大影響。因此，單相接地保護一般動作于信號，但單相接地對人身和設備的安全產(chǎn)生危害時，就應動作于斷路器跳閘。1.相間短路的電流、電壓保護根據(jù)有關規(guī)程，相間短路保護應該按下列原則配置：- 4 -(1) 保護的電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護用電流互感器均裝設在 A、C 兩相上，以保證在大多數(shù)兩點接地情況下只切除一個故障接地點。(2) 采用遠后備保護方式。(3) 線路上發(fā)生短路時，如廠用電或重要用戶的母線電壓低于 50%~60%額定電壓時，應快速切除故障，以保證非故障部分的電動機能繼續(xù)運行。相間短路的電流電壓保護通常是三段式保護。第Ⅰ段為無時限電流速斷保護或無時限電流閉鎖電壓速斷保護；第Ⅱ段為帶時限電流速斷保護或帶時限電流閉鎖電壓速斷保護；第Ⅲ段為過電流保護或低電壓閉鎖的過電流保護。但根據(jù)被保護線路在電網(wǎng)中的地位，在能滿足選擇性、靈敏性和速動性的前提下，也可只裝設Ⅰ、Ⅲ段，Ⅱ、Ⅲ段或只裝設第Ⅲ段保護。2.單相接地零序電流保護中性點非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，由于接地電流小，一般只在發(fā)電廠和變電所的母線上裝設單相接地監(jiān)視裝置。3.短線路縱差動保護3~4km 及以下的短線路（包括 110kV 及以上電壓等級） ，無論是采用電流電壓保護還是采用距離保護，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差動保護以適應系統(tǒng)運行的需要。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器的電源線） ，一般距離較短，宜裝設縱聯(lián)差動保護。- 5 -三、主變、線路保護的選型及裝置介紹（一）主變保護的選型及裝置介紹1．本變電所主變主保護采用帶加強型速飽和變流器的差動繼電器 BCH-2型差動繼電器構(gòu)成變壓器縱聯(lián)差動保護。2．本變電所主變的相間短路后備保護采用過電流保護和復合電壓起動的過電流保護。3．本變電所主變的電源側(cè)采用過負荷保護。4．本變電所主變非電量保護采用瓦斯保護和溫度、壓力保護。（二）線路保護的選型及裝置介紹1．本變電所線路的主保護采用瞬時電流速斷保護。瞬時電流速斷保護動作特性分析圖和瞬時電流速斷保護原理接線圖分別如圖 1、2 所示。2．本變電所線路的后備保護采用定時限過電流保護。定時限過電流保護單相原理接線圖和定時限過電流保護工作原理圖分別如圖 3、4 所示。- 6 -圖 3-1 瞬時電流速斷保護動作特性分析圖圖 3-2 瞬時電流速斷保護原理接線圖圖 3-3 定時限過電流保護單相原理接線圖- 7 -圖 3-4 定時限過電流保護工作原理圖四、主變和線路主保護、后備保護的整定計算原則（一）主變整定計算原則 [2][3][4][5][6]1.差動速斷保護的定值整定為了加速切除變壓器嚴重的內(nèi)部故障，常常增設差動速斷保護，其動作電流按照避越勵磁涌流來整定。即按躲過變壓器空載合閘最大勵磁涌流來整定，一般取 6~8 倍的一次側(cè)額定電流。式（1） max..erlopKII?式中 ——變壓器實際的最大勵磁涌流（二次值） ；.——可靠系統(tǒng)，可取為 1.15~1.30。rel2.比率制動式縱差保護的整定原則(1)按平均電壓（變壓器額定電壓及變壓器最大額定容量）計算各側(cè)二次額定電流，完成主變電流互感器參數(shù)、額定電流、平衡系數(shù)的計算。1)一次側(cè)額定電流- 8 -NUSI31?式中 ——變壓器額定容量。由設計任務書知為 40MVA；——變壓器各側(cè)額定電壓；N2)選擇電流互感器變比為 5jxTACalIKn?式中 ——為電流互感器接線系數(shù)。當三角形接線時， ；當jx 3?jxK為星形接線時， 。1?jxK選擇標準變比 TACaln?3)二次側(cè)額定電流 12jxNTAKIIn?式中 ——為電流互感器接線系數(shù)。當三角形接線時， ；當jx 3?jxK為星形接線時， 。1?jxK(2)計算各側(cè)外部短路時的短路電流值按短路電流計算方法進行各側(cè)短路電流值的計算(3)計算差動保護的動作電流按下述條件計算差動保護的動作電流，并選取最大者。1)按躲過變壓器空投時和外部故障切除后電壓恢復時變壓器產(chǎn)生的勵磁涌流計算，即式（2）ebkdzIK?式中 ——保護動作電流； zI——變壓器額定電流（折算至基本側(cè)） ；eb- 9 -——可靠系數(shù)，取 1.3。 kK2)按躲過外部短路時的最大不平衡電流計算，即bpkdzI?式中 ——不平衡電流；bpI——可靠系數(shù)，取 1.3。 kK對于三繞組變壓器兩側(cè)均有電源時式（3）)(bpbpkbpkdz III?????其中 max.ditxfzq? max).().( ??dbpIUII?,max, ⅠzdⅠzff???式中 ——由于電流互感器誤差引起的不平衡電流；bpI?——由變壓器分接頭改變引起的不平衡電流；——由于在平衡線圈實用值不能完全平衡引起的不平衡電流；bpI?——電流互感器最大相對誤差，取 0.1;if——電流互感器同型系數(shù)。同型號時， =0.5;不同型號時，txKtxK=1；tx——在變壓器兩側(cè)（ ，及 側(cè)）因有調(diào)壓分接頭引起的相??U?, ??對誤差，一般可取調(diào)整范圍之半； ——最大外部短路電流；max.dI——在所計算的外部短路時，流過調(diào)壓側(cè)相應電流互感器的)()(,??短路電流周期分量值；- 10 -——在所計算的外部短路時，流過所計算的Ⅰ、Ⅱ側(cè)相應電max,ax,dⅠI流互感器的短路電流；——繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等所引起的相對誤差。