毕业论文短路计算2

毕业论文（设计）的主要内容与技术参数

技术参数：本变电所有两台三绕组变压器，仅110kv侧有源，变电所接线见附图1.变压器型号：SFSZ9-50000/110；电压：110/38.5/10.5kv；变电所高压侧为双母线带旁路母线接线，中压侧为双母接线，低压侧为单母分段接线；变压器110kv侧中性点直接接地。

系统参数：110kv系统接线图见图1.变电站由两个系统供电，系统S1最大运行方式为600MVA，最小运行方式为480MVA，容抗为0.38；系统S2最大运行方式为800MVA，最小运行方式为640MVA，容抗为0.45。线路1为30KM，线路2为20KM，系统以一回110kv线路向变电所供电，线路3为25KM，线路型号为LGJQ-150。（S B=100MVA;U B=U AV）

SFSZ9-50000/110 变压器参数：

选择型号为：SFSZ9-50000/110

额定电压：高压110±8×1.25%kv，中压 38.5±5%kv，低压10.5kv

阻抗电压%：高-中：10.5% ，高-低：17% ，中-低：10.5kv

连接组标号：YN，yn0，d11 空载电流：1.3%

短路电流就算说明书

1参数计算

系统电抗忽略不计，按两台主变并联运行进行短路计算，由图1可得系统等值电路图如下：

选取基准值

基准容量 :S B =100MVA

基准电压 :U B =U av （各电压等级的平均电压，即U av

=1.05U N

）

阻抗有名值为：B

B B S U

Z 2

=

最大运行方式下归算到统一基准值下的电抗有名值：

Ω=Ω?=663.7600/11038.021S X

081

.0074.0)//()(13.0)50/100()100/5.16(0)50/100()100/0(21.0)50/100()100/5.10()(100%0376.025.132251989.0015.025.132)2/201989.0(0226.025.132)2/301989.0(/1989.01500643.0'

0724.00515

.025

.132806

.60579

.025.132663

.725.132100/115806.6800/11045.0125423112118107962*54322'112122

22==+++==?==?==?===÷?==÷?==÷?=Ω=-==

======Ω

=Ω==Ω=Ω?=MIN MAX N

B

B N S B T B

S MAX B

S MAX

MIN MIN B

B B S X X X X X X X X X X X X X S S

U U U X X X X KM

X LGJQ X X X X X

X X X S U

X X 同理可得化简得

可得

式为：

由变压器电抗标幺值公）（所以可得：

查表可得：行电抗标幺值：归算到统一基准值下的同理可得最小方式运下

f

110

)1(

当kv

侧）

点短路时（

1

正序等值序网图

零序等值序网图

点的正序电流值：

点两相接地短路时故障值为：压器高压侧的零序电流点单相接地时，流过变则的零序电流值为：

点单相接地短路故障点所以1`)

1(0012012)1(0)

1(0012012)1(01021)1(00

21

)1(1)1(010

001201254231012012012

7602121838

.1)

021.0(763

.1)

021.0(149

.41

891.31

093.0095.0167.0174.03)3//()3(//)021.0(//)(074.0081.0f I X X I I X X I f X X X I X X X I I f X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X MAX MIN MIN MAX T MIN MAX MAX MIN T MIN

MIN MIN MAX MAX

MAX

MAX

a MIN MIN

MAX

MIN MAX MAX

MAX MIN MIN MAX MAX =-+=

=-+=

=∑

+∑+∑=

=∑

+∑

+∑

=

==∑

=∑==+++=-=∑

+=∑

=∑

=∑=∑

=∑

1

：

侧）流过变压器的电流点短路时（当点的正序电流值：

点两相接地短路时故障序电流：过变压器高低压侧的零点两相接地短路时，流则由kv 35)2(173

.61757.61672

.1)

021.0(704

.1)

021.0(690

.3847

.3018.8//1681

.8//1

22

1)2(121)2(11)

1.1(0012012)1.1(0)

1.1(0012012)1.1(0)1.1(101

1)

1.1(0)1.1(!01

1)1.1(011

22

)

1.1(0021)

1.1(1021)1.1(1f X X I X X I f I X X I I X X I I X X X I

I X X X I

f I X X X I X X X I X X X I MAX

MAX

MIN a MIN

MIN

MAX a MIN MAX MAX MIN TH MAX MIN MIN MAX TH MIN a MAX

MAX

MAX

MIN

MAX a MIN

MIN

MIN

MAX

a MAX

MAX MAX MIN a MIN

MIN MIN MAX a =∑+∑=

=∑+∑

=

=-+=

=-+=

=∑+∑

∑=

=∑+∑∑=

∑

+∑∑==∑∑+∑=

=∑

∑+∑=

：

侧）流过变压器的电流点短路时（）当（kv 5.103775.12

3049.2)

