毕业设计（论文）-35kv变电站二次系统设计.doc

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1、毕业设计（论文）说明书 -I- 摘 要 本设计是为 35KV 变电站设计二次系统。主要内容是对主变压器和进出线 路配置完整的保护和进行整定计算。 南阳王村变电站是当地主要供电设施之一，其经过多次改造已变为高容量 高自动化达到现代化标准的一所变电站，为这个变电站设计二次系统十分必要， 将为这个变电站安全可靠运行打下坚实的基础。 在对变电所一次部分的原始资料进行仔细计算和充分分析之后，本设计首 先为一次系统配置了较为全面的继电保护，然后是对变电所的主变压器和进出 线路进行相关的继电保护设计，之后在一次系统原始数据的基础上进行短路计 算，在短路计算之后对配置的各个保护进行详细的计算和整定，以上也是本

2、设 计的核心部分。限于篇幅和知识水准，对其他二次系统部分，比如信号和控制 回路等只进行简单设计和说明 关键词：变电站；二次系统； 变压器； 继电保护； 整定计算 毕业设计（论文）说明书 -II- Abstract This design is a Relay protection system design.for 35kv/10KV outdoor transformer substation.The key of this transformer substation design is to Configuration and setting calculation.for the tr

3、ansformer substation s protection Wangcun transformer Substatation in Nanyang city is the most important substations in nanyang area.this Substatation has been automated to achieve high standards of a modern substation After several transformation.It is necessary for the substation to design Seconda

4、ry system. it will make sure the substation work safely. .After study the original data of this Substatation very carefully ,i design a full protection system for this substation., Especially on the main transformer substation and access lines associated relay design. Then i calculate for all necess

5、ary protection.based on the calculate result ,i choose every electricity equipment for this design,The Calculation a is the most important part of this passage. Because the limited of my knowledge and the length of this passage, i introduce other part of this substatations Secondary System very simp

6、lely Keywords：transformer Substatation；Second Circuit；Transformer；Relay protection;Setting and calculation 毕业设计（论文）说明书 -III- 目目 录录 1 概 述 1 1.1 课题背景 .1 1.2 研究现状 .1 1.3 变电站简介 2 1.4 毕业设计任务 .2 2 王村变电所简介 . 3 2.1 王村变电站电气主接线概述及母线接线方式 .3 2.2 王村变电站的主要电气设备的原始数据 5 2.2.1 主变压器铭牌数据 5 2.2.2 电力线路原始数据 5 2.3 王村变电所的所用

7、变配置 6 2.4 王村变电所二次系统初步配置 6 2.41 继电保护概述 .6 2.42 本设计主变压器保护的初步配置 .7 2.43 本设计进出线路保护的初步配置 .8 2.44 电力电容器保护的初步配置 .9 2.45 变电所的其他二次配置 .9 3 短 路 计 算 .11 3.1 短路计算方法概述 .11 3.2 系统等效电路和基准值的选取 11 3.3 阻抗计算 .13 3.4 短路电流计算 .14 3.4.1 最大运行方式下各短路点的短路电流计算 .14 3.4.2 最小运行方式下各短路点短路电流计算 .16 4 主变保护的配置和整定计算 19 4.1 主变主保护之一瓦斯保护的配置

8、和整定 .19 4.1.1 瓦斯保护设计的简介及瓦斯保护原理 .19 毕业设计（论文）说明书 -IV- 4.1.2 瓦斯保护的整定 .21 4.1.3 瓦斯继电器的选型与安装 .21 4.2 主变主保护之二纵联差动保护的配置 23 4.2.1 本设计纵联差动保护的配置 .23 4.2.2 采用 BCH-2 继电器的纵联差动保护原理 .23 4.2.3 BCH-2 型变压器差动保护的整定方法 .25 4.3 主变主保护之二纵联差动保护的整定计算 .25 4.31 计算额定电流及 CT 变比 .25 4.3.2 确定基本侧动作电流 .27 4.3.3 线圈匝数与结果校验 .29 4.4 过电流保护