zdzf?,相對誤差計算公式為sycdjsphphWf....???式中 ——平衡線圈計算匝數(shù)；jsph.——平衡線圈實用匝數(shù)；sy.——差動線圈實用匝數(shù)。scd.因為在開始計算動作電流時， 是未知的，故可先采用中間值Ⅰf?,（0.05，最大值為 0.09） ，并取 及 兩項均為正值進行計max,dIfmax,dI算。當三繞組變壓器僅一側(cè)有電源時，式（3）中的各短路電流為同一值。若外部短路電流不流過某一側(cè)，則式中相應項為零。max.dI3)按躲過電流互感器二次回路斷線時計算，即max.31fhdzI?式中 ——正常運行時變壓器的最大負荷電流。當不能確定時，采max.fhI用變壓器額定電流。計算中，各側(cè)所有的短路電流均應歸算到基本側(cè)。這樣求出的是基本側(cè)的動作電流計算值（ ） 。jsbdzI.選用上述三條件算得的保護動作電流的最大值作為計算值。(4)基本側(cè)繼電器線圈匝數(shù)計算三繞組變壓器基本側(cè)直接接差動線圈，其余兩側(cè)接相應的平衡繞圈?；緜?cè)繼電器動作電流計算為- 11 -jbLHjxjsbhdzjjsbdz nKII ... /)(??式中 ——基本側(cè)繼電器動作電流計算值；jsbdz.——基本側(cè)保護動作計算值；jszI.——基本側(cè)電流互感器變比；jbLHn.——電流互感器的接線系數(shù)。jxK基本側(cè)繼電器線圈匝數(shù)（差動線圈匝數(shù)）計算為jsbdzjsbdzjscjsbg IIAW..0.. 6??式中 ——繼電器的動作安匝，一般可用實測值。若無此值，可0AW采用額定值，即 ；60?A——差動線圈匝數(shù)計算值（直接接基本側(cè)） 。接繼電器線jscd.圈實有抽頭，選用較計算值小而相近的抽頭匝數(shù)，作為差動線圈的整定匝數(shù)（ ） 。zcdW.基本側(cè)實際的繼電器動作電流計算為zcdjbdzWAI.0.?保護的實際動作電流計算jxLHjbdzjzKnI..式中 ——電流互感器變比；L——為電流互感器接線系數(shù)。當三角形接線時，jx；當為星形接線時， 。3?jxK1?jxK(5)非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)和平衡線圈匝數(shù)計算- 12 -A.平衡線圈匝數(shù)計算對于三繞組變壓器為zcdfjebjsfphWIW..2...??非基本側(cè)的平衡線圈按四舍五入進行。B.非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)zcdzfjphzfjg...??（6）確定相對誤差，即式（4）sycdjsphphWf....????若 則以上計算有效（按絕對值進行比較） ；若 ，則05?f 05.??f應根據(jù) 的實際值代入重新計算動作電流。(7)保護靈敏度計算，即2.min???bopkclmIK式中 ——變壓器內(nèi)部故障時，歸算至基本側(cè)總的最小短路電流；in.?k若為單電源變壓器，應為歸算至電源側(cè)的最小短路電流；——接線系數(shù)；conK——基本側(cè)保護一次動作電流；若為單側(cè)電源變壓器，應bpI.為電源側(cè)保護一次動作電流。如果靈敏度約為 2，且算出的 小于初算時采用的 0.05，而動作電流f?又是按躲過外部短路時的不平衡電流決定，則可按靈敏度條件選擇動作電流，檢查此電流是否滿足勵磁涌流、電流互感器二次回路斷線的要求。然后確定各線圈的計算匝數(shù)和整定匝數(shù)，按式（4）求出 ，再按式（3）作f?- 13 -精確計算。在上述計算中若不滿足選擇性要求，則可改用其他特性的差動繼電器。3．相間短路后備保護為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器保護的后備，變壓器配置相間短路的后備保護。保護動作后，應帶時限動作于跳閘。規(guī)程規(guī)定：過電流保護宜用于降壓變壓器；復合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護，宜用于升壓變、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。（1）過電流保護1）動作電流的整定原則A．按躲過變壓器可能的最大負荷電流整定為max..loreopkIKI?式中 ——可靠系數(shù)，一般取 1.2~1.3；rl——返回系數(shù)，取 0.85~0.95(靜態(tài)繼電器取較大值)；e——變壓器最大負荷電流二次值。當為 臺變壓器并列運行時，max.loI n應考慮其中一臺大變壓器 突然斷開后，該整定變壓器可能增加的負荷電流。當 臺變壓器同容量時，（ 為變壓器的額定電流二次值） 。nTloaII.mx.1??.B．按躲過降壓變壓器低壓側(cè)電動機起動時的最大自起動電流（二次值）整定為 max.. losrelopkIKI?式中 ——自起動系數(shù)，對 36kV 及以上電壓等級負荷，取 1.5~2;對s6~10kV 電壓級負荷，取 1.5~2.5.- 14 -C．按躲過變壓器低壓母線自動投入負荷時的總負荷整定。即alosloareopk IKII.mx.. ??式中 ——可靠系數(shù)，取 1.2；rl——正常運行時最大負荷電流（二次值） ；max.loI——自動投入部分的負荷電流（二次值） ；l.——自動投入負荷的自起動系數(shù)。sKD．按與相鄰保護相配合。其中：A）與分斷斷路器過電流保護配合時loaQpkopkII??..1式中 ——分段斷路器過電流保護的動作電流（二次值） ；.——變壓器所在母線分段的正常負荷電流（二次值） 。loaIB）與變壓器低壓側(cè)出線保護配合時 nopkrelopkIKI..?