毕设论文--镇乡35kv变电所继电保护设计.doc

毕业设计（论文）

题 目
乡镇35kV变电所继电保护

设计
系 （院）
自动化系
专 业
电气工程与自动化
班 级

学生姓名

学 号

指导教师

职 称

二〇一三年六月二十日

独 创 声 明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:
年 月 日

毕业设计（论文）使用授权声明
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（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:
年 月 日
本科毕业设计（论文）
乡镇35kV变电所继电保护设计
摘要
随着继电保护技术的发展，其在工厂和各级变电站中的应用越来越广泛。它既可以很好的保护设备，还可以确保整个系统的稳定。因此，各种设备的保护以及整个系统的可靠性，都离不开继电装置的保护。
本次设计以乡镇35kV变电所为主要设计对象，在分析变电所主接线的构成和特点的基础上，确定保护的方式和类型；进行主变压器和10kV出线线路的继电保护设计、整定计算等；进行控制、计量等相关设计；按规范要求绘制保护原理配置图。
关键词：线路的继电保护，变压器的继电保护，短路计算，整定计算

Township 35kV Substation Relay Protection Design

Abstract
With the development of relay protection technology, it is used more and more widely in factories and all levels of substation. It can not only protect the equipment, but can also ensure the stability of the whole system.Therefore,the protection of various devices and reliability of the whole system cannot do without the relay protection equipment.
As the main design object of this design is based on the town of 35kV substation, basic structure and characteristics of substation main wiring in the analysis, to determine the protection mode and type; design of relay protection, main transformer and 10kV outgoing line setting calculation; control, measurement and other related design; drawing protection principle configuration diagram according to the specification.
Key words: Line relay protection, transformer relay protection, short circuit calculation, setting calculation

i
目 录
第一章 绪论 1
1.1国内外现状 1
1.2本设计的意义 2
1.3本设计主要工作 2
第二章 继电保护分析 3
2.1继电保护概述 3
2.1.1继电保护装置原理 3
2.1.2继电保护的任务 4
2.1.3继电保护装置的基本要求 4
2.2设计原始资料 4
2.2.1变电所电气接线图 4
2.2.2相关设计基础数据 5
2.3系统工作状态分析 6
2.3.1电力变压器的故障状态分析 6
2.3.2变压器的不正常工作状态分析 6
2.3.3线路故障状态分析 7
2.4继电保护设置 7
2.4.1变压器继电保护装设置 7
2.4.2线路继电保护设置 7
2.5本设计主要继电保护原理概述 7
第三章 短路计算 9
3.1短路计算的计算步骤 9
3.2短路计算部分 9
3.2.1系统等效电路简图 9
3.2.2基准参数的选定 9
3.2.3最大运行方式下相关计算 10
3.2.4最小运行方式下相关计算 15
3.2.5三相短路计算结果表 20
第四章 变压器继电保护的整定计算 22
4.1变压器瓦斯保护 22
4.2变压器差动保护 23
4.2.1确定基本侧 23
4.2.2计算差动保护一次侧的电流 25
4.2.3差动继电器基本侧动作电流 26
4.2.4确定差动继电器个绕组的匝数 26
4.2.5确定非基本侧平衡线圈匝数 27
4.2.6灵敏度校验 27
4.3变压器过电流保护 28
4.3.1启动电流的整定 28
4.3.2继电器动作电流 28
4.3.3灵敏度校验 28
4.4过负荷保护 29
4.4.1继电器动作电流整定计算 29
4.4.2动作时限的整定 30
4.5冷却风扇自启动 30
4.5.1整定计算 30
4.5.2继电器动作电流 30
第五章 线路保护整定计算 31
5.1 35kV线路三段式电流保护计算 31
5.1.1第一段无时限电流速断保护 32
5.1.2第二段带时限电流速断保护 33
5.1.3第三段过电流保护 34
5.2 10kV线路保护整定计算 35
5.2.1电流速断保护整定 35
5.2.2过电流保护整定计算 41
结论 45
参考文献 46
谢辞 47

