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变电所主变保护的配置及计算
第一节、 主变保护的配置
一、 电力变压器保护配置原则
1、 对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应该按本节的规定装设相应的保护装置。
a、 绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；
b、 绕组的匝间短路；
c、 外部相间短路引起的过电流；
d、 中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；
e、 过负荷；
f、 过励磁；
g、 油面降低；
h、 变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
2、0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护；当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；产生大量瓦斯时，应断开变压器各侧断路器；带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
2、 对变压器的引出线、套管及内部的短路故障，应按下列规定，装设相应的保护作为主保护。保护瞬时动作于断开变压器的的各侧断路器。
3.1、对6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5S时，应装设电流速断保护。
3.2、对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器。10MVA以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护及灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。
3.3、对高压侧电压为330KV及以上变压器，可装设双重差动保护。
3.4、纵联差动保护应符合下列要求：
a、应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。
b、应在变压器过励磁时不误动。
c、差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在某些情况下，纵联差动保护可以利用变压器套管内的电流互感器，而对引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。
3.5、对由外部相间短路引起的变压器过电流应按下列规定，装设相应的保护作为后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。
3.5.1、过电流保护宜用于降压变压器，保护的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。
3.5.2、复合电压启动的过电流保护，宜用于升压变压器，系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。
3.5.3、负序电流和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上的升压变压器。
3.5.4、当按3.5.2和3.5.3条装设保护不能满足灵敏性和选择性要求时可采用阻抗保护。
3.6、外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，各项保护的接线，宜考虑能反应电流互感器和断路器之间的故障。
3.6.1双绕组变压器，应装于主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，较短的时限用于缩小故障范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。
3.6.2、三绕组变压器和自耦变压器，宜装于主电源侧和主负荷侧，主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在所有各侧均装设保护，各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。
3.6.3、低压侧有分支，并接至分开运行母线段的降压变压器。除在电源侧装设保护外，还应在每个支路装设保护。
3.6.4、对发电机变压器组。在变压器低压侧，不应另设保护，而利用发电机反应外部短路的后备保护。在厂用分支线上，应装设单独的保护，并使发电机的后备保护带两段时限，以便在外部短路时，仍能保证厂用负荷的供电。
3.6.5、500KV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。
3.7、多绕组变压器的外部相间短路保护，根据型式及接线的不同，可按下述原则进行简化。
3.7.1、220KV及以下三相多绕组变压器，除主电源侧外，其他各侧保护可仅作本侧相邻电力设备和线路的后备保护。
3.7.2、保护对母线的各类故障应符合灵敏性要求。保护作为相邻线路的远后备时，可适当降低对保护灵敏系数的要求。
3.8、110KV及以上中性点直接接地的电力网中，如变压器的中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成。
3.8.1、110KV、220KV中性点直接接地的变压器，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，应动作于本侧断路器；以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。
3.8.2、330KV、500KV变压器，高压侧零序一段带时限动作于变压器本侧断路器，二段设一个时限。动作于断开变压器各侧断路器。
3.8.3、对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设方向元件。
3.8.4、双绕组及三绕组变压器的零序电流保护，应接到中性点引出线上的电流互感器上，零序电流方向保护也可接入高、中压侧电流互感器的零序回路。当自耦变压器断开一侧以后，内部又发生单相接地时，若零序电流保护的灵敏性不符合要求，则可在重型点侧增设零序电流保护。
3.9、110KV，220KV中性点直接接地的电力网中，如低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，则对外部单相接地引起的过电流，以及对因失去接地中性点 引起的电压升高，应按下列规定装设保护。
3.9.1、全绝缘变压器
应按第2.3.8中规定装设零序电流保护，并增设零序过电压保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序过电压保护经0.3—0.5S时限动作于断开变压器各侧断路器。
3.9.2、分级绝缘变压器
a、中性点装设放电间隙时，应按2.3.8中规定装设零序电流保护，并增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序电流电压保护约经0.3—0.5S时限动作于断开变压器各侧断路器。
b、中性点不装设放电间隙时，应装设两段零序电流保护和一套零序电流电压保护。零序电流保护第一段设置一个时限，第二段设置两个时限，当每组母线上至少有一台中性点中性点接地变压器时，第一段和第二段的较小时限动作于缩小故障影响范围。零序电流电压保护用于变压器中性点不接地运行时保护变压器，其动作时限与零序保护电流保护第二段时限相配合，用以先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器。当某一组母线上变压器中性点都不接地时，则不应动作于断开母线联络变压器，而应当首先断开中性点不接地变压器；此时零序电流可采用一段，并带一个时限。
3.10、一次电压为10KV及以下，绕组为性星星连接，低压侧中性点接地的变压器，对低压侧单相接地短路应装设下列保护之一。
3.10.1、接在低压侧中性线上的零序电流保护；
3.10.2、利用高压侧的过电流保护，保护宜采用三相式，以提高灵敏性。保护带时限动作于跳闸。当低压侧有分支线时，宜用分支过电流保护，有选择的切除各分支回路的故障。
3.11、0.4MVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
3.12、高压侧电压为500KV的变压器，对频率降低和电压升高引起的变压器工作磁密过高，应装设过励磁保护。保护由两段组成，低定值段动作于信号，高定值段动作于跳闸。
3.13对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。
二、目前现场110KV变压器保护的一般配置：
1、 差动速断保护；
2、 二次谐波原理闭锁的比率差动保护；
3、 主变本体及有载瓦斯保护；
4、 高压侧复合电压闭锁过电流保护；
5、 间隙零序电流保护；
6、 零序电压保护；
7、 过负荷保护；
8、 35KV，10KV复合电压闭锁过电流保护。

