变电站综合自动化系统设计

xx学院本科毕业设计（论文) 系统功能的实现

（1）、瓦斯保护

为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。 （2）、纵差动保护

为了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的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。

（3）、复合电压启动的过电流保护

为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。

复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。

（4）、变压器的继电保护整定计算 ① 瓦斯保护

轻瓦斯保护的动作值采用气体体积表示。通常气体体积的整定范围为

22250-350cm.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250cm，气体体积的调整可通过改变重锤的位置来实现。

重瓦斯保护的动作值采用油流流速表示。一般整定范围在0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油流速度整定为0.6-1.5m/s时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。

瓦斯保护的主要优点是能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高，结构简单，动作迅速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护。

② 纵联差动保护

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变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护之一。变压器的纵差动保护的工作原理与线路纵差保护的工作原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。

要实现变压器的纵差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。

引起变压器纵联差动保护准确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调节分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。

③ 纵差动保护的整定计算：

躲过外部短路时的最大不平衡电流，即

Iop?KrelIunb.max

式中，

Krel——可靠系数，取1.3

Iun.mbax——变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值

为：

Iunb.max???fm??U?0.1KnpKst?Ik.max式中，

?fm

——由于采用的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不

? fm1 ? n同，所引起的相对误差；单相变压器 ? TA 1 n T / n TA 2 ，Yd11接线的三相变

nT压器 ? f m ? 1 ? n 1 / 3 n TA TA2

?U——有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整范围的

一半；

电流互感器允许的最大相对误差：

K op——考虑短路电流非周期分量影响系数

K st——电流互感器同型系数，取值为1

I k.max——保护范围外最大电流

Iop?KrelIunb.max?1.3??0.422?0.05?0.1?1.5?1??10.926?8820A

躲过变压器最大的励磁涌流，即：

I?KreKl?IN op

K式中，rel——可靠系数，取1.3

I N——变压器的额定电流

K ?——励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值），因为变压器的励磁涌流比较大大，通常情况下需要采用其它措施来减少纵差保护的影响：有一种是通过具有变流器与速饱的差动继电器，能减小励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，

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在时差动保护被励磁涌流闭锁时，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此

K时取?=0

Iop?KrelK?IN?1.3?0?0，不考虑

避开电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即：

I?KreIll.max op

K式中， rel——可靠系数，取1.3；

I l.max——变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可取变压器额定电流。

变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动作。有的差动保护采用断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动保护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为保护动作电流的整定值。所有电流指的都是二次侧的值。 Iop?KrelIl.max?1.3?125.51?163.16A

灵敏系数校验：

纵差动保护灵敏系数按下式校验，即

为各种运行方式下变压器保护范围内部故障时，流经差动继电

K器的最小差动电流；灵敏系数sen一般不应低于2

K sen?Ik.min.r5.5827??0.63?2Iop8.820式中，

Ik.min.r

不满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。

5.2 母线保护

（1）、母线保护的要求

需要有效快速地切除故障母线。应能方便、可靠的配合母线运行方式的变化，起接线应尽可能简单。对于中性点非直接接地系统仅需要反映相间短路，可采用两相式接线。对于中性点直接接地系统，需要反映单相接地短路和相间短路，需采用三相式接线；母线保护很多运用差动保护原理，动作后断开连接在此母线上的全部断路器。 母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线如果发生故障，所有连接在母线上的元件将会停电。如果在枢纽变电站的母线上出现故障，甚至会损坏整个变电站系统，使故障更大程度的扩大，后果想到严重。 对主要

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变电站的3～10 kV 分段母线及并列运行的双母线，通常可以由变压器的后备保护和发电机实现对母线的保护。以下情况下，应该安装专门的母线保护：一是当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时，二是必须要快速而有选择的切除一组或是一段母线上的故障，这样保证电力网和发电厂的安全运行和重要负荷的可靠供电时。

（2）、母线完全电流差动保护及整定计算

母线完全电流差动保护常用作单母线或是只有一组母线经常运行的双母线的保护。母线上连接的元件都装设有相同变比、相同特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保护范围是各电流互感器之间的一次电力设备。 正?常?运行?或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即

??I2??I3??0Ik?I1。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起

?的不平衡电流，差动继电器不会动作。

发生内部故障时，这时?所有带电源的连接元件都会向短路点供给短路电流，??????流入继电器的电流为Ik?I1?I2?I3，即故障点的全部短路电流，差动继电器KD动作，时连接在母线上断路器全部跳闸。

差动继电器的动作电流按一下两个条件考虑，并选择其中较大的一个进行整定：

① 按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定

母线所有连接元件的电流互感器应满足10%误差曲线的要求，差动继电器的动作电流按下式计算

K其中，rel——可靠系数，一般取1.3

I k.max——保护范围外部故障时，流过母线完全差动电流保护用电

I op1I .r ? K rel ? 0 . k .m ax / K TA

流互感器的最大短路电流；

KTA——母线保护用电流互感器变比。 Iop.r?Krel?0.1Ik.max/KTA?1.3?0.1?10.926?1420A② 按躲过电流互感器二次回路断线整定

连接元件较多，接线复杂，出现电流互感器二次回路断线的几率较大，差动

I继电器的动作电流大于任一元件中最大的负荷电流l.max，即

Iop.r?KrelIl.max/KTA

? 1 . 3 ?212.14/60?4.597A③ 灵敏系数校验

保护元件的灵敏系数要求在最小运行方式下，母线保护范围内部短路时，最

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