II
第一章 绪论
1.1国内外现状
电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站是供电系统的枢纽，在生产和生活中占有特殊重要的地位。 电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。
数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。
展望继电保护的未来发展 继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。
1.2本设计的意义
本次设计内容为35kV变电站的继电保护。主要目的在于使学生整合大一至大四所学的知识，通过设计的手段从而达到检测学习情况目的。此次设计亦是对大学四年学习生涯的一个最终考察，对教学的一次验收，通过设计，可拓展自动化专业的知识，掌握相关工程规范，培养学生分析与解决实际问题的能力。
1.3本设计主要工作
根据所给数据和系统图，分析和确定变压器以及出线的继电保护，绘制相关保护的原理配置图。进行相关的计算，包括一些阻抗计算、主变压器继电保护的配置以及线路继电保护的计算与校验的研究等。

第二章 继电保护分析
2.1继电保护概述
2.1.1继电保护装置原理
电力系统运行时存在正常、不正常工作和故障三种运行状态，要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的这三种运行状态，并且要“甄别”出发生故障和出现异常的元件。而要进行“区分和甄别”，必须寻找电力元件再者三种运行状态下的可测量（继电保护主要测电气量）的“差异”，提取和利用这些可测参量的“差异”，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”。依据可测量电气量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护。目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。
继电保护装置原理如下图
图2-1 继电保护装置原理图
(1) 测量比较元件
测量与被保护元件有关的电气量改变，如电流、电压的改变，以判断电网是否出现了短路故障。测量得到的电气量值或物理量值与整定值作比较，以确定继电保护装置的启动情况。
(2) 逻辑判断元件
逻辑判断单元根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型范围，最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。
(3) 执行输出元件
执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息，发出警报或不动作。
2.1.2继电保护的任务
继电保护的基本任务是
(1) 自动迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；
(2) 反映设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。
2.1.3继电保护装置的基本要求
(1) 选择性：是指电网出现故障时，继电保护只把损坏元件切除，而使非故障元件保持原运行方式，以尽量减小停电范围。
(2) 速动性：是指保护是否迅速切除故障的能力，切除的时间的计算是继电保护动作时间和断路器的动作时间。
(3) 灵敏性：在指定的保护范围内，迅速切除故障的能力。只要装置的灵敏度符合要求，不论短路点的位置与类型如何的不同，使保护装置及时准确的动作。
(4) 可靠性：是指在发生故障时，保护装置能否准确无误动作的性能。即不发生拒绝动作也不发生错误动作。
2.2设计原始资料
本次毕业设计的主要内容是对35kV变电站的继电保护设计，主要对其主变压器、出线线路进行继电保护设计，并进行整定校验，画出各保护的配置原理图。系统电源为35kV，变电站采用两台变压器，降压后输出6路10kV对数个工厂供电。
2.2.1变电所电气接线图
此次设计35kV变电站继电保护的电器主接线图，如图2-2所示

图2-2 主接线图
2.2.2相关设计基础数据
两台主变压器容量为2×31.5MVA，型号均为SL7-3150/35，YD11。其中一类负荷45%；二类负荷25%；三类负荷30%。 如下表2-1至2-3为短路电流表，表2-4为10kV出线线路电流互感器变比。

表2-1 10KV线路额定电流和短路电流
出线线路
L1
L2
L3
L4
L5
L6
最大运行方式
短路电流（KA）
1.92
2.31
2.57
2.89
2.31
1.92
最小运行方式
短路电流（KA）

1.74

2.05

2.25

2.49

2.05

1.74
额定电流（A）
80
70
95
90
50
60

表2-2 10kV出线电流互感器变比
出线线路
L1
L2
L3
L4
L5
L6

100/5
75/5
100/5
100/5
75/5
75/5

表2-3 最大运行方式下三相短路电流
35kV侧（KA）
10kV侧(KA)

表2-4 最小运行方式三相短路电流
35kV侧（KA）
10kV侧(KA)