式中 ——可靠系數(shù)，一般取 1.2~1.5；rl——出線保護動作電流二次值，應取各出線中最大值。nopkI.選擇以上諸 中最大者作為變壓器過電流保護的動作電流。opk.2）靈敏度校驗按變壓器低壓母線故障時的最小短路電流二次值 計算(2).minkI(2).minkseopIK?要求 。0.?sen（2）復合電壓起動的過電流保護1）電流元件動作電流- 15 -按變壓器額定電流整定NrelopIKI?式中 ——變壓器的額定電流。2）低電壓繼電器動作電壓按躲過正常運行時母線的最低工作電壓（如電動機自起動時）整定，根據(jù)運行經(jīng)驗，可取TVnopkU/7.0.??式中 ——變壓器額定線電壓二次值；nT?——電壓互感器變比；V——通常取 70V。opkU.3）負序電壓繼電器的動作電壓按躲過正常運行時的最大不平衡電壓整定。 TVnop/06..2??式中 ——通常取 6V。U.4）靈敏系數(shù) opsenK.2min?式中 ——相鄰元件末端兩相金屬性短路時保護安裝處最小負序電in.U壓二次值。要求 。5.1?senK5）動作時間單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，相間故障后備保護一般在低壓側(cè)和電源側(cè)。其中低壓側(cè)保護設兩段時限，以 斷開低壓母線分段斷路器（tt???01- 16 -為低壓側(cè)饋線配合段保護動作時間） ；以 斷開變壓器低壓側(cè)斷0t tt???12路器。電源側(cè)保護也設兩段時限，以每一段時限 斷開中壓側(cè)斷路23器；以第二段時限 斷開變壓器各側(cè)斷路器。tt???34（3）變壓器的零序電流保護對降壓變壓器，如果中、低壓側(cè)沒有電源（無發(fā)電機）時，即使中性點接地運行，其中性點的零序電流保護也沒必要運行。4．接地短路后備保護在中性點直接接地系統(tǒng)中，接地短路是常見的故障形式，所以處于該系統(tǒng)中的變壓器要裝設接地（零序）保護，以反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相鄰母線、線路接地保護的后備保護。對降壓變壓器，如果中、低壓側(cè)沒有電源（無發(fā)電機）時，即使中性點接地運行，其中性點的零序電流保護也沒必要運行。5．過負荷保護對于降壓變壓器，雙繞組變壓器的過負荷保護裝在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，過負荷保護裝在電源側(cè)和繞組容量較小的一側(cè)；若三側(cè)容量相同，過負荷保護僅在電源側(cè)裝設。兩側(cè)電源的三繞組變壓器或聯(lián)絡變壓器，三側(cè)均應裝設過負荷保護。6．非電量保護變壓器非電量保護主要包括瓦斯保護、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。（1）瓦斯保護瓦斯保護是油浸式變壓器的主保護之一。當變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微氣體或油面下降時，輕瓦斯保護應瞬時動作于信號；當變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量氣體時，重瓦斯保護應動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負荷調(diào)節(jié)器壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置，也應裝設瓦斯保護。輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。- 17 -（2）變壓器濕度及壓力保護對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝設可作用于信號式動作于跳閘的裝置。（二）線路主保護、后備保護整定原則 [2][3][4][5][6]1.單側(cè)電源輸電線路相間短路的電流電壓保護(1)瞬時（無時限）電流速斷保護1)整定計算瞬時電流速斷保護（又稱第Ⅰ段電流保護）它是反映電流升高,不帶時限動作的一種電流保護。在單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)各線路的始端裝設有瞬時電流速斷保護。當系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點發(fā)生短路故障時，短路電流的大小與短路點至電源之間的電抗（忽略電阻）及短路類型有關，三相短路和兩相短路時，流過保護安裝地點的短路電流為 ??lXEIsk13????lIsk12?式中 ——系統(tǒng)等效電源相電勢；sE——系統(tǒng)等效電源到保護安裝處之間的電抗；sX——線路單位公里長度的正序電抗；1——短路點至保護安裝處的距離， 。l km電流速斷保護的動作電流可按大于本線路末端短路時流過保護安裝處的最大短路電流來整定，即max.1kBⅠrelopIKI?式中 ——保護裝置Ⅰ段瞬時電流速斷保護的動作電流，又稱一次動作電流；- 18 -——可靠系數(shù)，考慮到繼電器的整定誤差、短路電流計ⅠrelK算誤差和非周期分量的影響等而引入的大于 1 的系數(shù)，一般取 1.2~1.3;——被保護線路末端 B 母線上三相短路時流過保護安裝max.kBI處的最大短路電流，一般取次暫態(tài)短路電流周期分量的有效值。2)靈敏系數(shù)的校驗瞬時電流速斷保護的靈敏系數(shù)，是用其最小保護范圍來衡量的，規(guī)程規(guī)定，最小保護范圍 不應小于線路全長的 15%~20%。minl解式（1）得最小保護長度)23(1max.1insⅠopsXIEXl???式中 ——系統(tǒng)最小運行方式下，最大等值電抗， ；max.s ?