【正文】 min/ Idz= 3 /2 1876/=＞ 保護動作時限配合表 保護名稱 保護時間 黑山變電 所繼電保護設計 31 變壓器保護的動作時限 降壓變 壓器 1 差動保護 0s 2 瓦斯保護 0s 3 過電流保護 ～ 4 過負荷保護 10～ 15s 5復合電壓起動的過電流保護 ～ 線路保護的動作時限 大興線路 定時限過電流 瞬時 電流速斷 ～ 保護定值清單 保護名稱 保護 定值 變壓器的 整定保護 降壓變 壓器 1 差動保護 基本側(cè)繼電器回路動作電流計算值 ；66KV 側(cè)繼電器動作電流為 10A 2 瓦斯保護 瓦斯繼電器的氣體容積為 250 ㎝ 3； 油流速度整定在 1m/s。 max/n1= 1 1149/120=（ A） 在系統(tǒng)最大運行方式下，線路發(fā)生三相短路時電流速斷保護區(qū)長度 Ls max=＞ U(3)K 變壓器直流操作的定 時限過電流保護 （ 1） 動作電流的整定 按躲過變壓器的最大負荷電流來整定 IdZj=KKKjxKghIeb/Khn1= 1 200/5=(A) （ 2） 動作時限的整定，動作時限比由變壓器供電的線路保護裝置的最 大時限大一時限階段，一般取 ～ 。 min(66)=KmxdI(3)d II=1 匝 （ 3）非基本側(cè)線圈匝數(shù) Wqh 計算被保護變壓器兩側(cè)的額定電流： 66KV 側(cè) I1=SB/ 3 UB =10000/ 3 66=(A) 10KV 側(cè) I2= SB/ 3 UB=10000/ 3 =(A) 因為變壓器采用 Y/△ 11接線 ,所以互感器一次側(cè)△接 ,二次側(cè) Y 接 。首先，根據(jù)《中華人民共和國繼電保護配置原則》，選定主變壓器的主保護為變壓器瓦斯保護和差動保護。因為負荷變化很大，確定一個適當?shù)谋Ｗo動作電流有困難。我采用 BCH— 2 型繼電器構(gòu)成差動保護。 （ 3） 確定中性點接地方式。這樣，當 10KV 母線故障時，有可能使兩斷路器同時動作。若 按常規(guī)整定電流速斷保護（即動作電流按照躲過系統(tǒng)最大運行方式下線路末端三相短路電流來整定），則要保證保護的選擇性，那么速斷保護就保護不了線路的全長。 問題解決方法： 10KV線路末端最小兩相短路電流往往較小，甚至會有線路末端短路電路小于該線路最大負荷電流 I 的情況。（原理圖如上所示）當電力線路發(fā)生相間短路時，電流繼電器 KA1 或 KA2 瞬時吸和，其常開觸點閉合，時間繼電器 KT得電，經(jīng)過一段延時后，其延時閉合的常開觸點閉合，信號繼電器 KS（電流型）和中間繼電器KC得電吸和。這里零序電 流保護同樣 采用三段式保護，第一段為無時限零序電流速斷保護，第二段為時零序電流速斷保護，第三段為零序過電流保護 。 對相間短路，應按下列規(guī)定裝設保護裝置：單側(cè)電源線路 可裝設一段或兩段式電流電壓速斷保護和過電流保護。所以外加設相應的保護來監(jiān)控變壓器自身的運行，包括油溫和啟動風扇的保護。 過負荷保護 及以上變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。低電壓起動的過電流保護，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度有所提高，但若低電壓繼電器只裝在變壓器一側(cè)，當在另一側(cè)發(fā)生相間短路時，低壓繼電器的靈敏度往往不夠，為此在變壓器兩側(cè)都需要裝設低電壓繼電器，這就使其接線復雜化了，這里也不采用。 （ 2） 保護裝置對各側(cè)母線的各類短路應符合靈敏性要求，保護裝置作為相鄰線路的遠后備時可適當降低對保護靈敏性要求。選擇 BCH2 型差動繼電器。