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1、前 言 毕业设计是教学中必不可少的重要环节，通过毕业设计这一过程，能把所学的相关专业知识系统地串接起来，并且对于函授专业学生来说，也是一次理论与实践相结合的最好测试机会，为将来在实际工作中对专业知识的运用打下坚实的基础；设计的过程是一个独立思考，遇到问题或困难时通过请教老师，同学或查阅相关书籍把问题解决的过程。在这一过程中能培养起我们系统分析问题，解决问题及动手的能力。这次毕业设计的题目是：35kV总降压站继电保护设计，其设计内容如下：1、 总降压站主接线一次设计；2、 三相短路电流计算；3、 主变压器继电保护及整定计算；4、 10kV系统单相接地保护装置；5、 10kV各出线继电保护及整定计
2、算；6、 中央信号装置的设计；7、 各种图纸的绘制。由于自己知识的局限性及经验不够丰富，所以在设计过程中缺点、错误之处在所难免，希望在老师的指教下，自己能更好的总结和学习。中文摘要本文是对35kV总降压站继电保护进行设计。通过对设计条件和提供数据进行认真的研究分析，并在可靠性、经济性的基础上对各种可能方案进行对比论证，从而确定一个可行的最佳方案。其主要内容包括主接线一次设计、短路电流的计算、设备的选择和继电保护设计。关键字：电气主接线、短路计算、变压器、断路器、电流互感器、电压互感器、变压器继电保护、线路保护、单相接地、事故信号、预告信号、CAD绘图、变压器微机保护。第一章 35kV总降压站电
3、气主接线设计电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，而且对电器设备的选择、继电保护和自动装置的配置、配电装置的布置、以及控制方式的制定等都有决定性的关系，因此电气主接线设计是发电厂、变电站设计的首要部分。本章从设计任务要求出发，以电气主接线的设计为中心，分析了电气主接线的基本要求，综合各方面的因素，通过技术和经济论证比较后按要求设计了35kV总降压站电气主接线。第一节 电气主接线设计的原则和步骤一对电气主接线的基本要求：对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性。1. 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务
4、，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另一些发电厂和变电站来说则不一定满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几方面：a. 操作的方便性; b.调度的方便;c.扩建的方便性。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：a
5、. 节省一次投资; b.占地面积少; c.电能损耗少二、电气主接线的设计原则：电气主接线的设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，力争设备元件和设备的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。三、电气主接线的设计步骤：1对原始资料分析2主接线方案的拟定与选择3短路电流计算和主要电器选择4.绘制电气主接线图5.编制工程概算第二节 电气主接线图设计电气主接线图指用规定的电气设备图形符号和文字符号按工作顺序排列，详细表示电气设备或成套
6、装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。图中电气设备按断开位置画出。一、对设计任务书中所给原始资料分析：设计任务书给定系统为：系统电源距总降压站25kM，系统电源35kV，采用35kV，LGJ70架空线对总降压站输电，总降压站采用SFL110000/35主变压器一台， 由6路10kV架空线对数个工厂供电。系统最大三相短路容量Sxmax=1000MVA，最小三相短路容Sxmin=500MVA。由原始资料可知：给定系统为35kV单电源进线，单台主变供电，所供用户为三类负荷的35kV降压变电站。根据此降压变电站在电力系统中的作用和地位，电气主接线设计在满足一般供电可靠性的基础上，兼顾灵活性、操作方
7、便、安全和经济性来进行设计。一、35kV进线侧设计由于变电站为35kV单电源进线，考虑到变电站以后有扩建的可能，而采用单母线接线可方便的扩建为桥式接线、单母线不分段、单母线分段、单元接线等接线形式。因此35kV侧拟采用单母线接线，35kV电源进线用手车柜接入母线，设备选用户内形。二、主变压器接线设计主变压器采用SFL110000/35型，变压器中性点采用中性点不接地运行方式。主变压器35kV侧采用断路器与35kV母线连接。三、10kV侧接线设计由于10kV的6路出线所供负荷为工厂，属三类负荷，最大负荷为95A，对供电可靠性要求不是太高，从经济上考虑10kV母线采用单母线接线。10kV选用户内成
