（海盐秦核新能设备检修有限公司）
摘要：近年来我国工业化水平不断提升，社会对电力的需求量和品质也开始不断提升。变电站的设计和配置决定了电网的稳固性、可靠性和持续性，所以变电设备具有稳定性同时具有可扩展性，操作简单，成本合理就显得极为重要。
本文围绕35kV变电站的继电保护设计，继电保护模块是重点分析的内容，包括相关的计算负荷等。通过分析对比，明确该变电站的电气保护和自动装置的设计，以及相关元件的选型等，同时还明确了相应的计算模式。
关键词：主变阻抗；变压器的继电保护；变电站
1.引言
本文通过对主变的选择、负荷的计算、短路电流的计算、主变的保护及电流电压互感器的连接方式等方面做了详细的介绍，对35KV变电站的设计有一定的借鉴意义。
2.变电站变压器选择
2.1连接方式的确定
根据《电力工程设计手册》（简称“手册”）规定：
1）、其中绕组和对应的电压相位具有一致性。电力系统使用绕组连接只有Y和△型。在110kV以上的变电站中，其主变压装置主要应用的是Y型连接模式，而在35kV环境中，Y型模式也较为常见，其中中性点需要穿过消弧线圈，然后和大地对接。35KV以下变压器绕组与△相连。变电站设计电压等级为35/10KV，接线采用YN/d11接线。
2）、在本文研究变电等级中，如果它的绕组侧电源容量已经超过了该变压装置的15.0%，那么三绕组是首选。
2.2主变阻抗及调压方式选择
2.2.1主变阻抗的选择
根据“手册”规定，绕组之间存在着漏电阻，会构成它的阻抗，而该阻抗值的大小，则受到构建该变电装置的材料和设计结构密切相关。从稳定性和品质角度来看，该值越小，效果越好。当然如果该值很小，那么系统的短路电路就不能够提升，那么相关的设备选择就会变得相对艰难。此外，还需要考量变压器在并联时，对应的阻抗值的大小。
针对该参数的选择：以提升稳定性为核心标准，通过相应的功率计算，以及相关并联运行、短路电流以及无功配电等，进行综合性的考量，从而进行相应的选择。
2.2.2调压方式的选择
为确保电源或发电厂的电源质量，电压必须保持在允许范围内，调节器侧有两种，一种称为无励磁电压调节器，调节范围在±2 2.5％以内；成为负载电压调节，调整范围到30％，结构复杂，价格高额，为保证变电站的质量和改善变电站的质量，为保证变压器品质的关节，必须使用负载调节器。
2.3负荷计算
综合最大计算负荷：
Sjs=Kt（
）（1+a％）
Kt系数在同一时间内，对于返回数量小于的情况，取0.9〜0.95，当返回数多时，取0.85〜0.9；在设计中，10KV取0.95，6KV取0.85
a 
%—线损，取5%
2.3.1对于35KV段负荷的计算
=0.953 （3.325+0.85+1.06+1.955+1.590+2.08）/0.93（1+5%）
=12.03 MVA
上面的式中：
计算电流：
其中UN =0.22
3.主变压器的继电保护
3.1 变压器短路电流计算
下图展示了变电站进线时，对应的等效阻抗图。
变电站进线、变压器等效阻抗图
针对该变压装置的三相以及两相短路电流计算时，首先要给出它的最大阻抗值，针对110kV的母线故障，还需要计算出当两条线路进入到变电装置时，对应的三相以及两相的短路电流。如果是35kV母线，如果出现了故障，由于不需要对主变装置的并联运行进行考量，所以可以进行分列运算。如果是35kV母线的故障，同样类似于上一个级别的计算模式来进行分列运算。
3.2.1 最大运行方式
短路电流计算表 单位（kA）
3.3 变压器的瓦斯保护
在电弧的作用下，变压器内部的绝缘油等相关绝缘材料产生分解作用，进而产生了一定的气体，并从油箱流串到油枕。
这个气体保护，就是对油体以及气体的流动进行相应的保护。而对应的继电装置就是所谓的气体继电装置，为了能够快速的排出瓦斯，该变压装置在装配时，需要给出一定的倾斜度，它的盖板和水平面需要有1.0%至1.5%的坡度，而连接管的坡度则要达到2.0%至4.0%。
基于该保护装置，就能够对排气口进行气体的采集，从而分析变压器可能出现的故障。气体保护可以对油箱中的各种故障作出反应，动作快速，灵敏度高。尤其是绕组中的匝间短路，其灵敏性更高。而且这种保护技术，在针对罐内保护上，更为有效。但是气体保护不能反映出导线和外壳外的任何故障。所以不能单独作为变压器的主要保护，仍然需要在垂直差动保护或当前的快速断路保护中使用。
当前，变压装置的特点不仅容量大，而且电压高，需要配置相应的冷却系统，以及相应的基于负载的调压技术等。这些都会给瓦斯保护技术的应用和管理提出新的要求，为了防范错误的动作，重瓦斯保护，可以在以下的条件下，将之前的跳闸，转换成危险信号的传递。
