莱钢35kV电力变压器继电保护的整定与短路计算.pdf

使用与维护 第 2 8 卷 2 0 1 0 年第5 期( 总第 1 4 9 期 ) 莱钢 3 5 k V电力变压器继 电保护的整定与短路计算 石东郝延雯 ( 莱钢动力部 莱钢热电厂 莱芜2 7 1 1 0 4 ) 摘要介绍 了电力变压器继电保 护的整定， 并分析 了变压器的短路计 算。 关键词 电力变压器保护继电 短路 计算 1 概 述 电力变压器是工业企业供电系统 中的重要设 备 ， 它一般运行可靠较少发生故障 但是一旦发 生故障 ， 将会严重影响整个企业或车间的供 电， 因 此必须根据变压器 的容量及其重要程度装设各种 保护装置。 变压器的故障可分 为内部故障和外部故 障两 种 。内部故障是指变压器油箱 内所发生 的故 障 ， 主要有绕组的相问短路 、 匝问短路 和单相接地( 碰 壳 ) 短路等 ， 这种故 障是最危险的 ， 因为故障时产 生的电弧有可能使变压器的油箱发生爆炸。外部 故障是指油箱外引出线套管的相间短路和单相接 地短路等。 变压器 的不正 常工作状态 主要有 ： 由外部短 路或过负荷 引起 的过 电流 ， 不允许 的温度升高或 油面降低等。 2 电力变压器的继 电保护 根据上述故障类型和异常的运行方式和本次 设计的特点 ， 对于高压侧为 3 5 k V及 以上工厂总降 压变电所 主变压器来说 ， 应装设的保护有 瓦斯保 护 、 过电流保护 、 电流速断保护和过负荷保护。但 是如果单台运行 时变压器在 1 0 0 0 0 k V A及 以上和 并列运行变压 器每台容量在 6 3 0 0 k V A及 以上 ， 则 要求装设纵联差动保护来取代 电流速断保护。 2 1 主 变压 器 的 瓦斯保 护 瓦斯保护的工作原理 ： 在变压器正常运行时 ， 继 电器 的容器 内包括上下油杯 内都充满油 ， 但油 杯产生的力矩小于平衡锤产生的力矩， 所以上下 油杯处于上升位置 ， 两对触点都是断开的。 但变压器 内部发生轻微故障时 ， 产生 的气体 逐渐聚集在继 电器容器的上部 ， 迫使油 面相应降 低 ， 上油杯因其杯 内剩油和 自身重力产生 的力矩 大于平衡锤的力矩而下降 ， 永久磁铁也随之下降 ， 当下降到一定程度时 ， 磁力使上触点闭合 ， 发出预 告信号 ( 灯光和音 响) ， 这就是“ 轻气体动作” ( 轻瓦 一 1 6 一 斯) 。调节上平衡锤的位置 ， 可改变上油杯的动作 容积 ( 气体量大小 ) ， 其范围为 2 0 0 4 0 0 e ra 。 当变压器漏油时 ， 油面逐渐下降， 则使继 电器 的上油杯先落下 ， 发出预告信号； 接着下油杯也降 落 ， 使继 电器跳闸。 2 2变压器过 电流保 护 带时限的过电流保护 ， 按其动作时间特性分 有定 时限过 电流保护和反时限过 电流保护两种。 定时限就是保护装置的动作 时间是按整定 的动作 时间固定不变 ， 与故障电流大小无关 ； 反时限就是 保护装 置 的动作 时 间与故 障 电流大 小成反 比关 系 ， 故障电流越大 ， 动作时间越短。此种继 电器较 少用 ， 而且 同时可实现 电流速断保护。故采用定 时限过 电流保护 。即采用 G L 型 电流继 电器 ， 又由 于两相两继电器式结线保护灵敏度好 ， 故不采用 两相一继 电器式结线 。 “ 去分 流跳 闸” 操 作方式结 线简单 ， 省去了中间电流继电器 ， 提高了保护灵敏 度 。基于这些考虑采用 G L 一 1 5 型电流继电器 ， 触 点容量相 当大 ， 短时分断电流可达 1 5 0 A， 完全能满 足去分流跳闸的要求 。变压器广泛采用 电流速断 保 护作 为相 间断路保护 ， 并用定时限过 电流保护 来保 护变压器全部 ， 同时作为外部短路 和变压器 内部故 障的后备保护 。