第二节 主变保护的整定

一、参数归算
设,,
l 对于R段，主变电源侧

线路
l 对于Q段：

线路
l 对于P段：

线路
l 对于N段：

线路

l 对于T段：

l 对于M段：

线路
l 对于S段：
`
线路
线路
l 对于H段：

二、正序网图

简化得：

求转移阻抗，并星－三角变换得：

零序网图

三、短路电流计算
,，
1、110KV母线故障
系统最大运行方式下，最大短路电流：
系统最小运行方式下，最小短路电流：
2、35KV母线故障
系统最大运行方式下，最大短路电流：
系统最小运行方式下，最小短路电流：
主变侧短路电流一览表

110KV
母线
大运方
2510A
小运方
1144A
35KV
母线
大运方
692.4A
小运方
338.3A
说明：1、主变35KV按分列运行计算
2、大方式按三相金属接地短路计算，小方式按两相短路故障计算
3、短路电流均已折算至110KV侧

四、保护得整定
主变20000/110 1104×2.5％/38.52×2.5%/10.5KV

110KV
38.5KV
Ie1＝Se/Ue
20000/×110＝105A
20000/×38.5＝300A
CT变比
600/5 Y接线
1000/5 Y接线
Ie2＝Ie/n
×105/120＝1.52A
×300/200＝2.6A

(一)主变保护
1、差动速断保护整定值，按躲过变压器低侧最大短路电流整定
692.4×1.5=1038.6 1038.6/120=8.66A
8.66/0.875=9.89Ie 取10Ie

灵敏度校验
10Ie＝10×0.875＝8.75A 8.75×120＝1050A
1144/1050＝1.1<2
所以采用具有制动特性的差动继电器
2、差动电流门槛值:躲过正常额定负载时最大不平衡电流整定

：变压器额定电流
：可靠系数，取1.3－1.5
:电流互感器同型系数，取1.0
：电流互感器最大相对误差，取0.1
：分别为高中压侧调压抽头引起的误差，取调压范围的一半
一般计算取=()，根据省局要求，取
Q取69/0.6A
3、制动特性拐点电流,取＝＝105/120＝0.875A
4、制动系数，一般取0.5
(二)、后备保护
1、110KV复压闭锁过流保护 套管CT为300/5
电流元件：按躲过最大负荷电流整定
取160/60＝2.67A
电压元件：低电压，躲正常最低运行电压整定，一般取70％
负序电压，躲正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取6％
时间元件：由上一级时间限额决定
一般取2.5S跳主变各侧开关
2、35KV侧定时过流保护 CT变比1000、5
电流元件：按躲过最大运行负荷整定,, 取450/200＝2.25A
时间元件：与主变110KV侧后备配 取2.0S跳主变35KV侧开关

