電力系統(tǒng)繼電保護畢業(yè)設計論文

1、變壓器相間短路保護研究摘要：通過對差動保護比率制動整定計算中動作電流與自動系數分析，糾正了整定計算中一些錯誤概念。實現(xiàn)這種動作特性的縱差繼電器以差動電流作為動作電流，引入一側或多側短路電流作為制動電流。評論了各種微機差動保護，在此基礎上擬定了多段式微機差動繼電器方案，并介紹了差動比率制動整定方案和內部故障時靈敏度問題。關鍵詞： 相間短路；差動保護； 復合電壓啟動過電流保護；相位補償 1.引言隨著電力系統(tǒng)容量的增大，大機組不斷增多，在電力主設備上要求裝設優(yōu)越完善的或者雙重化的繼電保護裝置，這不僅對電力系統(tǒng)的可靠運行有著重大意義，而且可保護重要而昂貴的的主設備減少在各種設備和異常運行中所造成的設備

2、損壞，還有著顯著的經濟效益。因此，在電力主設備的保護設計中應遵守的原則是符合現(xiàn)行的繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程（GB 14285-2006），對具體的工程設計項目，則要求保護在配置、原理接線和設備選型等方面，根據電氣主接線和被保護設備的一次接線及主設備的運行工況和結構特點，達到可靠性、靈敏性、速動性和選擇性等四性要求。當靈敏性與選擇性產生矛盾時，首先要保證靈敏性，沒有靈敏性即失去了裝設保護的意義；當快速性與選擇性產生矛盾時，宜先滿足選擇性，但特殊情況下也可考慮快速無選擇性動作并采取補救措施。2變壓器保護裝設原則電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行

3、帶來嚴重的影響。同時大容量的電力變壓器也是十分重要的元件，因此必須根據變壓器的容量和重要程度考慮裝設性能良好，工作可靠的繼電保護裝置。（一） 變壓器應根據工程具體情況考慮裝設相應的保護對升壓、降壓、聯(lián)絡變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，按規(guī)定裝設相應的保護裝置：繞組及引出線的相間短路和中性點直接接地或經小電阻接地側的接地短路；繞組的匝間短路；外部相間短路引起的過電流；中性點直接接地或經小電阻接地電網中外部短路引起的過電流及中性點過電壓；過負荷；過勵磁；中性點非有效接地側的單相接地故障；油面降低；變壓器油溫、繞組溫度過高及郵箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障。根據繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程（GB 142

4、85-2006）及變壓器保護裝設的基本要求，對安砂水電站變壓器應裝設差動保護、瓦斯保護、復合電壓啟動過電流保護、對稱過負荷保護和過電壓保護。（二） 變壓器保護裝設的基本要求1. 變壓器對主保護的要求對變壓器的內部、套管及引出線的短路故障，按其容量及重要性的不同，應裝設下列保護作為主保護，并瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器：（1）電壓在10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，采用電流速斷保護。（2）電壓在10kV以上、容量在10MVA及以上的變壓器，采用縱差保護。對于電壓為10kV的重要變壓器，當電流速斷靈敏度不符合要求時也可采用縱差保護。（3）電壓為220kV及以上的變壓器裝設數字式保

5、護時，除非電量保護外，應采用雙重化保護配置。當斷路器具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。2. 變壓器對差動保護的基本要求縱聯(lián)差動保護應滿足下列要求：（1）應能躲過勵磁涌流和外部短路產生的不平衡電流；（2）在變壓器過勵磁時不應誤動作；（3）在電流回路斷線時應發(fā)出端線信號，電流回路斷線允許差動保護動作跳閘；（4）在正常情況下，縱聯(lián)差動保護的保護范圍應包括變壓器套管和引出線，如不能包括引出現(xiàn)時，應采取快速切除故障的輔助措施。在設備檢修等特殊情況下，允許差動保護短時利用變壓器套管電流互感器，此時套管和引線故障由后備保護動作切除；如電網安全穩(wěn)定運行有要求時，應將縱聯(lián)差動保護切至

6、旁路短路器的電流互感器。3. 變壓器裝設相間短路后備保護的基本要求對外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應裝設相間短路后備保護。保護帶延時跳開相應的斷路器。相間短路后備保護宜選用過流保護、復合電壓（負序電壓和線間電壓）啟動的過電流保護或復合電流保護（負序電流和單相式電壓啟動的過電流保護）。（1） 35-66kV及以下中小容量的降壓變壓器，宜采用過電流保護，其保護的整定值要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負荷。（2） 110-500kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，相間短路后備保護用過電流保護不能滿足靈敏性要求時，宜采用復合電壓啟動過電流保護或復合電流保護。4.影響變壓器縱聯(lián)差動保護的因素。電

7、流差動保護從原理上講，靈敏性高，選擇性好。但由于變壓器各側的額定電壓和額定電流不相等各側電流的相位也不同，且高低壓側是通過電磁聯(lián)系的在電源側有勵磁電流存在，更嚴重的是在空負荷合閘或外部短路故障切除有電壓恢復時，有很大的勵磁涌流出現(xiàn)，都將導致差動回路中的暫態(tài)不平衡電流和穩(wěn)態(tài)不平衡電流大大增加，這便構成了實現(xiàn)變壓器縱差保護的特殊問題（1）變壓器勵磁涌流所引起的不平衡電流對差動保護的影響。（2）變壓器兩側的電流相位不同產生的不平衡電流。（3）兩側電流互感器型號不同和計算變比與實際變比不同引起的不平衡電流對變壓器差動的影響。（4）變壓器帶負荷調整分接頭產生的不平衡電流對變壓器差動的影響3.變壓器差動保