8、套设备。35kV和10kV母线采用单母线接线的原因：单母线接线的优点是： 接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且，母线便于向两端延伸，扩建方便。而缺点是：1. 可靠性差。母线或母线 隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电。2. 调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大短路电流。 由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置，其开合电流能力极低，只能用作设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。四站用变压器接线
9、设计因为站用变主要是提供厂区生活用电和设备检修用电，当主变压器和10kV母线检修或故障时，站用变压器将停电，所以选择站用变为35kV接线。主接线图见附图编号01。第二章 三相短路电流计算 第一节 35kV总降压站供配电系统干线图10kVLGJ-50 L-1:10km80ALGJ-50 L-2:8km70A 10MVAL-3:10kmLGJ-70系统电源L=25kmMapj=1.5mLGJ-7095A35kV L-4:15kmLGJ-7090Aapj=3.5mL-5:5kmLGJ-35Sxmax=1000MVA50ASxmin=500MVA L-6:9kmLGJ-35 60A 第二节 短路电流计
10、算概述 短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。短路对电力系统的正常运行和电气设备都有很大的危害，其危害主要有下面几个方面：（1）有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和人员。（2）巨大的短路电流通过导体时，一方面使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及使绝缘损坏；另一方面，巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。（3）短路时系统电压将大幅度下降，特别是靠近短路点处电压降低很多，结果对用户影响很大，可能破坏部分和全部用户的供电。（4）电力系统发生短路时会导致系统解列。 下面的短路计算是基于下面几个假设基础上的：（1） 正常工作
11、时，三相系统对称运行。（2） 所有电源的电动势相位角相等。（3） 系统中的同步和异步电机均为理想电机。（4） 电力系统中的各元件的磁路不饱和。（5） 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行，其中50% 负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。（6） 同步电机都具有自动调整励磁装置。（7） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（8） 输电线路的电容忽略不计。第三节 短路计算过程短路电流计算的步骤：（1） 网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗；（2） 求各电源的计算阻抗（将各转移阻抗按各发电机额定功率归算）；（3） 查运算曲线，得到各发电机额定功率为基准值的各电源送到短路点电流的标幺值；（4）
12、求（3）中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。根据后面的需要,短路电流的计算时间为0s,1s,2s.（5） 在要求提高计算准确度的情况下，可以进行有关的修正的计算。本文没有特别的要求就不进行修正计算。网络化简后得到下图：K310kV L-1 K4 L-2 K5系统电源K2K1 L-335kV K6 变压器35kV线路L-4Sxmax=1000MVA K7L-5K8 L-6 根据原始资料查教材电力系统分析得到各条线路的感抗值： L0=25km =0.417/kmL1=10km =0.374/kmL2=8km =0.374/kmL3=10km =0.364/kmL4=15km =0.364/