9、整定 .30 4.4.1 变压器过电流保护概述 .30 4.4.2 过电流保护的选型和整定计算 .30 4.5 过负荷保护整定 .31 4.6 其他必要辅助保护 .32 5 线路保护的配置选型和整定计算 34 5.1 本设计采取的电力线路继电保护原理概述 34 5.1.1 概述 .34 5.1.2 定时限过电流保护 .34 5.1.3 电流速断保护 .35 5.2 35KV 进线限时速断保护的选型和整定计算 36 5.2.1 确定动作电流 .36 5.2.2 灵敏度校验和动作时限整定 .37 5.3 35KV 进线过电流保护的选型和整定计算 37 5.3.1 动作电流的整定计算 .37 5.3

10、.2 灵敏度检验和动作时限的整定 .38 5.4 35kv 和 10kv 母联开关速断保护的选型和整定计算 .38 5.5 10KV 出线保护的选型和整定计算 39 5.5.1 10KV 出线保护整定计算方法概述 39 毕业设计（论文）说明书 -V- 5.5.2 10KV 线路出线保护的整定计算 40 5.6 10KV 电力电容器保护的配置和整定计算 45 6 中央信号系统的设计 47 6.1 信号回路设计概述 47 6.2 本信号系统设计的核心部件 ZC-23 冲击继电器 .47 6.3 中央事故信号系统 .48 6.4 中央预告信号系统 .49 结论.52 参考文献53 附录54 致谢 5

11、5 毕业设计（论文）说明书 -1- 1 概 述 1.1 课题背景 现代的生活处处离不开电力的供应，其中输电变电的安全高效运行是保证 电力正常供应的重要部分。因此二次系统的设计必须高度重视。虽然在变电所 中一次回路是主体，但是二次回路是保证一次回路能安全稳定可靠运行的重要 保障。二次回路可以对一次系统进行完全监视和实时测量以及远程操作和控制。 目前无论国内还是国外都十分重视变电站二次系统方面的技术创新和完善。 随着电脑的普及使用二次系统保护方面也进入了一个崭新的智能化时代。目前,很 多区域 35 kV 新建变电站多采用综合自动化系统，二次系统的自动化程度已 经相当高，目前正在向智能化的方向迈进。

12、国外发达国家在这个方面领先于我 国，但我国的研究起点较高进步快，在某些领域已经达到甚至超过世界先进水 准。 作为一个电气专业的学生，35kv 变电站二次系统设计正好在我们的专业知 识范畴之内。当然仅仅依靠我们平时课堂学到的知识完成这个设计是远远不够 的，还需要更进一步通过学习相关资料拓展自己的知识面。 1.2 研究现状 随着经济的发展，现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，对电网运 行的可靠性要求也越来越高。而电力系统对变电站又提出了减人的要求，这两 者之问的矛盾可以通过变电站自动化技术来解决。专题报道中的文献论述了变 电站综合自动化技术的发展过程、新的设计思想，报道了所采用的最新技术， 汇

13、集了其主要特点，并预测了变电站自动化其今后的发展趋势。变电站自动化 系统集电力系统、电子技术、自动化、继电保护之大成，以计算机和网络技术 为依托，面向变电站通盘设计，用分散、分层、分布式结构实现面向对象的设 毕业设计（论文）说明书 -2- 计思想。它用高性能单片机构成的 IED(数字智能电子设备)和计算机主机替代 了数量大、功能和结构单一的继电器、仪表、信号灯、自动装置、控制屏等设 备，用计算机局域网络(LAN)替代了大量复杂的连接电缆和二次电缆，在遵循 信息共享、减少硬件重复配置的原则下，做到继电保护相对独立和有一定的冗 余，提高变电站运行的安全可靠性，减少系统维护工作量和提高维护水平。鉴

