电力变压器保护毕业设计方案.doc

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电力变压器保护毕业设计
=====================================摘要
本文关键经过分析原始资料中关键设备参数，首先，需要对电力系统继电保护原理进行全方面系统复习、查阅相关资料，加深了解；其次，结合相关参数和多种继电保护原理，确定适适用于变压器保护方案，最终，分别对变压器进行多种保护整定和配置计算，而且依据系统一次设计图给出部分二次设计及其配置图和通常原理图。此次设计中关键采取保护有瓦斯保护、变压器纵联差动保护、低电压起动过电流保护、过负荷保护、温度保护。
继电保护是电力系统设计相关事故时减小停电范围、限制事故对设备损害这么一个领域。电力系统继电保护设计和配置是否合理，直接影响电力系统安全运行，故选择保护方法时，满足继电保护基础要求。选择保护方法和正确整定计算，以确保电力系统安全运行。
关键词 继电保护，变压器保护，灵敏度校验，短路电流计算，整定计算
Abstract
This paper mainly through the analysis of the original material of main equipment of parameters, first of all, need for transformer protection principle of comprehensive system review, refer to the relevant material, deepen understanding; Secondly, in conjunction with the relevant parameters and all kinds of relay protection principle, determine suitable for transformer protection scheme, then respectively, the transformer protection setting and configuration of calculated according to the system, and gives some secondary design drawings once its configuration diagram and general principle diagram. This design mainly adopts a transformer protection of gas protection, longitudinal league differential protection, over current protection, overload protection, temperature protection.
The Relay protection is electrical system design relevant accident reduce outage scope, limit the damage of equipment accidents such a field. Power system protection design and configuration whether reasonable, directly affecting the safe operation of the power system, so choose protection way, meet the basic requirements of the relay protection. Choose the right protection mode and setting calculation, to ensure the safe operation of the power system.
Key Words relay protection，transformer protection，sensitivity check，short-circuit current calculation，setting calculation

目录
摘要 1
Abstract 1
引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究目标和意义 1
2系统设计方案研究 2
2.1变电所主变压器基础情况介绍 2
2.2系统运行方法分析 3
2.2.1系统运行方法分析标准 3
2.2.2煤矿变电所多种电气运行方法分析 4
2.3 变压器多种保护及其装设条件 5
2.3.1瓦斯保护 5
2.3.2 纵差动保护 5
2.3.3过电流保护 8
2.3.4过负荷保护 8
2.3.5温度保护 9
2.2继电保护规程中对相关保护配置要求 9
2.4针对本设计规程要求 10
2.4.1 同时性故障配置方案 10
2.4.2 对经电流互感器接入保护要求 10
2.4.3 相关远后备保护要求 11
2.4.4 系统振荡对保护要求 11
2.4.5 其它相关要求 11
3短路电流计算 12
3.1标幺值归算 12
3.2短路电流计算 14
4保护整定计算及灵敏度检验 28
4.1变压器主保护整定计算及灵敏度检验 28
4.1.1纵连差动保护整定计算 28
4.1.2差动保护灵敏度校验 33
4.1.3变压器瓦斯保护整定 36
4.2相间后备保护整定及校验 36
4.2.1过电流保护动作电流整定 36
4.2.2过电流保护灵敏度校验 37
4.2.3过负荷保护 39
4.2.4温度保护 40
4.3变压器各个保护动作时限配合 41
5设备选型设计 42
5.1电流互感器选择 42
5.2继电器选择及参数介绍 45
5.2.1多种继电器原理 45
5.2.2 所选继电器参数介绍 46
6总结 51
致谢 53
参考文件 54
附录1 55
附录2 57
附录3 59
附录4 60