13、kmL5=5km =0.385/kmL6=9km =0.385/km根据总降压站变压器型号：SFL1-10000/35查电力变压器技术数据表得电压阻抗百分比Ud7.5一、 归算 取基准容量Sj=100MVA，35kV侧基准电压Uj1=37KV; 10侧基准电压Uj2 =10.5kV短路点的基准电流： 高压测：Ij1=低压测：Ij2=注：Ij1高压测基准电流 Ij2低压测基准电流 Sj基准容量Uj1高压测基准电压 Uj2低压测基准电压1、电源系统电抗标么值的计算：（Sxmax=1000MVA；Sxmin500MVA）X1max*= X1mix*=注：X1max*最大运行方式下的电抗标么值X1mi
14、x*最小运行方式下的电抗标么值Sxmax最大运行方式下的短路容量Sxmin最大运行方式下的短路容量2、35kV输电线路标么值的计算：X*= 注：X*35kV输电线路标么值线路感抗L线路长度3、主变压器标么值的计算：Xb*注：Xb*主变压器标么值 Ud%主变压器电压阻抗百分比4、10kV各输电线路标么值的计算：XL1*XL2*=XL3*=XL4*=XL5*=XL6*=注：XL1*、XL2*、XL3*、XL4*、XL5*、XL6*表示线路一至线路六的标么值、表示线路一至线路六的电抗值第四节 系统最大短路容量时各点的三相短路电流1、当 K1点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：
15、短路电流有名值：2、当 K2点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：3、当 K3点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：4、当 K4点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：5、当 K5点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：6、当 K6点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：7、当 K7点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：8、当 K8点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：
16、短路电流标么值：短路电流有名值：第五节 系统最小短路容量时各点电流的三相短路1、当 K1点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：2、当 K2点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：3、当 K3点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：4、当 K4点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：5、当 K5点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：6、当 K6点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名
17、值：7、当 K7点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：8、当 K8点发生短路时，短路计算如下 短路电抗标么值：短路电流标么值：短路电流有名值：第六节 一次设备的选择和校验由于此次设计内容主要是继电保护，一次设备的设计只考虑35kV及10kV断路器的选择上。高压断路器的作用是在有负荷的情况下即正常情况下能接通或断开负荷电流，在供电系统故障情况下（发生短路时），能迅速的切断短路电流，高压断路器选择的项目有：断路器的额定电压、额定电流和额定容量，按短路条件校验有热稳定和动稳定。一、35kV总降压站35kV侧电气设备选择和校验（一）根据已知条件选择35kV侧断路器
18、：1.选ZN-35/630型户外式少油断路器，其技术数据如下：1）额定电压35 kV2）额定电流630A 3）额定断流量：8kA4）热稳定电流：4s：8 kA2.将所选断路器参数与计算数据列表比较，判断所选断路器是否满足要求。断 路 器 选 择 结 果 表ZN35/630选择要求装设地点电气条件结论比较项目数据比较项目数据35kV35kV合格630A173.205A合格8kA1.810kA合格17kA4.616kA合格17kA4.616kA合格(kA)2.s3.931(kA)2.s合格 3.结论：所选断路器满足要求。二、10kV变压器侧断路器的选择和校验（校验灵敏度）1.根据已知条件选择10k