2.3系统工作状态分析
本设计35/10kV系统为双电源，35kV单母线分段接线，10kV侧单母线分段接线，所接负荷属一二类负荷居多。
2.3.1电力变压器的故障状态分析
变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。油箱内部故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器油箱发生相间短路的情况比较少。
2.3.2变压器的不正常工作状态分析
变压器外部引起的过电流、负荷长时间超长时间超过额定电流容量引起的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。这些不正常运行状态会造成绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星星接线变压器，外部接地短路时有可能造成中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行等异常运行状况下会使得变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
2.3.3线路故障状态分析
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。
2.4继电保护设置
2.4.1变压器继电保护装设置
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：
(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）。
(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) 异常运行保护和必要的辅助保护：冷却风机自启动（用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高）。
2.4.2线路继电保护设置
根据线路的故障类型，设置相应的继电保护装置如下：
(1) 10kV负荷侧单回线出线保护，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。
(2) 35kV 线路的保护，采用三段式电流保护，即电流速断保护、带时限电流保护与过电流保护。其中电流速断保护为主保护，不带时限，0s跳闸。
2.5本设计主要继电保护原理概述
(1) 10kV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，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。
(2) 10kV线路过电流保护
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) 变压器瓦斯保护
利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。
(4) 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，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：1) 靠整定值躲过不平衡电流。2) 采用比例制动差动保护。3) 采用二次谐波制动。4) 采用间歇角原理。5) 用速饱和变流器。
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。
第三章 短路计算
3.1短路计算的计算步骤
(1) 取功率基准值SB，并取各级电压基准值等于该级的平均额定电压，即UB=Uav；
(2) 计算各元件的电抗标幺值。并绘制出等值电路；
(3) 网络化简，求出从电源至短路点之间的总电抗标幺值X∑*；
(4) 计算出短路电流周期分量有效值（也就是稳态短路电流），再还原成有名值；
(5) 计算出短路冲击电流和最大短路电流有效值；
(6) 按要求计算出其他量。
3.2短路计算部分
3.2.1系统等效电路简图

图3-1 变电所系统等效图
3.2.2基准参数的选定
本设计中选=100MVA，=，那么35kV侧=37kV，10kV侧=10.5kV。
==1.56kA
==5.5kA
本设计短路计算中均采用标幺值。
3.2.3最大运行方式下相关计算
根据所给系统图，在最大运行方式下，系统图可简化为下图

图2-2 最大运行方式等效图1
进一步可简化为下图

图3-3 最大运行方式等效图2

设系统最大运行方式电抗为 ，最小运行方式阻抗为，则
= =
其中
=+ =+
=X7*//X8 * =+

(1) 35kV侧短路电流（k1点）
k1点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===3.35kA
得阻抗
=0.466
冲击电流
=2.55 ×=2.55×3.35=8.543kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×3.35=5.059kA
短路容量
= ×=214.74MVA
短路电流折算到10kV侧
==×=11.81kA
(2) 10kV母线上短路电流（K2点）
K2点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===3.95kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×3.95=10.07kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×3.95=5.96kA
短路容量
= ×=71.82MVA
(3) K3点短路计算
1) L1线路的计算
K3-L1点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===1.92kA
得L1线路阻抗
= 1.473
冲击电流
=2.55 ×=2.55×1.92=4.896kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×1.92=2.899kA
短路容量
= ×=34.91MVA
2) L2线路的计算
K3-L2点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.31kA
得L2线路阻抗
=0.989
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.31=5.89kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.31=3.49kA
短路容量
= ×=42MVA
3) L3线路的计算
K3-L3点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= × ===2.57kA
得L3线路阻抗
=0.748
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.57=6.55kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.57=3.88kA
短路容量
= ×=46.73MV
4) L4线路的计算
K3-L4点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
得L4线路阻抗
=0.511
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.89kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.89=7.37kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.89=4.36kA
短路容量
= ×=52.55MVA
5) L5线路的计算
K3-L5点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.31kA
得L5线路阻抗
=0.989
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.31=5.89kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.31=3.49kA
短路容量
= ×=42MVA
6) L6线路的计算
K3-L6点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===1.92kA
得L6线路阻抗
=1.473
冲击电流
=2.55 ×=2.55×1.92=4.896kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×1.92=2.899kA
短路容量
= ×=34.91MVA
3.2.4最小运行方式下相关计算
根据系统最小和最大运行方式的定义，最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。
由于原始资料中未给出C1和C2的短路容量，所以、未知，、也未知。但可以确定的是在最小运行方式下，其中C1或C2其中一个停运。我们不妨假设>（假设>也是一样的），则此时C2停运，根据此假设，可得最小运行下的系统图。
最小运行方式下，系统等效图如下

