電力系統繼電保護課程設計
專業： 電氣工程及其自動化
班級： 電氣092
姓名： 石玥
學號： 200909110
指導教師： 趙峰
蘭州交通大學自動化與電氣工程學院
2012 年 7月 7日
一臺雙繞組降壓變壓器的容量為20mva，電壓比為35±2×2.5%/6.6kv，y，d11接線；採用bch-2型繼電器。
求差動保護的動作電流。已知：6.
6kv外部短路的最大三相短路電流為9262a；35kv側電流互感器變比為600/5，6.6kv側電流互感器變比為1500/5；可靠係數取。試對變壓器進行相關保護的設計。
本課題要完成的主要內容是對變壓器進行主保護和後備保護的設計，並根據給定的原始資料對所選擇的各種保護進行整定計算。使之最終達到變壓器在任何故障下都能迅速的切斷故障，快速恢復執行。
(1) 相關專業提供的工程設計資料；
(2) 國家現行有關設計規程，規範及標準，主要包括：
《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（gb/t 14285-2006）
《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》（dl/t 478-2001）
《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》（dl/t 995-2006）
《微機繼電保護裝置執行管理規程》（dl/t 587-1996）
《繼電保護微機型實驗裝置技術條件》（dl/t 624-1997）
為了滿足電力系統穩定性方面的要求，當變壓器發生故障時，要求保護裝置快速切除故障。通常變壓器的瓦斯保護和縱差動保護構成雙重化快速保護。
(1) 差動保護：電流縱差動保護不但能區分割槽內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時的切除區內各種故障，具有明顯的優點。本設計中變壓器主保護主要選電流縱差動保護，差動保護是變壓器內部、套管及引出線上發生相間短路的主保護，同時也可以保護單相層間短路和接地短路，不需與其他保護配合，可無延時的切斷內部短路，動作於變壓器高低壓兩側斷路器跳閘。
為了保證動作的選擇性，差動保護動作電流應躲開外部短路電流時的最大不平衡電流。
(2) 瓦斯保護：變電所的主變壓器和動力變壓器，都是用變壓器油作為絕緣和散熱的。當變壓器內部故障時，由於短路電流和電弧的作用，故障點附近的絕緣物和變壓器油分解而產生氣體，同時由於氣體的上升和壓力的增大會引起油流的變化。
利用這個特點構成的保護，叫做瓦斯保護。瓦斯保護主要由瓦斯繼電器、訊號繼電器、保護出口繼電器等構成，瓦斯繼電器裝在變壓器油箱和油枕的連線管上。
(1) 低電壓啟動的過電流保護：其作用是為了防止又外部故障引起的變壓器繞組過電流，並作為相鄰元件保護的後備以及變壓器內部故障時主保護的後備。
(2) 零序電流保護：在發生接地故障時，變壓器中性點將出現零序電流，因此採用零序電流保護作為變壓器接地後備保護。
(3) 過負荷保護：變壓器長期過負荷執行時，繞組會因發熱而收到損傷。因此在本設計中，根據可能的過負荷情況，裝設過負荷保護。
變壓器一、二次迴路電流計算值如表3.1所示。
表3.1 變壓器
一、二次迴路電流計算值
續表差動電流一次側動作電流：按6.6kv側（基本側）計算。
(1) 按躲過最大不平衡電流計算，有
3.1)
式中：；電流互感器計算變比與實際變比不一致引起的相對誤差；變壓器分接頭改變引起的相對誤差；非週期分量係數；電流互感器同型係數；可靠係數。將上述取值均代入式(3.1)，可得
(2) 按躲過勵磁湧流條件，有
式中，勵磁電流最大倍數。
(3) 按躲過電流互感器二次迴路斷線的條件，有
以第一條件為最大，故。
動作電流
動作電壓：
(1) 按躲過正常執行時可能出現的最低工作電壓整定，有
(2) 按躲過電動機自啟動時的電壓整定，有
因此選定整定電壓為。
電流縱差動保護不但能夠正確區分內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時地切除區內各種故障。零序過電流保護採用兩段式，零序電流保護ⅰ段與相鄰元件零序電流保護ⅰ段相配合，其ⅱ段與相鄰元件零序電流保護後備段相配合。
根據配電裝置型別和整定計算結果，選擇電流互感器型號及引數如表4.1所示。
表4.1 電流互感器基本引數
由原始設計資料可知，本設計採用bch—2型繼電器，其具體引數如表4.2所示。
表4.2 bch—2型繼電器基本引數
圖1 瓦斯保護裝置原理接線圖
圖2 雙繞組三相變壓器縱差動保護裝置原理接線圖
圖3 低電壓啟動的過電流保護裝置原理接線圖
圖4 零序過電流保護裝置原理接線圖
圖5 過負荷保護裝置原理接線圖
差動保護：電流縱差動保護不但能正確區分割槽內外故障，而且不需要與其它元件的保護配合，可以無延時的切除區內各種故障，具有獨特的優點。但是變壓器縱差動保護一直存在勵磁湧流難以鑑定的問題，可以通過採用具有速飽和變流器或帶短路線圈的速飽和變流器的差動繼電器構成差動保護，或利用二次諧波制動原理構成差動保護，以及利用鑑別波形間斷角原理構成差動保護等措施克服其影響。
瓦斯保護：瓦斯保護的優點是簡單、經濟、靈敏度高，能反應變壓器油箱內部的一切故障，當有大量氣體產生時動作迅速。但是其缺點是不能反應變壓器油箱外部套管和引出線上的故障。
所以，它與差動保護共同作為變壓器的主保護。
後備保護可以防止由外部故障引起的變壓器繞組過電流，並作為相鄰元件（母線或線路）保護的後備以及在可能的條件下變壓器內部故障時主保護的後備，他與變壓器的主保護一起構成變壓器的完整保護。過電流保護按躲過可能出現最大負荷電流來整定，啟動電流比較大，對於升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器靈敏度往往不能滿足要求，因此本設計中採用低電壓啟動的過電流保護，可以提高保護靈敏度。但是低電壓啟動的過電流保護中有可能由於電壓互感器迴路發生斷線，低壓繼電器將會誤動作，因此在實際裝置中還要配置電壓回路斷線閉鎖功能。
參考文獻
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