19、V变压器侧断路器选择ZN5-10/1000型户内式真空断路器，其技术数据如下：1）额定电压10 kV2）额定电1000 A3）额定断流量=25 kA4）极限通过电流峰值：63kA5）4s热稳定电流：25 kA6）固有分闸时间：0.05s7）合闸时间：0.1s2.将所选断路器参数与计算数据列表比较，校验所选断路器是否满足要求。断 路 器 选 择 结 果 表ZN5-10/1000选择要求装设地点电气条件结论比较项目数据比较项目数据10kV10kV合格1000A606.218A合格25kA3.410kA合格63kA8.696kA合格63kA8.696kA合格(kA)2.s16.279(kA)2.s合
20、格 3.结论：所选断路器满足要求。三.10kV出线线路侧断路器的选择和校验（校验灵敏度）根据已知条件选择10kV出线线路侧断路器1.选择ZN5-10/630型户内式真空断路器，其技术数据如下：1）额定电压10 kV2）额定电流630 A3）额定断流量：20 kA4）极限通过电流峰值：50kA5）4s热稳定电流：20 kA6）固有分闸时间：0.05s7）合闸时间：0.1s2.将所选断路器参数与计算数据列表比较，校验所选断路器是否满足要求。断 路 器 选 择 结 果 表ZN5-10/630选择要求装设地点电气条件结论比较项目数据比较项目数据10kV10kV合格630A606.218A合格25kA3
21、.410kA合格63kA8.696kA合格63kA8.696kA合格(kA)2.s16.279(kA)2.s合格 3.结论：所选断路器满足要求。第三章 主变压器保护及整定计算第一节 变压器继电保护故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式电力变压器是一种静止的电气设备，且是电力系统中十分重要的供电元件。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。一、变压器的故障1、变压器的油箱内部故障：包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。这些故障将产生电弧，烧坏绕组绝缘及铁芯，引起绝缘材料及变压器的强烈
22、气化，甚至造成油箱的爆炸。2、变压器的油箱外部故障：主要是变压器套管和引出线上发生的相间短路以及单相接地短路等。二、变压器的不正常运行状态由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时磁通密度相当接近于铁芯的饱和磁通密度，因此在过电压或低频等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。三、根据要设计35kV变电站主变压器的参数，可能出现的故障类型、不正常运行状态，相关国家标准的规定，对该变电站的主变压器配置以下保护：1. 瓦斯保护：它是油箱内部故障的主保护，能反
23、应油面降低，并可根据故障的严重程度，动作于信号或跳闸。2. 纵差动保护：用来保护变压器绕组、套管及引出线上的相间短路、匝间短路及接地短路。3. 复合电压起动的过电流保护：主要用作外部短路及内部短路时的后备保护。4. 过负荷保护：用来保护变压器的对称过负荷。第二节 变压器瓦斯保护 该变电站的主变压器是油浸式的。因此油箱内发生任何类型的故障或不正常工作状态都会引起箱内油的状态发生变化。瓦斯继电器具有反映油箱内油、气状态和运行情况的功能。用它构成的瓦斯保护能反应包括纵联差动保护不能反应的轻微故障在内的各种故障和不正常状态。瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件。它安装在油箱与油枕之间的连接管道上，为了不
24、妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有1%1.5%的升高坡度。通往继电器的连接管具有2%4%的升高坡度。瓦斯保护的原理接线图如下：图中，瓦斯继电器中上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成触点的抖动，为使断路器能可靠跳闸，选用了具有自保持线圈的BCJ中间继电器。为防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动，可利用QP将跳闸回路切换到信号回路。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应变压器油箱内部发生的