引言
1.1 课题背景
电力变压器是电力系统中关键电气设备，在发电、输电、配电步骤中起着提升电压方便于远距离输送电能和降低电压给负荷供电等关键作用。其故障对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响，同时大容量电力变压器本身也是十分珍贵设备。所以依据变压器容量和电压等级及其关键程度，装设性能良好、动作可靠地继电保护。
在研究此课题前以修完《电力系统继电保护》、《电力系统分析》、《电路》，含有了一定理论知识，结合相关资料文件和自学知识，对大容量变压器继电保护设计做全方面分析了解，搞清其原理，再将其拆分成若干小课题。《电力系统分析》上对短路电流计算知识，《电力系统继电保护》及相关知识和参考资料，对各继电保护进行整定算，得出继电保护配置，最终在前面基础上把变压器继电保护线路设计出来，最终达成整体掌握整个课题目标。
利用所学书本和资料,图书馆资料，维库数据库，万方数据库，在数据库中，能够搜索到很多相关中英文参考文件资料，和很多著名大学发表论文，和指导老师大力指导和支持，所以研究本课题已经含有了足够条件。
1.2 课题研究目标和意义
本设计围绕煤矿变电所主变压器护整定计算展开分析和讨论，关键设计了短路电流计算、继电保护整定、校验，和继电保护配置等方面。经过这次设计来巩固《电力系统继电保护》、《电力系统分析》等课程所学理论知识，并把所学知识利用到分析和处理生产实际问题中，而且建立正确设计思想，养成理论联络实际，独立思索能力，为以后在工作岗位打好基础。
本设计研究意义：
1、在这次论文学习中，巩固自己在大学里面所学课程理论知识，理论联络实际，做到对书本理论知识利用；
2、在论文设计过程中，尽可能多学些实际东西，独立完成论文设计，并主动争取老师指导，养成独立思索能力；
3、在毕业设计中养成认真细致工作作风，克服马虎潦草不负责弊病，为以后进入工作岗位打好基础；
4、掌握继电保护设计内容、步骤和方法；
5、同时提升计算、制图和编写技术文件技能。
2系统设计方案研究
2.1变电所主变压器基础情况介绍
此次设计关键对象是在某矿区变电所两台主变压器，型号为S9-6300/35(选型计算见附录)，电压等级为35KV，由两台变压器并列运行，35KV为高压侧，由，两条输电线路和系统环并运行。6.3kV侧主接线形式为单母线接线，并经过两条平行双回线路和煤矿热电厂相连接。
此次设计变电所主接线以下图2-1所表示
任务要求：依据变压器实际运行情况，对其进行多种保护整定，并分析多种保护情况下灵敏度校验过程，并绘制整个系统原理接线图。

2-1变电所主接线

2.2系统运行方法分析
2.2.1系统运行方法分析标准
电力系统运行方法改变，直接影响保护性能，所选择保护方法，应在多种系统运行方法下全部能满足选择性和灵敏性要求，所以在设计之出，就先要系统对变电站运行方法分析，方便和以后计算和定值整定工作，另外也能够有针对性设置短路点，简化计算工作，提升设计效率。
系统最大运行方法不一定就是保护最大运行方法，而系统最小运行方法也不一定是保护最小运行方法。
对过量保护来说，通常全部是依据系统最大运行方法来确定保护整定值，以确保选择性，因为只要在最大运行方法下能确保选择性，其它运行方法下也一定能保护其选择性；灵敏性校验则要依据最小运行方法来进行，因为在最小运行方法下，灵敏度仍然符合要求，那在其它运行方法下，灵敏度也一定能满足要求。
依据系统最大负荷需要，电力系统中发电设备全部投入运行和选定接地中性点全部接地系统运行方法称为最大运行方法。继电保护中，短路时经过保护短路电流为最大运行方法。
依据系统最小负荷需要，电力系统中发电设备全部投入对应发电设备且系统中性点只有少部分接地运行方法为最小运行方法。继电保护中，经过保护短路电流为最小运行方法。
依据系统正常负荷需要，投入和之相适应数量发电机，变压器和线路运行方法称为正常运行方法。这种运行方法在十二个月之内运行时间最长。对更复杂系统，最大最小运行方法判定是比较困难，有时需要经过数次计算才能确定。对于某特殊运行方法，运行时间很短，对确保保护选择性或灵敏度有困难时，且在保护拒动或误动不会引发大面积停电情况，可不予考虑。
2.2.2煤矿变电所多种电气运行方法分析
设计题目给定条件为：系统35KV母线最大及最小运行方法下系统电抗分别为=0.46，=0.57（=100MVA）.煤矿热电厂有两台发电机经升压后由两条电缆线路和煤矿变电所35KV母线相连。虑变电所全部可能运行方法，以确定继电保护装置整定计算和灵敏度校验时所需要各个短路电流
运行方法1：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行，同时煤矿热电厂两台发电机同时工作。变电所两台变压器并列运行。
运行方法2：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行，同时煤矿热电厂两台发电机同时工作。变电所一台变压器单独运行。
运行方法3：变电所高压侧单母线运行，低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行，同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所两台变压器并列运行。
运行方法4：变电所高压侧单母线运行，低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行，同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所一台变压器单独运行。
运行方法5：煤矿发电厂两台发电机同时工作，而且系统以最大运行方法运行，变压器高压侧短路
运行方法6：煤矿发电厂仅一台发电机工作，而且系统以最小运行方法运行，变压器高压侧短路

