煤矿35kV变电所的设计（七）

变电所的继电保护

在煤矿供电中继电保护的作用很大，也是工作的重点，所以在煤矿变电所的设计中继电保护的整定也尤其重要

主要包括母线的保护、变压器的保护和馈出线的保护

母线和馈出线一般采用的是两段式保护，变压器是采用的纵联差动保护、过负荷和瓦斯保护

继电保护的任务和基本要求

继电保护装置,就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运动状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

(1)基本任务是:

① 自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，迅速恢复非故障部分的正常供电。

② 能正确反映电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号，以便值班人员采取措施，保证电气设备的正常工作；或经一段时间运行处理后，电气设备仍不能正常工作，则保护动作于断路器跳闸，将不能正常工作的电气设备切除。

③ 与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置 ARD 、备用电源自动投人装置 APD等）配合，缩短事故停电时间，提高供电系统的运行可靠性。

(2)基本要求

①选择性

当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。

②速动性

为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。

③灵敏性

指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。

④可靠性

继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。

变电所的继电保护

一、6kv配出线的继电保护

6kv系统都是小接地电流系统，因此，通常只装设防止相见短路的保护装置。

1、保护的装设原则

（1）采用两相式接线，整个系统的保护装置均装设在同名相的两相上。

（2）一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速断保护作为辅助保护，第二段带时限过电流保护作为主保护。

（3）第一段电流速断保护应有选择性的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。当不满足最小保护范围的要求时，且过电流保护的动作时限不大于0.5~0.7s则可不装设电流速断保护，或只装设GL型反时限继电器构成的过电流保护。

（4）对电缆香炉，当速断保护不满足保护范围要求时，如下一级线路装有无时限保护而本线路过电流保护的动作时限在1.2s及以上时，可装设带时限电流速断保护。

（5）对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护，切除使母线残压低与60%额定电压的各种故障，保护装置可选择地动作。

（6）负荷较大，总长在1km以下的重要用户的电缆线路，为了加速切除短路故障可以采用纵联差动电流保护装置。

（7）负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护。

（8）保护采用远后备方式。

2、电流速断保护的整定计算

速断保护的动作电流按躲过被保护线路末端最大三相短路电流整定。即

式中 I_op.k----继电器的动作电流，A；

K_k-----可靠系数，电磁式继电器取1.2，感应式继电器取1.4；

K_kx---- 保护装置的接线系数，接于相电流时为1，接于相电流之差时为，速断保护一般接于相电流；

K_i------电流互感器的变比；

-----被保护线路末端最大三相短路电流，A。

1）过电流保护的整定计算

过电流保护的动作电流按躲过被保护线路最大工作电流赖整定。即

式中 K_k----可靠系数

K_re----返回系数，电磁式继电器取0.85，感应式取0.8；

I_ca-----被保护线路的最大长时工作电流，A。

保护装置的灵敏度应满足下式的要求：

式中 K_r----保护装置的灵敏度系数，对主保护区应大于1.5

----被保护线路末端最小两相短路电流，A

过电流保护的动作时限按下式确定：

式中 t_p-------保护装置整定的动作时间，s；

t_ep--------末端相邻元件保护的整定时间，s；

-----时限阶段，对DL继电器取0.5s，对GL型继电器取0.7s。

主变压器的继电保护

1、保护的装设原则

1）电力变压器应装设的保护装置

（1）线圈及其引出线的相间短路、中性点直接接地侧的接地短路、绕组的匝间短路，应装设瞬时动作作于跳闸的保护装置。

（2）外部相间短路引起的过电流，直接接地电力网外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，应装设带时限动作于跳闸的保护装置。

