主变压器的保护(编辑修改稿)

主变压器的保护(编辑修改稿)内容摘要：

越小，消除谐振的效果越好； 对电容电流变化的适用范围较大，简单、可靠、经济。 中性点接地电阻的选择： 从减少短路电流对设备的冲击角度和从安全角度考虑，减少故障点入地电流，降低跨步电压和接触电压， I 值越小越好，即中性点接地电阻应越大越好； 为将弧光接地过电压限制在 2 倍以内，一般按 IR = (1～ 4) IC 要求选择接地电阻； 中性点经电阻接地系统是通过各线路的零序保护判断和切除故障线路的，在选择 Rn 时，要保证每条线路零序保护灵敏度要求。 选择中性点接地电阻必须根据电网的具体条件，考虑限制弧光接地过电压、继电保护灵敏度、对通讯干扰、安全等因素。 目前，深圳各区变电所中性点均采用15Ω，北京、广州等地的变电所则采用。 6～ 35kV 配电网的接地方式选择 以架空线路为主的城乡配网，架空线路发生接地故障 70%为瞬间故障。 只需按照规程要求，以系统电容电流是否大于 10A 来确定，选用中性点不接地或自动跟踪消弧线圈接地方式。 以电缆线路为主的城乡配网， 变电所覆盖面较大， 出线较多且一般为电缆线路，系统电容电流也较大，据有关文献和运行实践， 电缆线路发生接地故障大约 50%为瞬间故障。 但由于电缆线路的特殊性，一般可选用小电阻接地方式，牺牲一些供电可靠性，来防止扩大 事故。 以架空和电缆混合线路为主的城乡配网，兼顾架空和电缆线路的特点，使配网的接地方式选择在自动跟踪消弧线圈和小电阻两种方式上左右为难。 单相接地故障时，非故障相对地工频电压升高 31/2 UC、持续时间长，可能引起多点绝缘击穿， 事故 扩大。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 消弧线圈无法补偿谐波电流，而有些城市或工厂中谐波电流所占比例为 5%～15%，仅谐波电流就足 以支持电弧稳定燃烧。 寻找单相接地故障线路困难，目前许多小电流接地选线的动作率还不理想，往往仍采用试拉法。 电缆沟或电缆排管内的电缆发生单相接地时，寻找故障线路时间长，在带接地故障运行期间，容易引起人身触电。 另一方面采用小电阻接地方式，可能错误切除瞬间故障线路，造成对用户的供电中断，降低了供电可靠性，减少了供电量。 决定了主变压器中性点的接地方式《电力工程电气设计手册》简述了主变110— 500KV 侧采用直接接地方式： a 、凡是自耦变压器，其中性点须直接接地或经小阻抗接地。 b 、凡是低压侧有电源的升压方法或降压变电站至少应有一台变压器直接接地。 c 、 终端变电站的变压器中性点一般不接地。 d 、 变压器中性点接地的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比 X0 / X1 小于 3，以使单相接地时建全相上公频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压， X0 / X1 序电抗尚应大 于 1— ，以便单相接地短路电流不超过三相短路电流。 综上所述本次设计的电网为 110KV 中性点直接接地系统。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 第 三 章 输电线路上的 TA、 TV变比的选择 电压互感器（ TV）的选择： 电压互感器选择的具体条件如下： （ 1） 一次电压： UI （ 2） 二次电压：根据使用情况而定； （ 3） 准确等级：应根据接入的测量仪表，继电器和自动装置的准确等级来确定。 （ 4） 二次负荷： S2 =Sn 根据实际接入设备和接线方式而定。 输电线路上 TV 变比，型号的选择。 a 变比 由于线路电压等级均为 110KV， TV 二次侧电压为 100V 故线路上所有的 TV 变变比均为 10031003110000。 b 型号 由（发电机电气部分课程设计参考资料）查的型号为 JCC110. J— 电压互感器： C— 串级式： C— 陶绝缘 、电流互感器 (TA)的选择： 因为本保护系统为纵差动保护 1） 变压器纵差保护的基本原理 变压器纵差保护住要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障。 是变压器的主保护。 变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，图 1 示出了双绕组变压器纵差保护原理接线图。 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 图 1 双绕组变压器纵差保护原理接线图 正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差差，欲使这种情 况下流过继电器的电流基本为零，则应恰当选择两侧电流互感器的变比。 因为 239。 39。 1139。 139。 39。 2239。 TATA KIKIII  即 TTATA KIIKK 39。 139。 39。 112 式中 KTA1 — TA1 的变比，一般指高压侧； KTA2 — TA2 的变比，一般指低压侧； KT — 变压器的变比。 若上述条件满足，则当正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为零 0139。 39。 39。 139。  III K 当变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为 39。 39。 1139。 39。 IIIK  为了保证动作的选择性，差动继电器的动作电流 Iset 应按躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来鉴定， 即 m a x unbre lse t IKI 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17 式中 Krel —— 可靠系数，其值大于 1. 从式中可见，不平衡电流 Iunb 愈大，继电器的动作电流也愈大， Iunb 太大，就会降低内部短路时保护的灵敏度，因此，减小不平衡电流及其对保护的影响，就成为实现变压器纵差保护的主要问题。 为此，应分析不平衡电流的原因，并对其讨论减少对保护影响的措施。 、不平衡电流产 生的原因 稳态情况下的不平衡电流 暂态情况下的不平衡电流 稳态情况下的不平衡电流 1）变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流 变压器正常运行时，励磁电流为额定电流的 3%~5%.当外部短路时，由于变压器电压降低，此时的励磁电流更小，因此，在整定计算中可以不考虑。 