【正文】 對于 yn， d11 變壓器 eI1 =eeUS13 =2423120210? = 286。 eI2 =eeUS23 =353120210? =1983 式中 Se —— 變壓器額定容量 （ KVA） eI1 ， eI2 —— 變壓器高、低壓側(cè)的額定電流 （ A） eU1 ， eU2 —— 變壓器高、低壓側(cè)的額定電壓 （ KV） 電流互感器變比選擇： 220KV 側(cè) 52863? = 5495 選 5600 35KV 側(cè) 51983 選 53000 計(jì)算差動(dòng)回路各臂在額定負(fù)荷下的電流 jeI。1 = 5111LejI IK = 56002863? = jeI。2 = 5222LejI IK = 530001983 = 式中 jeI。1 ， jeI。2 —— 高、低壓臂的額定電流 （ A）。 jK1 ， jK2 —— 高、低壓側(cè)電流互感器二次接線系數(shù)。 LI1 ， LI2 —— 高、低壓側(cè)電流互感器一次額定電流 （ A）。 因?yàn)? jeI。1 jeI。2 所以 選 220KV 側(cè)為基本側(cè)。 短路計(jì)算 1）當(dāng) 220KV 側(cè)發(fā)生三相短路故障時(shí)的最大短路電流 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 1jI = 220310031 ??jjUS =262 （ A） ( 1 ) dmax1I = 2621 ??ijjXI =819 （ A） ( 2 ) jS —— 基準(zhǔn)容量。 1jI —— 220KV 電壓級(jí)基準(zhǔn)電流。 2）當(dāng) 35KV 側(cè)發(fā)生三相短路故障時(shí)的最大短路電流 2jI = 35310032 ??jjUS =1652 （ A） ( 3 ) dmaxI = ?ijjXI =14120 （ A） ( 4 ) jS —— 基準(zhǔn)容量。 2jI —— 35KV 電壓級(jí)基準(zhǔn)電流。 歸算到基本側(cè)的電流為 2maxdI = ??2421412035 （ A） ( 5 ) dmax1I 2maxdI 所以 ,變壓器發(fā)生三相短路時(shí)最大的電流為 A 確定差動(dòng)元件的動(dòng)作電流 0。dzI 正常運(yùn) 行時(shí)，為防止裝置在制動(dòng)電流為 0。zI 時(shí)誤動(dòng)作，要求 0。dzI 大于負(fù)荷電流為 20。zI 時(shí)的不平衡電流 fbpI。 ，即 0。dzI = fbpkIK 。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 fbpI。 =（ ff nIU ????? ） 20。zI ( 6 ) 式中 kK —— 可靠系數(shù)，可取 。 U? —— 變壓器調(diào)壓范圍引起得誤差，取 。 fI? —— 正常運(yùn)行時(shí)電流互感器的誤差，取 。 fn? —— 正常運(yùn)行時(shí)自耦變壓器的誤差，取 。 將上述各值代入式中得 0。dzI = 0。zI 目前我國各型保護(hù)裝置的 0。zI =5 ~ A 因此 0。dzI = ~ A 實(shí)取 0。dzI = 1 A (更偏向安全 ) 確定比率制動(dòng)系數(shù) rK 外部故障發(fā)生最大短路電流 dmaxI 時(shí)，為了防止誤動(dòng)作， 要求裝置的動(dòng)作電流 dzmaxI 大于差動(dòng)回路的最大不平衡電流 bpmaxI ，即 dzmaxI = kK bpmaxI bpmaxI =（ U? + dI? + dn? ） dmaxI ( 7 ) 式中 dI? 一故障時(shí)電流互感器的誤差 (取 dI? = ) dn? 一故障時(shí)自耦變流器的誤差 (取 dn? = 0. 1) 其余參數(shù)同前 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 將上述各值代入 ( 7 )式得 dzmaxI = 0. 3 2 5 dmaxI ( 8 ) 此時(shí)裝置的制動(dòng)電流 zI = 2 dmaxI ，根據(jù)比率制動(dòng)系數(shù)的定義，在圖中可求出 : rK = I2I II ?? ( 9 ) 將 ( 8 )式代 入上式得 rK = ?? （ 10） 由前述得知 0。dzI = l A。 0。zI = 5 ~ A 并考慮 dmaxI 15 A 將上述各值代入 ( 10 ) 式得 rK 0. 159 實(shí)取 rK =0. 2 (更偏向安全 ) 校驗(yàn)差動(dòng)元件最小靈敏系數(shù) mK mK 按下式計(jì)算 mK =dzmin2dminII （ 11） 式中 2dminI 一保護(hù)范圍內(nèi) 發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的最小短路電流。 