【正文】 、靈敏性、快速性、可靠性這四大基本要求是相互聯(lián)系而有時(shí)又互相矛盾的。在具體考慮保護(hù)的四大基本要求時(shí)，必須從全局著眼。一般來(lái)說(shuō)，在 可靠性的前提下，首先要滿足選擇性，非選擇性動(dòng)作是絕對(duì)不允許的。但是為了保證選擇性，有時(shí)可能使故障的時(shí)間延長(zhǎng)從而要影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，這時(shí)就必須保證快速性而暫時(shí)犧牲部分選擇性，因?yàn)榇藭r(shí)快速性是照顧全局的措施。應(yīng)該指出，這暫時(shí)犧牲選擇性的部分，盡量用自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入或其他措施予以補(bǔ)救。 一套保護(hù)裝置，在滿足選擇性的前提下，應(yīng)有較高的靈敏度。然而有時(shí)為了保證選擇性，往往需要適當(dāng)?shù)亟档鸵恍╈`敏度。例如，有些保護(hù)在計(jì)算其動(dòng)作值時(shí)，為了保證選擇性，就需要考慮保護(hù)裝置間靈敏度的配合，這往往要適當(dāng)增加其 動(dòng)作值而降低其靈敏度?？傊幚砗眠@四大要求之間的關(guān)系，必須根據(jù)實(shí)際情況合理地確定保護(hù)方案及正確地選擇保護(hù)動(dòng)作值。 常用繼電器 (1)繼電器的作用： 繼電保護(hù)裝置由若干繼電器組成，繼電器是一種能自動(dòng)動(dòng)作的電器，只要施加一個(gè)物理量或當(dāng)施加的物理量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，它就動(dòng)作，這種動(dòng)作特性稱為繼電特性。 繼電器一般由三個(gè)主要部分組成：感受元件，比較元件和執(zhí)行元件。 (2)繼電器的分類： ：電磁型、感應(yīng)型、整流型、熱力型等。 ： 電流、電壓、功率方向、阻抗等。 這些繼電器又隸屬于反應(yīng)電氣量上升和反映電氣量下降兩大類。還有反應(yīng)非電器量參數(shù)而動(dòng)作的一類繼電器，如瓦斯繼電器，溫度繼電器等。 (3)繼電器的型號(hào)： 我國(guó)繼電器型號(hào)的編制是以漢語(yǔ)拼音字母表示的，由動(dòng)作原理代號(hào)，主要功能代號(hào)，設(shè)計(jì)序號(hào)及主要規(guī)格代號(hào)所組成，其表示形式如下 ： 星元變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 9 動(dòng)作值 主要規(guī)格代號(hào) 設(shè)計(jì)序號(hào) 主要功 能代號(hào) 工作原理代號(hào) (4)與繼電器有關(guān)的概念 1)動(dòng)作電流：使 電流繼電器 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合的最小電流值，稱為電流 繼電器的動(dòng)作電流，用 Ik..act 表示。 2)返回電流：使 電流繼電器 動(dòng)合觸點(diǎn)打開(kāi)最大電流值，稱為電流 繼電器的返回電流，用 Ik..re 表示。 3)返回系數(shù)：返回電流與動(dòng)作電流的比值，即operresres IIK ? 返回系數(shù)是繼電器的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，對(duì)于反應(yīng)參數(shù)增加的繼電器，返回系數(shù)總是小于一，反應(yīng)參數(shù)減少的繼電器，返回系數(shù)總是大于一。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4 全所（廠）保護(hù)配置說(shuō)明 電力變壓器保護(hù)配置的方案 電力變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，它的故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重后果。由于絕大部分安裝在戶外，受自然條件的影響較大，同時(shí)受到連接負(fù)荷的影響和電力系統(tǒng)短路故障的威脅，變壓器在運(yùn)行中有可能出現(xiàn)各種類型的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)。 變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)故障指的是變壓器油箱內(nèi)繞組之間發(fā)生相間短路、一相繞組中發(fā)生的匝間短路、繞 組與鐵芯或引出線與外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。外部故障指的是油箱外部引出線之間發(fā)生的各種相間短路、引出線因絕緣套管閃落或破碎通過(guò)油箱外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。變壓器發(fā)生故障 ，必將對(duì)電網(wǎng)或變壓器帶來(lái)危險(xiǎn)，特別是發(fā)生內(nèi)部故障，短路電流產(chǎn)生的 高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致變壓器外殼局部變形、破壞甚至引起爆炸。因此，變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。 變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要指過(guò)負(fù)荷、油箱漏油造成 的油面降低以及外部短路引起的過(guò)電流。對(duì)于大容量變壓器，因其鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以系統(tǒng)電壓過(guò)高或系統(tǒng)頻率降低時(shí)，容易過(guò)勵(lì)磁。過(guò)勵(lì)磁也是變壓器的一種不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)。 為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照 GB 14258— 1993《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)裝置。 氣體保護(hù) (瓦斯保護(hù) ) 對(duì)于 及以上油侵式變壓器和 及以上車(chē)間內(nèi) 油 侵式變壓器 ，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微氣體或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量氣體時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。本設(shè)計(jì)的變壓器容量為 2 90MVA，因此在變壓器上裝設(shè)了氣體保護(hù)。 星元變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 11 帶負(fù)荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第 條。 縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù) 對(duì) 于變壓器 引出線 ，套管及內(nèi)部的短路故障， 應(yīng)按下列規(guī)定，裝設(shè) 相應(yīng)的保護(hù)作為主保護(hù)， 保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器的各側(cè)斷路器。 對(duì) 以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變 壓器，以及 10MVA 以下 廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器， 當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于 時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 對(duì) 以上廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器， 10MVA 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及 2MVA 及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不負(fù)荷要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于高壓側(cè)電壓為 330kV 及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第 條。 過(guò)電流保護(hù) 對(duì)由 外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)按下列規(guī)定，裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為后備 保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 （ 1） 過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器，保護(hù)的整定值，應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。 （ 2） 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不負(fù)荷靈敏性要求的降壓變壓器。 （ 3） 負(fù)序電流和單項(xiàng)式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，可用于 63MVA 及以上升壓變壓器。 （ 4） 當(dāng)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或負(fù)序電流和單相式低壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)不能滿足靈敏度性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第 條。 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 及以上變 壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行，并作為其他負(fù)荷的電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反映變壓器各繞組的過(guò)負(fù)荷情況。對(duì)雙繞組升壓變壓器應(yīng)裝設(shè) 在 發(fā)電機(jī)電壓側(cè)；對(duì)雙繞組降壓變壓器應(yīng)設(shè)在高壓側(cè)，當(dāng)三側(cè)都有電源時(shí)，則三側(cè)都應(yīng)裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)，對(duì)于單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相同，則過(guò)負(fù)荷保護(hù)只裝在電源側(cè)；若三繞組容量不同，則在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)分別裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)；對(duì)于雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第 條。 零序電流保護(hù) 110kV 及以上中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)中，如變壓器的中性點(diǎn)直接運(yùn)行，對(duì)外部單相接地引起的過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。用作變壓器外部接地短路時(shí)的后備保護(hù)。保護(hù)直接動(dòng)作于跳閘。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第 條。 過(guò)勵(lì)磁保護(hù) 高壓側(cè)電壓 500KV 的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高引起的變壓器工作磁密過(guò)高，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。保護(hù)由兩段組成，低定值段動(dòng)作于信號(hào)，高定值段 動(dòng)作于跳閘。 查《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。 本所采用變壓器保護(hù)： 氣體保護(hù) (瓦斯保護(hù) ) 變壓器的比率差動(dòng)保護(hù) 過(guò)電流保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)采用單項(xiàng)式，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。 復(fù)合電壓保護(hù) 變壓器的溫度信號(hào)裝置 星元變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 13 線路保護(hù)配置方案 線路的繼電保護(hù)原理 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、 變壓器、輸電線路以及負(fù)荷所組成的總體 .因此 ,輸電線路的保護(hù)也至關(guān)重要的。 變電所線路中出現(xiàn)各種故障，根據(jù)故障的不同需要的保護(hù)裝置也不同。 在 66KV 及以下電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中，采用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)高電阻或經(jīng)消弧線圈接地的工作方式。在這三種接地方式中，當(dāng)一相發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流是各元件對(duì)地的電容電流，往往比負(fù)荷電流小得多，所以這種系統(tǒng)又叫小接地電流系統(tǒng)。