——輸電線路單位公里正序電抗， 。1 km/同理，解式（2）得最大保護區(qū))(min.1maxsⅠopsXIEl??式中 ——系統(tǒng)最大運行方式下，最小等值電抗， ；in.sX ?通常規(guī)定，最大保護范圍 （ 為被保護線路長度） ，最小保ll%50max?護范圍 時，才能裝設瞬時電流速斷保護。l)20~%15(min?(2)限時電流速斷保護由于瞬時電流速斷保護不能保護線路全長，因此可增加一段帶時限的電流速斷保護（又稱第Ⅱ段電流保護） 。用以保護瞬時電流速斷保護保護不到的那段線路，因此，要求限時電流速斷保護應能保護線路全長。1)整定計算- 19 -限時電流速斷保護的動作電流 應大于相鄰支路的瞬時電流速斷保ⅠopI1護的動作電流 ，即 ，寫成等式為ⅠopI2opI21?relopKI1?式中 ——配合系數(shù)，因考慮短路電流非周期分量已經(jīng)衰減，一般取Ⅰrl1.1~1.2。2)靈敏系數(shù)的校驗其計算公式為ⅠopksenIKmin.?式中 ——在被保護線路末端短路時，流過保護安裝處的最小in.k短路電流；——被保護線路的限時電流速斷保護的動作電流。ⅠopI規(guī)程規(guī)定， 。5.1~3?senK3)時限整定為了保證選擇性，保護 1 的限時電流速斷保護的動作時限 ，還要與Ⅰt1保護 2 的瞬時電流速斷保護、保護 3 的差動保護（或瞬時電流速斷保護）動作時限 、 相配合，即Ⅰt3???21ttⅠ3式中 ——時限級差。對于不同型式的斷路器及保護裝置， 在 0.3~0.6s 范圍內(nèi)。t?(3)定時限過電流保護1)整定計算定時限過電流保護動作電流整定一般應按以下兩個原則來確定：- 20 -A.在被保護線路通過最大正常負荷電流時，保護裝置不應動作，即max.1LⅠopI?B.為保證在相鄰線路上的短路故障切除后，保護能可靠地返回，保護裝置的返回電流 應大于外部短路故障切除后流過保護裝置的最大自起reI動電流 ，即max.s.sreI?根據(jù)第 B 條件，過電流保護的整定式為max.1LresⅠlopIKI?式中 ——可靠系數(shù)，取 1.15~1.25；rl——負荷自起動系數(shù)，由電網(wǎng)電壓及負荷性質(zhì)所決定，s取 2~5；——返回系數(shù)，與保護類型有關。電流繼電器的返回系reK數(shù)一般取 0.85~0.95；——最大負荷電流。max.LI2)靈敏系數(shù)的校驗其計算公式為ⅠopksenIKmin.?當過電流保護作為本線路主保護的近后備保護時， 應采用最小運min.kI行方式下，本線路末端兩相短路的短路電流來進行校驗，要求；當過電流保護作為相鄰線路的遠后備保護時， 應采用5.1~3?senK in.kI最小運行方式下，相鄰線路末端兩相短路時的短路電流來進行校驗，要求；作為 連接的變壓器遠后備保護時，短路類型應根據(jù)過電流2.sendy,- 21 -保護接線而定。3)時限整定為了保證選擇性，過電流保護的動作時限按階梯原則進行整定，這個原則是從用戶到電源的各保護裝置的動作時限逐級增加一個 。t?在一般情況下，對于線路 的定時限過電流保護動作時限整定的一般nL表達式為ttn???max).1(式中 ——線路 過電流保護的動作時間，s；L——由線路 供電的母線上所接的線路、變壓器的過電流保護max).1(?ntn最長動作時間，s 。五、參數(shù)設定及阻抗歸算（一）參數(shù)設定平均電壓 基準功率103510,7,.5,avavavukVukkV??,10MVASb?變壓器額定功率 MASNT4)(（二）阻抗歸算 [7]線路阻抗標幺值 ，20avblux??- 22 -線路阻抗有名值 ，20202avbbavbll uUlxSulxSUx????其中 ， ，即線路阻抗都為歸算至 側(cè)的kmx/4.0?kV1kV10值。1．10kV 側(cè)L104 L107 L1011 L1012 L1015 L1019有名值（ ）?100.9705 153.6508 136.0907 100.9705 144.8707 188.77102．35kV 側(cè)L31 L32 L33 L34 L35 L36有名值（ ）63.6377 56.5668 42.4251 60.1023 63.6377 42.42513．110kV 側(cè)基準阻抗 ，阻抗標幺值 ，其中 為阻??3.12052bSUx bx??抗有名值。XT-1 XT-2L11 L12大方式 小方式 零序 大方式 小方式 零序標幺值 0.1270 0.1815 0.0627 0.0418 0.0949 0.0488 0.0335 0.0696（1）110kV 側(cè)最大、最小阻抗標幺值 0946.)/()( max.212max.11max ??????XTLXTLX1in.in.in（2）110kV 側(cè)最大、最小阻抗有名值 ???????2.5067)4.603./()40253.(min.XT 1398ax.- 23 -4．主變（1）歸算到 110kV 側(cè)的變壓器阻抗標幺值(12)(13)(23)2()(2)(1)3(13)(3)(2)%[%][ ]kkkkkkkkuu????????則， = ，Ⅰu??05.60582?????同理 ,-.69%?7.195?Ⅰu變壓器阻抗標幺值: )(401%1010 )()(2)(2 bNTkNTbkbNTkT UuSUSux ????? 取（2）歸算到 110kV 側(cè)的變壓器阻抗有名值 kVAkuSux NNNkT ,),(10%32 ????41.30415.2)(hT ????2.069.32)(mTx ??7649.10415.732)(lT高壓側(cè) 中壓側(cè) 低壓側(cè)標幺值 0.2764 -0.0174 0.1799有名值（ ）?33.4414 -2.1024 21.7649- 24 -六、主變、線路主保護、后備保護的整定計算（一）主變的整定1．