故障范围,减轻短路引起的破坏程度,减小对用户工作的影响,提高电力系统的稳定性。因此,在发生故障时,应寻求保护装置能迅速切断故障。
跳闸时间等于故障动作时间和断路器的保护装置的总时间。在实际行动中保护时间应考虑多方面因素,如具体要求、经济因素、运行维护要求等,从而合理的确定保护动作时间。
一般的快速保护动作时间为0.06s~0.12s,最快的可达0.01s~0.04s。 一般的断路器的动作时间为0.06s~0.15s,最快的可达0.02s~0.06s。 (3) 灵敏性
灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该在预先规定的保护范围内发生故障时,不论短路点的位置、短路形式及系统的运行方式如何,都能敏锐感觉,正确反应。
(4) 可靠性
继电保护的可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时,它不应该拒绝动作(拒动),而在其他不属于它应该动作的情况下,则不应该误动作(误动)。
3 短路电流计算
3.1 短路电流计算步骤
(1) 确定计算条件,画计算电路图
由原始设计参数,S9-1000/10型变压器容量SN=800kVA 电压10/0.4KV,UK%=4.5。电源进线长度L为400米,无限大容量电力系统出口断路器的断流容量SOC=200MVA。
5
(2) 画等值电路,计算参数;分别画各段路点对应的等值电路。
(3) 采用标幺值法进行三相短路计算
1) 选择基准值:
取Sd?100MVA, Uc1?10.5KV,Uc2?0.4KV
Id1?Sd3Uc1?1000MVA3?10.5KV?5.50KA Id2?Sd3Uc2?1000MVA3Uc2?144KA 2) 计算短路电路中的各元件的电抗标幺值 <1> 电力变压器的电抗标幺值 取Soc?200MVA,因此 X1*?XsSd100MVAXd?Soc?200MVA?0.5
6
<2> 电路中线路的电抗标幺值 取X0?0.08?/km,因此
X2*?X0LSdUc2?0.08?0.4?100MVA(10.5)2?0.029 <3> 电力变压器的电抗标幺值 由题可知Uk%?4.5
X3*?X4*?Uk%Sd100?SN?4.5?100?103KVA100?800?5.625 3) 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量<1> 总电抗标幺值
X*?(K?1)?X1*?X2*?0.5?0.029?0.529 <2> 三相短路电流周期分量有效值
I(3)Id15.50KAk?1?X*?(K?1)?0.529?10.4KA <3> 其他三相短路电流 I''(3)?I(3)(3)oo?I(k?1)?10.4KA
i(3)sh?2.55?10.4KA?26.52KA
I(3)sh?1.51?10.4KA?4.63KA
<4> 三相短路容量
S(3)Sd100MVAK?1?X*??(k?1)0.529?189MVA
4) 计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量<1> 总电抗标幺值
X*?(L?2)?X1*?X*2?X3*∥X4*?0.5?0.029?2.642?3.172
三相短路电流
I(3)Id2K?2?X*?144KA(K3.172?45.4KA ??2)<3> 其他三相短路电流
I''(3)?I(3)K?2?45.4KA
i(3)sh?1.84?45.4KA?83.5KA I300?1.09?45.4KA?49.4KA
7 <2>
<4> 三相短路容量
(3) SK?2?SdX*(K?2)??100MVA?31.5MVA
3.172短路计算结果表如下:
图4-1 短路计算结果表
短路计算点 三相短路电流 (3)IK 三相短路容量/MVA (3)IooI''(3) 5 (3)ish .63 (30Ish 89 Sk(3) K-1 K-2 10.4 45.4 4 4 10.0.4 45.9.4 145 26.83..7 461.5 13
3.2 变压器保护配置方案
应按以下规定装设相应的保护装置:
①0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的车间内油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。当壳内部故障产生轻微瓦斯或油面下降是应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时,应动作于断开变压器各侧断路器。
②对变压器引出线、套管及内部的短路故障,应按以下规定装设相应的保护装置作为主保护:
a.对6.3MVA以下并列运行的变压器,以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器,当后备保护时限大于0.5s时,应装设电流速断保护;
b.对6.3MVA及以上并列运行的变压器,10MVA及以上单独运行的变压器,以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器,应装设纵联差动保护;
c.当变压器纵联差动保护对单相接地短路灵敏性不符合要求时,可增设零序差动保护。
③纵差动保护应符合下列要求:
a.应能躲开励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;
b.差动保护范围应包括变压器套管及其引出线,如不能包括引出线时,则应采取快速切除故障的辅助措施。
④对由外部相间短路引起的变压器过电流,可采用下列保护装置作为后备保护:
8
a.过电流保护,宜用于降压变压器,保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷;
b.复合电压(包括负序电压及线电压)起动的过电流保护,宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。
各项保护装置动作后,应带时限动作于跳闸。
⑤一次电压为10KV及以下,线圈为星形—星形连接,低压侧中性点接地的变压器,对低压侧单相接地短路应装设下列保护之一:
a.接在低压侧中性线上的零序电流保护;
b.利用高压侧的过电流保护,保护装置宜采用三相式以提高灵敏性。
保护装置带时限动作于跳闸。当变压器低压侧有分支线时,宜利用分支过电流保护有选择地切除各分支回路的故障。
⑥0.4MVA以及上变压器,当数台并列接地或单独运行并作为其他负荷的后备电源时,应根据过负荷的情况装设过负荷保护。
过负荷保护采用单相式,带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所,必要时,过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
⑦对变压器温度升高和冷却系统故障,应按现行电力变压器标准的要求,装设可用于信号或动作于跳闸的装置。
⑧为降低材料消耗,现代大型变压器铁心一般都用新型电工硅酮片制成。其额定磁密接近于饱和磁密,过电压或低频率时容易引起过激磁,因此,500kV及以上的大容量变压器以装设过激磁保护。
根据分析,对该变压器容量SN=800kVA,电压10/0.4kV,UK%=4.5的配电变压器,应装设瓦斯保护、电流速断保护、过电流和过负荷保护以及过激磁保护。
4 配电变压器继电保护
4.1 配电变压器的电流速断保护原理
配电变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。对于中、小容量
(10MVA以下)变压器,可以单独装设单独的电流速断保护,装于变压器的电源侧,对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护,作为变压器防止相间短路故障的主保护。动作无延时,只有利用动作电流保证保护的选择性,因此,动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路电流,一般应大于变压器额定电流3~5倍以躲过变压器空载投入时的励磁涌流,显然电流速断保护动作电流数值较大,只能保护变压器一部分绕
9