13.021.0(2

1074.0121992

.1)

13.021.0(2

1

081.01

2

1

32)3()

2(2)

3(2)3(2f I I I I MIN MIN

MIN

MAX ===++==++=

KV

35

419.22

3793.2)

021.0(2

1074.012

1688

.2)

021.0(2

1

081.01

2

1)3()2(3)3(3)3(3===-+?==-+?=

MIN MIN

MIN

MAX I I I I

短路电流计算数据

3

f

3 变压器的保护装置

3.1 变压器气体保护

3.1.1保护装置的配置

根据继电保护的配置原则和以上短路电流计算，给本110KV降压变电所配置如下的继电保护装置见表3—1：

表3—1 变压器保护装置的配置

3.1.2继电保护整定计算的基本任务

继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护元件给出整定值,而对电力系统中的全部继电保护来说，则需要制出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或设备来编制，另外还可按继电保护的功能划分，这些方案之间既有相对的独立性、又有一定的配合关系。以下是整定计算的具体任务：

1) 绘制电力接线图。

2) 绘制电力系统阻抗图，包括正序、负序、零序三个序网图。

3) 建立电力系统设备参数表。

4) 建立电流、电压互感器参数表。

5) 确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度。

6) 电力系统各点短路计算结果列表。

7) 建立各种继电保护整定计算表。

8) 按继电保护功能分类，分别绘制出整定值图。

3.1.3 瓦斯保护

利用油箱内部故障时产生瓦斯气体的特征而构成的保护称为瓦斯保护。瓦斯继电器又称为气体继电器，是构成瓦斯保护的核心元件，它安装在油箱与油枕之

间的连接管道上，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。

瓦斯保护装置接线有信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出延时“轻瓦斯动作”信号；变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器。变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯动作”信号。

一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250-300cm3，变压器容量在10000KVA 以上时，一般正常整定为250 cm3，气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。

重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中流速整定为0.6-1m/s时，保护反应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，在导油管中油流速约为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速整定在1m/s左右。

采用QJ-80型开口杯挡板式气体继电器，轻瓦斯按气体容量整定：

3

=

250cm

V

set

重瓦斯按油流速度整定：对应导油管直径

V

=为80mm）。

m

1s

/

(

set

3.2变压器纵联差动保护

3.2.1纵联差动保护的原理

双绕组和三绕组变压器纵联差动保护的单相原理接线如图3—1

图3—1 变压器纵联差动保护的单相原理接线图

理想情况下流入差动继电器的电流I r=0，动作判据为I r>0。但由于变压器高、低压侧的额定电流不同，为了保证纵联差动保护的正确动作，就必须选择变压器各侧电流互感器的变比，使得在正常运行和区外故障时，流入差动继电器的电流为零，在保护范围内故障时，流入差动回路的电流为短路点短路电流的二次

值。

3.2.2纵联差动保护的整定计算：（选用 BCH-1型差动继电器）

（1）计算变压器各侧一次额定电流，选择保护用的电流互感器变比，确定差动继电器各臂中的二次额定电流，计算结果见表3—2:

表3—2 变压器差动保护参数计算结果

由表3—2所示计算结果可知，10KV 侧的差动臂中的电流最大，故选10KV 侧为基本侧。

（2）确定差动继电器制动绕组的接入方式：

BCH —1型差动继电器制动绕组接入的原则是要保证保护区外部短路时制动作用最大，而保护区内部短路时制动作用最小。本变电所变压器属于单侧电源的三绕组变压器，制动绕组应接于流过最大穿越性短路电流的一侧。 则归算到基本侧（10KV 侧）的短路电流为：

I

)3(max

2)(5.109535

.103100992.1A =??= （35KV 侧f 2点） I

)3(max

3)(6.147805

.103100688.2A =??

= （10KV 侧f 3点）

将制动绕组接入10KV 侧电流互感器的循环电流回路臂中，因为10KV 侧（f 3点）发生外部短路时，流过变压器的穿越性短路电流最大。 （3） 差动保护无制动情况下的一次动作电流计算：

1） 按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流整定（即不考虑有制动线圈侧外部短路，而在其它侧短路时要计及有制动线圈侧提供的短路电流）

)

(9.28475.10953)05.005.011.0(3.1)()3(max

2A u I I

f k k K s

st err rel act =?++??=?