dzminI 一發(fā)生 2dminI 時(shí)，差動(dòng)元件的動(dòng)作電流。 由于牽引變壓器一般為單側(cè)電源供電，內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)元件的制動(dòng)電流zI = 2dminI ，因此此時(shí) dzminI 可由圖求出 : 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 dzminI = rK ( 2dminI — 0。zI }+ 0。dzI ( 12 ) 將上式代入 ( 11 )式得 mK = ? ?dz . inr2dm inIIKIK I ?? （ 13） 由前述得知 : 0。dzI = l A， 0。zI = 5 ~ A ， rK =0. 2 因此 mK ≥ rK1 (14) 根據(jù)“規(guī)范”要求 mK 不得小于 2，由 (14)式可見 :只要 rK ≤ 21 , mK 就能滿足要求。 將 rK =0. 2 代入 ( 14 ) 式得 mK ≥ 5 所以滿足靈敏度的要求。 從圖所示的比率制動(dòng)特性曲線可見，差動(dòng)元件的起動(dòng)電流 dzminI 將減小，因此，根據(jù) (11)式，其 mK 將更高。這說明采用比率差動(dòng)保護(hù)裝置時(shí)靈敏度是相當(dāng)高的。 確定二次諧波制動(dòng)系數(shù) xK 根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 :勵(lì)磁涌流中的二次諧波含量與基波含量之比均在20%以上，因此取 xK = 0. 20 確定速斷元件動(dòng)作電流 dxI , 為了防止空投變壓器時(shí)發(fā)生誤動(dòng)作， dxI 應(yīng)大于最大的勵(lì)磁涌流，一般按下式計(jì)算：對于 220KV 側(cè) dxI =8 jeI。1 = 8 ?= （ A） 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 jeI。1 —— 高壓臂的額定電流。 對于 35KV 側(cè) dxI = 8 jeI。2 = 8 ? = （ A） jeI。2 —— 低壓臂的額定電流 變壓器后備保護(hù)整定計(jì)算 220KV 側(cè)方向低電壓閉鎖過電流保護(hù)整定計(jì)算 1)、電流元件定值整定計(jì)算 按躲過變壓器額定電流整定，即 dzI =fkKK eI = ? = （ A） (15) 式中， kK — 可靠系數(shù)，取 1. 2— 1. 3。 fK — 返回系數(shù)，取 。 eI — 變壓器高壓側(cè)額定電流。 2)、電壓閉鎖元件定值整定計(jì)算 低電壓元件的起動(dòng)值應(yīng)小于在正常運(yùn)行情況下母線可能出現(xiàn)的最低工作電壓。同時(shí)，在外部故障切除后電機(jī)自起動(dòng)過程中，保護(hù)必須返回。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，低電壓繼電器的動(dòng)作電壓為 dzU = TeU。 = ?220 =154 （ KV） (16) TeU。 — 變壓器的額定線電壓。 3)、靈敏度校驗(yàn) 對于電流元件，當(dāng) 35KV 側(cè)為正常運(yùn)行方式，在 220KV 母線上發(fā)生三相短路時(shí)計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最小短路電流為 3mindI = A，則 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 ImK = dzdII3min = (17) 4)、動(dòng)作時(shí)間整定 已 知 220 KV 及 35KV 后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 s。低電壓閉鎖過電流保護(hù)的整定動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與出線后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相配合，為了留有余度，取 1t = 4 s 作用于 220 KV 側(cè)斷路器。 2t = s 作用于主變壓器兩側(cè)斷路器。 35KV 側(cè)方向低電壓閉鎖過電流保護(hù)整定計(jì)算 1)、 電流元件定值整定計(jì)算 dzI =fkKK eI = ? = （ A） (18) 繼電器動(dòng)作電流 dzjI =3000dzI = （ A） eI — 變壓器低壓側(cè)額定電流。 