图3-4 最小运行方式等效图
在本假设前提下，C2停运，所以仅考虑C1单独运行的结果
设系统最小运行方式阻抗为X2m*，则
= =
(1) 35kV母线上短路电流（k1点）
k1点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量

短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===3.14kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×3.14=8.007kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×3.14=4.741kA
短路容量
= ×=201.28MVA
短路电流折算到10kV侧
==×=11.04kA
(2) 10kV母线上短路电流（K2点）
K2点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
设
= +
那么
==
K2点短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===3.83kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×3.83=9.765kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×3.83=5.783kA
短路容量
= ×=69.64MVA
(3) k3点短路计算
1) L1线路的计算
K3-L1点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===1.74kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×1.74=4.437kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×1.74=2.680kA
短路容量
= ×=31.64MVA
2) 线路L2的计算
K3-L2点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.05kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.05=5.228kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.05=3.096kA
短路容量
= ×=37.27MVA
3) 线路L3的计算
K3-L3点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.25kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.25=5.338kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.25=3.398kA
短路容量
= ×=40.91MVA
4) 线路L4的计算
K3-L4点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.49kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.49=6.35kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.49 =3.76kA
短路容量
= ×=45.27MVA
5) 线路L5的计算
K3-L5点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===2.05kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×2.05=5.23 kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×2.05 =3.10kA
短路容量
= ×=37.27MVA
6) 线路L6的计算
K3-L6点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量
==
短路电流周期分量有效值（稳态短路电流）
= ×===1.74kA
冲击电流
=2.55 ×=2.55×1.74=4.437kA
最大短路电流有效值
=1.51 ×=1.51×1.74 =2.63kA
短路容量
= ×=31.64MVA
3.2.5三相短路计算结果表
表3-1 最大运行方式下三相短路电流计算结果

短路点
三相短路电流（kA）
三相短路容量(MVA)

K1
3.35
3.35
8.543
5.059
214.74
K2
3.95
3.95
10.07
5.96
71.82
k-L1
1.92
1.92
4.896
2.899
34.91
k-L2
2.31
2.31
5.89
3.49
42
K-L3
2.57
2.57
6.55
3.88
46.73
k-L4
2.89
2.89
7.37
4.36
52.55
k-L5
2.31
2.31
5.89
3.49
42
k-L6
1.92
1.92
4.896
2.899
34.91

表3-2 最小运行方式下三相短路短路电流计算

短路点

三相短路电流（kA）
三相短路容量(MVA)

K1
3.14
3.14
8.007
4.741
201.28
K2
3.83
3.83
9.765
5.783
69.64
k-L1
1.74
1.74
4.437
2.627
31.64
K-L2
2.05
2.05
5.228
3.096
37.27
k-L3
2.25
2.25
5.338
3.398
40.91

表3-3 部分三相短路阻抗计算结果统计
阻抗名称
计算值

0.466

1.473

0.989

0.748

0.511

0.989

1.473
第四章 变压器继电保护的整定计算
4.1变压器瓦斯保护
瓦斯保护的安装图如下

图4-1 瓦斯保护安装图
1—气体继电器；2—油枕；3—连接管道

变压器瓦斯保护作用是反映变压器内部故障和油面降低，它反应于油箱内部故障所产生的气体或油箱漏油而动作，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于信号。
轻瓦斯保护的动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定：对于容量为10MVA以上的变压器，整定容积为250~300cm2 。
瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按气体继电器的油流速度整定。（油流速度与变压器的容量、接气体继电器导管的直径、变压器冷却方式、气体继电器形式有关）。
轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250~300cm2整定，本设计采用280 cm2。重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6~1.5cm2整定，本设计采用0.9 cm2。
本设计瓦斯继电器选用FJ3-80型。
4.2变压器差动保护
变压器差动保护原理图如下