2） 变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流 电力系统中变压器常采用 Y、 d11 接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差也会产生 2I1 sin150 的不平衡电流，因此，必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。 具体方法是将 Y、 d11 接线的变压器星型接线侧的电流互感器接成三角型接线，三角型接线侧的电流互感器接成星性接线，这样可以使两侧电流互感器二次接臂上的电流 I 2AB 和 I 2ab 相位一致，如图 （ a） 所示。 电流向量图，按图接线进行相位补偿后，高压侧保护臂中 电流比该侧互感器二次侧电流大 3 倍，为使正常负荷时两侧保护臂中电流接近相等，故高压侧电流互感器变比应增大 3 倍。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 18 Y， d11 接线的变压器两侧电流互感器的接线及电流相量 3） 电流互感器计算变比与实际变比不同 变压器高、低压继电器两侧的电流大小是不相等的，为要满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的电流为零，则应使高、低压侧流入继 电器的电流相等，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。 但实际上由于电流互感器在制造上的标准化，往往出的是与计算变比相近且较大的标准变比的电流互感器。 这样，由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。 4） 变压器各侧电流互感器型号不同 由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特征、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而差动回路中产生的不平衡电流。 综上 电流互感器（ TA）变比 的选择见第四章纵差保护的整定计算 中有列出 TA的变比结论。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 19 第 四 章 短路电流计算 概述 在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行，使电气设备受到损坏。 短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间，（对于中性点接地系统）发生通路的情况。 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、二相短路、二相接地短路和单相接地短路，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常 运行时一样，仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路是大多数，二相短路较少，三相短路的机会最少，但三相短路虽然很少发生，其后果最为严重，应引起足够的重视，因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。 短路电流计算目的 （ 1）电气主接线比较 （ 2）选择导体和电器 （ 3）确定中性点接地方式 （ 4）计算软导线的短路校验 （ 5）确定 导线 间隔棒的间距 （ 6）验算接地装置的接触电压和跨步电压 （ 7）选择继电保护装置和进行整定计算 短路电流计算的一般规定 （ 1）验算导体和电气动稳定，热稳定以及电气开断电流所用的短路电流，应根本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年）校验短路电流时，应接可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线要求。 （ 2）选择导体和电气用的短路电流，在电气连接回路中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 （ 3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。 （ 4）导体和电器的动稳定、热稳定，以及电器的开断电流，一般按三相短长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 20 路验算。 短路计算基本假设 （ 1）正常工作时，三相系统对称运行 （ 2）所有电源的电动势相位角相同 （ 3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即铁芯的电气设备电抗值不随电 流大小发生变化 （ 4）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50%负荷接在高压母线上， 50%负荷在系统侧 （ 5）短路发生在短路电流为最大值的瞬间 （ 6）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流 （ 7）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件电阻都略去不计 （ 8）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围 （ 9）输电线路的电容略去不计 （ 10）用概率统计法确定短路电流运算曲线 短路电流计算的步骤： （ 1）计算各元件电抗标么植，并折算为同一基准容量下 （ 2）给系统制定等值回路图 （ 3）选择短路点 （ 4）对网络进行化简，把供电系统看着无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减，求出电源对短路点的电抗标么值，并计算短路电流标么值、有名值 标么值 Ｉ d*=1/X*∑ 有名值 Id*=Id* Ij （ 5）计算短路点容量，短路电流冲击值 短路容量 Ｓ ＝Ｕ jId 短路电流冲击值 Iej = （ 6）列出短路电流计算结果 标幺值 短路电流的计算 假设： 已知电力系统出口断路器的断开容量为 500MVA，架空线的长度为 8km，试求工厂35kv 母线上 k1 点短路和 10kv 母线上 k2 点短路的三相短路电流和短路容量。 绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 长 沙 航 空 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 21 图 最大运行方式短路计算等效图 （ 1）确定基准值 取 Sd = 100MVA,UC1 =37KV,UC2 = 而 Id1 = Sd /√ 3UC1 = 100MV A/(√ 3 37KV) = Id2 = Sd /√ 3UC2 =。