2.3 变压器多种保护及其装设条件
2.3.1瓦斯保护
在变压器油箱内常见故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成短路，或高压绕组对地绝缘破坏引发单相接地。变压器油箱内发生任何一个故障时，因为短路电流和短路点电弧作用，将使变压器油及其它绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们就要从油箱里流向油枕上部，当故障严重时，油会快速膨胀并有大量气体产生，此时，回游强烈油流和气体冲向油枕上部。利用油箱内部故障时这一特点，能够组成反应气体改变保护装置，称之为瓦斯保护.
800千伏安及以下油浸式变压器，应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面降低时应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时，宜动作于断开变压器各电源侧断路器，如降压变压器高压侧无断路器且未采取第50条所列方法时，则可作用于信号。400千伏安及以下车间内油浸式变压器，也应装瓦斯保护。对于变压器引出线，套管及内部故障，应采取下列保护方法。
2.3.2 纵差动保护
变压器纵联差动保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上多种短路保护故障，是变压器主保护。
纵联差动保护是按比较被保护变压器两侧电流大小和相位原理实现。为了实现这种比较，在变压器两侧各装设一组电流互感TA1、TA2，其二次侧按环流法连接，即若变压器两端电流互感器一次侧正极性端子均置于靠近母线一侧，则将它们二次侧同极性端子相连接，再将差动继电器线圈按环流法接入，组成纵联差动保护，见图1-3。变压器纵差保护和输电线纵联差动相同，工作原理相同，但因为变压器高压侧和低压侧额定电流不一样，为了确保变压器纵差保护正常运行，必需选择好适应变压器两侧电流互感器变比和接线方法，确保变压器在正常运行和外部短路时两侧二次电流等。其保护范围为两侧电流互感TA1、TA2之间全部区域，包含变压器高、低压绕组、套管及引出线等。

从图2-2可见，正常运行和外部短路，流过差动继电器电流为，在理想情况下，其值等于零。但实际上因为电流互感器特征、变比等原因，流过继电器电流为不平稳电流。变压器内部故障时，流入差动继电器电流为，即为短路点短路电流。当该电流大于KD动作电流时，KD动作。
因为变压器各侧额定电压和额定电流不一样，所以，为了保护其纵联差动保护正确动作，必需合适选择各侧电流互感器变比，使得正常运行和外部短路时，差动回路内没有电流。
图2-2中，应使 （2-1）
式中——高压侧电流互感器变比；
——低压侧电流互感器变比。
要实现双绕组变压器纵联差动保护，必需合适选择两侧电流互感器变比。所以，在变压器纵联差动保护中，要实现两侧电流正确比较，必需先考虑变压器变比影响。
实际上，因为电流互感器误差、变压器接线方法及励磁涌流等原因影响，即使满足式（2-1）条件，差动回路中仍回流过一定不平衡电流 , 越大，差动继电器动作电流也越大，差动保护灵敏度就越低。所以，要提升变压器纵联差动保护灵敏度，关键问题是减小或消除不平衡电流影响
（1）用于6300千伏安及以上并列运行变压器；
（2）用于10000千伏安及以上单独运行变压器；
（3）用于6300千伏安及以上厂用工作变压器，对厂用备用变压器可装设电流速断保护替换差动保护。
如变压器纵差保护对单相接地短路灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。纵联差动保护整定值可小于额定电流。
纵联差动保护应符合以下要求：
（1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生不平衡电流；
（2）应在变压器过励磁时不误动。
差动保护范围通常包含变压器套管以其引出线，但在某种情况下，如母线上进，出线回路较少发电厂和变电所，差动保护可利用变压器套管内部电流互感器。
2.3.3过电流保护
过电流保护通常见于容量较小降压变压器上，其单相原理接线图1—8 所表示。保护装置动作电流应按躲过变压器可能出现最大负荷电流IL。max来整定，即
op=
式中 —可靠系数，通常采取1.2~1.3；
—返回系数，通常采取0.85；
—变压器最大负荷电流。

