第3章 变电所继电保护和自动装置规划

3.1系统分析及继电保护要求：

本设计110/35KV系统为双电源35KV单母线分段接线，110KV侧单母线分段接线，所接负荷多为化工型，属一二类负荷居多。

为保证安全供电和电能质量，继电保护应满足四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

3.2本系统故障分析：

本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

电力变压器的故障，分为外部故障和内部故障两类。

?变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。

?变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。

变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。

3.3 本设计继电保护装置原理概述：

3.3.1 110KV线路电流速断保护

110KV线路电流速断保护是根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围；有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。

3.3.2 110KV线路过电流保护

110KV线路过电流保护是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护；本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器，采用二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

3.3.3 平行双回线路横联方向差动保护

平行双回线路横联方向差动保护是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障;由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成，电流起动元件用以判断线路是否发生故障，功率方向元件用以判断哪回线路发生故障，双回线路运行时能保证有选择的动作。该保护动作时间0S，由于横联保护在相继动作区内短路时，切除故障的时间将延长一倍，故加装一套三段式电流保护，作为后备保护。

3.3.4 变压器瓦斯保护

变压器瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。

3.3.5 变压器纵联差动保护

变压器纵联差动保护是按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接

线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：

?靠整定值躲过不平衡电流 ?采用比例制动差动保护。 ?采用二次谐波制动。 ?采用间歇角原理。 ?采用速饱和变流器。

本设计采用较经济的BCH-1型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。

第4章 短路电流计算

用标幺值计算短路电流参数，确定短路计算点，计算短路电流值。

4.1 画出短路等值电路

如图4.1所示，

Xs.min=0.1Xs.max=0.22 Xl31.023 Xl41.0233 XT,H0.34130.3413 XT.M0.00790.0079 XT.L0.198410.1984 Xl5.4424 Xl25.442

图4.1 短路等值电路图

计算各元件电抗参数，取基准容量Sd?100MVA，基准电压为Ud1?10.5kV，

Ud2?37kV；基准电流为： Id1?100?1033?10.5100?1033?37?5500A，

Id2??1560A

（1） 计算电源系统基准电抗的标幺值。 Xs.min?SdSk.max?100?0.1， 1000 Xs.max?SdSk.min?100?0.2 500（2） 变压器各侧阻抗标幺值。

11 Uk100??10.5?17?6??10.75，Uk200??10.5?17?6???0.25

22 Uk300Uk100Sd10.751001???10.5?17?6??6.25，XT.H????0.3413 2100STN10031.5Uk200Sd?0.25100?????0.007937 100STN10031.5 XT.M XT.LUk300Sd6.25100????0.1984 100STN10031.5Sd100?0.4?15??5.442 22Ud210.5Sd100?0.4?15??1.023 22Ud373（3） 线路的基准电抗标幺值。 Xl1?Xl2?X1l1 Xl2?Xl4?X1l34.2 短路电流计算

由主接线分析可知，变压器的主保护为一台变压器单独运行为保护的计算方式，保护时，变压器后备保护作保护线路的远后备保护时，要校验k3、k4两点的灵敏系数，因此，除需要计算k1、k2两点最大、最小运行方式短路电流外，还需计算k3、k4两点的最小短路电流。 （1） k1点短路电流计算

3) Ik(1.max?Id1X?(k1).minId1?5500?8597A

0.1?0.3413?0.19843) Ik(1.min?X?(k1).max?55005500??7435A

0.2?0.3413?0.19840.73972) Ik(1.min?3?3?Ik1.min?0.866?7435?6439A 2（2） 求k2点短路电流

) Ik(32.max?Id2X?(k2).min?15601560??3599A

0.1?0.3413?0.00790.4334