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湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）

额定电压（KV） 型 号 初级绕组 TYD110/3-0.02H JDZX9-35W2 JDZX16-10G 110/3 35/3 10/3 次级绕组 0.1/3 0.1 0.1/3 0.1/3 0.1/3:0.1/3 0.1/3:0.1/3 剩余电压绕组 0.1/3 11

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2 牵引变电所变压器保护

2.1 继电保护系统

① 监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该

元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（如：单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。

② 反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条

件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。

③ 实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。

2.2 继电保护的基本属性

继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧

密联系，既矛盾又统一。

（1）动作选择性：指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。

（2）动作速动性：指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

（3）动作灵敏性：指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数（规程中有具体规定）。通过继电保护的整定值来实现。整定值的校验一般一年进行一次。

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（4）动作可靠性---指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作，在正常运行状态时，不该动作时应可靠不动作。任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行，可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。

牵引变电所外部电源牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电力系统供电。电力系统有许多种电等级网络和设备，其中110KV及以上电压等级的输电线路，用区域变电所中的变压器联系起来，主要用于输送强大电力，利用它们向电气化铁路的牵引变电所输送电力，供电牵引用力。为了保证供电的可靠性，由电力系统送到牵引变电所高压输电线路无一例外地为双回线。两条双回线互为备用，平时均处于带电状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回自动投入，从而保证不间断供电。

牵引变电所主接线 牵引变电所(包括分区亭、开闭所，AT所等)，为了完成接受电能，高压和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：一次接线(主接线)和二次接线。

牵引变电所变压器 牵引变电所内的变压器，根据用途不同，分为主变压器(牵引变压器)、动力变压器、自耦变压器(AT)、所用变压器几种；根据接线方式不同，又有单相变压器、三相变压器、三相-二相变压器等。尽管变压器的类型、容量、电压等级千差万别，但其基本原理都是一样的，其作用都是变换电压，传输电能，以供给不同的电负荷。

牵引变电所断路器,是牵引变电所内最为重要的电气设备之一，其工作最为繁重，地位最为关键(结构最为复杂，它依靠本身所具有的强大的灭弧能力，不但可以带负荷切断各种电气设备和牵引网线路，更可与保护装置配合，快速、可带地切断各种短路故障。

隔离开关，顾名思义就是一种在需要时将电气设备、线路与电源隔离开来的开关设备，具有明显可见的、距离足够的断口，它不带灭弧装置，不能开、合负荷电流和短路电流，具体作用为：

1、将需要停电的设备、线路与电源可靠隔离，以保证检修工作的安全。 2、改变供电方式，如110KV进线互投、牵引侧高压母线的分段运行或并联运行等。

3、开、合小电流电路如风压互感器、避雷器及小容量的空载变压器等。

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隔离开关按使用地点不同，有户内式和户外式两种，其区别在于户外式隔离开关可适应各种恶劣的气候条件；按工作相数不同，有三极联动，三极连动和单极三种；按操作方式不同，有电动和手动两种，尽管隔离开关的类别多种多样，但其基本组成和结构都是一样的，都由主刀闸、支持瓷瓶、底座、连杆和操作机构几部分组成。

牵引变电所互感器,牵引变电所内仅有变压器、开关等变、配电设备是远远不能满足安全、可靠、高效供电等要求的，还需要用二次设备将其有效的监控、保护起来，因此，就需要一种变换装置将主设备中的电气参数传递给二次设备，如仪表、继电器等，这种将高电压、大电流变换成低电压、小电流的设备就是互感器，变换电压的设备叫电压每感器，变换电流的设备叫电流互感器。

互感器作用如下：

1) 将高电压、大电流变换成低电压、小电流，以供仪表、继电器等二次设备使用。

2) 将高电压与低电压可靠地隔离开来，以保障二次设备及人身的安全。 3) 将电压互感器二次输电压统一规定为100V，电流互感器二次输出电流统一规定为5A，便于设备设计和制造的标准化，并降低生产成本，牵引变电所等级一般为1.5级。

并联电容补偿装置有两种形式的电力负荷枣有功负荷和无功负荷，前者做功后者不做功。对电力系统来说，其供电能力即容量是一定的，为有功功率和无功功率之和，无功份量所占比重大了，势必造成有功输出减少、降低电力系统的容量和利用率，对经济运行极为不利。因此总希望无功份量越小越好，即有功负荷所占总负荷的比值。牵引用电为感性负荷，利用感性负载和容性负载相位相反，互相抵消的原理，牵引变电所采用了并联电容补偿装置，以弥补牵引负荷带来的无功损失。

2.3 变压器保护配置原则：

变压器是电力系统的重要电气设备之一。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。因此必须根据变压器的容量及重要性装设性能良好、动作可靠的保护装置。变压器的故障可以分为油箱内部故障及油箱外部故障两种。油箱内部故障包括绕组的相间短路、匝间短路以及铁心的烧损等；油箱的外部故障主要是绝缘套管和引出线上的相间故障及单相接地故障。此外，变压器还可能出现异常

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运行状态，主要有：漏油造成油位下降；由于外部短路引起的过电流或长时间过负荷，使变压器绕组过热，绕组绝缘加速老化，甚至引起内部故障，缩短变压器的使用寿命。

2.4 主变参数：

型号：SSZ9-40000/110；

变比：110±8*1.25%/38.5±2*2.5%/10.5kV； 接线组别：Yn,yn0,d11； 额定电流：209.9/599.8/2199.4A； 容量：S=40MVA，

短路阻抗：Uk1-2%=10.41%；Uk1-3%=17.53%；Uk2-3%=6.49%； 零序阻抗：Z0=45.8Ω；

计算得：X1=0.2681； X2=0.0788； X3=0.3003； X0=0.3463；

2.5 主变保护计算：

1，差动保护计算：高压侧： 600/5（表计400/5）；中压侧：1200/5(表计800/5)；低压侧：2500/5。

差动电流起动值Iqd：取变压器额定电流的50%。 速断动作电流ISD：躲变压器励磁涌流，取8Ie。 二次谐波制动系数：取0.15。 比率差动制动系数： 取0.55。 CT断线报警门槛值: 0.1Ie. 平衡系数计算:

Kph1=U1n*CT11/S=110*600/40000=1.65 Kph2=U2n*CT21/S=38.5*1200/40000=1.155 Kph3=1.732* U3n*CT31/S=10.5*2500/40000=1.137 区外故障时的最大不平衡电流计算:

Ibp =Kk*(Ktx*Δfi*Idmax+ΔU1*Idmax+Δfi*Idmax) =1.3*(0.1*4198/240*1.155+0.1*1351/120*1.65) =5.04A/2.887=1.75Ie

Ir=0.5*(1351*1.65/120+4198*1.155/240)A=19.4A=6.716Ie

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