（1）变压器断电或处于待机状态。但是，在气体保护措施恶化之后，仍然可能导致运行设备跳闸。假设单相变压装置所构成的三相变压装置，那么进行项目备用时会出现相应的报警信号。如果发电机的变压器组出现了断电，那么在这个重瓦斯保护下，会让三分之二的断路器，形成相应的故障。
（2）如果正处于运行状态的下变压器，但是正在进行换油或者放油检修，更换潜油泵等时，则给出报警信号。
（3）在打开放油塞或者维护除湿装置时，可以给出报警信号。
（4）有载分接开关油回路工作。
3.4 互感器基础
3.4.1电压互感器
该装置能够对继电器中的高电压进行隔离，可以获得一次电压，从本质上而言，它也是一种变压装置，只是其类型和普通装置有所区别，该装置的特点：
（1）容量很小（通常只有几十伏甚至几百伏特）。
（2）一次电压不受二次电压的影响。
（3）在正常运行状态下，实际上它没有负载，而它的次级电压，实际上就是第二感应电动势。
（4）在它的二次侧，不能够进行短路，另外，它通常和熔断器进行连接。该装置实际上是一个规模极小的内部电压，它在正常工作中，其负载很大，实际上就是一种开路设备。而它的刺激侧，则会产生较小的负载电流。如果它的二次侧出现了短路，因为没有接入相应的电阻，所以会迅速产生大电流，进而毁坏该装置。
这种互感设备的连接模式，主要有下面几种：
第一，单相式。这种模式主要用来检测线路中的电压。
第二，两个单项电压互感装置进行连接，形成V\V型，它能够检测对应线路的电压和功率。
第三，三个单项装置构成Y\型，它能够为相关检测设备，如继电装置、电压表等提供相应的电压。
第四，三相单相三线圈变压器或三相五针三线圈变压器连接Y0 / Y0 /△（三角形）。在和Y0次级线圈相连时，可以为线路中的仪器提供相应的电压，比如继电装置和电压表等。在辅助次级线圈和开三角形进行连接时，就会形成零序电压滤波装置等。
电压互感器接线方式
3.4.2 电流互感器
该装置能直接检测到大电流的下降情况，而且还可以构成相应的继电保护信号源。电流互感器具有以下特点：
（1）二次侧仪表和继电器是电流线圈，阻抗非常小，接近短路工作状态。
（2）二次侧阻抗很小，N1 / N2也很小，所以初级侧电流几乎没有影响，初级电流取决于电网负载。
（3）I1=N1/N2I2，如测得I2，而N1，N2已知，就可得到I1。
（4）该互感装置如果工作在常态下时，那么它的二次电流会形成磁通效应，对应的励磁电流相对较小，而且磁芯内部的总磁通量也会很小，那么感应电动势对应的次级绕组，就不会超过几十伏特。如果它的二次侧为开路，那么对应的二次电流的消磁会变成零，而对应的初级电流，就会进入到安全的励磁电流区间中，引起磁芯内的磁通量波动，磁芯处于高饱和状态，结合一个次级绕组数量大，电磁感应定律E = 4.44fNBS，在二次绕组两端，如果形成高电压，就会让次级绕组的绝缘属性被破坏，进而对安全带来极大危害。因此，应特别注意防止二次绕组开启。
这种互感装置的连接模式可以参见下图：
（a）两相不完全星形 （b）两相电流差
电流互感器接线方式
第一，三相星型。这种接线模式，通常应用在三相四线制电力系统中，而且它的负载情况也不够平衡，能够对电流继电装置和三相电路进行保护，比如不同相之间的短路以及单相和大地之间的短路等。
第二，不完全星型。这种模式主要是两只互感装置和对应的继电装置，在U\W这两相上进行对接。它主要应用在中性点通过消弧线圈接地引起的短路，或者不接地所引起的短路问题。它能满足各种相间短路的要求。
第三，两项电流差式连接法。这种模式主要是两只该装置直接和U\W进行对接，只引入其中的一颗电流继电装置，并使之连接到两相电流差回路中。这种模式主要应用在三相三线系统中的相间的短路保护上。
4.结 论
在电力系统中，往往会出现各种意外，总体可细分成断层可分，横向和纵向两个不对称断层。对于前者，涉及到单相、两相等短路故障，而后者，则主要包括单相等故障。如果出现了故障，会对整个电网的安全性和经济效益带来极大的影响。因此加强继电保护装置的学习，可以更好的对该系统进行维护，从而更好的规避和降低这些故障所带来的负面影响。
参考文献：
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[3] 贺家李，宋从矩等 电力系统继电保护原理 [M] 第三版 北京：中国电力出版社 1994
论文作者:胡敏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/31
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