通常见于降压变压器，保护装置整定值应考虑事故时可能出现过负荷。
2.3.4过负荷保护
变压器过负荷保护反应变压器对称过负荷引发过电流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延时动作于信号。
过负荷保护安装侧，应依据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择：
（1）对于双绕组升压变压器，装于发电机侧。
（2）对一侧无电源三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。
（3）对三侧有电源侧电源三绕组升压变压器，三侧均装。
（4）对于双绕组降压变压器，装于高压侧。
（5）对两侧有电源三绕组降压变压器，三侧均应装设。
过电流保护动作电流。应按躲开变压器额定电流整定，即

式中—可靠系数，取1.05
—返回系数；取0.85
400千伏安及以上变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其它复合备用电源时，应依据可能过负荷情况下装设过负荷保护。过负荷保护应接于一相电流上，带时限作用于信号。在常常无值班人员变电所，必需时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
2.3.5温度保护
当变压器冷却系统发生故障或发生外部短路和过负荷时，变压器油温将升高。变压器油温度越高，油劣化速度越快，实用年限降低。当油温达115-120℃时，油开始劣化，而到140-150℃时劣化更显著，以致不能使用。油温高将促进变压器绕组绝缘加速老化影响寿命。所以《变压器运行规程》（DLT572-1995）要求：上层油温要进行监视。通常容量在1000kVA及以上油浸式变压器均要装设温度保护，监视上层油温情况；对于车间内变电所，通常容量在315kVA及以上变压器，通常全部要装设温度保护；对于少数用户变电所，通常容量在800kVA左右变压器，全部应装设温度保护，但温度保护只动作于信号。

2.2继电保护规程中对相关保护配置要求
(1)主保护
主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障保护。
(2) 后备保护
后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方法。
远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路保护实现后备。
近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路另一套保护实现后备保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。

(3) 辅助保护
辅助保护是为补充主保护和后备保护性能或当主保护和后备保护退出运行而增设简单保护。
(4) 异常运行保护
异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态保护。

2.4针对本设计规程要求

2.4.1 同时性故障配置方案

制订保护配置方案时，对两种故障同时出现稀有情况可仅确保切除故障。

2.4.2 对经电流互感器接入保护要求

在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生影响。

2.4.3 相关远后备保护要求

当采取远后备方法时，在短路电流水平低且对电网不致造成影响情况下（如变压器或电抗器后面发生短路，或电流助增作用很大相邻线路上发生短路等），假如为了满足相邻线路保护区末端短路时灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，能够缩小后备保护作用范围。必需时，可加设近后备保护。
（关键针对110KV及以下电压等级保护）

2.4.4 系统振荡对保护要求

电力设备或线路保护装置，除预先要求以外，全部不应因系统振荡引发误动作。使用于220kV～500kV电网线路保护，其振荡闭锁应满足以下要求：
（1）系统发生全相或非全相振荡，保护装置不应误动作跳闸；
（2）系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路如发生多种类型不对称故障，保护装置应有选择性地动作跳闸，纵联保护仍应快速动作；
（3）系统在全相振荡过程中发生三相故障，故障线路保护装置应可靠动作跳闸，并许可带短延时。

2.4.5 其它相关要求

（1）有独立选相跳闸功效线路保护装置发出跳闸命令，应能直接传送至相关断路器分相跳闸实施回路。
（2）使用于单相重合闸线路保护装置，应含有在单相跳闸后至重合前两相运行过程中，健全相再故障时快速动作三相跳闸保护功效。
（3）技术上无特殊要求及无特殊情况时，保护装置中零序电流方向元件应采取自产零序电压，不应接入电压互感器开口三角电压。
（4）保护装置在电压互感器二次回路一相、两相或三相同时断线、失压时，应发告警信号，并闭锁可能误动作保护。
保护装置在电流互感器二次回路不正常或断线时，应发告警信号，除母线保护外，许可跳闸。 （通常采取有条件闭锁）
（5）使用于220kV及以上电压电力设备非电量保护应相对独立，并含有独立跳闸出口回路。
（6）继电器和保护装置直流工作电压，应确保在外部电源为80%～115%额定电压条件下可靠工作。
（7）对220kV～500kV断路器三相不一致，应尽可能采取断路器本体三相不一致保护，而不再另外设置三相不一致保护；如断路器本身无三相不一致保护，则应为该断路器配置三相不一致保护。
（8）跳闸出口应能自保持，直至断路器断开。自保持宜由断路器操作回路来实现。

