【正文】 確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理的選擇主接線方案。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。三級負荷一般只需要一個電源供電。 考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 ,發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。因事故被迫中斷供電的機會越小，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。 ②變電所接入電力系統(tǒng)的方式。電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電、用電同一時刻完成。電氣主接線是由電氣設(shè)備相互連接而成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，電氣主接線的可靠性是一次設(shè)備和二次設(shè)備在運行中可靠性的綜合，采用高質(zhì)量的元件和設(shè)備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡化接線。同時設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。在不影響連續(xù)供電或停電時間最漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 5 短的情況下，投入變壓器或線路 而不互相干擾，并對一次和二次部分的改建工作量最少。一般從以下方面考慮： ①投資少。 ③電能損失少。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計思路、方法和步驟相同。電力系統(tǒng)近期及遠期發(fā)展規(guī)劃（ 5～ 10 年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點地方式等。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)予以重視。 （ 2）擬定主接線方案。 （ 3）主接線經(jīng)濟比較。 主接線的擬定方案及選擇 本變電所的電壓等級為 220kV/60kV， 220kV 側(cè)有進線 2 回， 60kV 側(cè)有出線 12回。 表 220kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。 ③母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 ②擴建方便。 隔離開關(guān)容易誤操作，需在隔離開關(guān)和短路器之間裝設(shè)聯(lián)鎖裝置。 。 。 ，設(shè)備較少 根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設(shè)計變電所的實際情況，一次側(cè)為 2回進線，而且根據(jù)負荷的不同變化需要經(jīng)常改變主接線的運行方式，二次側(cè)出線，有 12 回出線，并且用戶基本都是有重要負荷的，因此決定主接線的一次側(cè)采用雙母線接線；二次側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 4. 評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 在工程設(shè)計中，短路電流計算均應(yīng)采用實用計算法。 3. 化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 9 源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 39。 6. 計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 三相短路電流的計算 等值網(wǎng)絡(luò)的繪制 計算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡化模型，即忽略負荷電流；發(fā)電機用次暫態(tài)電抗表示；認為各發(fā)電機電勢模值為 1，相角為 0。 在工程計算時，為進一步簡化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，長將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類型發(fā)電機可以合并；直接接于短路點的發(fā)電機一般予以單獨考慮，無限大容量的電源應(yīng)該單獨計算。39。39。 最后將得到的各電源在某同一時刻供出的短路電流的標(biāo)幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點某一時 刻的三相短路電流周期分量，即 BBBNinitit USIUSII331 ??? ??? ? （ ） 式中 ?tiI 有限容量供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值； ??I 無限大容量電源供給的短路電流的標(biāo)幺值； tI 短路點 t秒短路電流周期性分量的有效值， kA 。2 IKi ssh ? 式中 sK 沖擊系數(shù)。 (2) 線路發(fā)生三相短路時，如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值 (一般約為 70%額定電壓 )，且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時。 對于需要裝設(shè)全線速動保護的電纜短線路及架空短線路，可采用倒引線保護或光纖通道的縱聯(lián)保護作為主保護，另裝設(shè)多段式電流電壓保護或距離保護作為后備保護。如已滿足裝設(shè)一套或二套全線速動保護的條件，則除裝設(shè)全線速動保護外，還應(yīng)裝設(shè)接地后備保護，宜裝設(shè)階段式反時限零序電流保護；也可采用接地距離保護，并輔以階段式或反時限零序電流保護。 對單側(cè)電源單回 220kV 線路 ，如不裝設(shè)全線速動保護，可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護作為本線路的主保護及后備保護，如不能滿足靈敏性及速動性的要求時，則應(yīng)裝設(shè)相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護。當(dāng)靈帶方向元件的多段式電流保護或距離保護作后備保護，并作為單回線運行時 的主保護和后備保護。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱 差保護以適應(yīng)系統(tǒng)運行的需要。因此必須真對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。 （ 4）反映中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護。 縱聯(lián)差動保護 縱聯(lián)差動保護是變壓器的主保護之一。 變壓器相間短路的后備保護 沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 14 為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器主保護的后備，變壓器配置相間短路的后備保護。 3）負序電流和單相式低壓啟動的過電流保護，可用于 63MVA 及以上 升壓變壓器。 電力系統(tǒng)接地保護時，國內(nèi)，在 220kV 系 統(tǒng)中，廣泛采用中性點絕緣水平較高的分級絕緣變壓器，其中性點可接地運行或不接地運行。過負荷保護采用單項式，帶時限作用于信號。通常根據(jù)運行經(jīng)驗、測試等方法獲得。 帶負荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。 母線保護及斷路器失靈保護 （一）母線保護 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 15 母線是電力系統(tǒng)匯集和分配電能的重要元件，母線發(fā)生故障，將使連接在母線上的所有元件停電若在樞紐變電所母線上發(fā)生故障，甚至?xí)茐恼麄€系統(tǒng)的穩(wěn)定，使事故進一步擴大，后果及為嚴(yán)重。 按構(gòu)成原理的不同，母線保護主要分類如下。 