继电保护7

1 设计原始资料

1.1 具体题目

一台双绕组牵引变压器的容量为63MV A ，电压比220±2×2.5%/27.5kV ，Y ，d11接线；已知：27.5kV 外部短路的最大短路电流为4800A 、最小短路电流为4000A ，可靠系数取3.1rel K 错误！未找到引用源。。试对牵引变压器进行相关保护的设计。

1.2 要完成的内容

本设计要完成的内容有：对变压器进行主保护和后备保护的选择；根据给定的资料对所选择的保护进行整定及计算。使之最终达到变压器在任何故障下都能迅速的切断故障，快速恢复运行。

2设计的课题内容

2.1主保护配置

为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。通常变压器的瓦斯保护和纵差动保护构成双重化快速保护。

（1）瓦斯保护

变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它有两个输出触点：一个反应变压器内部的不正常情况或轻微故障，称为轻瓦斯；另一个反应变压器的严重故障，称为重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，使运行人员能够迅速发现故障并及时处理；重瓦斯动作于跳开变压器各侧断路器。当变压器发生轻微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在油箱的上方，气体沿管道上升，使气体继电器内的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲去，气体继电器感受到油速达到动作门槛时，重瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。

（2）纵差动保护

电流纵差动保护不但能正确区分区内外故障，而且不需要与其它元件的保护配合，可以无延时的切除区内各种故障，具有明显的独特的优点。本设计中变压

器的主保护主要选电流纵差动保护，它不需与其他保护配合，可无延时的切断内部短路，动作于变压器高低压两侧断路器跳闸。为了保证动作的选择性，差动保护动作电流应躲开外部短路时的最大不平衡电流。

当变压器正常运行或外部短路时，如图1所示，流过差动继电器的电流为

0'2

'1

=-=∙∙

∙

I I I r ，继电器不动作。

当变压器内部短路，如图2所示，流过差动继电器的电流为∙∙

∙

+='2

'1

I I I r ，数值很大，继电器动作。

∙∙

∙∙

∙

1

I ∙

2

I ∙

'1

I

∙'2

I

d

I 1

QF 2

QF ∙

r

I

∙∙

∙∙

∙

1I ∙

2

I ∙

'

1I ∙'2

I

d

I 1

QF 2

QF ∙

r

I

图1 变压器正常运行或外部短路 图2 变压器内部短路

2.2后备保护配置

变压器的后备保护选择过电流保护和低电压启动的过电流保护。

低压过电流保护主要是为了保护外部短路引起的变压器过电流，它同时也可以做为变压器差动保护以及馈线保护的后备保护。

3保护的配合及整定计算

3.1主保护的整定计算

3.1.1额定值计算

（1）变压器各侧额定电流。

110kV 侧

A 33.165220

363000

3HN =⨯==

e B U S I 27.5kV 侧

A 65.13225

.273630003LN =⨯==

e B U S I （2）选择电流互感器变比。

110kV 侧

53.2865333.165=⨯，选择5300

605300TA1==n

27.5kV 侧

565.1322，选择51500 30051500TA2==n

3.1.2基本侧动作电流

（1）躲过外部短路故障时的最大不平衡电流整定

umb.max rel set I K I = （1）

式中 r e l

K ——可靠系数，取1.3； unb.max I ——外部短路故障时最大不平衡电流。

最大不平衡电流

()k .m a x st np za unb.max 1.0I K K U f I +∆+∆= （2） 式中 za f ∆——变比差系数；

k.max I ——外部短路故障时最大短路电流；

np K ——非周期分量系数，采用加强型速饱和变流器时，取1； st K ——电流互感器同型系数，取1；

U ∆——由变压器分接头改变引起的相对误差，一般可取调整范围的一半，

取0.05。 变比差系数

TA2T

TA1za 31n n n f -=∆ （3）

式中 T n ——变压器变比，取8；

TA1n ——变压器高压侧电流互感器变比； TA2n ——变压器低压侧电流互感器变比。

由式（3）得

za f ∆066.030038

601=⨯⨯-=

由式（2）得

unb.max I ()A 8.1036

4800111.005.0066.0=⨯⨯⨯++= 由式（1）得

set I A 84.13478.10363.1=⨯=

（2）躲过变压器的最大励磁涌流

N μrel set I K K I = （4）

式中 N I ——变压器的额定电流；

rel K ——可靠系数，取1.3～1.5；

μK ——励磁涌流最大倍数，采用加强速饱和变流器差动保护，取1。

由式（4）得

set I A 75.185168.13224.1=⨯=

（3）躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流

l.max rel set I K I = （5）

式中 r e l

K ——可靠系数，取3.1； l.max I ——变压器的最大负荷电流，可取变压器的额定电流。

错误！未找到引用源。由式（5）得

set I A 48.171968.13223.1=⨯=

按上面的三个条件计算纵差动保护的动作电流，并选取最大者，比较可知：选一次动作电流

A 75.1851set =I

3.1.3灵敏度校验

27.5kV 侧最小短路电流为A 4000k.min =I 灵敏度校验

set

k.min

sen I I K =

216.275.18514000>== 满足灵敏度要求。