1、繼電保護(hù)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如果設(shè)計(jì)與配置不合理，保護(hù)將可能誤動或拒動，從而擴(kuò)大事故停電范圍，有時(shí)還可能造成人身和設(shè)備安全事故。因此，合理地選擇保護(hù)方式和正確地整定計(jì)算，對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。原始資料第一節(jié) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)YN,d11牽引變壓器保護(hù)變 量 名 稱變 量 值變 量 名 稱變 量 值最小運(yùn)行方式變壓器一次側(cè)三相短路電流(A)1775.89過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)三相短路電流(A)1429.25低電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)919.08過電流保護(hù)返回系

2、數(shù)0.95最小運(yùn)行方式27.5KV母線電壓(A)24000低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05牽引變壓器容量(KVA)20000牽引變壓器過負(fù)荷系數(shù)1.5牽引變壓器一次側(cè)額定電流(A)104.98牽引變壓器一次側(cè)母線電壓(V)110000牽引變壓器二次側(cè)額定電流(A)422.11變壓器中性點(diǎn)CT變比32牽引變壓器一次側(cè)CT接線系數(shù)1.732過負(fù)荷保護(hù)可靠系數(shù)1.45牽引變壓器二次側(cè)CT接線系數(shù)1二次諧波閉鎖條件0.18牽引變壓器一次側(cè)CT變比40重瓦斯保護(hù)(M/S)0.6-1牽引變壓器二次側(cè)CT變比160主變過熱()75牽引變壓器一次側(cè)PT變比1100主變通風(fēng)啟動信號()55牽引變壓器二次側(cè)PT變比27

3、5主變通風(fēng)停止信號()45差流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.2牽引變壓器變比420MVA牽引變壓器涌流倍數(shù)5并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置保護(hù)最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)兩相短路電流(A)1429.25電容器組涌流倍數(shù)5A相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600過電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95B相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3變壓器二次側(cè)母線額定電壓(V)27500過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.05變壓器二次側(cè)母線最高電壓(V)31500諧波過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2變壓器二次側(cè)母線PT變比275差流保護(hù)可靠系數(shù)1.3電容器組PT變比275電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2A相電容器組CT變比10電

4、流保護(hù)返回系數(shù)0.95B相電容器組CT變比10差電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95A相電容器組額定電流(A)38.1電容器組同型系數(shù)1B相電容器組額定電流(A)38.1低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05電容器組額定電壓(V)42000差壓保護(hù)靈敏系數(shù)1.5A相饋線保護(hù)(下行)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(A)1656.321饋線CT變比126最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(A)2295.743牽引變壓器二次側(cè)母線PT變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)919.08阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(A)1364阻抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側(cè)母線最低工作電壓(V)24000電流速

5、斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電臂長度(KM)20.163阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角(°)65阻抗保護(hù)PT斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角(°)36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)B相饋線保護(hù)(下行)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(A)1978.171饋線CT變比80最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(A)2405.344牽引變壓器二次側(cè)母線PT變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)1046.38阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(A)970阻

6、抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側(cè)母線最低工作電壓(V)24000電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電臂長度(KM)12.14阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角(°)65阻抗保護(hù)PT斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角(°)36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)系統(tǒng)接線圖1QS1TA11TA21TA31TA4計(jì)量測量 遙控過流差動12QF27.5kVN11QS5TA9TA13QF零序電流3TA9QS5QF9TA211TA1過流11TA2差動18TA115TA115

7、TA218TA211QF10QF9QF8QF7QF13QS14QS15QS16QS17QS18QS19QS20QSMMMM分區(qū)亭分區(qū)亭MMMM110kVBA并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置圖第二節(jié) 設(shè)計(jì)要求2.1 需要完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的配置方案設(shè)計(jì)；2) 完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的整定計(jì)算；3) 學(xué)號尾數(shù)為2和3的學(xué)生必須畫出A相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；注1：展開圖需包括電流電壓回路接線圖、控制回路接線圖和信號回路接線圖；注2：不要求對電流、電壓互感器的負(fù)載能力進(jìn)行校驗(yàn)，不要求畫出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對一

