【正文】 在大短路電流、低電壓下運行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。所謂信賴性，是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作。 二、對繼電保護的基本 要求 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)短路故障和異常運行的保護裝置。 （ 2）反應(yīng)電力設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，在有人值班的情況下，一般發(fā)出報警信號，提醒值班人員進行處理；在無人值班情況下，繼電保護裝置可視設(shè)備承受能力作用于減負(fù)荷或延時跳閘。電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)配在運行中都有可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)。通過分析原始資料中主要設(shè)備的參數(shù)，首先，對電力系統(tǒng)繼電保護原理及電力系統(tǒng)故障分析進行全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)、查閱相關(guān)資料，加深理解；其次，結(jié)合相關(guān)參數(shù)和各種繼電保護原理，確定適用于變壓器的保護方案，最后，分別對變壓器的進行各種保護整定和配置計算。 所選用的保護方式要滿足電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電廠主接線的要求。要求學(xué)生根據(jù)原始資料完成： 根據(jù)提供的原始資料，讀懂全網(wǎng)電氣主接線圖。 進行網(wǎng)絡(luò)的等值變換，參數(shù)計算的結(jié)果填寫在對應(yīng)的表格中。并宜考慮電力系統(tǒng)和發(fā)電廠運行方式的靈活性。 通過本次設(shè)計掌握和鞏固電力 系統(tǒng)繼電保護的相關(guān)專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)故障分析的計算技能和計算步驟，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。 電力系統(tǒng)故障時指電力系統(tǒng)一次設(shè)備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設(shè)計制造缺陷等原因引發(fā)的短路、斷線等情況。 由此可見，繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。對于反應(yīng)電力系統(tǒng)故障而要求作用于斷路器跳閘的繼電保護裝置，應(yīng)滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。 （ 2）選擇性：所謂繼電保護裝置動作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線 7 路的保護或斷路器拒絕動作時，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護將故障切除。 （ 4）靈敏性：繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀 態(tài)的反應(yīng)能力。后備保護可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。 (4) 異常運行保護 異常運行保護是反應(yīng)被保護電力設(shè)備或線路異常運行狀態(tài)的保護。 要合理處理好繼電保護和安全自動裝置與其保護對象 —— 電網(wǎng)部分的關(guān)系，二次部分應(yīng)滿足《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》、《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》等有關(guān)技術(shù)規(guī)程的要求，這是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟的基礎(chǔ)。不合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式必將導(dǎo)致繼電保護和安全自動裝置配置的困難，接線復(fù)雜，有時為適應(yīng)一次部分某些特殊需要采用一些不成熟的保護裝置，由此往往引起保護誤動，甚至使一般性故障擴大為系統(tǒng)故障，設(shè)計必須引以為戒。