【正文】 3 36 36 36 37 39 40 415設(shè)備的選型設(shè)計(jì) 42 42 45 45 所選繼電器參數(shù)介紹 466總結(jié) 51致謝 53參考文獻(xiàn) 54附錄1 55附錄2 57附錄3 59附錄4 60緒言 課題背景電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要的電氣設(shè)備，在發(fā)電、輸電、配電環(huán)節(jié)中起著提高電壓以便于遠(yuǎn)距離輸送電能以及降低電壓給負(fù)荷供電等關(guān)鍵作用。其故障對供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，同時(shí)大容量的電力變壓器本身也是十分貴重的設(shè)備。在研究此課題前以修完《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》、《電力系統(tǒng)分析》、《電路》，具備了一定的理論知識，結(jié)合相關(guān)資料文獻(xiàn)和自學(xué)知識，對大容量變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)做全面的分析理解，弄清其原理，再將其拆分成若干小的課題。利用所學(xué)的課本和資料,圖書館資料，維庫數(shù)據(jù)庫，萬方數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中，可以搜索到許多相關(guān)的中英文參考文獻(xiàn)資料，和許多知名大學(xué)發(fā)表的論文，以及指導(dǎo)老師的大力指導(dǎo)和支持，因此研究本課題已經(jīng)具備了足夠的條件。通過這次設(shè)計(jì)來鞏固《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》、《電力系統(tǒng)分析》等課程所學(xué)的理論知識，并把所學(xué)知識運(yùn)用到分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題中，并且建立正確的設(shè)計(jì)思想，養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考的能力，為今后在工作崗位打好基礎(chǔ)。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究 本次設(shè)計(jì)的主要對象是位于某礦區(qū)變電所的兩臺(tái)主變壓器，型號為S96300/35(選型計(jì)算見附錄)，電壓等級為35KV，由兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，35KV為高壓側(cè)，由，兩條輸電線路與系統(tǒng)環(huán)并運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)變電所主接線如下圖21所示任務(wù)要求：根據(jù)變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況，對其進(jìn)行各種保護(hù)整定，并分析各種保護(hù)情況下靈敏度的校驗(yàn)過程，并繪制整個(gè)系統(tǒng)原理接線圖。系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式不一定就是保護(hù)的最大運(yùn)行方式，而系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式也不一定是保護(hù)的最小運(yùn)行方式。根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行以及選定的接地中性點(diǎn)全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式。根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入相應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式為最小運(yùn)行方式。根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)的數(shù)量發(fā)電機(jī)，變壓器和線路的運(yùn)行方式稱為正常運(yùn)行方式。對更復(fù)雜的系統(tǒng)，最大最小運(yùn)行方式的判斷是比較困難的，有時(shí)需要經(jīng)過多次計(jì)算才能確定。設(shè)計(jì)題目給定的條件為：系統(tǒng)35KV母線最大及最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗分別為=，=（=100MVA）.煤礦熱電廠有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓后由兩條電纜線路與煤礦變電所35KV母線相連。變電所兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。變電所一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行。變電所兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。變電所一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行。變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的任何一個(gè)故障時(shí)，由于短路電流和短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們就要從油箱里流向油枕的上部，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并有大量的氣體產(chǎn)生，此時(shí)，回游強(qiáng)烈的油流和氣體沖向油枕的上部。