25、各种类型故障。瓦斯保护的缺点是不能反应油箱以外变压器套管及引出线等部位发生的故障，所以不能作为变压器内部故障的唯一保护。第三节变压器的差动保护由于瓦斯保护不能保护套管及引出线等油箱外部的故障。因此，容量较大的变压器上，几乎都装设了纵联差动保护，用于保护变压器绕组、套管及引出线上的短路故障。一、变压器的差动保护的基本原理差动保护是按比较被保护的变压器的两侧电流的大小和相位的原理实现的。为实现比较，因而采用了环流法接线其保护范围为两侧电流互感器之间的全部区域。差动保护的理如图所示（图附后），纵差动保护用于保护变压器绕组和引出线间的相间断路，其原理是：正常运行和外部故障时，保护不会动作如图所示，变压
26、器高压侧和低压侧两部分都有电流流过，在选择电流互感器的变比及连接时，要使两侧的互感器二次侧电流i1和 i2大小相等，方向相反，因此在差动继电器中流过的电流Ig=i1-i2=0,继电器不会动作。当变压器发生内部相间短路故障时，保护装置动作，如图b所示，此时只有接于电源侧的电流互感器1LH有短路电流Ld1流过其二次侧电流I1d,接于负荷侧的电流互感器3LH的一二次侧电流均为零，此时流入差动继电器的电流Ij=i1d,当继电器的整定值小于此电流时则继电器动作，发出信号和跳闸。单相原理图如下：二、变压器差动保护的特点1、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流由于变压器的励磁电流IL只流经它的电源侧，故造成变
27、压器两侧电流不平衡，在差动回路中产生不平衡电流，使保护误动。当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，可能出现很大的励磁涌流，其数值最大可达变压器额定电流的68倍，所谓励磁涌流，是在稳态工作时，变压器铁心中的磁通应滞后于外电压。如果空载合闸时，正好电压瞬时值u=0时接通电路，则铁心中应该具有磁通，但由于铁心中的磁通不通突变，将出现一个非周期分量的磁通，由于该分量衰减较慢，那么在最严重的情况下，经过半个周期后，铁心中的总磁通为稳态磁通和非周期分量磁通叠加，即。此时，由于铁心高度饱和使励磁电流剧烈增加，从而形成了励磁涌流，励磁涌流的大小与合闸瞬间电压的相位，变压器容量的大小，铁心中剩磁的大小和方
28、向以及铁心的特性等因素有关。而励磁涌流的衰减速度则随铁心的饱和深度及导磁性能的不同而变化。因此，励磁涌流具有以下特点：l 包含很大成份的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；l 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；l 波形之间出现间断；根据以上特点，在变压器纵联差动保护中采用下列方法防止励磁涌流的影响：l 采用具有速饱和铁心的差动继电器l 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别构成的保护l 利用二次谐波制动等2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由于变压器常采用Y、d11的接线方式，因此，其两侧电流的相位差为。此时，如果两侧的电流互感器采用常规接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一
29、个差电流流入继电器。为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后即可把二次电流的相位校正过来。Y,d11接线变压器的纵联差动保护接线和向量图电流互感器采用上述联接方式以后，在互感器接成三角形侧的差动一臂中，电流又增大了倍.此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中应没有电流，就必须将该侧电流互感器的变比加大倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等，故此时选择变比的条件是： 3-3-1式中，为适应Y，d接线的需要而采用的新变比，nB变压器变比。3、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由于