3短路电流计算
3.1标幺值归算

选择=100MVA和=，算出等值网络中各电抗标幺值以下：
⑴架空线路标幺值=*=0.36×9×=0.24
⑵架空线路标幺值 =*=0.36×12×=0.32
⑶架空线路标幺值 =*=0.37×4×=0.11
⑷并网电缆标幺值 =*=0.08×0.53×=0.0031
⑸发电机归算标幺值=*=0.132×*=0.704
⑹变压器,标幺值计算 =××=0.0808××=0.45
⑺主变压器标幺值 =×=0.075×=1.19
表2.1 各元件参数计算结果列表
线线路阻抗标幺值
0.24
线线路阻抗标幺值
0.32
线线路阻抗标幺值
0.11
并网电缆阻抗标幺值
0.0031
发电机归算阻抗标幺值
0.704
变压器T6阻抗标幺值
0.45
变压器T7阻抗标幺值
0.45
主变压器阻抗标幺值
1.19
3.2短路电流计算
低压侧短路时，穿越变压器最大三相短路电流计算
Ⅰ ㈠最大运行方法下，穿越变压器最大短路电流计算
煤矿发电厂两台发电机同时工作，而且系统以最大运行方法运行，考虑低压侧单母线分段且母联断路器闭合运行，点短路时，计算短路电流

㈠进行网络简化，以下图

=+∥=0.46+=0.63
===0.59
===0.595
㈡系统对短路点转移阻抗为=++=0.63+0.595+=1.855
将两台发电机合并为一台等值机，它对短路点转移电抗为
=++=0.59+0.595+=1.742
计算电抗为=1.742×=0.653
查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值
，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==3.44KA ==9.16KA
短路电流计算结果
点短路0s

G-1和G-2合并
系统S
短路点总电流
标幺值
1.61
0.539

有名值/KA
5.538
4.94
10.48

点短路时穿越T1(T2)短路电流为
==5.24KA
Ⅱ 煤矿发电厂两台发电机同时工作，而且系统以最大运行方法运行，考虑低压侧单母线分段且母联断路器断开，点短路时，计算短路电流
㈠进行网络简化，以下图

=+∥=0.46+=0.63
===0.59
==1.19
㈡系统对短路点转移阻抗为
=++=0.63+1.19+=3.09
发电机G-2对短路点转移阻抗为
=++=0.59+1.19+=2.89
计算电抗为=2.89×=1.08
查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值
，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==3.44KA ==9.16KA
短路电流计算结果
点短路0s

G-1和G-2合并
系统S
短路点总电流
标幺值
0.940
0.32

有名值/KA
3.23
2.96
6.19

低压侧短路时，穿越变压器最小三相短路电流计算
Ⅱ ㈠最小运行方法下，穿越变压器最小短路电流计算
煤矿发电厂仅有一台发电机工作，同时系统以最小运行方法运行，考虑低压侧单母线分段且母联断路器闭合运行，点短路时，计算短路电流
㈠进行网络简化，以下图

=+∥=0.57+=0.74
=++=0.0031+0.45+0.704=1.18
==1.19
㈡系统对短路点转移阻抗为
=++=0.74+1.19+=2.68
发电机G-2对短路点转移阻抗为
=++=1.18+1.19+ =4.27
计算电抗为=4.27×=0.80
查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值
，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==1.72KA ==9.16KA
短路电流计算结果
点短路0s

G-2
系统S
短路点总电流
标幺值
1.301
0.37

有名值/KA
2.24
3.39
5.63

Ⅱ 煤矿发电厂一台发电机同时工作，而且系统以最小运行方法运行，考虑低压侧单母线分段且母联断路器闭合，点短路时，计算短路电流
㈠进行网络简化，以下图

=+∥=0.46+=0.63
=++=0.0031+0.45+0.704=1.18
===0.595
㈡系统对短路点转移阻抗为
=++=0.74+0.595+=1.705
发电机G-2对短路点转移阻抗为
=++=1.18+0.595+ =2.72
计算电抗为=2.72×=0.51
查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值
，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==1.72KA ==9.16KA
短路电流计算结果
点短路0s