8、個斷路器畫出控制回路。2.2設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括五部分內(nèi)容1）設(shè)計(jì)任務(wù)書2）保護(hù)配置3）保護(hù)整定計(jì)算4）2.1要求的保護(hù)原理圖5）2.1要求的保護(hù)展開圖第二章 保護(hù)配置與整定計(jì)算第一節(jié) 饋線保護(hù)一 保護(hù)配置由變電所系統(tǒng)接線圖可知，供電方式為復(fù)線單邊供電，所以饋線保護(hù)配置方案如下：變電所7QF，8QF，9QF，10QF,11QF,12QF斷路器處：應(yīng)配置電流速斷，阻抗段，阻抗段， 可選配電流增量，過電流保護(hù)，橫長特性阻抗。 分區(qū)亭斷路器處：應(yīng)配置電流速斷，可選配正向阻抗段和反向阻抗段以提高分區(qū)亭處處保護(hù)動作靈敏度。二 保護(hù)整定計(jì)算1. 變電所7QF處電流速斷定值計(jì)算動作電流：按被保護(hù)范圍末端發(fā)生短路的

9、最大短路電流整定。式中可靠系數(shù)，取1.3，牽引網(wǎng)末端最大短路電流，取1978.171A。動作時(shí)限：應(yīng)大于機(jī)車保護(hù)動作時(shí)限（0.060.08s）,取0.1s。保護(hù)范圍校驗(yàn)：已知最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流2405.344 (A)，2405.344小于，不滿足最小保護(hù)范圍線路全長的15 20的要求。變電所7QF處距離保護(hù)整定計(jì)算變電所7QF處距離保護(hù)的動作特性為四邊形動作特性R重負(fù)荷躲涌流 阻抗段：電阻動作值：按躲過最小負(fù)荷阻抗整定。取，。已知：牽引負(fù)荷阻抗角 (36.87°)，最低母線電壓，最大負(fù)荷電流，解得。電抗動作值：按能保護(hù)線路全長的85%進(jìn)行整定。已知：，解得。動作時(shí)

10、限：考慮與電力機(jī)車斷路器跳閘時(shí)間配合。取0.1s。靈敏度校驗(yàn)： 阻抗段：電阻動作值：按躲過最小負(fù)荷阻抗整定。同阻抗段。取，。已知：牽引負(fù)荷阻抗角 (36.87°)，最低母線電壓，最大負(fù)荷電流，解得。電抗動作值：按能保護(hù)相鄰線路全長進(jìn)行整定。 已知：，解得。動作時(shí)限：與段時(shí)間配合，取0.5s。變電所7QF處過電流保護(hù)整定計(jì)算。動作電流：按躲過最大負(fù)荷電流整定。 取，得，。動作時(shí)限：與阻抗段時(shí)間配合，取0.6s。重合閘：時(shí)限為2s。2. 變電所10QF處電流速斷定值計(jì)算動作電流：按被保護(hù)范圍末端發(fā)生短路的最大短路電流整定。式中可靠系數(shù)，取1.3，牽引網(wǎng)末端最大短路電流，取1656.321

11、A。動作時(shí)限：應(yīng)大于機(jī)車保護(hù)動作時(shí)限（0.060.08s）,取0.1s。保護(hù)范圍校驗(yàn)：已知最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流2295.743 (A)，大于，滿足最小保護(hù)范圍線路全長的15 20的要求。 3. 變電所10QF處距離保護(hù)整定計(jì)算變電所10QF處距離保護(hù)的動作特性為四邊形動作特性：R重負(fù)荷躲涌流 阻抗段電阻動作值：按躲過最小負(fù)荷阻抗整定。取，。已知：牽引負(fù)荷阻抗角 (36.87°)，最低母線電壓，最大負(fù)荷電流，解得。電抗動作值：按能保護(hù)線路全長的85%進(jìn)行整定。已知：，解得。動作時(shí)限：考慮與電力機(jī)車斷路器跳閘時(shí)間配合。取0.1s。靈敏度校驗(yàn)： 阻抗段電阻動作值：按躲過最