14、于本设计中变电站规模偏小故采用传统二次系统设计方式。 1.3 变电站简介 王村变电站的概况如下： 此变电站为终端变电站，负责为当地工农业供电。 1 变电站的电压等级为 35/10.5KV，采用 2 台双绕组主变压器。 2 本变电站由两个独立的、中间无“T”型负荷的 35kv 电源供电，每个电 源进线 2 回共 4 回进线，有 5 条出线为当地各种区域供电。 输电方式：架空线双回路， 出线电流保护动作时间：1S 4 1.4 毕业设计任务 本设计要求，根据王村变电站的一次系统的原始数据完成如下设计任务： 对变电所的一次部分进行较详细的说明和分析。 1 在基础上为变电所的一次系统配置完整的二次保护，

15、重点是主变压 器和进出线路的保护部分。 根据中提供的一次部分原始数据进行短路计算。 在短路计算结果的基础上进行本设计所配置的继电保护的整定计算并 进行相应的选型。 设计本变电所的中央信号回路。 毕业设计（论文）说明书 -3- 2 王村变电所简介 2.1 王村变电站电气主接线概述及母线接线方式 本变电站为 35KV 户外小型变电站，设计为 2 台容量为 10250KVA 的 35kv/10.5kv 降压变压器， 设有 35KV，10.5KV 两个电压等级。 其中 35KV 侧有 4 回进线;10.5KV 侧有 5 回出线和 2 回备用线;35kv 和 10.5KV 母线均采用单母线分段接线。所接

16、负荷主要为普通用户但也有一些一 类与二类负荷，对供电质量有相当严格的要求。 本变电所的一次系统的接线方式和具体参数均为已知的，其中本变电站的 电气主接线图如图 1-1 所示。 单母线分段接线用分段断路器或分段隔离开关将单母线接线中的母线分成 两段，将变压器和线路分别接到两段母线上的电气主接线。它区分为用断路器 分段和用隔离开关分段的单母线分段接线两种。右图第一种接线方式中，当一 段母线上发生故障、母线隔离开关发生故障、或线路断路器拒绝动作时，分段 断路器将自动断开故障母线段，或断开连接有拒绝动作断路器的母线段，使无 故障母线段能继续运行。此外，还可以在不影响一段母线正常运行的情况下， 对另一段

17、母线或其母线隔离开关进行停电检修。 其优点为：接线简单，操作方便，使用电器较少。配电装置费用低。隔离 开关仅在检修时作隔离功能用，不用它进行倒闸操作，误操作少。缺点：任一 段母线及母线隔离开关发生故障时，需要停止该段母线上所有的工作。任一段 母线及母线隔离开关检修时，也将造成母段上所有回路停电。引出线回路的断 路器检修时，该回路要停止供电。由于这种特点，这种接线多用于 10 kV35 kV 线路变、配电所和主变电所，以及 110 kV 电源进线回路较少的交流牵引变 电所，正好符合本设计的要求。因此本设计选择单母线分段接线方式来构成一 次与二次侧线路。 毕业设计（论文）说明书 -4- 图 2-1

18、 变电所一次系统电气主接线图 号主变主变 段母线 段母线 母线 段 进线进线 Y Y 母线段 进线 A5A4 A2A1 进线 Y Y A3 毕业设计（论文）说明书 -5- 2.2 王村变电站的主要电气设备 2.2.1 主变压器铭牌数据 型号：SZ7-10250/35 电力变压器: 额定电压：353*2.5%/10.5kv 参数：Uk%=6.5 接线方式：Y，d11 B1、B2 主变容量为 10250kVA，型号为 SZ7-10250/35 型双绕组变压器， Y-/11 之常规接线方式，具有带负荷调压分接头，可进行有载调压。其中 Uk %=6.5。 2.2.2 电力线路原始数据 系统参数： 电源

19、 I 短路容量：Sdmax=210MVA； 电源短路容量：Sdmax=270 MVA； 供电线路：L1=L2=15km， L3=L4=10km， 线路阻抗：XL=0.50 /km。 35KV 进线： 4 回（来自两个电源） 。 10KV 出线： 出线 5 回，2 回备用。 其他： 运行方式：以 SS全投入运行，线路 L1-L4全投。DL1合闸运行为最大 运行方式；以线路 L3、L4停运，DL1断开运行为最小运行方式。 已知变电所 35KV 进线保护最长动作时间为 2.5s，10KV 出线保护最长动作 时间为 1.0s。 毕业设计（论文）说明书 -6- 2.3 王村变电所的所用变配置 本设计配置