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面降低時(shí)應(yīng)瞬時(shí)作用于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，宜動(dòng)作于斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器，如降壓變壓器高壓側(cè)無斷路器且未采用第50條所列的措施時(shí)，則可作用于信號。對于變壓器引出線，套管及內(nèi)部的故障，應(yīng)采用下列保護(hù)方式。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的。變壓器的縱差保護(hù)與輸電線的縱聯(lián)差動(dòng)相似，工作原理相同，但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，為了保證變壓器縱差保護(hù)的正常運(yùn)行，必須選擇好適應(yīng)變壓器兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式，保證變壓器在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)兩側(cè)的二次電流等。從圖22可見，正常運(yùn)行和外部短路，流過差動(dòng)繼電器的電流為，在理想的情況下，其值等于零。變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為，即為短路點(diǎn)的短路電流。由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，因此，為了保護(hù)其縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作，必須適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器的變比，使得正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，差動(dòng)回路內(nèi)沒有電流。 要實(shí)現(xiàn)雙繞組變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。實(shí)際上，由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及勵(lì)磁涌流等因素的影響，即使?jié)M足式（21）條件，差動(dòng)回路中仍回流過一定的不平衡電流 , 越大，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流也越大，差動(dòng)保護(hù)靈敏度就越低。如變壓器的縱差保護(hù)對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)符合以下要求：（1）應(yīng)能躲過勵(lì)磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；（2）應(yīng)在變壓器過勵(lì)磁時(shí)不誤動(dòng)。過電流保護(hù)一般用于容量較小的降壓變壓器上，其單相原理接線如圖1—8 所示。max來整定，即op=式中 —可靠系數(shù)，~； —返回系數(shù)，； —變壓器的最大負(fù)荷電流。變壓器過負(fù)荷保護(hù)反映變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流。過負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反映變壓器各側(cè)繞組可能過負(fù)荷情況來選擇：（1）對于雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)側(cè)。（3）對三側(cè)有電源側(cè)電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均裝。（5）對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。應(yīng)按躲開變壓器的額定電流整定，即 式中—可靠系數(shù)，—返回系數(shù)；400千伏安及以上變壓器，當(dāng)臺(tái)數(shù)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他復(fù)合的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況下裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。在經(jīng)常無值班人員的變電所，必要時(shí)，過負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。變壓器油的溫度越高，油的劣化速度越快，實(shí)用年限減少。油溫高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影響壽命。凡是容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器均要裝設(shè)溫度保護(hù)，監(jiān)視上層油溫的情況；對于車間內(nèi)變電所，凡是容量在315kVA及以上的變壓器，通常都要裝設(shè)溫度保護(hù)；對于少數(shù)用戶變電所，凡是容量在800kVA左右的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)，但溫度保護(hù)只動(dòng)作于信號。