30、两侧的电流互感器都是根据产品目录选取标准的变比，而变压器的变比也是一定的。因此，三者的关系很难满足的要求，此时差动回路中将有电流流过。当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，是利用它的平衡线圈来消除此差电流的影响。4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流两侧互感器的型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同。因此，在差动回路中所产生的不平衡电流也就较大。应采用同型系数Ktx1的电流互感器。5、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流如果差动保护已按照某一变比调整好（如利用平衡线圈），则当分接头改接时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。差动保护的电流回路在带电的情况下是
31、不能进行分接头切换，否则会造成差动保护误动。因此，对由此而产生的不平衡电流，应在纵联差动保护的整定值中予以考虑。 为了抑制电流互感器计算变比与实际变比不同而引起的不平衡电流以及变压器本身励磁涌流所产生的不平衡电流，采用BCH-2X型差动继电器进行消除。差动线圈（工作绕组）的作用：在正常运行及外部故障的情况下，通过差动线圈的电流仅是不平衡电流，其对线圈的影响可以被平衡线圈消除到最小程度，不至于使差动继电器动作，当保护区内部故障，由于短路电流通过差动线圈，电流继电器即可迅速动作切除故障。两个平衡线圈的作用：由于变压器两侧的电流互感器变比不能完全匹配，其两侧的二次电流不相等，则在变压器正常运行时，差
32、动线圈中将有不平衡电流流过，为了消除这个不平衡电流的影响，通常将平衡线圈接入二次电流较小的一侧，适当地选择平衡线圈的数，使其所产生磁势能完全抵消由变比不匹配所引起的磁势，则在二次线圈中就不会感应电势，因此继电器中也没有电流，达到了消除不平衡电流的目的。短路线圈的作用原理：主要用来消除不平衡电流中的非周期分量电流，以提高保护动作的可靠性。（差动继电器的结构原理图见附图31）图3-1 BCH-2型差动继电器原理图对BCH-2差动继电器的原理图作些说明：BCH-2差动继电器具有一个差动线圈Wcd一个二次线圈W2，两个平衡线圈Wph1和Wph2以及由Wd和Wdd组成的短路线圈。BCH-2差动继电器的动
33、作安匝为60安匝，差动线圈在5、6、8、10、13、20匝处有抽头，因此，继电器的相应动作电流可整定为12、7.5、6、4.6、3安，如果平衡线圈不使用，还可以将平衡线圈当作差动线圈来使用，这时继电器差动线圈的最多匝数为39匝，相应的最小动作电流为1.54安。BCH-2差动继电器的短路线圈相等，并且有抽头可以改变，当抽头位于不同位置时它们的匝数不同，改变匝数可以得到继电器躲开非周期分量不同的特性，即直流分量愈大，所要求的一次交流动作电流也愈大，说明了速饱和变流器的作用；直流分量不变，短路线圈匝数愈多，所要求的一次动作电流也愈大，这就看出了短路线圈的作用；无直流分量在上述短路线圈各插头位置时，动
34、作安匝不变。因此要改变动作安匝就必须改变两个短路绕组的比数，即保持两个短路绕组的比值不变；设置两组平衡绕组的目的是为了适用于三组变压器。如果用于双组变压器，其一组平衡绕组可以当作差动线圈来使用，或者将两组平衡绕组分别接入差动回路的两臂中，使平衡更加精确，差动保护十分重视电流互感器的积极及差动继电器接线的准确性，以免引起误动作。BCH-2差动继电器保护整定计算参数名称35kV侧10.5kV侧变压器额定电流I1e=165AI2e=550A电流互感器接线方式三角形星型电流互感器一次电流值165285.8A550A电流互感器变比300/5=60600/5=120电流互感器二次电流值285.8/60=4
35、.76A550/120=4.581 继电器一次侧动作电流的计算由于二次回路额定电流35KV侧大于10.5KV侧，故此以35K侧作基本侧。1.1 躲过变压器外部故障的最大不平衡电流，差动保护的起动电流为：IdzJKkIbp.maxKk(10%Ktx+U+fza)Id.maxnl=1.3(10.10.050.05)3410=265.98A1.2 躲开电流互感器二次回路断线及励磁涌流电流IdzKkIf.maxKkI1e=1.3165=214.5A经过计算取两者的最大者为：Idz =266A为35kV侧一次动作电流。2.BCH-2型差动继电器的差动线圈和平衡线圈匝数整定计算二次回路中变压器额定电流最大
36、的一侧称为基本侧，将双绕组变压器两侧电流互感器分别接于差动继电器的两个平衡线圈上。1.35kV侧差动线圈和平衡线圈匝数计算（1）差动继电器的二次动作电流（2）35kV侧差动线圈和平衡线圈工作匝数计算Wgzj=（匝）式中：AW0 BCH-2型差动继电器匝数，取AW060安匝。 选取与Wgzj相近的整数值作为适合的差动线圈和一组平衡线圈之和的工作匝数，即Wgz1= Wcd1+ Wph17+18（3）以选出的适合工作匝数为基础，计算35kV侧差动继电器的二次动作电流为 式中：AW0 BCH-2型差动继电器匝数，取AW060安匝。2. 10kV侧平衡线圈匝数整定计算（1）10kV侧平衡线圈匝数计算Wp