G-2
系统S
短路点总电流
标幺值
2.111
0.59

有名值/KA
3.63
5.37
9.0
穿过每台变压器最小三相短路电流为==4.5KA
变压器高压侧短路时，流过最大三相短路电流计算
煤矿发电厂两台发电机同时工作，而且系统以最大运行方法运行，变压器高压侧短路

（一）进行网络化简，以下图

=+∥=0.46+=0.63
===0.59
㈡系统对短路点转移阻抗为
==0.63
将两台发电机合并为一台等值机，它对短路点转移电抗为
==0.59
计算电抗为=0.59×=0.221查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==0.585KA ==1.56KA
短路电流计算结果
点短路0s

G-1和G-2合并
系统S
短路点总电流
标幺值
4.938
1.587

有名值/KA
2.889
2.476
5.365
变压器高压侧短路时，流过最小三相短路电流计算

Ⅱ 煤矿发电厂仅有一台发电机工作，同时系统以最小运行方法运行，点短路时，计算短路电流。

㈠进行网络简化，以下图

=+∥=0.57+=0.74
=++=0.0031+0.45+0.704=1.18
㈡系统对短路点转移阻抗为
==0.74
发电机G-2对短路点转移阻抗为
==1.18
计算电抗为=1.18×=0.221
查计算曲线数字表求取短路周期电流标幺值
，结果记入表中
㈢计算短路点电流有名值
⑴点短路时，归算到短路点电压级各电源额定电流为
==0.293KV ==1.56KV
短路电流计算结果
点短路0s

G-2
系统S
短路点总电流
标幺值
4.938
1.35

有名值/KA
1.447
2.106
3.553

变压器各点短路时电流数据表

变压器各点短路时电流数据表
短路点
短路方法
K1
K2
三相短路（KA）
两相短路（KA）
三相短路（KA）
两相短路（KA）
最大运行方法
6.19
5.36
10.48
9.08
最小运行方法
4.5
3.897
5.63
4.88
短路电流计算结果
经以上计算，比较得：
（1）穿越变压器T1或T2最大短路电流为K2点短路时短路电流，其有名值为6.19KA,归算到电源侧为1.05KA。
（2）穿越变压器T1或T2最小短路电流为K1点短路时短路电流，其有名值为4.50KA，归算到到电源侧为0.766KA。
（3）变压器高压侧内部故障时最大三相短路电流为5.365KA，最小三相短路电流为3.553KA。
(3)35KV侧最大负荷电流为1.3=127.79A，归算到低压侧为750.77A.
4保护整定计算及灵敏度检验
4.1变压器主保护整定计算及灵敏度检验
4.1.1纵连差动保护整定计算
（1）变压器两侧一次电流计算
35kV侧 = ==98.3A
6.3kV侧 = = =577A
式中 ——变压器额定容量；
——变压器一次额定电压；
——变压器二次额定电压。
（2）变压器电流互感器计算变比
变压器Y型侧（高压侧）电流互感器变比为：
= = =
变压器△型侧（低压侧）电流互感器变比为：
==
选择电流互感器标准变比
= =

则差动保护臂中二次额定电流为
===2.838A
===3.606A
—为接线系数
表2.3 计算结果列表
参数
变压器两侧计算数值
额定电压（kV）
35
6.3
一次侧额定电流（kA）
98.3
577
电流互感器接线方法
△
Y
选择电流互感器变比

差动保护臂中二次额定电流（A）
2.838
3.606
因为<，故选择6.3KV侧为基础侧。平衡线圈接于6.3kV基础侧，平衡线圈接于35kV侧.
（3）计算变压器差动保护动作电流，并将其归算到基础侧。
1）确定保护装置一次动作电流。
a.躲过变压器励磁电流为：
==1.3×577=750.1A