(2) 后備保護(hù) 后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。(3) 輔助保護(hù) 輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。 同時(shí)性故障的配置方案制定保護(hù)配置方案時(shí)，對兩種故障同時(shí)出現(xiàn)的稀有情況可僅保證切除故障。 關(guān)于遠(yuǎn)后備保護(hù)的規(guī)定當(dāng)采用遠(yuǎn)后備方式時(shí)，在短路電流水平低且對電網(wǎng)不致造成影響的情況下（如變壓器或電抗器后面發(fā)生短路，或電流助增作用很大的相鄰線路上發(fā)生短路等），如果為了滿足相鄰線路保護(hù)區(qū)末端短路時(shí)的靈敏性要求，將使保護(hù)過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以縮小后備保護(hù)作用的范圍。 （主要針對110KV及以下電壓等級保護(hù)） 系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的要求電力設(shè)備或線路的保護(hù)裝置，除預(yù)先規(guī)定的以外，都不應(yīng)因系統(tǒng)振蕩引起誤動(dòng)作。 其他相關(guān)規(guī)定 （1）有獨(dú)立選相跳閘功能的線路保護(hù)裝置發(fā)出的跳閘命令，應(yīng)能直接傳送至相關(guān)斷路器的分相跳閘執(zhí)行回路。 （3）技術(shù)上無特殊要求及無特殊情況時(shí)，保護(hù)裝置中的零序電流方向元件應(yīng)采用自產(chǎn)零序電壓，不應(yīng)接入電壓互感器的開口三角電壓。 保護(hù)裝置在電流互感器二次回路不正?；驍嗑€時(shí)，應(yīng)發(fā)告警信號，除母線保護(hù)外，允許跳閘。 （6）繼電器和保護(hù)裝置的直流工作電壓，應(yīng)保證在外部電源為80%～115%額定電壓條件下可靠工作。 （8）跳閘出口應(yīng)能自保持，直至斷路器斷開。3短路電流的計(jì)算選取=100MVA和=，算出等值網(wǎng)絡(luò)中的各電抗的標(biāo)幺值如下：⑴架空線路的標(biāo)幺值=*=9=⑵架空線路的標(biāo)幺值 =*=12=⑶架空線路的標(biāo)幺值 =*=4=⑷并網(wǎng)電纜的標(biāo)幺值 =*==⑸發(fā)電機(jī)歸算的標(biāo)幺值=*=*=⑹變壓器,的標(biāo)幺值計(jì)算 ===⑺主變壓器的標(biāo)幺值 === 各元件參數(shù)計(jì)算結(jié)果列表線線路阻抗標(biāo)幺值線線路阻抗標(biāo)幺值線線路阻抗標(biāo)幺值并網(wǎng)電纜的阻抗標(biāo)幺值發(fā)電機(jī)歸算的阻抗標(biāo)幺值變壓器T6阻抗標(biāo)幺值變壓器T7阻抗標(biāo)幺值主變壓器的阻抗標(biāo)幺值低壓側(cè)短路時(shí)，穿越變壓器最大三相短路電流的計(jì)算Ⅰ ㈠最大運(yùn)行方式下，穿越變壓器的最大短路電流計(jì)算煤礦發(fā)電廠兩臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)工作，并且系統(tǒng)以最大運(yùn)行方式運(yùn)行，考慮低壓側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運(yùn)行，點(diǎn)短路時(shí)，計(jì)算短路電流㈠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，如下圖=+∥=+=======㈡系統(tǒng)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++=將兩臺(tái)發(fā)電機(jī)合并為一臺(tái)等值機(jī)，它對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為=++=++=計(jì)算電抗為==查計(jì)算曲線數(shù)字表求取短路周期電流的標(biāo)幺值，結(jié)果記入表中㈢計(jì)算短路點(diǎn)電流的有名值⑴點(diǎn)短路時(shí)，歸算到短路點(diǎn)電壓級的各電源的額定電流為== == 短路電流計(jì)算結(jié)果 點(diǎn)短路0sG1與G2合并系統(tǒng)S短路點(diǎn)總電流標(biāo)幺值有名值/KA點(diǎn)短路時(shí)穿越T1(T2)的短路電流為==Ⅱ 煤礦發(fā)電廠兩臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)工作，并且系統(tǒng)以最大運(yùn)行方式運(yùn)行，考慮低壓側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器斷開，點(diǎn)短路時(shí)，計(jì)算短路電流㈠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，如下圖 =+∥=+= === ==㈡系統(tǒng)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++=發(fā)電機(jī)G2對短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++=計(jì)算電抗為==查計(jì)算曲線數(shù)字表求取短路周期電流的標(biāo)幺值，結(jié)果記入表中㈢計(jì)算短路點(diǎn)電流的有名值⑴點(diǎn)短路時(shí)，歸算到短路點(diǎn)電壓級的各電源的額定電流為== == 短路電流計(jì)算結(jié)果 