為了保證選擇性、靈敏性及快速切除故障的要求，就必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置距離保護(hù)。 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中故障的現(xiàn)象是： (1) 發(fā)生接地后 ,全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和 零序電流。 (2) 非故障線路保護(hù)安裝處 ,流過(guò)本線路的零序電容電流 .容性無(wú)功功率是由母線指向非故障線路。 (3) 故障線路保護(hù)安裝處 ,流過(guò)的是所有非故障元件的零序電容電流之和。而容性無(wú)功功率是由故障線路指向母線 ,即其功率方向與非故障線路方向相反。 根據(jù)以上線路故障 出現(xiàn)的現(xiàn)象 ,DL40091 規(guī)程對(duì)線路的保護(hù)配置提出了以下要求 . (1)100KV200KV直接接地電力網(wǎng)的線路 ,應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)相間短路和接地短路的保護(hù) . (2)110KV 線路宜采用遠(yuǎn)后備 保護(hù) 方式 . (3)對(duì)接地短路 ,應(yīng)按下列之一裝設(shè)保護(hù) : (4)可采用接地距離保護(hù) ,并輔之以階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù) . (5)對(duì)相間短路 ,應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護(hù)裝置 : 單側(cè)電流單回路 ,可裝設(shè)三相電流電壓保護(hù) ,如不能滿足要求 ,則裝設(shè)距離保護(hù) 。 根據(jù)以上規(guī)程的要求 ,我為線路配置了距離保護(hù)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地保護(hù) (零序電流保護(hù) )以及絕緣監(jiān)視裝置。 零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障元件的零序電流大于非故障元件，從而構(gòu)成有選擇性的保護(hù)。 根據(jù)需要保護(hù)可動(dòng)作于信號(hào)，也可動(dòng)作于跳閘。 這種保護(hù)一般使用在有條件安裝零序電流互感器的電纜線路或經(jīng)電纜引出沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 的架空線上。當(dāng)單相接地電流較大，足以 克服零序電流過(guò)濾器中的不平衡電流影響時(shí)，保護(hù)裝置可接于由三只電流互感器構(gòu)成的零序電流過(guò)濾器回路中。 相間短路保護(hù) （ 1）無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù) 根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的要求，在簡(jiǎn)單、可靠和保證選擇性的前提下，原則上力求裝設(shè)快速動(dòng)作的保護(hù)。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)就是這樣的保護(hù)，它是反映電流升高而不帶時(shí)限動(dòng)作的一種電流保護(hù)。當(dāng)線路上發(fā)生三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)Ⅰ的短路電流為： KMMMK ZZ EZEI ????)3( 式中： ME — 系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)； MZ — 系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝處之間的正序阻抗； KZ — 保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)之間的正序阻抗。 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍可以用解析法求得，忽略系統(tǒng)各元件阻抗的電阻分量，按下式可計(jì)算出保護(hù)的動(dòng)作電流： m in1m a 3LMMope r XX EI ?? 解得最小的保護(hù)范圍為 )23(1 ma n Mo p erM XIEXL ?? （ 2）限時(shí)電流速斷保護(hù) 由于無(wú) 時(shí)限電流速斷保護(hù)一般不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，無(wú)法切除本線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍以外的短路故障，為此增設(shè)第二套電流速斷保護(hù)，即限時(shí)電流速斷保護(hù)。它的動(dòng)作 范圍應(yīng)包括被保護(hù)線路的全長(zhǎng)。為了獲得動(dòng)作的選擇性，第二套電流速斷保護(hù)必須帶時(shí)限，以便和相鄰線路Ⅰ段電流速斷保護(hù)相配合，通常所帶的時(shí)限只比瞬間電流速斷保護(hù)大一個(gè)或兩個(gè)時(shí)限級(jí)差△ t，所以稱它為限時(shí)電流速斷保護(hù)。此情況下，它的保護(hù)范圍不超越相鄰線路Ⅰ段或Ⅱ段電流保護(hù)的保護(hù)范圍。其動(dòng)作電流應(yīng)為： p er1. ⅠⅡ IKI reloper ? （ relK 為可 靠電流，保護(hù)動(dòng)作帶有一定延時(shí)，短路電流的非周期分量已經(jīng)衰減，故可靠系數(shù)relK 可選比 — 小一些）。為了滿足選擇性要求看其是否在任何情況下都能保護(hù)線路全長(zhǎng)，所以要進(jìn)行校驗(yàn)，為了保護(hù)線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生短路時(shí)。通常用靈敏度系數(shù) senK 表示，即星元變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 15 opermin.ⅡIIK ksen ? ，式中 — 在最小運(yùn)行方式下被 保護(hù)線路末端發(fā)生兩相金屬性短路故障時(shí)流經(jīng)保護(hù)的電流，為了保證線路末端短路故障時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)作，規(guī)程規(guī)定靈敏度系數(shù) senK 應(yīng)大于或等于 — 。 （ 3）定時(shí)限電流速斷保護(hù) 定時(shí)限電流速斷保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，但不能做為下一線路保護(hù)的后備。而定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)僅能保護(hù)線路全長(zhǎng)，還能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，可以起到后備保護(hù)的作用。這是因?yàn)檫^(guò)電流保護(hù)不是