保護瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。 根據(jù)本次設計中所涉及到的變壓器容量及型號，所以分別裝設所要求的保護，因為現(xiàn) 黑山變電 所繼電保護設計 9 代大型變壓器鐵芯為降低材料消耗都采用新型電工硅鋼片制成，其額定磁密近于飽和磁 密，過電壓或低頻率時容易引起過激磁，因此只有在 500KV 及以上的大容量變壓器中才裝 設過激磁保護，所以在這里將不予考慮。失靈保護裝設原則： 在中華人民共和國行業(yè)標準《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》 DL40091 號規(guī)定： （ 1） 220KV 及以上電壓的電網(wǎng)中，各廠、站相應電壓等級均應裝設； （ 2） 330KV 及以上電壓，廠、站的 110KV 部分，當斷路器拒動，切除時間過長，會嚴重影響主網(wǎng)穩(wěn)定水平時，亦應考慮裝設； （ 3）有特殊要求和限定的 110KV 廠、站，如 主網(wǎng)中的主力廠、站及用戶供電有特別限沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 定的廠、站，可以考慮裝設。母線故障可利用裝設在變壓器斷路器的后備保護和分段斷路器的保護來切除。母聯(lián)電流相位比較差動保護主要缺點為：（ 1）母聯(lián)斷開后失去選擇性，同時電源不宜集中于一組母線；（ 2）當母線內(nèi)部故障有電流流出時不能正確動作，因此不適用于環(huán)形母線、一個半斷路器母線等接線方式；（ 3）保護受不平衡電流影響較大；（ 4）由于采用速飽和變流器，保護動作較慢，不適合超高壓電網(wǎng)快速切除故障的要求。當母聯(lián)電流與總差電流同相時，在 DKB1中兩磁通量相量相加，在 DKB2中兩磁通為相量相減，并分別在次級繞組回路中得到正比于合成磁通 的電壓，經(jīng) BZ BZ2進行橋式整流后的絕對值比較， A 點電位高于 B點電位，執(zhí)行元件 J1動作，當電流反向時，即相差 180176。保護適用于單母線及雙母線系統(tǒng)，因為僅反應電流相位而不反應幅值，靈敏度較高，但當區(qū)外故障時，若故障電流中存在較大直流分量，引起電流互感器嚴重飽和，使二次無輸出或波形畸變時，如無特殊措施，保護可能誤動。 (二 )、母線電流比相保護。低阻抗電流差動保護主要有如下缺點：（ 1）限制母線上元件的運行方式，運行不靈活。實用 的按循環(huán)電流原理構(gòu)成的差動保護為帶速飽和變流器的低阻抗型繼電器，母線各元件電流互感器的二次繞組按統(tǒng)一變比同極性相連，構(gòu)成差動回路，接差動繼電器。 （ 8）對構(gòu)成環(huán)路的各類母線保護連接方式（如一個半斷路器方式，雙母線雙分段方式及環(huán)形母線連接方式等），當母線短路時，該母線上所接元件的電抗可能自母線流出 時，母線保護不應因此而拒動。 （ 3） 35～ 66KV 電網(wǎng)中，主要變電所的 35～ 66KV 雙母線或分段單母線，當在母聯(lián)或分段斷路器上裝設解列裝置，并考慮與自動重合閘或備用電源自動投入配合后，仍不能滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求時。 對發(fā)電廠和變電所 35～ 110KV 電壓的 母 線，在下列情況下應裝設專用的母線保護： 110KV 單母線，重 要發(fā)電廠或 110KV 以上重要變電所的 35～ 66KV 母線，按要求，需要快速切除母線上的故障。因此，我還參考如下資料進行設計，力爭做得更好。 在設計的過程中，難免會出現(xiàn)一些實際問題，根據(jù)自身情況，總結(jié)出下列需要解決的 問題。