12、小負(fù)荷阻抗整定。同阻抗段。取，。已知：牽引負(fù)荷阻抗角 (36.87°)，最低母線電壓，最大負(fù)荷電流，解得。電抗動作值：按能保護(hù)相鄰線路全長進(jìn)行整定。 已知：，解得。動作時(shí)限：與段時(shí)間配合，取0.5s.變電所10QF處過電流保護(hù)整定計(jì)算動作電流：按躲過最大負(fù)荷電流整定。 取，得，。動作時(shí)限：與阻抗段時(shí)間配合，取0.6s.重合閘：時(shí)限為2s。分區(qū)亭斷路器處：應(yīng)配置電流速斷，可選配正向阻抗段和反向阻抗段以提高分區(qū)亭處處保護(hù)動作靈敏度。4. B饋線分區(qū)亭處電流速斷定值計(jì)算其中： 可靠系數(shù)，取1.1； 分區(qū)亭最大負(fù)荷電流； 典型時(shí)限0.1s。 5. B饋線分區(qū)亭處正向阻抗段定值計(jì)算 其中： 可

13、靠系數(shù)，取1.5； 典型 時(shí)限 0.1s。 6. B饋線分區(qū)亭處反向阻抗段定值計(jì)算 7. A饋線分區(qū)亭處電流速斷定值計(jì)算其中： 可靠系數(shù)，取1.1； 分區(qū)亭最大負(fù)荷電流； 典型時(shí)限0.1s。 8. A饋線分區(qū)亭處正向阻抗段定值計(jì)算 其中： 可靠系數(shù)，取1.5； 典型 時(shí)限 0.1s。 9. A饋線分區(qū)亭處反向阻抗段定值計(jì)算 第二節(jié) 變壓器保護(hù)一 保護(hù)配置牽引變壓器是鐵道電氣化系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行與否直接關(guān)系到鐵道電氣化系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定的工作。特別是由于牽引變壓器本身造價(jià)較高，一旦因故障而遭到破壞，其檢修難度很大，檢修時(shí)間也較長，經(jīng)濟(jì)上的損失很大。1. 主變壓器的主保護(hù)以瓦斯保護(hù)和

14、差動保護(hù)作為主變壓器的主保護(hù)。瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的主保護(hù)。其中重瓦斯保護(hù)動作于跳閘，輕瓦斯保護(hù)動作于信號。差動保護(hù)是變壓器內(nèi)部繞組，絕緣套管及引出線相間短路的主保護(hù)。主變壓器的后備保護(hù)2 外部相間短路時(shí)，采用以下后備保護(hù)：由于外部相間短路會引起變壓器很大的過電流，因此增加后備保護(hù)對變壓器的正常工作是十分必要的。三相低電壓過電流保護(hù)（110KV側(cè)）、單相低電壓過電流保護(hù)（27.5KV側(cè)）、外部接地短路時(shí)，采用以下后備保護(hù)、零序過電流保護(hù)其他后備保護(hù)：二次諧波制動的比率差動保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、主變過熱保護(hù)、主變通風(fēng)啟動、主變通風(fēng)停止。二 保護(hù)整定計(jì)算1. 差動速斷保護(hù)

15、整定原則：動作電流：一般按躲過變壓器空載投入時(shí)的最大勵涌流整定，需考慮接線系數(shù)。靈敏系數(shù)：按最小運(yùn)行方式下，電源側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。由于變壓器的勵磁涌流很大，通常采用通過鑒別勵磁涌流和故障電流，在勵磁涌流時(shí)將差動保護(hù)閉鎖；或者采用速飽和變流器減少勵磁涌流的不平衡電流，這里我們采用加強(qiáng)型速飽和變流器的差動保護(hù)（BCH2型），此時(shí)，滿足要求。2. 二次諧波制動的比率差動保護(hù)所謂比率制動特性差動保護(hù)簡單說就是使差動電流定值隨制動電流的增大而成某一比率的提高。使制動電流在不平衡電流較大的外部故障時(shí)有制動作用。而在內(nèi)部故障時(shí)，制動作用最小。為了實(shí)現(xiàn)二次諧波閉鎖，還需得到差動電流中的二次諧波

16、，如二次諧波達(dá)到一定值，則將差動保護(hù)閉鎖。整定原則:一般按變壓器額定電流的0.21倍整定，需考慮接線系數(shù)。 靈敏度校驗(yàn): 按最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 ,滿足要求。3. 三相低電壓過電流保護(hù)(110KV側(cè))整定原則：動作電流：一般按躲過變壓器額定電流整定。 按最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 ,滿足要求。動作電壓：一般按躲過母線最低工作電壓整定。靈敏系數(shù)：電壓元件的靈敏系數(shù)按最大運(yùn)行方式下，相鄰元件末端發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大殘壓來效驗(yàn)。,符合要求動作時(shí)限：與變壓器低壓側(cè)單相低電壓過電流保護(hù)配合。4. 單相低電壓過