（3）变压器过负荷、油面降低、变压器温度升高和冷却系统故障时，应装设信号装置。

2）对变压器保护装置的要求

（1）对变压器内部故障和油面降低采用瓦斯保护，油面降低和轻瓦斯时，应动作与信号；重瓦斯则动作与跳闸，断开变压器各测的断路器。

（2）对变压器引出线、套管及内部故障，采用纵联差动保护或电流速段保护。故障时，断开变压器各侧的断路器。

（3）对变压器外部的相间短路，一般采用过电流保护，如过电流保护灵敏度不满足要求时，可装设复合电压或低电压启动的过电流保护，过电流保护均装设在主电源侧。

根据实际情况本设计对变压器采用纵联差动保护、过负荷保护和瓦斯保护三种保护形式。

2、纵联差动保护

变压器的差动保护，一般采用BCH-2型差动继电器。

1）电流互感器接线方式及其变比的选择

为了保证正常情况下流过差动继电器的不平衡电流最小，在整定计算前应恰当地选择电流互感器的接线方式和电流互感器的变比。

（1）电流互感器的接线。对于Y，d接线的变压器，Y侧的电流互感器应接成d形，d侧的电流互感器应接成Y形，使电流互感器二次电流的相位一致。

（2）电流互感器的变比。应按下式计算出变压器各侧电流互感器的变比，并根据计算结果选择适当变比的电流互感器。

式中 K_i-----电流互感器的变比的计算值

K_kx----电流互感器二次回路的接线系数，电流互感器Y接是为1，d接时为

I_N.T----变压器各侧额定电流，A

2）电流互感器二次工作电流计算

变压器为额定电流时，分别按下式计算变压器各侧电流互感器二次回路的工作电流。即

式中I_2i----变压器为额定电流时，电流互感器二次回路的工作电流，A

K_i-----电流互感器的实际变比

3）计算基本侧保护装置的一次动作电流

取上述电流互感器二次回路工作电流最大的一侧为基本侧，并按以下三个条件计算该侧的动作电流，最后取其中最大者。

（1）按躲过外部故障最大不平衡电流计算，即

式中I_op-----保护装置一次动作电流，A

-----变压器二次侧母线短路时，流经基本侧的最大三相穿越性短路电流稳态值，A

K_k-----可靠系数，取1.3

K_sm----电流互感器的同型系数，型号相同时取0.5，不同时取1.0

----电流互感器允许最大相对误差，取0.1

---变压器调压引起的相对误差，一般为5%

（2）按躲过变压器空载投入时的励磁涌流计算

式中 I_N.T----变压器基本测得额定电流

（3）按躲过电流互感器二次回路短线计算，即

I_op=1.3I_T

式中 I_T-----正常运行时变压器基本侧的最大负荷电流

4）确定基本侧线圈的匝数

继电器动作电流为

式中K_kx----接线系数

K_i-----基本测电流互感器变比

基本侧继电器线圈的计算匝数W_ca为

式中 AW_a---继电器的动作安匝应采用实测值，如不知道实测值，可用额定值60

取差动线圈与一组平衡线圈的匝数之和W_db ，较计算匝数W_ca小而接近的数值，作为基本侧的实际整定匝数。即

W_db=W_d+W_b<W_db

式中W_db------基本侧继电器的实际整定匝数

W_d-----差动线圈匝数

W_db-----平衡线圈匝数

5）确定短路线圈的抽头

对于中小容量的变压器可采用较多匝数，选用抽头C-C或D-D，对于大容量的变压器可采用较少匝数，选用抽头B-B或C-C

6）灵敏度校验

式中

、 ------最小运行方式下变压器二次侧最小短路时，流过相应继电器的电流，A

、 ------基本侧与非基本侧的实际整定匝数

3、过负荷保护

保护装置的动作电流应躲过变压器的额定电流，即

式中 K_k---可靠系数，取1.05~1.1

I_1N.T----变压器一次侧额定电流，A

保护装置的动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间，一般整定时限取9s~15s

4、瓦斯保护

瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800KV·A及以上的一般油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%～4%的倾斜度。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。

如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。

变压器瓦斯保护动作后的故障分析：

变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表：

气体性质	故障原因	处理要求
无色、无臭、不可燃	变压器内含有空气	允许继续运行
灰白色、有剧臭、可燃	纸质绝缘烧毁	应立即停电检修
黄色、难燃	木质绝缘烧毁	应停电检修
深灰色或黑色、易燃	油内闪络，油质碳化	应分析油样，必要时停电检修

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关键词：煤矿 35kV变电所设计
分类：电工基础知识| 发布：一个人的传说| 查看： | 发表时间：2009-11-26

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