短路電流計算 [8]圖 6-1 為該變電站進線、變壓器等效阻抗圖。- 25 -圖 6-1 變電站進線、變壓器等效阻抗圖要計算最大三相短路電流及兩相短路電流，所以系統(tǒng)阻抗用等值最大阻抗。對于 110kV 母線故障，考慮兩條進線同時運行的情況以計算最大三相短路電流及兩相短路電流；對于 35kV 母線故障，因為不考慮兩臺主變長期并列運行，所以按分列運行情況進行計算，計算最大三相短路電流及兩相短路電流；對于 10kV 母線故障，因為不考慮兩臺主變長期并列運行，所以按分列運行情況進行計算，計算最大三相短路電流及兩相短路電流。計算結(jié)果見表 1。三相短路電流 ???XIbd/)3(求兩相金屬性短路電流值時，可將三相短路電流值乘以 即得：兩相23短路電流 )3()2(ddII?式中 ——電源到短路點的計算電抗標幺值；??X- 26 -——該母線電壓等級下的基準電流， ，故bI bbUSI3?AUSIbb 5021*3)10()10( ?Ibb 6.73)5()5( AUSIbb 50.1*0)1()10( ??所以 d 6394./52)3(10I 8.41)07.2.(6)(3 ????Ad 93./)(10表 1 短路電流計算結(jié)果主變故障點1B 變壓器2B 變壓器三相短路電流（A）5306.6 5306.6110kV 母線兩相短路電流（A）4595.5 4595.5三相短路電流（A）4411.8 4411.835kV 母線兩相短路電流（A）3820.6 3820.6三相短路電流（A）9983.7 9983.710kV 母線兩相短路電流（A）8645.9 8645.9- 27 -2．主變（1B、2B）電流互感器參數(shù)、額定電流、平衡系數(shù)的計算1B、2B 主變電流互感器參數(shù)、額定電流、平衡系數(shù)的計算結(jié)果見表2。表 2 1B、2B 主變電流互感器參數(shù)、額定電流、平衡系數(shù)的計算結(jié)果名稱 變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)額定電壓（kV） 110 38 11一次側(cè)額定電流（A） 209.9517 607.7550 2099.5電流互感器接線 三角形 三角形 星形計算電流互感器變比 TACaln363.6363/5 1052.6/5 2099.5/5選用電流互感器變比 TA400/5 1500/5 3000/5二次側(cè)額定電流（A） 4.5455 3.5088 3.4992平衡系數(shù) 1 4.5455/3.5088=1.2955 4.5455/3.4992= 1.2990由以上計算可知，110kV 側(cè)二次電流最大，作為基本側(cè)。所以此時=115kV，該側(cè)下基準電流 。bU502A3?bbUSI3．計算各種方式下的一次短路電流值根據(jù)圖 6-1，可知：（1）當 35kV 母線發(fā)生三相短路故障時，最大短路電流為： )(7.149)0.(2764.09.5)3(max.5 AId ????（2）當 10kV 母線發(fā)生三相短路故障時，最大短路電流和最小短路電流分別為： )(236.917.0264.09.5)3(max.10 AId ???- 28 -(3)10.min150802.657()2[0.(3.42.764)13.]dI A? ???4．計算差動保護一次動作電流(1)按躲過 10.5kV 側(cè)外部故障時的最大不平衡電流整定。因為 38kV 側(cè)接有制動線圈，故動作電流計算為 (3). 10.max(dzbhktxi zdIKfUfI???1.3.59126.158()A???(2)按躲過變壓器勵磁涌流計算，即. .20.7.3()dzbhkeII??(3)按躲過 二次回路斷線計算，即LH)(972.9.513..1. AIIebhdz?選取 )(8.26. Az?5．差動繼電器動作電流和差動線圈匝數(shù)計算)(6.417805.2933... AnIIjbLHshdzjsbdz ?????差動線圈匝數(shù)：（匝） ，選取 匝9.3576.410.jscdW9.zcdW繼電器的實際動作電流為： )(670. AIzjbd?6．其他側(cè)工作線圈和平衡線圈匝數(shù)的計算（匝）2.6913.495.)10(2)10(. ?????zcdejsphI（匝）.542.61.)35(2)35(. ??zcdejsph WIW- 29 -選用 匝， 匝，則3)10(.?zphW7)35(.?zph（匝） ， （匝）29)(.?zg 169)(.?zgW7．整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等引起的相對誤差 05..264-961.23.)10(. )10(..)10( ????????zcdjsphphzdf ..-54.7.)35(. )3(..)35( zcdjsphphzdWf故可不必校核保護動作電流。8．校驗保護靈敏度當最小方式下，在 10kV 側(cè)發(fā)生兩相短路時的二次短路電流為 )(0498.1580367.2323)(min.10)(min. AKIITAjxdd ??????，靈敏度滿足要求。(2).in5.498.567dlzjbKI ?9．1B、2B 主變主保護、后備保護的整定計算結(jié)果匯總表 3 1B、2B 主變主保護、后備保護的整定計算結(jié)果計算項目 計算原理 計算結(jié)果（一次值/二次值）差動速斷電流 按躲過變壓器空載合閘最大勵磁涌流來整定，一般取 6~8 倍 。1NI本整定方案取 7 倍 11469.7/18.3713A( )80?TAn最小動作電流（差動電流門檻值）躲正常運行時最大負荷時的不平衡電流，一般取 0.20~0.50 倍的。