第三节 RCS－9000变压器保护测控装置概述
RCS-9000系列变压器保护测控装置保护是适用于110KV及以下电压等级的变压器成套保护装置。成套保护由差动保护，后备保护和非电量保护组成。
对于35KV和66KV变压器，一般可用RCS－9679变压器保护装置，本装置中由差动保护，高低压侧后备保护，非电量保护及三相操作回路等等功能，如要对变压器进行测控则需另加测控装置。
对于110KV变压器，一般配置为RCS－9671/3＋RCS－9681＋RCS－9682＋RCS－9661构成对变压器的全部保护和测控功能。
一、RCS-9000系列变压器保护测控装置的主要技术参数
1、额定数据
l 直流电源：220V，110V
l 交流电压：100/V,100V
l 交流电流5A,1A
l 频率： 50HZ
2、功率消耗
l 直流回路：
l 交流电压回路：<0.5VA/相
l 交流电流回路：<1VA/相
<0.5VA/相
3、精确工作范围：
l 电流：0.05In—20In
l 电压：0.4V—100V
l 频率：48HZ—50HZ
l 时间：0—10S
4、定值误差：
l 电流及电压定值误差：<整定值
l 时间定值误差：<整定时间＋35ms
5、输出接点容量：
出口继电器接点最大导通电流为5A。
6、冲击电压：
各输入，输出端子对地，交流回路与直流回路间，交流电流与交流电压间能承受5KV标准雷击冲击波实验。
7、抗干扰性能
l 能承受频率为1MHZ及200KHZ振荡波脉冲干扰实验。
l 能承受IEC255—22—4标准规定的Ⅳ级快速瞬变干扰实验。
8、机械性能
能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应，冲击响应。
9、工作环境
l 温度：－25℃—＋60℃保证正常工作
l 湿度，压力符合DL478
10、遥测量精度等级
l 电压，电流频率：0.2级
l 其他：0.5级
l 遥信分辨率：小于2ms
l 信号输入方式：无源接地
二、RCS—9671/3变压器差动保护装置
1基本配置及规格
1.1、基本配置
装置为由多微机实现的变压器差动保护，适用于110KV及以下电压等级的双圈，三圈变压器，满足四侧差动要求。
本装置包括差动速断保护，比率差动保护中低侧过流保护，CT断线判别。RCS—9671装置中的比率差动保护采用二次谐波制动，RCS—9673装置中的比率差动保护采用偶次谐波判别原理。
1.2、装置的性能特点
1.2.1、本装置由独立的CPU做为整机启动元件，该启动元件在电子电路上与保护CPU完全独立，动作后开放保护装置出口继电器正电源。
1.2.2、装置保护CPU负担保护功能，完全输入量的计算，动作逻辑判断直至跳闸。保护CPU还没有本身启动元件，构成独立完整的保护功能。
1.2.3、差动速断及比率差动保护性能
l 差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸，典型出口动作时间小于15ms
l 比率差动保护特性能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。
1.2.4、采用软件调整变压器各侧电流平衡系数的方法，把各侧的额定电流都调整到保护装置的额定工作电流IN。
1.2.5、采用可靠的CT断线报警闭锁功能，保证装置在CT断线及交流回路故障时不动作。
1.2.6、采用变压器接线方式整定的方法，使软件使用于变压器的任一接线方式。
1.2.7、本装置算法的突出特点是在较高采样率的前提下，保证了在故障全过程对所有继电器的并行实时计算，装置由很高的固有可靠性及动作速度。
1.3、技术参数
1.3.1、额定数据
l 直流电源：220V，110V允许偏差＋15％，－20％
l 交流电流：5A，1A
l 频率：50HZ
1.3.2、功耗
l 交流电压：0.5VA/相
l 交流电流：<1VA/相
l 直流：正常<15W
跳闸<25W
1.3.3、主要技术指标
1.3.3.1、差动保护
l 整组动作时间
差动速断<15ms
二次谐波原理比率制动<25ms
偶次谐波原理 比率差动 <23ms
l 起动元件
差流电流起动元件，整定范围为0.31Ie—1.51Ie
差动速断整定范围为3—14Ie
CT断线可通过整定控制字选择闭锁比率差动保护出口或仅发报警信号。
电流定值误差<5%
比率差动制动系数0.3—0.75可调
二次谐波制动系数0.1—0.35可调
1.3.3.2、后备保护
l 电流定值：0.1In—20In
l 定值误差：<5％
l 时间定值误差：<1％整定值＋20ms