+?+=

2） 按躲过变压器励磁涌流计算

06.412437.27495.1=?==?I k I L NT rel act

(A)

3) 按躲过电流互感器二次回路断线整定

18.357437.27493.1=?==?I k I

L NT rel act

(A)

取上述条件中最大值即：

06.4124=I

act

A

作为基本侧一次动作电流。

（4） 确定基本侧差动绕组和平衡绕组的接法、差动绕组的计算匝数w d '

和整定

匝数w d ：

1） 对于三绕组变压器，基本侧接差动绕组，其余两侧接相应的平衡绕组 2） 基本侧差动继电器动作电流计算值为：

87.6600

06

.4124==

=

??k

I k I L

TA act

con

r act (A) 3） 差动绕组的计算匝数为：

I

w w

act d

A γ

?=

'=

87

.660

=8.7（匝） w

d

=9（匝）

则基本侧差动继电器实际动作电流计算值：

I act γ?=

9

60

=6.67（A ） （5）35KV 平衡绕组的匝数计算：

w

b )

35(=)

(

)

5.38()

5.38()

10(I

I I N -w d =

933

.433

.458.4?-=0.52(匝)

∴选1匝（四舍五入）

（6）110KV 平衡绕组的匝数计算

w

b )

110(=)

(

)

110()

110()

10(I

I I N -w d =

979

.379

.358.4?-=1.88(匝)

∴选2匝（四舍五入）

（7） 计算由差动继电器实选匝数与计算匝数不等而产生的相对误差f

s

?：

1） 35KV 侧：

05.09

52.01

52..01

'1

1'

135

<+-=

+-=

?

?w

w w w f

b b b b s

2） 110KV 侧

011.09

88.12

88.12

'

2

2'

2110

=+-=

+-=

?

?w w

w w f

b b b b s <0.05

（8）计算制动系数和制动绕组匝数 1） 制动系数

2197

.0)019.005.01.011(3.1max

110

max )110(max =++???=???

???

?

?+?+=???I I

I U I k k k k k

brk kw k s k kw err st np rel brk

f 2） 制动绕组匝数w brk 为

w brk =44.29

.0102197.0)tan (=?=+αw w k b d brk (匝) ∴制动绕组实际匝数为2匝

（9）灵敏度校验

1） 相间短路的最小灵敏度：在系统最小运行方式下，35KV 侧出口发生两相短路时保护的灵敏度最低。归算至10KV 侧的最小短路电流为：

I

)2('min

2U

S

B B )

10(3=

I )

2(min 2=

)(76.9775.15

.103100KA =??

则工作安匝：

)(40.1469600

9760

.)35(安匝=?=

=d jb wr w W I A w 2） 计算继电器的制动安匝：在校验点（35KV 侧）短路时，流过制动绕组的电流为负荷电流

)(16.92600

37

.2749max

.brk 安匝=?=

=

brk

TA

l con W K I K A w

3） 根据计算出的w A brk =9.16安匝，w w A =105.90安匝，由BCH-1型差动继电器制动特性曲线求出校验灵敏度所用的动作安匝为（安匝）

60=w act A 244.260

40

.146k

sen

>==

=

w w act

w

A A 满足要求 4） 单相接地短路的灵敏度校验；

安匝）

(24.4369)600

5

.1031003763.11(

12min

=?????==

??∑w

I

I

I

k w d

jb

e jb

e d st

w A

23.760

24

.436k

sen

>==

满足要求

3.3变压器相间短路的后备保护 3.3.1采用复合电压起动的过电流保护

复合电压起动的过电流保护是低电压起动过电流保护的一种发展形式，一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏系数达不到要求的降压变压器。

中压侧及低压侧均无电源的三绕组变压器的保护装于电源侧和低压侧，低压侧作为外部短路的后备保护，以较短时限断开该侧断路器；电源侧保护作为变压器内部故障及中压侧外部短路的后备保护，带两段时限，以第一段时限（大于低压侧）断开中压侧断路器，以第二段时限断开全部断路器。本设计按电源侧（110KV 侧）整定。

3.3.2复合电压起动的过电流保护的整定计算 （1） 电流元件的动作电流

)(38.40144.26285

.03

.1I act A I k

k

NT

re

rel =?=

=

则继电器动作电流：

)(34.3120

38

.401I

act A k

I H

TA act

==

=

??γ

校验灵敏系数：按后备保护范围末端短路进行校验

)(2.891115

3100775.1)2(min A I =??

=（即35KV 侧短路时灵敏度最低）

2.122.238

.4012

.891)2(min sen k >==

=

I

I

act

满足要求 （2） 负序电压继电器的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，根据运行经验，其动作值可取为：

()U U

act )110(2

12.0~06.0=?