本整定方案取 0.45 倍1NI 1NI94.4783/1.1810A( )80?TAn制動特性拐點電流取額定電流 209.9517/2.6244A( )TA- 30 -靈敏度計算 根據(jù)保護特性，一定能滿足，可不計算>2110kV 側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護電流元件按躲最大負荷電流整定 308.7525/3.8594A( )80?TAn110kV 側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護電壓元件低電壓元件。按正常最低運行電壓整定；負序電壓，躲正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定70V（線電壓）6V110kV 側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護時間元件與上一級時間限額及 35kV 側(cè)后備保護配合2.5s 跳主變 35kV 側(cè)3.0 s 跳三側(cè)10kV 側(cè)定時過流保護電流元件按躲最大負荷電流整定 6175/10.2917A( )60?TAn10kV 側(cè)定時過流保護時間元件與主變 110kV 側(cè)過流及 10kV 側(cè)出線后備保護配合2.0s 跳主變 10kV 側(cè)主變過負荷 取 110kV 側(cè)電流，動作值為 1.251NI 262.4396/3.2805A( )8TA（二）線路的整定1．短路電流計算線路末端最大三相短路電流： LTXssk ElXEI ????min.1min.)3(ax. LTXTssk lI ??ax.1ax.)2(in. 23（1）35kV 側(cè)1）L31 線路末端最大三相短路電流 31min.)3(ax.1 LTXskEI??- 31 -A617.0)3.61024..35067.12(35k??????31max.)2(min.31 LTXsk EI A8.25)637.024...75(3 ??????2）L32 線路末端最大三相短路電流： 32min.)3(ax.2 LTXskEI?? A612.0)58.104..5067.1(5k????32max.)2(min.3 LTXsk EI??A6.5)8.561024..1.75(3 ????3）L33 線路末端最大三相短路電流： 3min.)3(ax. LTXskEI??A0.769)4251.10.24.5067.12(5k????3max.)2(min.3 LTXsk EI??A576)421.10.24.1.75(3 ????4）L34 線路- 32 -末端最大三相短路電流： 34min.)3(ax.4 LTXskEI?? A0.638)6.1204.21.5067.12(5k????34max.)2(min.34 LTXsk EI?? A6.45)60.1234.21.1.75(3 ????5）L35 線路末端最大三相短路電流： 35min.)3(ax.5 LTXskEI??A0.617)63.1024..067.12( k????35max.)2(min.35 LTXskEI??A8.25)63.71024..1.7(3 ????6）L36 線路末端最大三相短路電流： 36min.)3(ax.6 LTXskEI?? A0.769)4251.10.24.507.12(5k????36max.)2(min.36 LTXTsk EI ??- 33 -A576)421.10.24.31.75(32 ??????（2）10kV 側(cè)1）L104 線路末端最大三相短路電流 104min.)3(ax.104 LTXskEI?? A396.0)75.169.2.3567.2(5k???104max.)2(min.1043LTXsk EI ??38.4A )9705.164.2.375.(35???2）L107 線路末端最大三相短路電流 107min.)3(ax.107 LTXskEI?? A0.29)153.6849.2.356.2(5k???107max.)2(min.1073LTXsk EI?? 258.3A )13.6049.2.35.(35???3）L1011 線路末端最大三相短路電流 10min.)3(ax.10 LTXskEI??- 34 -A0.3258)136.9774.21.35067.12(35k?????10max.)2(min.10 LTXsk EI 280.4A )136.9774.2.375.(35?????4）L1012 線路末端最大三相短路電流 102min.)3(ax.102 LTXskEI?? A396.0)75.1649..3567.(5k???102max.)2(min.103LTXsk EI ?? 38.4A )9705.164..375.(35???5）L1015 線路末端最大三相短路電流： 105min.)3(ax.105 LTXskEI?? A0.312)14.8769.24.367.2( k???105max.)2(min.1053LTXsk EI ?? 268.9A )14.7069.24.37.(3 ???6）L1019 線路- 35 -末端最大三相短路電流： 109min.)3(ax.109 LTXskEI?? A0.2589)18.7649.2.3567.2(5k???109max.)2(min.1093LTXsk EI ?? 23.1A )18.70649.2.375.(35???2．整定計算保護的Ⅰ段定值為 )3(max.)3(max.251kkrelopIIKI? ????????????????? )(21max.ax.1in TXⅠopssⅠopIEXIEXl ?????)