20、两台所用变压器，以满足强迫油循环变压器、整流操作电源、 无人值班等的需要。容量一般为主变容量的 0.2%，故选用的 2 台电力变压器 为： 1#所用变，S7-90/35： 额定容量 90kvA，额定电压 35kv,短路阻抗 6%，空载电流 3%，连接标号 序号 Yyn0，空载损耗 0.28kw，负载损耗 1.5kW， 重量外形尺寸：长 35宽 1050高 1845(mm)。 2#所用变，S9-M-90/10： 为密封式配电变压器，额定容量 90kvA，额定电压 10KV,短路阻抗 4%， ， 空载电流 3%，连接标号序号 Yyn0，空载损耗 0.18kw，负载损耗 1.35kW。 引线方式：

21、分别从两个不同电压等级的母线上引用所用电源，以提高供电安全可靠性。 2.4 王村变电所二次系统初步配置 2.41 继电保护概述 当供配电系统发生故障时，会引起电流增大、电压降低、电压和电流间相 位角改变等。因此，利用上述物理量故障时与正常时的差别，可构成各种不同 工作原理的继电保护装置。继电保护的种类很多，但是其工作原理基本相同， 它主要由测量、逻辑和执行三部分组成。 三个部分的功能作用简介如下： 测量部分：测量被保护设备的某物理量，和保护装置的整定值进行比较， 判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。 逻辑部分：逻辑部分根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序， 使保护装置按一定

22、的逻辑关系工作，输出信号到执行部分。 毕业设计（论文）说明书 -7- 执行部分：执行部分根据逻辑部分的输出信号驱动保护装置动作，使断 路器跳闸或发出信号。 为保障电力系统的稳定运行必须为其配置完整的继电保护装置。继电保护 装置就是指反应电力系统电气设备发生故障或不正常运行状态，并作用于开关 跳闸或发出信号的一种自动装置。 继电保护装置的基本任务是： 发生故障时，自动、迅速有选择地将故障设备从电力系统中切除，使非 故障部分继续运行。对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求保护经过 一定延时，并根据运行维护条件，而动作于发出减负荷或跳闸等信号，且能与 自动重合闸相配合。 继电保护应满足以下四项基本

23、要求： 选择性：系统发生故障时，有选择的切除故障部分，使非故障部分可以 运行，这个就是继电保护的选择性。速动性：快速切除故障，可以提高电力 系统的稳定性， 、减轻故障设备的损坏程度、防止故障的扩展、提高自动重合 闸的成功率、减少对用电单位的影响、迅速恢复系统的正常运行。灵敏性： 要求在保护范围内故障的时候，不管短路点的位置和短路的类型，都能敏锐且 正确的反应。可靠性：继电保护装置对它所在保护范围之外发生的各种故障 和不正常运行状态时，不应该拒绝动作，在保护范围外的各种故障和不正常运 行状态的时候，不应该误动作。要保证很高的动作正确率。 2.42 本设计主变压器保护的初步配置 变压器是本二次系统

24、设计的重点。电力变压器的故障，可分为外部故障和 内部故障两类。 为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地，电网侧绕 组和引线接地短路及绕组匝间短路，本设计装设纵联差动保护。为了反应变压 器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于 0.8MVA 及以上的油浸式变压器和 户内 0.4MVA 以上变压器装设瓦斯保护。为反应过负荷装设过负荷保护。为反 应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵联差动保护的后备，应装设过电 毕业设计（论文）说明书 -8- 流保护。为反应变压器过励磁应装设过励磁保护，装设温度保护装置用于保护 变压器温度升高。 针对变压器可能发生的故障，在同时兼顾稳定和可靠、快速灵