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 根據(jù)上述規(guī)程，本電網(wǎng)中的 2變壓器與 3變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護作為主保護之一。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。 10 四、變壓器溫度及壓力保護 變壓器非電量保護除了瓦斯保護外，還包括溫度及壓力保護等。 縱差保護 一、縱 差保護配置原則 對變壓器的內(nèi)部、套管及引出線的短路故障，按其容量及重要性的不同，應(yīng)裝設(shè)下列保護作為主保護，并瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器： 1） 電壓在 10kV 及以下、容量在 10MVA 及以下的變壓器，采用電流速斷保護。當(dāng)斷路器 具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。驅(qū)動保護出口繼電器動作，跳開兩側(cè)的斷路器，使故障設(shè)備斷開電源。 11 縱聯(lián)差動保護是按比較被保護的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實現(xiàn)的。 22r I III I I?? （ 11） 內(nèi)部短路時，無論是單電源，還是雙電源，保護都能正確測量到短路點電流。 不平衡電流產(chǎn)生的原因 各側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致，例如 110KV 側(cè)是使用斷路器中的套管式電流互感器，而 6KV 側(cè)多數(shù)是在高壓開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)獨立的環(huán)氧樹脂澆鑄式電流互感器，這兩者之間不但型號不同，而且特性也不一致，勢必在差回中引起不平衡電流。 對于不平衡電流的對策 對于電流互感器型號不同的對策是使用廠家相同、伏安特性相同、準(zhǔn)確級次相同的電 流互感器，對于勵磁涌流的影響可以使用帶有速飽和線圈的差動繼電器，或者使用帶有二次諧波制動的微機保護裝置進行克服，對于改變有載分接開關(guān)與區(qū)外穿越性故障的情況可以相應(yīng)引入復(fù)式比率差動保護，就是按復(fù)式比率大小而動作的差動保護，它能滿足正常運行、區(qū)外故障、內(nèi)部故障及勵磁涌流等多種情況對保護的要求。 二、 接線及整定計算 電流速斷保護裝置裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)。 （ 2）按躲過變壓器空投時的勵磁涌流計算，即 ekIKI ?dz （ 14） 式中 kK 可靠系數(shù)， 取 3～ 5。 靈敏度 lmK 不應(yīng)小于 2。相間短路后備保護宜選用過電流保護、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線間電壓）啟動的過電流保護或復(fù)合電流保護（負(fù)序電流和單相式電壓啟動的過電流保護）。 所以，本電網(wǎng)中 2變壓器的相間短路后備保護采用過電流保護，若過電流保護不滿足靈敏性要求時，采用復(fù)合電壓啟動的過電流保護或復(fù)合電流保護。 過電流保護整定計算步驟如下： （ 1）保護的啟動電 流按躲過變壓器的最大負(fù)荷電流整定 Lrerel IKKI ? （ 16） 式中 relK 可靠系數(shù)，取 ； reK 返回系數(shù)，取 ； 變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。 2)對降壓變壓器，應(yīng)考慮負(fù)荷中電動機自起動時的最大電流，即： TNssL IKI .max. ? （ 18） 式中 ssK 綜合負(fù)荷的自啟動系數(shù)，對于 110kV的降壓變壓站，低壓 610kV側(cè)取 ssK =，中壓 35kV側(cè)取 ssK =； TNI. 正常工作時的最大負(fù)荷電流，一般選擇變壓器額定電流。 三、過負(fù)荷保護 對于 及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他符合的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，將設(shè)過負(fù)荷保護。它的動作時間應(yīng)與變壓器允許的過負(fù)荷時間相配合，同時應(yīng)大于相間故障后備保護的最大延時，一般可增大（ 1～ 2） t? 。兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護。 過負(fù)荷保護動作時限應(yīng)比變壓器的 后備保護動作時限大一個 t? ，一般取 5~10S。 