此次设计 中， 变压器还有 过负荷 的可能 ， 故还要装设过负荷保护。 ( 1 ) 过电流保护动作时间的整定 ： 因该变电所 为电力 系统 的终端变 电所 ， 故其过电流保护 的动 作 时间( 1 0 倍动作电流动作时间) 可整定为最短的 0 5s 。 ( 2 ) 过电流保护灵敏系数的检验 ： 保护灵敏度S= ， 对于线路过电流保护 ， 五 应取被保护线路末 端在 系统最小运行方式 下的两相短路电流 m l n ( 2 ) 2 ， K ( ， =3 9 8 k A， 为变压器变比， K r = 3 5 1 0 ) ， 而 = ( 过 流保 护整 定值 五 |，= 9 A， ， 为 电流互感器 电流 比 ， ， 2 0 1 ) ， 因此 按规定， 过电流保护的灵敏度 = 五 ( ) = 第2 8 卷2 0 1 0 年第5 期( 总第1 4 9 期) 使用与维护 5 4 1 5 ( 如果过电流保护为后备保护 ， 其 S1 2 ) ， 即满足要求 。 3 短路电流计算 3 1 确定基准值 取 s I= 1 0 0 MV A ， 。 = 3 7 k V ， = 1 0 5 k V ， 3 = 0 4 k V ； 而 厶 。 = S ( 。 ) = 1 5 6 k A； 厶 = 5 ( ) 5 5 0 k A； 厶 =；= S ( ) = 1 4 4 k A 。 3 2 最 大运行 方 式 K l 点的短路电流及有关量的计算( 见图 1 ) 。 乙线 甲线 图 1 K 一 1 点短路 ( 4 ) 三相短路 冲击 电流及其有 效值 = 2 5 5 ， ， ， =2 5 5 7 0 9 =1 8 0 8 k A，厶 ”= 1 5 1 I =1 5 1 x 7 0 9 =1 0 7k A。 ( 5 )三 相 短 路 容 量 S 一 。 ) _ S X ( 45 4 5 5MVA。 3 _ 3 最 大运 行 方式 K 一 2 点的短路电流及有关量计算( 见图2 ) 。 乙线 甲线 图2 K 一 2 点短路 K一2 ( 1 ) 总 电抗 标 幺值 z ) = ( + ) ( + ) + - ( o 2 5 + 0 2 0 5 ) ( o 2 3 + 0 2 0 5 ) + 2 2 2 2 2 2 ： 1 3 3 。 ( 2 ) 三相短路电流周期分量有效值五 一 ： 。 = ( k 一 2 ) ： 4 1 4 k A。 ( 1 ) 总 电抗 标 幺值 ) = ( + ) ， ( + ) = ( 0 2 5 + 0 2 0 5 ) ( 0 2 3 + 0 2 0 5 ) = O 2 2 。 ( 2 ) 三相 短路 电流周期 分量有效 值 五 一 。 。 ： X ( k 一 1 ) = 7 0 9 kA。 ( 3 ) 三相短路次暂态 电流和稳态 电流有效值 ， ” = L ” = 五 一 1 = 7 0 9 k A。 ( 3 ) 三相短路 次暂态 电流 和稳态 电流有效值 ， = L = 五 一 2 ： 4 1 4 k A。 ( 4 ) 三相短路冲击 电流及其有效值 如 ： 2 5 5 ， =1 0 5 5 7 kA， =1 51 I ”= 6 2 5k A。 ( 5 ) 三相短路容量 S k _ 2 ( 3 )= S d X z ( ) = 7 5 1 8 8 MV A 以同样 的方法计算 出K一 3 ， K 一 4 ， K 一 5和最小运 行方式下短路计算 的结果见表 1 和表2 。 表1 最大运行方式下的有关量短路计算 4 结束语 通过对电力变压器继 电保护的整定与短路计 算， 能够更准确地保护变压器的正常运行 ， 确保了 不发生事故 ， 提高 了供 电系统的安全性和可靠性 。 ( 2 0 0 9 0 7 1 3 收 稿 ) 一 1 7