37、h2j= Wgz1Wcd1结论：取平衡线圈2的适用匝数Wph21匝。（2）适用匝数与计算匝数不等而产生的相对误差计算=0.037（3）结论：小于0.05，不必再计算动作电流。2.短路线圈抽头的确定短路线圈的匝数用得越多差动继电器躲过励磁涌流的性能就愈好，而且内部故障时动作的可靠系数也愈高，但内部故障时短路电流中有较大的非周期分量，继电器的动作时间就会增长。在作为中小容量变压器差动保护时，由于励磁涌流倍数大，内部故障时短路电流中的非周期分量衰减较快，对保护装置的动作时间又可适当降低，因此短路线圈应该采用较多的匝数，一般选取“33或44”。对于大容量的变压器，由于励磁涌流的倍数小，又要求尽快切除故
38、障，因此短路线圈匝数适宜少些，一般取“33或22”，无论大、中、小容量的变压器，所选取的抽头是否合适，应该在保护投入运行之初，通过变压器空载合闸实验来确定。本设计采用“33”的短路线圈抽头。3.4带加强型速饱和变流器的BCH-2型差动保护灵敏系数校验变压器差动保护的灵敏系数校验用变压器在差动保护范围内发生故障时，流过差动继电器的最小短路电流进行校验。按要求，灵敏系数不应低于2。本设计中在系统最小运行方式下，已知10kV侧K2点发生三相短路时三相短路电流为=3.212 kA，则在系统最小运行方式下10kV侧K2点发生两相短路时，短路电流为：=（A）将折算到35kV侧，由于电流互感器35kV侧接成
39、三角形，所以作为电流互感器一次侧需乘以，即35kV侧电流互感器的一次折算电流为： ILmin=1445.40（A）再把此电流折算到电流互感器二次侧，它与35kV侧所选定的差动线圈与平衡线圈的匝数和的乘积与差动继电器给定的匝数之比，可得灵敏系数，即 KLm=结论：灵敏系数KLm2，故所选BCH-2型差动继电器灵敏度满足要求。第四节 复合电压起动的过电流保护原理本设计35kV总降压变电站主变压器采用复合电压起动的过电流保护作为主变压器内部相间短路时的后备保护。一、主变压器复合电压起动的过电流保护工作原理1.当变压器过流时，电流达到电流继电器的动作值时，电流继电器动作，电流继电器的常开触点闭合，如果
40、此时发生不对称短路，则会产生负序电压，负序电压继电器动作，负序电压继电器的常闭触点断开，低电压继电器的线圈失电，低电压继电器的常闭触点闭合，中间继电器的线圈得电，中间继电器的常开触点闭合，发出“电压回路断线”信号；同时时间继电器的线圈得电，经一定延时，时间继电器的常开触点闭合，信号继电器的线圈得电，发出“复合电压起动的过电流保护动作”信号；与此同时保护出口中间继电器线圈得电，出口中间继电器的常开触点闭合，变压器各侧断路器跳闸。2.与低电压起动的过电流保护相比,复合电压起动的过电流保护具有以下特点:(1) 由于负序电压继电器的整定值小.因此,在不对称短路时,电压元件的灵敏系数高;(2) 当经过变
41、压器后面发生不对称短路时,电压元件的工作情况与变压器采用的接线方式无关;(3) 在三相短路时,如果由于瞬间负序电压,使继电器4和5动作,则在负序电压消失后,5又接于线电压上,这时只要继电器5不返回,就可以保证保护装置继续处于动作状态.由于低电压继电器返回系数Kh1,因此,实际上相当于灵敏系数能提高Kh(=1.151.2)倍.由于具有上述优点且接线比较简单,因此,复合电压起动的过电流保护已代替了低电压起动的过电流保护,而得到比较广泛的应用.二、主变压器复合电压起动的过电流保护整定计算1.复合电压起动的过电流保护的电流元件动作电流整定按大于变压器的额定电流整定，即（A）结论：复合电压起动的过电流保
42、护电流元件的动作电流整定值取:=7A；动作时限取：t1.5s2.复合电压起动的过电流保护的负序电压元件起动电压整定 按躲开正常运行方式下负序过滤器出现的最大不平衡电压整定，即 （0.060.12）612（V）3.复合电压起动的过电流保护的相间电压元件起动电压整定 根据运行经验，通常采用以下公式整定相间电压元件（低电压继电器）的起动电压，即0.770（V）式中： 变压器35kV侧电压互感器的二次电压，V。4.灵敏系数的计算灵敏系数根据以下公式计算结论：电流元件的灵敏系数1.5，满足要求。第五节 主变压器过负荷保护一、主变压器过负荷保护1.主变压器过负荷保护原理接线图（原理接线图见附图34）图3-4 过负荷保护原理接线图2.对主变压器过负荷保护原理接线图作说明当2LH电流互感器检测到主变压器的电流时，电流继电器同样也检测到主变压器的电流变化情况，因为它们是处于一个串联的整体，当电流继电器检测到的电流超过