電壓差動母線保護 若將電流型差動繼電器（ 內(nèi)阻很小，約幾歐）換成內(nèi)阻很高，約 ～ ?? 的電壓繼電器，即構(gòu)成電壓差動母線保護也稱作高阻抗式母差保護。它與低、高阻抗式母差保護相 比具有下列特點：①減小了外部短路時的不平衡電流；②防止內(nèi)部短路時可能出現(xiàn)的過電壓；③采用比率制動特性保證了動作的選擇性并提高了母線故障動作的靈敏性。為了提高保護動作的可靠性，起動元件必須同時具備兩個條件才能起動。當(dāng)采用單線分段或 雙母線時，延時可分為兩段，第Ⅰ段以短時限動作于分段斷路器或母聯(lián)斷路器；第Ⅱ段在經(jīng)一時限動作跳開有電源的出線斷路器。 變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。因此，變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。 為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，并將故障或不正常運行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照 GB 14258— 1993《繼電保護和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護裝置。對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號裝置。 瓦斯繼電器是構(gòu)成瓦斯保護的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接 管道上，如下圖所示。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，少量的氣體上升后逐漸聚集在繼電器的上部，迫使油面下降。下面的觸點表示“重瓦斯保護”，動作后起動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 19 瓦斯保護的反事故措施 瓦斯保護動作，輕者發(fā)出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施： (1)將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性。 瓦斯保護原理電路 工作原理： 1是瓦斯繼電器； 2 是信號繼電器； 3是出口繼電器； 4是聯(lián)片。只要瓦斯繼電器的下觸點一閉合 ， CKJ 就動作并自保持。對于容量在 10MVA 以上變壓器，多采用 250－ 300 立方厘米。 沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 20 變壓器縱差動保護 變壓器縱聯(lián)差動保護是一種比較完善的快 速保護。在變壓器縱差動保護外部保護時一次側(cè)流入的電流等于流出變壓器的電流所以不平衡電流很小。在實現(xiàn)變壓器差動保護時，應(yīng)考慮變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小和相位，一般講它們都不同。它主要是由接于差動回路的三個差 動繼電器組成。 BCH2 型差動繼電器由兩部分組成： DL11 型電流繼電器和中間速飽和變流器。 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，故須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使它們的變比等于變壓器的變比。則此時的勵磁電流也 相應(yīng)的減少，其影響就變小。所以。 勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量，其中 2次諧波占較大比例，額短路電流中 2 次諧波成分很小。所以變壓器角型側(cè)電流 互感器為星型接法，變壓器星型測側(cè)電流互感器為角型接法。 有了短路繞組后，當(dāng)差動繞組中通過含 有非周期分量電流時，能自動增大繼電器動作電流的程度將比沒有短路繞組時更顯著，這就是 BCH－ 2型可靠地躲過外部短路時暫態(tài)不平沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 22 衡電流或變壓器空載投入時的勵磁涌流的原因。計算動作電流時，先用 進行計算。保護的三相原理接線圖如圖： 復(fù)合電壓起動的過電流保護由電流繼電器 1KA、 2KA、 3KA，低電壓繼電器 KVU、負序電壓繼電器 KVN 和中間繼電器 KM、時間繼電器 KT、信號繼電器 KS、出口繼電器 KCO組成。 保護區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路故障時，因為負序電壓，所以 KVN 不動作，同時三相電壓均降低，低電壓繼電器處于動作狀態(tài)，起動中間繼電器 KM。 根據(jù)以下規(guī)定： 對由外部相間短路引起的變壓器過電流應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護作為后備保護。 雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)。 變壓器后備保護對各側(cè)母線上的三相短路應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。因為過電流保護的動作電流按 最大負荷電流整定，靈敏度往往滿足不了要求。當(dāng) 發(fā)生三相短路時，短路初瞬總會出現(xiàn)負序電壓，負序電壓繼電器動作，斷開加在低壓繼電器上的電壓，從而使其動作。依據(jù)以上的綜合分析后，選擇復(fù)合電壓起動的過電流保護作為設(shè)計使用 方案，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度也有所提高。所以三繞組變壓器的過電流保護應(yīng)按如下原則配置。 （ 2） 過電流的整定 1）動作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即 m IKKI ? （ ） 式中 relK —— 可靠系。且動作時限滿足 t3＜ t2＜ t1。當(dāng)三繞組變壓器外部發(fā)生短路故障時，為盡可能縮小停電范圍，過電流保護應(yīng)有選擇地跳開故障側(cè)的斷路器，以保證其他兩側(cè)繼續(xù)運行。當(dāng)發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，負序電壓繼電器動作，致使低電壓繼電器動作，最終將變壓器兩側(cè)斷路器斷開。而負序過電流保護雖然也滿足設(shè)計要求，但其整定計算比較復(fù)雜，一般只用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，不符合此次設(shè)計的具體要求，因此也不予以考慮。 （ 4） 變壓器后備保護應(yīng)能保護電流互感器與斷路器之間的故障。 和變壓器后備保護設(shè)計原則： 變壓器后備保護應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備。 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。應(yīng)當(dāng)指出 ，即使三相短路故障時出現(xiàn)負序電壓，也不會影響保護的正確動作。 保護區(qū)內(nèi)發(fā)生各種不對稱短路故障時，負序電壓濾過器 Z有較高的輸出電壓，幫 KVN沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 24 動作，動斷觸點打開，低電壓繼電器 KVU 失壓， KVU 動作，其動斷觸點閉合，使中間繼電器KM 勵磁。 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 23 差動保護的靈敏度校驗 按變壓器內(nèi)部短路故障時最小短路電路校驗 2.m in. ??boperksen IIK （ ） 式中 —— 內(nèi)部短路故障式流入繼電器最小短路電流，已歸算到基本側(cè)； boperI . —— 基本側(cè)保護一次動作電流；若為單側(cè)電源變壓器， 應(yīng)為電源側(cè)保護一次動作電流。所以保護裝置的起動電流應(yīng)大于變壓器的最大負荷電流 （當(dāng) 不能確定時，用變壓器的額定電流代替）。 （ 1） BCH－ 2 型差動保護 BCH－ 2型差動繼電器由一個執(zhí)行元件 DL－ 11/柱鐵芯速飽和變流器組成。 變壓器差動保護中不平衡電流主要由電流互感器誤差不一致、電流互感器和自耦變壓器變比標(biāo)準(zhǔn)化等因素產(chǎn)生。