25、敏及提高系 统安全性的同时为本变电所设置相应的主保护、异常运行时保护和必要的辅助 保护分别会在下文详细介绍。 为本变电所配置的后备保护有： 过电流保护： 防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和纵联差动保护的后备保护。同 时用来保护变压器内部或外部的故障。 过负荷保护： 防止变压器对称过负荷。只接在某一相的电路上动作于信号。 变压器异常运行保护和必要的辅助保护的配置如下。 温度信号装置： 用来检测变压器的油温，防止变压器油劣化急剧加速，对变压器温度及油 箱内压力升高和冷却系统故障，应按照现行电力变压器标准的要求，装设可作 用于信号或跳闸的装置。 冷却风机自启动： 用变压器一相电流的 70%来启动

26、冷却风机，防止变压器油温过高。 报警和跳闸： 通 WTZ-288 温度信号。当变压器上层油温升高达到 80时，系统输出超温 报警信号；若温度继续上升达 85，变压器已不能继续运行，须向二次保护回 路输送超温跳闸信号，应使变压器迅速跳闸。 2.43 本设计进出线路保护的初步配置 本设计中的电力系统主要是有非直接接地的架空线路和中性点不接地的电 力变压器等设备。 为 35KV 进线设置电流速断和过流保护。同时也为各个 10kv 出线都配置电 流速断和过流保护，为 35KV 和 10KV 的母联开关设置电流速断保护。 35kv 进线和 10KV 出线的电流速断保护： 毕业设计（论文）说明书 -9-

27、是根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流，以动作电流的大小来 控制保护装置的保护范围；有无时限电流速断和限时电流速断，采用二相二电 流继电器的不完全星形接线方式。本设计 35KV 进线设置限时速断保护，10kV 出线，设置瞬时速断保护。 35kv 进线和 10KV 出线过电流保护: 这是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来识别线路发生了短路故障， 其动作的选择性通过过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，其中又包 括定时限过电流保护和反时限过电流保护；本设计中电流速断保护装置与过电 流装置共用两组电流互感器，二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时 限过电流保护，同时作为电流速断保护

28、的后备保护，来切除电流速断保护范围 以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。 35kv 和 10KV 母联开关保护： 35kv 母联开关设置限时速断保护，10kv 母联开关设置速断保护。 2.44 电力电容器保护的初步配置 对 3KV 及以上的并联补偿电容器组的下列故障和异常运行方式，应按规 定配置相应的保护：电容器内部故障及其引出线短路；电容器组和断路器 之间连接线短路；电容器组的单相接地故障；电容器组中，某一故障电容 器切除后所引起的过电压；电容器组过电压；所联接的母线失压。 通过认真仔细考虑为本变电所的电容器配置如下保护： 装设电流速断和定时限过电流保护；电容器组和断路器之

29、间连接线的短路， 内部故障采用熔断器保护；另外还有过电压保护和低电压保护，并使用电压互 感器作为放电设备。本设计主要侧重于电容器的电流速断保护。 2.45 变电所的其他二次配置 变电所配备了以下的自动装置: 自动频率减负荷装置 频率是电能质量的基本指标之一,正常情况下,系统的频率应保持在 50Hz， 毕业设计（论文）说明书 -10- 运行频率和它的额定值允许差值限制在 0.5Hz 内，因此，为保证系统频率恒定 和重要用户的生产稳定，本设计 10KV 出线设置自动频率减负荷装置（ZPJH） ， 按用户负荷的重要性顺序切除。 三相自动重合闸装置 针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等

30、引起的瞬时性 短路，其特点是当线路断路器跳闸而电压消失后，随着电弧的熄灭，短路即自 行消除。若运行人员试行强送，随可以恢复供电，但速度较慢，用户的大多设 备（电动机）已停运，这样就干扰破坏了设备的正常工作，因此本设计在 10KV 各出线上设置三相自动重合闸装置（CHZ） ，即当线路断路器因事故跳闸后，立 即使线路断路器自动再次重合闸，以减少因线路瞬时性短路故障停电所造成的 损失。 备用电源自动投入装置 针对变电所负荷性质，缩短备用电源的切换时间，提高供电的不间断性， 保证人身设备的安全等，本设计在 35KV 母联断路器（DL1）及 10KV 母联断路 器（DL8）处装设备用电源自动投入装置（B