（3） 接在相间的低电压元件的动作电压按躲过电动机自启动的条件整定，一般可取为：

()U U

act

)110(7.0~6.0=

负序电压元件的灵敏系数按后备保护范围末端两相金属性短路的条件校验

U

U act 2

2min sen

k

??=

()186.0021.02

1

081.010max

2max 13

=-+==∑∑）（短路时：

侧点X X f

KV

179.0105.0074.0min 2min

1=+==∑∑X X

()251.013.021.02

1

081.035max

2max 12

=++==∑∑）（短路时：

侧点X X f

KV

244.017.0074.0min 2min

1=+==∑∑X X

则

f

3

点（10KV 侧）的相间短路电流为：

688.22

186.01

1min

1max 2max

1=?=+=

∑∑X X a I

688.2min 1min 2-=?

-=?

I I a a

同理得：

793.22

179.01

max 2-=?-

=?

a I

5.02

186.01

186.0222=??

==∑I X U a

则后备保护范围末端金属性不对称短路时，在保护安装处的最小负序电压为：（等值电路图如图3—2）

最大运行方式下：

U2/=0.5-0.2.793?0.105=0.21

2.152.112

.0100/11521

.0>=?=

sen K 满足

同理f2点（35KV ）侧短路时：

992.1251

.021

min 2=?=

a I

049.2244

.021max

2=?=a I 则后备保护范围末端金属性不对称短路时，在保护安装处的最小负序电压为：

最大运行方式下：

U2/=0.5-2.049?0.17=0.152

不满足2

.11.112

.0100/115152

.0<=?=

sen K

∴将负序电压元件接在35KV 侧：

满足要求2

.16.3138

.05

.0>==sen K

3.3.3变压器的过负荷保护

变压器过负荷在大多数情况下都是三相对称的，因此过负荷保护只需接于一相电流上，装于各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器经整定延时动作于信号，一般延时9~10S 。根据配置原则，本变电所变压器过负荷保护只装于电源侧。

过负荷电流整定值按躲过变压器高压侧额定电流整定

)(2.32444.26285

.005

.1I act A I k

k

N

re

rel =?=

= )(7.2120

2

.324I

act A ==

?γ

图3-2 f2 f3点短路的负序等值序网图

2

U

3.4 变压器的零序过电流保护

在110KV 及以上中性点直接接地的电网中，接地短路是常见的故障形式。因此，大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器高压侧上装设接地（零序）保护，用来反应高压绕组、引出线上的接地故障，并作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地短路故障的后备保护。

中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小及分布与系统中变压器中性点接地的数目和位置有关。零序电流的大小及分布决定了变压器零序保护的配置及整定，因此，为了保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度，对于有两台及以上变压器并列运行的情况，可使部分变压器中性点接地运行，以保证中性点接地的位置和数目尽量不变，从而保证接地故障时零序电流的大小及分布。对于110KV 及以上中性点直接接地的系统中，当变压器的中性点可能接地运行或不接地运行时，对应外部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中性点引起的电压升高，应按变压器绝缘情况装设相应的保护。本降压变电所的两台变压器（分级绝缘变压器）只有一台直接接地，所以应装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的零序保护，并增设一套反应间隙放电电流的零序电流保护和一套零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的零序保护。

由于本设计原始资料没有涉及引出线上的零序电流保护问题，故本变电所变压器的零序电流元件的动作值按与中性点不接地变压器的零序电压元件在灵敏系数上相配合整定。

零序电压元件的动作电压通常按躲过正常运行情况下的不平衡电压整定，在

工程中零序电压元件的二次动作电压一般取5V ，因此电压互感器的变比

635100

3110000=?=

n y

则零序电压元件的一次动作电压：

)(3175563550

V n U

y act =?=?=?

当零序电压元件处于动作边缘时，流过被保护变压器的零序电流为：

..0.31T act js act X U I =

则零序保护的电流动作值为：

)(72.5130

000

A x

U k I k I

T act ph ph act =?=?=?? kph =1.1—1.2

灵敏系数校验：

5.184.5172

.51110

3100

703.130

min .0sen k >=??

?=

=

?I

I act 满足要求。

放电间隙零序电流元件的动作电流可根据放电电流的经验数据整定，一般取一次动作电流值为100A 。

零序电压元件的动作电压应低于变压器中性点工频耐压水平，且大于接地系统中不失去接地中性点且发生单相接地时的零序电压。工程实际中，一般可取

V U act 1800.=。