式中 ——可靠系数，查阅工程手册选择1.3
b.躲过外部短路最大不平衡电流
=*
()
=1.3×(1×0.1+0.05+0.05) ×6190
=1609.4A
式中 ——可靠系数，查阅工程手册选择1.3；
——最大不平衡电流；
——同型系数，变压器两侧电流互感器不一样型，查阅工程手册选1；
——由变压器调压引发误差，取0.05；
——平衡线圈实际匝数和计算匝数不一样引发误差，取0.05；
——外部短路流过基础侧最大短路电流。
c.躲过电流互感器二次回路断线时变压器最大负荷电流（用替换）
=× =1.3×577=750.1A
式中——变压器最大负荷电流；
——可靠系数，查阅工程手册选择1.3。
总而言之，选择6.3kV侧一次动作电流为1609.4A。
（2）差动继电器基础侧（6.3kV侧）二次动作电流为:
===10.0A
——接线系数，电流互感器为Y型接线时为1，电流互感器为△型接线时为。
（3）确定BCH—2型差动继电器各线圈匝数。该继电器在保持时，其基础动作安匝为安匝，据此计算35kV侧工作线圈计算匝数为：
===6.4
选择实用整定匝数6匝
为了平衡得更正确，使不平衡电流影响更小，可将基础侧平衡线圈作为动作匝数一部分，基础侧工作线圈匝数等于差动线圈和平衡线圈之和，选择差动线圈和平衡线圈整定匝数匝，=5匝，=1匝。即
=+=6匝

依据选择基础侧工作线圈整定匝数，算出继电器实际动作电流和保护一次动作电流分别为：

===12A
===1920A
确定非基础侧平衡线圈匝数，即
=(+)-
=×(5+1)-5
=2.624
选择和相近整数匝作为非基础侧平衡线圈整定匝数，实际选择=3匝。,此时相对误差为
===-0.049<0.05
所以计算结果有效。
按变压器内部两相短路故障时最小短路电流校验
===2.39>2
——变压器内部故障时最小短路电流，用母线处短路时流经短路点短路电流来替换。
经校验变压器差动保护灵敏度合格

4.1.2差动保护灵敏度校验
。

BC相短路时，有=-,=-
Y侧三相电流关系为
=-2=-2=-
故有-=0
-=3=
-=-3
对CJA：=0
对CJB：=+==
对CJC: =+=-=
一样因为三相CJ是采取或逻辑开启保护，在校验内部故障灵敏度时，取三相电流中较大者，故===0.0305KA
= (+)=30.5×（5+1）=183 Wb.A
此时接线系数为取为1。
===3.05>2
灵敏度满足要求
4.1.3变压器瓦斯保护整定
轻瓦斯保护动作值采取气体容积表示。通常气体容积整定范围为250-300cm³。对于容量在10兆伏安以上变压器，多采取250-300cm³ 。气体容积调整可经过改变重锤位置来实现。重瓦斯保护动作值采取油流流速表示。通常整定范围在0.6-1.5m/s，该流速指是导油管中油流速度。对FJ3-80型复合继电器进行油速调整时，可先松动调整螺杆，在改变弹簧长度即可，通常整定在1m/s左右。
本设计对象为S9—6300/35型变压器，额定容量较大，所以将轻瓦斯保护动作值气体容积整定为300cm³，将重瓦斯保护动作值油流流速整定为1.2m/s。
4.2相间后备保护整定及校验
4.2.1过电流保护动作电流整定
（1）躲过并列运行中切出一台变压器时所产生过负荷电流。两台变压器容量相同，则另一台变压器最大负荷电流为：
==2=2×98.3=196.6A
==×196.6=254.4A
_可靠系数，取1.1_1.2
_返回系数，取0.85
_每台变压器额定电流
（2）考虑低压侧负荷电动机自开启时最大电流
==×=180.3A
_可靠系数，取1.1_1.2
_返回系数，取0.85
_自开启系数，其数值和负荷性质相关，6~10KV侧取1.5—2.5
（2）灵敏度校验
===3.68>1.5
式中 ——变压器内部最小两相短路电流。
符合继电保护规程要求。
其动作时限和定时限过电流相同，取0.5S。
4.2.2过电流保护灵敏度校验
当低压侧AB相发生电流互感器内部两相短路时，在故障点，流过A.B.C三相短路电流分别为，=-,=0，设△侧各相绕组中电流分别为
，则
-=（1）
-=（2）
-=（3）
分别用（1）减去（2），（2）减去（3），（1）减去（3），考虑到++=0，求出 =-(4)
==(5)
设变压器变比为，则=,=,=,代入(4)(5)式，可得==
=
亦即在Y侧有= =-2=-2
低压侧===×5.63=4.88KA =0
为线电压，此处为==5.87
高压侧过电流保护拟采取二二Y接线，则====0.480KA
===0.9