31、ZT） 。 毕业设计（论文）说明书 -11- 3 短 路 计 算 3.1 短路计算方法概述 要完成继电保护部分设计与整定必须先进行完整的短路计算。 本变电所二次设计中配置的继电保护形式，以及这些保护装置的整定方法， 都必须根据本变电所电力系统中发生的各种短路情况仔细计算和分析后的结果 才能确定。因此在本设计中，不仅要求出在故障支路的短路电流数值，还要计 算短路电流的分布情况。 供电系统短路的物理过程十分复杂，影响因素很多，全部考虑进去会使短 路计算变的很复杂。需要先假设一些理想化条件，来简化分析和计算，在本设 计中我们假设：不考虑磁路的饱和与磁滞现象，系统中各元件参数一定。 忽略短路点的过渡电

32、阻。不考虑各元件的电阻。实际的电力系统都当作相 对称处理。 本变电的短路计算采用最常用的标么值计算法。 因为本变电所属于复杂的高压供电系统，计算短路电流时运用标么制进行 计算会比较简便。标么制属于相对电位制的一种，在运用标么制计算时，各电 气元件的参数都会用标么值表示。在短路计算中所遇到的电气量有功率、电流、 电压和电抗这四个量，都是用标幺值表示参与计算的。某一电气量的标么值就 是它的有名值与一个同单位的基准值的比值。下面我们就要运用标么值法进行 短路电流计算。 3.2 系统等效电路和基准值的选取 系统等效电路图如图 3-1 所示。 采用标么值计算必须选定共同的基准值，这里选取基准值： Sd=

33、100MVA，35kV 侧：Ud =37kv； 10kv 侧：Ud=10.5kv； 毕业设计（论文）说明书 -12- 那么： 如图 3-1 所示，各段线路阻抗均标注在线路中，横线上为代号，横线下为阻抗。 为方便起见，以 K3 直到 K7 的标号作为 5 条出线区域代号进行短路计算。 图 3-1 系统等效电路图 各出线参数如表 3-1 表 3-1 10KV 侧出线参数： 线型 max S回路数COS长度供电方式 K3LGJ-1201200KVA10.86km架空 K4LGJ-1201300KVA10.85km架空 K5LGJ-120 1200MV A 10.87km架空 K6LGJ-120150

34、0KVA10.88km架空 1 100 1.56 3373 d d d S IKA U 2 100 5.5 10.53 d IKA 毕业设计（论文）说明书 -13- k7LGJ-1201600KVA10.86km架空 3.3 阻抗计算 以下全为标么值计算： 系统阻抗标么值： 各个线路阻抗标么值： 进线 L1、L2 阻抗标幺值： 进线 L3、L4 阻抗标幺值： K3 出线阻抗标幺值： K4 出线阻抗标幺值： K5 出线阻抗标幺值： K6 出线阻抗标幺值： 1 max 100 0.48 210 d Id S X S 2 max 100 0.37 270 d IId S X S 341 22 100

35、 .0.5 150.55 37 d l d S XXX L U 563 22 100 .0.5 100.37 37 d l d S XXX L U 135 22 100 .0.5 62.72 (10.5) d l d S XX L U 157 22 100 .0.5 73.17 (10.5) d l d S XX L U 168 22 100 .0.5 83.63 (10.5) d l d S XX L U 146 22 100 .0.5 52.27 (10.5) d l d S XX L U 毕业设计（论文）说明书 -14- K7 出线阻抗标幺值： 主变压器阻抗标么值： 3.4 短路电流计算

36、 3.4.1 最大运行方式下各短路点的短路电流计算 等效系统简化如图 3-2 所示,具体计算过程如下： 令冲击电流设为 那么 k1 点 35kv 母线上的短路电流： P I k2 点 10kv 母线上的短路电流： 折算到 35KV 侧短路电流： k3 点线路短路电流： 179 22 100 .0.5 62.72 (10.5) d l d S XX L U 78 %6.5100 0.63 10010010.25 kd TN uS XX S 9134 0.480.2750.755XXXX 10256 0.370.1850.555XXXX d1 1 11 1.56 4.875 kA 0.32 d I