图4-2 变压器差动保护原理图
4.2.1确定基本侧
变压器容量
=31.5MVA
变压器额定电压（H侧）
=35kV
变压器额定电压（L侧）
=10kV
(1) 变压器各侧额定电流的计算
高压侧
===0.520kA
低压侧
===1.817kA
(2)电流互感器的计算变比
电流互感器的接线方式高压侧为△，低压侧为Y。
高压侧
====180.1
低压侧
===363.4
(3)电流互感器的变比标准化
高压侧
==200
低压侧
==400
(4)电流互感器二次连接臂电流
高压侧
===4.50A
低压侧
===4.54A
其中为接线系数。电流互感器为△接线时取；电流互感器为Y接线时取1。
(5)基本侧的确定
=4.544.50=0.04
故选取低压侧为基本侧
表4-1 变压器差动保护计算结果
数据名称
各侧数据
35kV侧（H侧）
10kV侧（L侧）
变压器额定电流（kA）
0.520
1.817
变压器连接方式
Y
△
电流互感器接线方式
△
Y
电流互感器的计算变比
===180.1
===363.4
电流互感器的变比标准化
==200
==400
电流互感器二次连接臂电流
===4.50A
===4.54A
确定基本侧
非基本侧
基本侧
变压器最大运行方式下35kV折算到10kV的最大三相短路电流
===×=11.81kA
4.2.2计算差动保护一次侧的电流
(1)按躲过变压器的励磁涌流计算，整定式为
==1.31817=2362.1A
式中 —可靠系数，取1.3；
—变压器额定电流；
—励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器额定电流的比值），取4~8，采用加强型速饱和差动保护（BCH-2）型时，取1。
(2)按躲过电流互感器二次回路断线时差动回路的电流计算，整定式为
==1.31817=2362.1A
式中 —可靠系数；
—变压器最大负荷电流。在最大负荷电流不能确定时，可取变压器的额定电流。本设计采用变压器额定电流。
(3)按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流计算表，整定式为
==
式中 —可靠系数，本设计取1.3；
—由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差，本设计取0.05；
△U—由变压器分接头改变引起的相对误差，一般可取调整范围的一半，本设计取0.05；
0.1—电流互感器容许的最大稳态误差；
—电流互感器同型系数，接线方式相同时取0.5，不同时取1，本设计取1；
—非周期分量系数，取1.5~2，当采用速饱和变流器时，由于非周期分量会使其饱和，抑制不平衡输出，可取为1，本设计取1。
代入数据计算得
==11810=3070.6A
取这三个计算值中最大者为差动保护基本侧的一次动作电流，根据以上计算结果可以确定Iset=3070.6A
4.2.3差动继电器基本侧动作电流
==7.6765A
4.2.4确定差动继电器个绕组的匝数
===7.8161
式中 AN—继电器动作额定安匝
实际取为8匝，即
==1+7=8
式中 —平衡线圈实用匝数；
—基本侧差动线圈实用匝数。
4.2.5确定非基本侧平衡线圈匝数
===1.07
实际取为=1匝。
由电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差为
==<0.05
所以不必重新计算动作电流。
4.2.6灵敏度校验
已知负荷侧短路时最小三相短路电流为
=3.83kA
反应到电源侧继电器的电流为

电源侧继电器动作电流为

则差动保护的最小灵敏系数为
>2
故满足灵敏度要求。
4.3变压器过电流保护

图4-3 变压器过电流保护原理图
4.3.1启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定
整定式为

式中 —可靠系数，取1.2~1.3，本设计取1.2；
—返回系数，取0.85~0.95，本设计取0.85；
—变压器可能出现的最大负荷电流，本设计采用变压器额定电流。
4.3.2继电器动作电流
=
选用DL-11/2型电流继电器，其动作电流的整定范围为0.5～2A，故动作电流整定值为2。
4.3.3灵敏度校验
(1) 以线路L1、L6计算
>1.5
(2) 以线路L2、L5计算
>1.5
(3) 以线路L3计算
>1.5
(4) 以线路L4计算
>1.5
以上计算表明灵敏度满足要求。
4.4过负荷保护

图4-4 变压器过负荷保护原理图
4.4.1继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额定电流整定
==5.61A
选用DL-11/6型电流继电器，其动作