某110kV电力系统继电保护设计
灵敏地正确地反应出来。
可靠性：是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，而在不该动作时，它能可靠不动。即不发生拒绝动作也不发生错误动作。
4．2 变压器的保护配置
4.2.1 变压器配置 （一）纵联差动保护
本次设计所采用的变压器型号均分别为：SDL-31500/110、SFSL-31500/110、SFL-20000/110、SFL-20000/110。对于这种大型变压器而言，它都必需装设单独的变压器差动保护，这是因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。所以我们用纵联差动保护作为两台变压器的主保护，其接线原理图如图4.1所示。正常情况下,I'2=I''2即：
'I1''''n2I1I1??????nT（变压器变比） （4.1）
'n1n2I1n1所以这时
Ir=0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误
差等影响导致不平衡电流的产生，故Ir不等于0 ，针对不平衡电流产生的原因不同可以采取相应的措施来减小。
尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点，但当大型变压器内部产生严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，纵联差动保护不能动作，这时我们还需对变压器装设另外一个主保护——瓦斯保护。
图4.1 纵联差动保护原理示意图
（二）瓦斯保护
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瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。 (1)瓦斯保护的工作原理：
当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器KG的上触点闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经中间继电器KC作用于信号继电器KS，发出警报信号，同时断路器跳闸。瓦斯继电器的下触点闭合，也可利用切换片XB切换位置，只给出报警信号。 (2)瓦斯保护的整定：
瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分，它们装设于油箱与油枕之间的连接导管上。其中轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为：250～300cm3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s 。瓦斯保护原理如图4.2所示。
图4.2 瓦斯保护原理示意图
（三）复合电压启动的过流保护
由于这种保护可以获得比一般过流保护更高的灵敏性，所以实践中它常用来作厂变内部及低分支外部相间短路故障的后备保护，这里我也用来作为变压器的后备保护，它是由负序过电压元件、低电压元件、过流元件及时间元件构成，其中负序过电压元件与低电压元件构成复合电压启动元件，其保护原理接线图如图
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5.3所示。
复合电压过流保护的输入电流取高压侧电流,为保证选择性,复合电压启动元件需要配置两套,输入电压分别取自厂变低压侧两个支上的电压。 保护采用两段延时出口。 以A分支为例: 若发生相间不对称短路故障,”U2>”元件启动,常闭触点断开,使”U<”元件启动； 若发生三相短路, ”U2>”元件短时启动, ”U<”元件也启动,在”U2>”元件返回后,因”U<”元件返回电压较高,只要相间残压不高于返回电压, ”U<”元件仍保持动作状态,这时厂变高压侧过流元件”I>”已经动作,先按I段延时”U<”元件t1跳开A厂用分支断路器,若故障不能消除,再按Ⅱ段延时t2动作于解列灭磁。
图4.3 复合电压启动的过流保护原理接线图
4.2.2 保护配置的整定 （一）纵联差动保护整定
对于本次设计来说，变压器的主保护有纵联差动保护和瓦斯保护，其中瓦斯保护一般不需要进行整定计算，所以仅对纵联差动保护进行整定如下：
(1)避越变压器的励磁涌流： Idz?krel?Ie?1.3?165?214?A? （4.2）
其中krel为可靠系数，取1.3，而Ie?se?31500?165?A? （4.3）
3ue3?110为变压器的额定电流。
(2)避越外部短路时的最大不平衡电流：
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Idz?krel?ktxkfzqfi??u110??fza?Idz.max(3)?1.3?1?1?0.1?0.1?0.05??995?323.38 （4.4）
?1.3?1?1?0.1?0.1?0.05??995?323.38
其中Ktx为电流互感器同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1，这里为避免以后更换设备的方便故取1；kfzq为非周期分量引起的误差，取1；?fza建议采用中间值0.05；?u110取0.1； Idz.max(3)为变压器外部最大运行方式下的三相短路电流，由前面的计算结果知Idz.max(3)=995。
(3)躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流：
Idz?1.3Ie?1.3?165?214?A? （4.5） 而保护基本侧的动作电流取：Idz.js?1296?A?
(4)确定差动继电器的动作电流和基本侧差动线圈的匝数：
差动继电器的动作电流： Idz.j.jb.js?Ie2.jb?Idz.jb.js2.38?1296??18.7?A? （4.6）
165Ie.jb其中Ie.jb?Ie?165?A?为电流互感器的一次侧额定电流；
Ie2.jb?3Ie3?165（4.7） ??2.38?A?
60060055Aw0Idz.j,jb.js为电流互感器的二次额定电流。 差动线圈匝数： wcd.js??120（4.8） ?6.4?t?
18.7实际整定匝数选用： wcd.z?6?t? （4.9） 所以继电器的实际动作电流为：
Idz.j.jb?120wcd.z ?20?A? （4.10）
保护装置的实际动作电流为： Idz.jb?
变压器差动保护参数计算结果如下表4.1：
表4.1 变压器差动保护参数计算结果
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Ie.jb?Idz.j.jbIez.jb?20?165（4.11） ?1389?A?
2.38某110kV电力系统继电保护设计
变压器 额定电压/kV
额定电流 Ie/A 互感器的接线方式 互感器的计算变比 互感器的选择变比 电流互感器 二次额定电流
B1
110 165
B2
110 165
B3
110 185
B4
110 185
D 58/5 100/5 58/20=2.9
d 58/5 100/5 58/20=2.9
y 320/5 400/5 320/80=4
y 320/5 400/5 320/80=4
(5) 校验保护的灵敏系数:
当系统在最小运行方式下,线路L4处开环运行发生两相短路时,保护装置灵敏系数最低,即:
kjxId.?.minIdz.jb3?3?kjxI2f1.minIdz.jb1??3?103262 ?6.3?2 （4.12）1385kim??显然灵敏度满足要求。其中Id.?.min是变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电流有名值(归算到基本侧)。kjx是保护的接线系数,这里取1 。 (二) 变压器的后备保护的整定
(1)复合电压启动过流保护,下面对它进行整定与灵敏性校验: 过电流元件动作值Iop按躲开厂变额定电流IN.st整定,即: 对于B1、B2、B2：Iop?1.1531500krel（4.13） ?IN.st???213?A?
0.853?115kre其中Krel是可靠系数,一般为1.15～1.25,这里取1.15,kre是返回系数,这里取0.85
最小运行方式下,线路L4开环运行两相短路时,保护的灵敏性校验:
3(3)3I?2107f21.min2 K???8.57?1.3 （4.14）
senI213op满足要求。
对于B3、B4：Iop?krel?IN.st?1.15?20000?135?A? （4.15）
kre0.853?115最小运行方式下, 线路L4开环运行两相短路时,保护的灵敏性校验:
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