37、 I X （） 12117 0.95XXX 11109 0.32XXX d2 d2 12 5.5 5.789 kA 0.95 I I X （） d1 d21 12 1.56 1.642 kA 0.95 I I X （） K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 13 2.54 14 2.90 15 3.26 16 2.17 17 1.81 9 0.743 10 0.555 7 1.19 （8） 2 3 * 5.5 1.50 0.952.72 d K MAX I I X （KA） 毕业设计（论文）说明书 -15- K4 点线路短路电流： K5 点线路短路电流： K6 点线路短路电流： K7 点线

38、路短路电流： 最大运行方式下等效电路图如下： K1 K2 K3K4 K5 K6K7 13 2.72 14 2.27 15 3.17 16 3.63 17 2.72 9 0.755 10 0.555 7 0.63 s sI I s sI II I 2 4 * 5.5 1.71 0.952.27 d K MAX I I X （KA） 2 5 * 5.5 1.33 0.953.17 d K MAX I I X （KA） 2 6 * 5.5 1.20 0.953.63 d K MAX I I X （KA） 2 7 * 5.5 1.50 0.952.72 d K MAX I I X （KA） 毕业设计（

39、论文）说明书 -16- 图 3-2 最大运行方式下系统化简化图 3.4.2 最小运行方式下各短路点短路电流计算 图 3-3 最小运行方式下系统简化图 最小运行方式下，系统简化如图 3-3，仅考虑电源单独运行的情况,那么：S 故最小运行方式下 k1 点 37KV 母线上短路电流： 最小运行方式下 K2 点 10.5kv 母线的短路电流: 折算到 37KV 侧短路电流： s sI I K1 K2 K4 K5 K7 13 2.72 14 2.27 15 3.17 16 3.63 17 2.72 9 0.755 7 0.63 K3K6 1397 0.7550.631.385XXX d1 1 9 1.5

40、6 2.07 kA 0.755 d I I X （） (2) 11 3 2.07 0.8661.79 kA 2 kd II（） d2 2 13 5.5 3.97 kA 1.385 d I I X （） (2) 22 3 3.97 0.8663.44 kA 2 kd II（） 毕业设计（论文）说明书 -17- k3 点线路短路电流： K4 点线路短路电流： K5 点线路短路电流： K6 点线路短路电流： K7 点线路短路电流 d1 21 13 1.56 1.13 kA 1.385 d I I X （） 2 4 * 5.5 1.50 1.3852.27 d K MAX I I X （KA） 2 3

41、 * 5.5 1.34 1.3852.72 d K MAX I I X （KA） (2) 33 3 1.34 0.8661.16 kA 2 kk II（） (2) 44 3 1.50 0.8661.303 kA 2 kk II（） 2 6 * 5.5 1.10 1.3853.63 d K MAX I I X （KA） 2 7 * 5.5 1.34 1.3852.72 d K MAX I I X （KA） 2 5 * 5.5 1.21 1.3853.17 d K MAX I I X （KA） (2) 55 3 1.21 0.8661.05 kA 2 kk II（） (2) 77 3 1.34 0

42、.8661.16 2 kk II（kA） (2) 66 3 1.10 0.8660.95 kA 2 kk II（） (2) 33 3 1.34 0.8661.16 kA 2 kk II（） 毕业设计（论文）说明书 -18- 短路计算结果汇总表 3-2 如下（少数未统计入内） ，其中冲击电流 2.55 PK II 表 3-2 短路计算汇总表 短路点最大运行 冲击电流 K I p I最小运行 K I最小两相短路电流 (2) k I K1 ( 37kv）4.88KA 12.44KA2.07KA1.79KA K2 (10.5kv） 5.79KA 14.76KA3.97KA3.44KA K31.50KA