在設計過程中可能會遇到一些實際問題，要選擇出合理的解決方法和措施。通過這些要求，使我在對黑山變電所進行繼電保護配置說明中，有了更為具體的思路。該系統(tǒng)的特點是：采用了數(shù)字技術(shù)，一回線采用一個綜合測量控制保護裝置，可靠性大大提高，故障率降低，避免故障擴大，改善供電質(zhì)量：運行靈活，系統(tǒng)可以任意組態(tài)，用戶可通過選擇不同的模塊及配件來滿足需要的特性組合，便于變電所改造和擴容； 結(jié)構(gòu)簡單，可減少變電所占地面積、節(jié)省投資：采用數(shù)字技術(shù)，使設備的不檢修周期大大延長，減少了年運行費用。所以說繼電保護是電力系統(tǒng)中的重要組成部分 ,在電力系統(tǒng)中起著尤為重要的作用。因此，繼電保護的意義是深遠且不容忽視的。所以，在開題報告的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀中，我針對我國的繼電保護發(fā)展趨勢對變電站的綜合自動化進行了分析， 20世紀 80 年代末，國內(nèi)研制開發(fā)了集成邏輯電路 (CMOS)繼電保護、測量、控制、信號 四合一 集控臺，90年代又開發(fā)了全微機保護、測量、控制、信號、遠動 五合一 集控臺，實現(xiàn)了變電所 遙測、遙信、遙控、遙調(diào) 四遙功能，大大提高了變電所自動化水平。 在設計任務書中，給出了系統(tǒng)參數(shù)，包括系統(tǒng)在最大和最小運行方式下及零序運行下的最大和最小電抗值。只有算出正確的短路電流值，才能確保繼電保護裝置設計與整定的正確性，從而保證繼電保護裝置按預期要求其保護作用。 設計前期小結(jié) 從黑山變電所的一次設備出發(fā)，主要有 66KV 母線、 10KV 母線，雙繞組變壓器兩臺、還有相應支路的斷路器、隔離開關(guān)和母線互感器等。設計與現(xiàn)場的差距不同，考慮的不一定全面，如何解決現(xiàn)場帶來的問題？再有現(xiàn)場的設備安裝位置與配置，在設計圖紙中的相對位置如何確定？現(xiàn)場的經(jīng)驗太少，因此要設計的內(nèi)容就是現(xiàn)場所出的問題 ，如何出現(xiàn)在現(xiàn)場的問題，在本次設計中得到。由引出端線路送至 66KV 送電線，采用內(nèi)橋接線；由 66KV 側(cè)系統(tǒng)經(jīng) T1 和 T2 兩臺變壓器分別向 10KV 配電線路送電， 10KV 側(cè)采用單母分段運行方式，再經(jīng)大新輸電線路和大興輸電線路送至用戶處。當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備作用切除故障，這將延長故障切除時間，并且往往會擴大停電范圍，對 電網(wǎng)安全運行不利，因此在35～ 500KV 的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應裝設專用的母線保護裝置。 （ 5）在一組母線或一段母線充電合閘時，應能快速而有選擇性地斷開有故障的母線；在母線倒閘操作時，如果一條線路兩組隔離開關(guān)同時跨接兩組母線時，母線發(fā)生故障，保護裝置能快速切除兩組母線上所有 連接元件；如果一條線路兩組隔離開關(guān)非同時跨接兩組黑山變電 所繼電保護設計 5 母線，母線發(fā)生故障，保護裝置仍具有高度選擇性。在選擇母線保護配置方案時，盡量簡化其結(jié)構(gòu)，以此為依據(jù)，選用差動保護來 作為母線的主保護。固定連接的雙母線，在正常運行及固定連接被破壞時，外部故障時，起動電流無電流流過，保護不動作；內(nèi)部一組母線故障時，正常狀態(tài)下僅切除故障母線（差動元件動作），破壞固定連接時 ，起動元件及選擇元件均可動作，且同時切除兩組母線。