點(diǎn)短路0sG1與G2合并系統(tǒng)S短路點(diǎn)總電流標(biāo)幺值有名值/KA低壓側(cè)短路時(shí)，穿越變壓器最小三相短路電流的計(jì)算Ⅱ ㈠最小運(yùn)行方式下，穿越變壓器的最小短路電流計(jì)算煤礦發(fā)電廠僅有一臺(tái)發(fā)電機(jī)工作，同時(shí)系統(tǒng)以最小運(yùn)行方式運(yùn)行，考慮低壓側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運(yùn)行，點(diǎn)短路時(shí)，計(jì)算短路電流㈠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，如下圖=+∥=+==++=++===㈡系統(tǒng)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++=發(fā)電機(jī)G2對短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++ =計(jì)算電抗為==查計(jì)算曲線數(shù)字表求取短路周期電流的標(biāo)幺值，結(jié)果記入表中㈢計(jì)算短路點(diǎn)電流的有名值⑴點(diǎn)短路時(shí)，歸算到短路點(diǎn)電壓級的各電源的額定電流為== == 短路電流計(jì)算結(jié)果 點(diǎn)短路0sG2系統(tǒng)S短路點(diǎn)總電流標(biāo)幺值有名值/KAⅡ 煤礦發(fā)電廠一臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)工作，并且系統(tǒng)以最小運(yùn)行方式運(yùn)行，考慮低壓側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合，點(diǎn)短路時(shí)，計(jì)算短路電流㈠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，如下圖=+∥=+==++=++====㈡系統(tǒng)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++=發(fā)電機(jī)G2對短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗為=++=++ =計(jì)算電抗為==查計(jì)算曲線數(shù)字表求取短路周期電流的標(biāo)幺值，結(jié)果記入表中㈢計(jì)算短路點(diǎn)電流的有名值⑴點(diǎn)短路時(shí)，歸算到短路點(diǎn)電壓級的各電源的額定電流為== == 短路電流計(jì)算結(jié)果 點(diǎn)短路0sG2系統(tǒng)S短路點(diǎn)總電流標(biāo)幺值有名值/KA穿過每臺(tái)變壓器的最小三相短路電流為==變壓器高壓側(cè)短路時(shí)，流過最大三相短路電流計(jì)算煤礦發(fā)電廠兩臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)工作，并且系統(tǒng)以最大運(yùn)行方式運(yùn)行，變壓器高壓側(cè)短路（一）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡，如下圖 =+∥=+====㈡系統(tǒng)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為==將兩臺(tái)發(fā)電機(jī)合并為一臺(tái)等值機(jī)，它對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為==計(jì)算電抗為==，結(jié)果記入表中㈢計(jì)算短路點(diǎn)電流的有名值⑴點(diǎn)短路時(shí)，歸算到短路點(diǎn)電壓級的各電源的額定電流為== == 短路電流計(jì)算結(jié)果 點(diǎn)短路0sG1與G2合并系統(tǒng)S短路點(diǎn)總電流標(biāo)幺值有名值/KA變壓器高壓側(cè)短路時(shí)，流過最小三相短路電流計(jì)算Ⅱ 煤礦發(fā)電廠僅有一臺(tái)發(fā)電機(jī)工作，同時(shí)系統(tǒng)以最小運(yùn)行方式運(yùn)行，點(diǎn)短路時(shí)，計(jì)算短路電流。（2）穿越變壓器T1或T2的最小短路電流為K1點(diǎn)短路時(shí)的短路電流。(3)=，. 4保護(hù)的整定計(jì)算及靈敏度檢驗(yàn)（1）變壓器兩側(cè)的一次電流計(jì)算35kV側(cè) = == = = =577A 式中 ——變壓器的額定容量；——變壓器的一次額定電壓；——變壓器的二次額定電壓。平衡線圈接于35kV側(cè).（3）計(jì)算變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并將其歸算到基本側(cè)。：==577=式中 ——可靠系數(shù)， =*() =(1++) 6190 =式中 ——可靠系數(shù)，；——最大不平衡電流；——同型系數(shù)，變壓器兩側(cè)電流互感器不同型，查閱工程手冊選1；——由變壓器調(diào)壓引起的誤差，；——平衡線圈實(shí)際匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不同引起的誤差，；——外部短路流過基本側(cè)的最大短路電流。綜上所述。（3）確定BCH—2型差動(dòng)繼電器各線圈的匝數(shù)。即=+=6匝根據(jù)選取的基本側(cè)的工作線圈整定匝數(shù)，算出繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流和保護(hù)一次動(dòng)作電流分別為：===12A===1920A確定非基本側(cè)平衡線圈的匝數(shù)，即=(+) =(5+1)5=選用與相近的整數(shù)匝