17、電流保護(hù)（27.5KV側(cè)）整定原則：動作電流：整定原則同三相低電壓過電流保護(hù)。動作電壓：整定原則同三相低電壓過電流保護(hù)。靈敏系數(shù)：校驗(yàn)原則同三相低電壓過電流保護(hù)。動作時(shí)限：與饋線的過電流保護(hù)配合V 滿足要求5. 零序過電流保護(hù)整定原則：動作電流：由于負(fù)荷為單相負(fù)荷，線路不設(shè)零序保護(hù)，變壓器110kV側(cè)中性點(diǎn)接地時(shí)設(shè)置。因此，動作電流按70%額定電流整定。6. 過復(fù)負(fù)荷保護(hù)整定原則：動作電流：按額定電流整定。動作時(shí)限：相對整定時(shí)間較長。7. 主變過熱保護(hù)整定原則：溫度達(dá)75時(shí)動作8. 主變通風(fēng)啟動整定原則：主變壓器溫度升至55時(shí)啟動通風(fēng)冷卻電風(fēng)扇。9. 主變通風(fēng)停止整定原則：主變壓器溫度降至45

18、時(shí)返回。10. 重瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)可以保護(hù)的故障種類為：（1）變壓器內(nèi)部的多相短路。（2）匝間短路，繞組與鐵芯或外殼短路。（3）鐵芯故障。（4）油面下降或漏油。（5）分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不牢固。動作時(shí)間：06-1S第三節(jié) 電容器保護(hù)一、 保護(hù)配置：配置方案：電流速斷保護(hù)，過電流保護(hù)，諧波過電流保護(hù)，差電流保護(hù)，差電壓保護(hù)，過電壓保護(hù)，低電壓保護(hù)。保護(hù)整定計(jì)算二、 電流速斷保護(hù)：該保護(hù)用于斷路器到電容器連接端的短路故障。動作電流:按躲開電容器投入時(shí)產(chǎn)生的最大涌流進(jìn)行整定。 靈敏度校驗(yàn)：按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 三、 過電流保護(hù)：用于電容器組內(nèi)部故障

19、，接地故障保護(hù)，也作電流后備。 整定原則：電容器組電容有10%的偏差，使負(fù)荷增大；電容器允許1.3倍額定電流長期運(yùn)行；合閘涌動不誤動。 靈敏度校驗(yàn)：按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 動作時(shí)限：躲過并補(bǔ)裝置的最大合閘涌流,取0.5s。四、 諧波過電流保護(hù)：諧波使損耗功率變大導(dǎo)致發(fā)熱，過電壓使電容介質(zhì)老化，縮短壽命。動作電流：按等效三次諧波電流為額定電流的1.5倍連續(xù)運(yùn)行2分鐘整定。 動作方程： 動作時(shí)限：120s五、 差電流保護(hù)：用于電容器裝置接地故障的主保護(hù)。 動作電流：按投入電容器組產(chǎn)生的涌流可能造成的不平衡電流整定。 取,求得,。靈敏度校驗(yàn):對于并聯(lián)電容補(bǔ)償支路來說，最小短路電流同額定電流，可以用流過并聯(lián)電容補(bǔ)償支路的額定電流來進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。動作時(shí)限：0.1s六、 差電壓保護(hù)：用于差電壓保護(hù)是一種靈敏度高、保護(hù)范圍大、不受合閘涌流、高次諧波以及電壓波動影響的保護(hù)方式，用于電容器內(nèi)部故障。動作電壓:確定電容器組故障后由熔絲切除的電容器臺數(shù)K，此時(shí)故障電容器組端電壓可能上升到1.1倍額定電壓。取,由第三式計(jì)算可得,求得,.動作時(shí)限:取0.1s.七、 低電壓保護(hù)：設(shè)置目的：防止在無負(fù)荷時(shí)電容和變壓器同時(shí)投入；在電源恢復(fù)時(shí)，僅電容器不在投入狀態(tài)。 動作電壓:一般按額定電壓的50%-60%整定。 動作時(shí)限:大于牽引母線上所接饋線短路保護(hù)的最長動