110KV线路保护整定
第一节 110 KV线路保护的配置
一、根据中华人民共和国行业标准DL400－91继电保护和安全自动装置技术规程的规定：
1、110～220kV中性点直接接地电力网中的线路保护110～220kV直接接地电力网的线路，应按本节的规定装设反应相间短路和接地短路的保护。
2、全线速动保护应按下列原则配置：
3、符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护。
a.根据系统稳定要求有必要时：
b.线路发生三相短路，如使发电厂长用母线电压低于允许值（一般约为70％（额定电压），且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时：
c.如电力网地某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。
4、后备保护应按下列原则配置：
a.110kV线路宜采用远后备方式。
b.220kV线路宜采用近后备方式。但有些线路，如能实现远后备，则宜采用远后备，或同时采用远，近结合的后备方式。
5、对接地短路，应按下列规定之一装设保护：
a.对220kV线路，当接地电阻不大于100Ω时，保护应能可靠的、有选择的切除故障。
b.宜装设阶段式或反时限零序电流保护。
c.可采用接地距离保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。
6、对相间电路，应按下列规定装设保护装置：
a.单侧电源单回线路，可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护；
b.双侧电源线路宜装设距离保护；
c.正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1.2以上时，可装设电流速断保护做为辅助保护；
7、并列运行的平行线，宜装设横联保护。
8、对带分值的11－～220kV线路，可装设与不带分支时相同的保护，但应考虑下述特点，并采取必要的措施。
a.当线路有分支时，线路侧保护对线路分支上的故障，应首先满足速动性，对分支变压器故障，允许跳线路侧断路器。
b.分支线路上，无论采用何种电力载波纵联保护，均应按下列规定执行：
(a).不论分支侧有无电源，当纵联博阿户能躲开分支变压器的抵押侧故障，并对线路及其分支上故障有足够灵敏性时，可不在分支侧另设纵联保护，但应装设高频阻波器。当不符合上述要求时，在分支侧可装设低压侧故障的高频闭锁纵联保护；
(b).用于带分支线路的纵联保护，在外部故障时，不应由于分支侧符合电流的影响，或各侧流过的故障电流不相等而误动作。必要时，还应采取措施防止高频信号由于差拍而引起误动作；
(c).母线差动保护动作后，不应停发高频闭锁信号，以免线路对侧跳闸，使分支线与系统解列。
c.对并列运行的平行线上的平行分支，如有两台变压器，宜将变压器分接于每一分支上。且高、低压侧都不宜并列运行。当低压侧分开运行时，线路侧横联差动保护的启动元件，应按躲开变压器低压侧故障整定。当低压侧并列运行时，不论分支侧是否有电源，宜装设包括变压器在内的横联差动方向保护。
d.如分支变压器低压侧有电源，还应对高压侧线路故障装设保护装置，并可采用下列保护方式：
(a).方向电流保护或距离保护。
(b).零序电流或零序电压保护分别用于中性点接地或不接地的分支变压器。
(c).电压保护当分支侧为小电源时采用
(d).有解列点的小电源侧按无电源处理，不装设保护。
二、现场的一般常规配置
一般的110KV馈供线路采用以下保护：
1、距离保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
2、零序电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
3、三相一次重合闸

第二节 110KV线路的短路电流计算及整定
一、110KV线路整定原则
地区110KV线路一般均为终端线，配置相间距离和零序方向电流保护。地区110KV线路均较短，其整定值均按正常运行时单电源辐射形网络，线路变压器组整定。如出现串供时，保护一般无选择性。相间距离Ⅰ段保护和零序方向电流Ⅰ段保护均为全线速切。110KV馈线因没有振荡可能，按反措要求，振荡闭锁功能一般均为停用。相间距离Ⅱ段保护按线末故障有灵敏度，但不伸出变压器次级进行整定，相间距离Ⅲ段保护按躲过最大负荷电流整定。

距离保护的整定：
假设电抗为0.4/KM，忽略电阻进行计算。变压器电抗为66.4
假设线路保护CT为1200/5，最大负荷电流600A
对于QR段:Z1(Z2)=0.4×33＋66.4×0.7＝60 0S(0.5S)
折算到二次侧：60×240/1100＝13.1
Z3＝0.8×0.4×33＋0.7××（0.4×40＋66.4×0.7）+0.8 ×63.48＝75.92
折算到二次侧：75.92×240/1100＝16.56
对于QP段：:Z1(Z2)=0.4×24＋66.4×0.7＝56.08 0S(0.5S)
折算到二次侧：56.08×240/1100＝12.24
Z3＝0.8×0.4×24＋0.7××（0.4×40＋66.4×0.7）+0.8 ×66.4＝75.38
折算到二次侧：75.38×240/1100＝16.45
L零序电流保护按实际经验值设置为：
I1＝ 0S
I2＝ 0.5S
I3＝ 1.0S
PT断线过电流 2.5S
重合闸时间取 1.0S