(234.0max.TopsavbIU（1）35kV 側(cè) 0.2894.137,02???avbavb UkVk1）L31 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.721 6.25125.1)3(max.)3(max.31. kIIKIkkrelop ????????????ax.31.13.min/sⅠopXIXl- 36 -m3089.)124..31.75(2.03/289.0 k??????? ?????，滿足要求。min.31/./1468%l??2）L32 線路保護的Ⅰ段定值為 A8265.01.2525.1)3(max.)3(max.232. kIIKIkkrelop ????????????ax.32.132.min/sⅠopXIXl m9236.)104.2.31.75(86.0/89.0 k???????，滿足要求。min.32/6./1432%l??3）L33 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.962 .725125.1)3(max.)3(max.3. kIIKIkkrelop ????????????ax.3.13.min/sⅠopXIXl m4.15 )02.41.31.75( 0.962/28.0 k???????，滿足要求。min.3/4.15/34%l??4）L34 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.7985.6325125.1)3(max.4)3(max.434. kIIKIkkrelop ????????????ax.34.134.min/sⅠopXIXl- 37 -m7.6138 )024.1.31.75( 0.983/28.0 k??????? ?????，滿足要求。min.34/7.61/4%2l??5）L35 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.721 .625125.1)3(max.)3(max.535. kIIKIkkrelop ????????????ax.35.135.min/sⅠopXIXl m8.310 )24.1.31.75( 0.2/289.0 k???????，滿足要求。min.35/.13/46%l??6）L36 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.962 .725125.1)3(max.6)3(max.636. kIIKIkkrelop ????????????ax.36.136.min/sⅠopXIXl m4.15 )02.41.31.75( 0.92/28.0 k???????，滿足要求。min.36/4.15/34%l??（2）10kV 側(cè) 0.284.1.0, 2???avbavb UkVkU1）L104 線路保護的Ⅰ段定值為 A4920.36.025125.1)3(max.04)3(max.104104. kIIKI kkrelop ????- 38 -?????????max.104.104.min3/52sⅠopXIXl m0912.)764.12.31.75(92./.8 k?????，滿足要求。min.104/./34%0l??2）L107 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.3749 .25125.1)3(max.07)3(max.107107. kIIKI kkrelop ????????????ax.107.107.min/sⅠopXIXl m1.9246)76.241.3.75(.349/2.8 k??????，滿足要求。min.107/.96/5%20l ??3）L1011 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.473 .258125.1)3(max.0)3(max.1010. kIIKI kkrelop ?????????????ax.10.10.min/sⅠopXIXl m1.64)79.241.31.75(.43/2.8 k??????，滿足要求。min.10/.6/520%ll??4）L1012 線路保護的Ⅰ段定值為 A4920.36.025125.1)3(max.0)3(max.102102. kIIKI kkrelop ?????- 39 -?????????max.102.102.min3/5sⅠopXIXl m0912.)764.12.31.75(49./.8 k?????，滿足要求。min.102/.12/3%20ll??5）L1015 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.394.12 525.1)3(max.0)3(max.105105. kIIKI kkrelop ?????????????ax.105.105.min/sⅠopXIXl m1.785)649.21.31.75(.394/2.8 k??????，滿足要求。min.105/.7/520%ll??6）L1019 線路保護的Ⅰ段定值為 A0.326.589 2.125.1)3(max.09)3(max.109109. kIIKI kkrelop ?????????????ax.109.109.min/sⅠopXIXl m2.4789)6.14.31.75(.326/.28 k??????，滿足要求。min.109/.479/0%ll??3.定時限過電流保護（歸算到 側(cè)電流，功maxmax.max30.95cos30.951.LSSIE????kV10率因數(shù) ， 0.95 系數(shù)是考慮電壓降低 5%時，輸送最大功率）cos?