2）對自耦變壓器和高、中壓側(cè)均直接接地的三繞組變壓器，為滿足選擇性要求，可增設(shè)零序方向元件，方向宜指向各側(cè)母線。 針對 2變壓器高壓側(cè)（ 110kV 及以上）單相接地短路應(yīng)裝設(shè)零序保護，作為變壓器高壓繞組和相鄰元件接地故障主保護的后備。通常 3t 應(yīng)比相鄰元件零序保護后備段最大延時大一個 t? ，以斷開母聯(lián)斷路器或分段斷路器， tt ??? 34t 動作與斷開變壓器各側(cè)斷路器。 零序電流Ⅱ段的動作時限為 tt ??? 、 tt ??? 34t 。 階段式電流保護 一、對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護裝置： 1）單側(cè)電源線路：可裝設(shè)一段或兩段式電流速斷保護和過電流保護，必要時可增設(shè)復(fù)合電壓閉鎖元件。 串聯(lián)供電的幾段線路，在線路故障時，幾段線路可以采用前加速的方式同時跳閘， 20 并用順序重合閘和備用電源自動投入裝置來提高供電可靠性?？梢愿鶕?jù)這些變化構(gòu)成各種相間短路保護，下面介紹三段式電流保護。但是，保護范圍就必然不能包括被保護線路的全長，因為只有當(dāng)短路電流大于保護的動作電流時，保護才能動作。 整定原則：按躲過相鄰線路瞬時電流速斷確定整定值。 限時電流速斷保護要求保護線路的全長，那么其保 護區(qū)必然會延伸至下一線路。 整定原則：動作電流必須大于負(fù)荷電流，在最大負(fù)荷電流時保護裝置不動作，當(dāng)下一級線路發(fā)生外部短路時，如果本級電流繼電器已經(jīng)起動，則在下級保護切除故障電流之后，本級保護應(yīng)能可靠地返回。定時限過電流保護原理接線圖與限時電流速斷保護相同，但由于保護范圍和保護的作用不同，其動作電流和動作時限則不同。盡管母線故障幾率比線路要少，并且通過提高運行維護水平和設(shè)備質(zhì)量、采用防誤操作閉鎖裝置，可以大大減少母線故障的次數(shù)。 裝設(shè)專用的母線保護 利用供電元件的后備保護來保護母線簡單、經(jīng)濟，但切除故障時間較長，不能有選擇性地切除故障母線，特別是對于高壓電網(wǎng)難以滿足穩(wěn)定和運行上的要求。 （ 3） 110kV 單母線、重要發(fā)電廠或 110kV 以上重要變電站的 35～ 66kV 母線；按電力系統(tǒng)穩(wěn)定和保證母線電壓的要求需快速切除故障母線時。 據(jù)上所述，本電網(wǎng)的 35kV 母線不需裝設(shè)專用的母線保護，而是利用供電元件的保護裝置保護母線。 升壓變壓器 額定容量： 100MVA 額定電壓： 242∕ 短路電壓百分?jǐn)?shù)： % 容量比： 100∕ 100 輸電線路① 型號： LGJ400∕ 35 長度： 單位長度的阻抗： ∕ km 一號主變壓器 額定容量： 150000kVA 額定電流： 額定電壓： 230∕ 121∕ 35kV 容量比： 100∕ 100∕ 100 接線方式： YN/Yn0/d11 25 表 21 一號主變參數(shù)值表 短路電壓（高） % 短路電壓（高中） % 短路電壓（中） % 短路電壓（高低） % 短路電壓（低） % 短路電壓（中低） % 輸電線路② 型號： LGJ240/40 長度： 70Km 單位長度的阻抗： ∕ km 表 22 輸電線路②參數(shù)值表 全長阻抗 R X Z X0 計算采用值 標(biāo)幺值（基準(zhǔn)容量） 有名值（基準(zhǔn)電壓） 正序 (100MVA) (115KV) 二號主變壓器 額定容量： 10000kVA 電壓比： 110177。 3)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 。 2)接線方式 計算短路電流時所有的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 (最大運行方式 )。 2) 畫等值網(wǎng)絡(luò)圖。 6) 計算無限大的電源供給的短路電流同期分量。 10) 計算異步電動機供給的短路電流。 二、阻抗歸算：計算各元件電抗標(biāo)幺值，并作出等值電路圖。 （四）計算差動保護一次動作電流 (1)按躲過 側(cè)外部故障時的最大不平衡電流整定，因為 側(cè)接有制動線圈，故動作電流計算為： )( )3(m a . ?????? IfUfKKI dzdtxkbhdz（ A） （ 2）按躲過變壓器勵磁涌流計算，即： . ???? IKI Ckbhdz （ A） （ 3）按躲過電流互感器二次回路斷線計算： . ????I bhdz （ A） （五）差動繼電器動作電流和差動線圈匝數(shù)計算 34 jb....dz... ?? LHjsjbbhjsjbjdz nII （ A） 差動匝數(shù)： 5.c ?W jsd（匝） 繼電器實際動作電流： Aizjbdzj 12.. ? （六）校驗靈