2)、電壓閉鎖元件定值整定計(jì)算 按正常系統(tǒng)運(yùn)行工作電壓計(jì)算，取 dzjU =154 （ KV） 3)、靈敏度校驗(yàn) 對于電流元件，當(dāng) 35KV 側(cè)為正常運(yùn)行方式，在 220KV 母線上發(fā)生兩相短路時(shí)計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最小短路電流為 2mindI = 4940 A ，則 ImK = dzdII2min = (19) 4)、動(dòng)作時(shí)間整定 動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與各側(cè)相間后備保護(hù)段最長時(shí)間 (s)配合，取 1t = 4 s 作用于主變壓器 35KV 側(cè)斷路器。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 2t =4. 5 s 作用于主變壓器兩側(cè)斷路器 。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 3 章 變壓器微機(jī)保護(hù)的硬件原理 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 變壓器微機(jī)保護(hù)裝置的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，如圖 所示，主要由五個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊作為一個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一塊印制板上或集中在一個(gè)單元上，最后安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱中，這樣做，一方面能充分利用有限的機(jī)箱空間，使裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，另一方面，也方便了調(diào)試與維護(hù)工作，尤其 是對緊急修復(fù)的情況，只需更換相應(yīng)的模塊即可，大大減少了維護(hù)人員的現(xiàn)場工作量，提高裝置的可靠性和可維護(hù)性。 在圖 中，交流輸入模塊是由 1個(gè)電壓互感器和 2個(gè)電流互感器組成，其作用是將現(xiàn)場交流電流、電壓量變換成在主控制板模塊的采集范圍內(nèi)的交流電流及電壓。 電源模塊的作用是將 220V 直流 (或交流 )電壓變換為士 5V、 12V 和 24V 直流電壓，供給主控制板模塊、開關(guān)量 1/0 模塊和信號(hào)指示模塊作為電源。 主控制板模塊包含信號(hào)的調(diào)理濾波、模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、邏輯信號(hào)判斷、通信以及輸入 /輸出等功能。開關(guān)量 1/0 模塊將 主控制板模塊的邏輯輸入進(jìn)行隔離驅(qū)動(dòng)，完成出口動(dòng)作等功能。信號(hào)指示模塊具有簡明指示裝置運(yùn)行狀態(tài)的功能。顯示鍵盤模塊可以實(shí)時(shí)顯示裝置的工作狀態(tài)、故障等詳細(xì)信息，進(jìn)行各項(xiàng)整定值的修改和查詢。端子模塊將裝置所有的電源、 1/0、通信等接線端子匯總，便于安裝調(diào)試，使裝置具有模塊化的特點(diǎn)，便于擴(kuò)展使用。 本次設(shè)計(jì)主要對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； CPU主系統(tǒng)；開關(guān)量輸入 \輸出回路，跳閘出口及信號(hào)回路進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)及研究。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸 入系統(tǒng)）作用是將輸入至保護(hù)裝置的電壓和電流等模擬量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成微機(jī)系統(tǒng)所需的數(shù)字量。包括電流電壓采集、電壓形成、VFC 型 A/D 轉(zhuǎn)換兩部分。 電流電壓采集 由繼電保護(hù)的構(gòu)成可知，繼電保護(hù)動(dòng)作與否的判斷來自于電力系統(tǒng)的電參數(shù)，如電流、電壓等，這些原始數(shù)據(jù)的模擬量非常大，為了設(shè)備安全和人身安全，一般需先經(jīng)過電壓互感器，電流互感器將高電壓，大電流變換為較低數(shù)量級(jí)。如 100V， 5A等。電力系統(tǒng)連接如圖 : 鍵盤顯示模塊 處理器模塊 出口模塊 電源模塊 互感器模塊 電壓、電流量輸入 開關(guān)量輸入、輸出 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t