- 40 -.max.max1.23085relsopLLKIII???A（1）35kV 側(cè)1）L31 線路 max.313.max 23.15038.675A0959.LsSIE?????.3131.ax.8.67.05relsopLKIIA2）L32 線路 max.323.max 2410 49.16A095.95.LsSIE?????.3232.ax1.6.320.8relsopLKIIA3）L33 線路 max.3.max 210 98.230A095.95.LsSIE?????.33.ax1.83.60.relsopLKIIA4）L34 線路 max.343.max 241049.16A095.95.LsSIE?????.3434.ax1.6.320.8relsopLKIIA5）L35 線路 max.353.max 25106.3894A09.9.LsSIE?????- 41 -.3535.max1.236.89412.67A05relsopLKII????A6）L36 線路 max.363.max .307.350095951.LsSIE??.3636.ax1.27.4.6A08relsopLKII???A（2）10kV 側(cè)1）L104 線路 max.10404.max 3.51021.4863395.9.LsSIE?????.104104.ax2.486.7A5relsopLKIIA2）L107 線路 max.107107.max 1.801.05395.395.LsSIE?????.107107.ax2.2.A8relsopLKIIA3）L1011 線路 max.1010.max 4.1025.783695.395.LsSIE?????.1010.ax2.786.ArelsopLKIIA4）L1012 線路 max.102102.max 3.2109.64395.95.LsSIE?????- 42 -.102102.max.139.643.056A085relsopLKII????A5）L1015 線路 max.10510.max 2.414.7339.3095.LsSIE??.105105.ax.7.0A8relsopLKII???A6）L1019 線路 max.109109.max 1.69.82335.3095LsSIE??.109109.ax2.8.ArelsopLKII???A4.靈敏度校驗作本線路后備保護時，按本線路末端最小兩相短路電流校驗。 ⅠopksenIK)2(min.?（1）35kV 側(cè)1）L31 線路，靈敏度滿足要求。(2)31.min. 58.7.491.506ksenopIK???A2）L32 線路，靈敏度滿足要求。(2)3.min. 5..2751.904ksenopIA3）L33 線路，靈敏度滿足要求。(2)3.min. 63.61.5180.ksenopIK???A4）L34 線路- 43 -，靈敏度滿足要求。(2)34.min. 56..0431.5912ksenopIK???A5）L35 線路，靈敏度滿足要求。(2)35.min. 8. 4.69351.17ksenopIA6）L36 線路，靈敏度滿足要求。(2)36.min. 4.62801.51.93ksenopIK???A（2）10kV 側(cè)1）L104 線路，靈敏度滿足要求。(2)104.min. 38..51.97ksenopIK???A2）L107 線路，靈敏度滿足要求。(2)107.min. 8.312.6.5ksenopIA3）L1011 線路，靈敏度滿足要求。(2)10.min. 8.45.9261.730ksenopIK???A4）L1012 線路，靈敏度滿足要求。(2)10.min. 8.49.61.5365ksenopIA5）L1015 線路，靈敏度滿足要求。(2)105.min. 8.9.41.570ksenopIK???A6）L1019 線路，靈敏度滿足要求。(2)109.min. 3.12.761.58ksenopIA- 44 -5.保護動作時間整定保護的時限按階梯原則，比相鄰元件后備保護最大動作時間大一個時間級差 。t?- 45 -參考文獻[1] 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南——繼電保護分冊.北京：中國水利水電出版社，2003.P50-158[2] 崔家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算.北京：水利電力出版社，2002 年.P194-226，P548-589.[3] 許建安，連晶晶.繼電保護技術.北京：中國水利水電出版社，2004.7.P8-20，P183-211.[4] 李火元.電力系統(tǒng)繼電保護與自動裝置（第二版）.北京：中國電力出版社，2006.P65-220.[5] 尹項根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護原理與應用（上冊）.武漢：華中科技大學出版社，2001 年 5 月.P70-87,P278-294.[6] 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理.北京：水利電力出版社，1985年.P9-56,P170-188.[7] 何仰贊，溫增銀，汪馥瑛，周勤慧.電力系統(tǒng)分析（上）.華中理工大學出版社，1996 年 7 月.P1-42.[8] 西安交通大學 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二版）.北京：中國電力出版社，1995.5(1998 重印).P18-93.- 46 -致 謝首先感謝指導教師讓我有機會接觸到了電力系統(tǒng)繼電保護設計，在學習電力系統(tǒng)繼電保護設計的過程中使我對電力系統(tǒng)的知識有了一個更深刻、更全面的理解。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，引導式的教學方法有助于我學習修養(yǎng)的提高，這對我而言將是受益終身的。感謝學院為我提供了繼續(xù)學習的機會。感謝和我