8、護分析（一） Y、d變壓器差動保護不平衡電流產生的原因及減小不平衡電流的方法 在電力系統(tǒng)中大、中型變壓器采用Y,d11接線的很多，變壓器一、二次側線電流相位差為30°，如果兩側電流互感器采用系統(tǒng)接線方式，即使和的數值相等，其不平衡電流為=2sin15°=0.518。因此，必須補償由于兩側電流相位不同而引起的不平衡電流。具體方法是將Y,d11接線的變壓器星形側的電流互感器接成三角線接線，三角線接線側的電流感器接成星形線接線這樣可以使兩側電流互感器二次連接臂上的電流和相位一致如圖3-1（a）所示，變壓器Y,d11接線的電流相位圖如圖3-1（b）所示。按圖3-1（a）接線進行行為

9、補償后，高壓側保護臂中電流比該側互感器二次側電流打大倍，為使正常負荷時兩側保護臂中電流接近相等，故高壓側互感器變比側增大倍或采用計算機補償增大倍。 在實際接線中，必須嚴格注意與兩側電流互感器的極性要求，要防止發(fā)生差動繼電器的的了相互接錯，極性接反現(xiàn)象。在變壓器差動保護投入前要做一次接線檢查，在運行后，如測量不平衡電流值過大不合理時，應在變壓器帶負荷時，測量互感器一二次側的相位關系，判別接線是否正確。 圖3-1（a）為Yd11接線的三相變壓器及差動保護用兩側電流互感器的接線；圖3-1（b）為電流相量圖。其中、分別表示變壓器星形側的線電流，該側電流互感器二次電流為、，因電流互感器為三角形接線，故流

10、入差動臂的三個電流用軟件補償相位時可求得用做差動計算的三相電流為、 和為： / /它們正好分別與變壓器三角形接線側電流互感器二次側的電流方向反，故流入繼電器的總電流從理論上講可以校正平衡。但其計算結果也是必須達到圖3-1相位校正的效果。為了使正常工作及外部故障時差動回路中兩差動臂的電流大小相等，可以通過適當選擇電流互感器變比解決，考慮到電流互感器的二次額定電流為時，變壓器三角形接線側的電流互感器變比應為 （3-3）變壓器星形側的電流互感器變比應為 （3-4）上式中 變壓器組成星形側的額定電流。 變壓器繞組接成三角形側的額定電流； 在進行相位補償的同時還要進行數值補償（將Y側電流互感器接成d形）

11、，即。根據式（3-3）和式（3-4）的計算結果，選定一個接近并稍大于計算值的標準變比。 圖3-1 Yd11接線變壓器的差動保護接線和相量圖 （a）接線圖； （b）電流相量圖（二）拐點電流的選擇 帶比率制動特性的差動保護的動作特性，如圖中折線ABC所示，圖中，縱坐標為動作電流，橫坐標為制動電流，由線段AB、BC組成，特性的上方為動作區(qū)，下方為制動區(qū)。 稱為最小動作電流，稱為最小制動電流，又稱拐點電流（一般?。?。由于電流互感器的飽和與許多因素有關，制動特性中非線性部分的具體數值是不易確定的。而在兩折線式微機變壓器差動保護整定計算中，參數整定有兩種方法：第一種，根據最大誤差確定制動系數，再由拐點制動

12、電流求出最小動作電流；第二種方法是先確定最小動作電流，選擇拐點制動電流，確定斜率，最后確定制動系數。最后根據制動電流求出保護動作電流，差動電流除以保護動作電流，求出靈敏系數。其兩種方法在整定計算時個各有其有缺點，第二種方法在整定時計算簡單，安全可靠，但偏于安全。用第一種方法整定時，當拐點電流取小時，其動作區(qū)減少，制動區(qū)增大，靈敏度增大，這樣容易失去選擇性。其實制動電流達到多少時電流互感器開始飽和也是難以確定的，通常認為制動電流小于或略大于變壓器額定電流時肯定不會飽和。故拐點電流選取的范圍為：4.對差動保護、復合電壓啟動過電流保護進行評價（一）、變壓器的差動保護變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差

13、動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區(qū)外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區(qū)外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區(qū)內故障時，可以瞬時動作。但其缺點是對變壓器內部不嚴重的匝間短路反映不夠靈敏。變壓器因裝瓦斯保護。（二）、復合電壓啟動過電流保護復合電壓啟動的過電流保護通常作為變壓器的后備保護,它是由一個負序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件,兩個繼電器只要有一個動作,同時過電流繼電器也動作,整套裝置即能啟動。該保護較低電壓閉鎖過電流保護，在后備保護范圍內發(fā)生不對稱短路時,有較高靈敏度。在變壓器后發(fā)生不對稱短路時,電壓啟動元件的靈敏度與變壓器的接線方式無關。由于電壓啟動元件只接在變壓器的一側,故接線比較簡單。5.結論(1)比率差動保護的構成較復雜，影響其動作因素很多。對繼電保護的基本要求（選擇性、可靠性、靈敏性和速動性）是互相聯(lián)系而又不想矛盾，例如，有計算說明書表明靈敏系數復合要求時并不能保證保護的可靠性，綜合考慮各種不確定因素，對保護進行可靠性評估，確有必要且是可行的。（2）變壓器保護的各保護之間應在動作值和動作時限上相互配合，同時也應該在對繼電保護的基本要求出發(fā)相互配合，例如在復合電壓啟動的過電流保護中由于低壓側的低電壓元件靈