而且對于發(fā)電 廠和重要變電所的高壓母線，常常采用雙母同時運行，母線聯(lián)絡斷路器處于投入狀態(tài)。的閉鎖角，對區(qū)內(nèi)故障有 120176。 母聯(lián)電流相位比較差動保護利用經(jīng)速飽和變流器的總差動電流作起動依據(jù)，比較母聯(lián)電流與總差動電流的相位來選擇故障母線。 當 I1與 I2相差 90176。為了向母線充電，每組母線設有三相式 I段電流速斷和 I段零序 以便能快速地有選擇地斷開有故障的被試母線。 分段斷路器保護：出線斷路器如不能按切除電抗器前的短路條件選擇時，分段斷路器上通常裝設兩相式瞬時電流速斷裝置和過電流保護。所以，在配置主變的繼電保護方案時，我采用如下保護進行比較系統(tǒng)的說明： 主保護：變壓器瓦 斯保護、差動保護 后備保護：復合電壓起動的過電流保護、電流速斷保護 其它保護：裝設變壓器油溫監(jiān)測和啟動風扇監(jiān)測的保護 。運行實踐證明，在裝有瓦斯保護的情況下，凡是油箱內(nèi)故障，瓦斯保護幾乎都有反應，尤其是在變壓器發(fā)生鐵芯故障、匝間短路等情況下，反應電氣量的繼電保護裝置往往靈敏度不夠或根本不反應，此時主要靠瓦斯保護切除故障。如不能包括引出線時，應采取快速切除故障的輔助措施。 （ 3） 變壓器后備保護應盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替。根據(jù)靈敏性的要求需要采用電壓元件時，將電壓元件接于低壓側(cè)的母線電壓互感器上。當發(fā)生不 對稱短路時，故障相電流繼電器動作，負序電壓繼電器動作，致使低電壓繼電器動作，最 終將變壓器兩側(cè)繼路器斷開。加上黑山變電所為適應工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要而新建，為了保護變壓器，所以設計使用過負荷保護。 并聯(lián)的電纜線路，以橫聯(lián)電流 差動保護作主保護，帶方向或不帶方向的電流保護作后備保護。其中第 一段為主保護，第二段為后備保護。黑山變電所 10KV 出線主要配置這種保護，由于線路存在供電距離長、個別線路負荷較重、負荷的季節(jié)性變化較大、線路繼電保護配置存在一定問題。它由電流繼電器 KA KA中間繼電器 KC 和信號繼電器 KS等構(gòu)成。熔斷器的額定電流按后面一段線路的最大負荷電流選取 ， 同時需和熔斷器前面線路的過電流保護在時限上取得配合。 10KV 線路保護處于系統(tǒng)各級保護的最末端，有時會出現(xiàn)時限逐級配合后無法滿足整定要求，如出現(xiàn) 10KV 出現(xiàn)保護整定時限為 0s,，甚至為理論上的“負值”。在繼電保護計算中，不僅要用到最大運行方式下的三相短路 電流值，尚須應用最小運行方式下的兩相或單相短路電流值來校驗其靈敏度。 在本次設計當中進行短路電流計算的是為了選擇繼電保護裝置和整定計算之用。 過電流保護的動作時限按階梯原則由電網(wǎng)的首端推至電網(wǎng)的末端，在設計合理的情況下， 10KV 線路裝設的過電流保護能獲得時限。一般 Km控制在 2～ 3 時較為理想。因此，為了防止穿越性時瓦斯保護誤動作，這里將油流速度整定在 1m/s。 基本側(cè)繼電器回路動作電流計算值為 Idz2=KkKjx/n1=1 1402/120=(A) （ 2） 確定基本側(cè)差動線圈及平衡線圈的匝數(shù) 基本側(cè)差動線圈匝數(shù)計算值為 Wcj=AW0/Idz2=60/=(匝 ) 式中 AWO— 繼電器的動作安匝 值，對于 BCH— 2型， AWO=60At 實際選用 W′ Cj為 5 匝。 I/ Wqh min(j) /IdZj=﹥ 2 故滿足要求