43、 3.83KA1.34KA1.16KA K41.71KA 4.36KA1.50KA1.31KA K51.33KA 3.39KA1.21KA1.05KA K61.20KA 3.06KA1.10KA0.95KA. K71.50KA 3.83KA1.34KA1.16KA 毕业设计（论文）说明书 -19- 4 主变保护的配置和整定计算 4.1 主变主保护之一瓦斯保护的配置和整定 4.1.1 瓦斯保护设计的简介及瓦斯保护原理 查找相关规定我们可以知道 800kVA 及以上的油浸式变压器和 400kVA 及 以上的车间内油浸式变压器均应装瓦斯保护。 本设计采用瓦斯保护作为主保护之一，瓦斯保护是反映变压器内

44、部故障最 有效最灵敏的保护装置，是最重要的变压器的保护之一 ，它可以反映油箱内 的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳 间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。 瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路 （如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。 对于变压器油箱内的故障，差动保护不会反应。又如变压器绕组产生少数 线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强 烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上却并不大,因此差动保护没有反应,但 瓦斯保护对此却能灵敏地加以反

45、应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。 瓦斯保护装置结构简单、经济，对缓慢发展的故障，其灵敏性比变压器 的差动保护优越，能够反应变压器油箱内部各种类型的故障，但对变压器油箱 外部套管引出线上的短路不能反应，对绝缘突发性击穿的反应不及差动保护； 而且在强烈地震期间和变压器新投入时，瓦斯保护不能投到跳闸位置,所以瓦 斯保护一般与差动保护共同使用构成变压器的主保护。 本设计采取的瓦斯保护的原理如下页图 4-1 所示。 瓦斯保护不但在发生故障和危险的时候动作，也在变压器内部出现空气和 油的冲击时动作，其中轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳闸或转回 信号。重瓦斯动作， 会立即切断与变压器连接的

46、所有电源，从而避免事故扩 毕业设计（论文）说明书 -20- 大，起到保护变压器的作用 。 图 4-1 瓦斯保护原理接线图 正常运行：在正常运行时，继电器内充满油， 开口杯浸在油内，处 于上浮位置，接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其接点也是断开的。 轻瓦斯保护动作：当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较 缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电 器的上部空间，使油面 下降，开口杯随之下降而使 接点闭合，接通 报警信号。 重瓦斯保护动作：当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯 气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击 档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁

47、向干 簧触点方向移动，使 接点闭合， 接通跳闸回路，使断路器跳闸 。 此外变压器保护的出口中间继电器必须是自保持中间继电器。因为重瓦 斯是靠油流的冲击而动作的，当变压器内部发生严重故障的时候，油流速不稳 定，且断路器的跳闸有其固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可靠， 将 2 个电流自保持线圈分别和断路器两侧的跳闸线圈串联，当重瓦斯动作时， + - HL R KM 1 2 3 4 + KS1 KS2 KG XB 重瓦斯 信号 轻瓦斯信 号 YR 1 2 34 1QF 1QS 1QF 2QS 35kv 10kv 毕业设计（论文）说明书 -21- 接通出口中间继电器的电压线圈，闭合其触点，这样

48、就可以分别经 2 个电流线 圈接通断路器的跳闸线圈而自保持，从而能保证断路器跳闸的高可靠性。 4.1.2 瓦斯保护的整定 一般轻瓦斯保护的动作值按气体容积为整定，变压器容量在 3 200300cm 10MVA 以上时，一般正常整定值为。气体容积整定是通过调节重锤力 3 250cm 臂长度来改变的。表 4-1 为轻瓦斯保护气体容积的参考整定值,本设计采用 。 3 280cm 表 4-1 轻瓦斯保护气体容量整定参考标准 变压器容 量（MVA） 导油管直径 （mm） 整定范围 （cm ） 3 正常整定值 （cm ） 3 125100120110 11050185215220 10 以上80220280250 一般重瓦斯保护的动作值是按照导油管的油流速度为 0.8m/s1.6m/s 整定， 为了防止特殊故障时瓦斯保护误动作，也可将流速整定在 1m/s1.1m/s 左右。 表 4-2 为油流速度参考整定值,本设计采用 1.0m/s。 表 4-2 重瓦斯保护油流速整