【正文】 線路保護配置方案 線路的繼電保護原理 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、 變壓器、輸電線路以及負荷所組成的總體 .因此 ,輸電線路的保護也至關(guān)重要的。而容性無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。無時限電流速斷保護就是這樣的保護，它是反映電流升高而不帶時限動作的一種電流保護。通常用靈敏度系數(shù) senK 表示，即星元變電所繼電保護設計 15 opermin.ⅡIIK ksen ? ，式中 — 在最小運行方式下被 保護線路末端發(fā)生兩相金屬性短路故障時流經(jīng)保護的電流，為了保證線路末端短路故障時，保護裝置一定能夠動作，規(guī)程規(guī)定靈敏度系數(shù) senK 應大于或等于 — 。因此，可利用有無零序電壓來實現(xiàn)無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置。 母線故障的類型，主要是單相接地和相間短路故障。 單母線保護方案 （ 1）母線完全差動保護，和其他差動保護一樣，也是按環(huán)流法的原理構(gòu)成。常采用雙母線通同時運行，母線聯(lián)絡短路器處于投入 狀態(tài)。因此氣體保護除能反映上述故障外，還能起到作變壓器油箱內(nèi)短路故障時縱差動保護后備的作用。由于開口杯及附件在油內(nèi)的策略所產(chǎn)生的力矩平衡錘 4產(chǎn)生的力矩小，因此，開口杯處于上升位置，干簧觸點 3斷開。（如圖53 所示） 至 延 時 信號+12 34R++C K JL P由 變 壓 器 其 他保 護 來R f信 號 圖 53 變壓器瓦斯保護原理圖 為了消除復合式瓦斯繼電器的下觸點在發(fā)生重瓦斯時可能有跳動（接觸不穩(wěn)定）現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點。因此，是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速的一種保護。在實現(xiàn)變壓器差動保護時，應考慮變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小和相位，一般講它們都不同。 BCH— 2 型差動繼電器由兩部分組成： DL— 11E型電流繼電器和中間速飽和變流器。 星元變電所繼電保護設計 23 圖 56 縱差繞組 TA二次側(cè) △ 接線 正確接法二，見圖 57： TA 二次則 △ 形接法將 A相 K2接 B相 K1， B相 K2接 C相 K1， C 相 K2接 A 相 K1構(gòu)成 三角形，然后自 A、 B、 C三相的 K2端各引二次線進入三個差動繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ， TA二次側(cè) Y形接法為 a、 b、 c三相 K2短接并接地構(gòu)成星形，三相 K1端各引二次進入三個縱差繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ。因為是反應三相對稱過負荷 ,所以只需在一相中接入電流繼電器動作后延時發(fā)出信號。且動作時限滿足 t3＜ t2＜ t1。復合電壓起動的過電流保護主要裝設在升壓變壓器的低她側(cè)，電壓起動元件是由低電壓繼電器 YJ 和負序電壓繼電器 FYJ 組成， YJ 的線圈經(jīng) 過 FYJ 的常閉觸點接于電壓。從比較中可以看出發(fā)生三相短路電流時是最嚴重的短路情況。 變壓器的后備保護為復合電壓起動的過電流、零序電流保護和過負荷保護。后備保護的方案有過電流保護、復合電壓啟動過電流保護、負序過電流保護和低壓阻抗保護等。當系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，中性點接地運行變壓器由其零序電流保護動作于切除；若高壓母線上一面，沒有中性點接地運行的變壓器時，中性點將發(fā)生過電壓，可導致發(fā)電間隙擊穿，此時中性點不接地運行變壓器將由反間隙放電電流的零序電流保護瞬時動作于切除；如果中性點過電壓不足以使放電間隙擊穿，則可由零序電壓保護經(jīng)延時 t切除。所以三繞組變壓器的過電流保護應按如下原則配置。 變壓器過負荷保護 由于本次設計的變壓器容量 90MVA 屬于中、小型變壓器。 通過對縱差保護以上問題的分析，根據(jù)現(xiàn)場實際連接中關(guān)于縱差繞組 TA二次側(cè) △ 形接線的具體接法，也依照 縱差 TA二次側(cè) Y型接線的不同，有兩種不同的接法。本設計的變壓器容量為90MVA，因此采用的是 BCH— 2型差動繼電器。當 D2點短路時此時流過差動回路的電流為 I1+I2。 瓦斯保護評價 瓦斯保護的優(yōu)點是不僅能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，而且還能反映差動保護所不能反映的不嚴重的匝間短路和鐵心故障。當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器的上觸點閉合，作用于至延時信號；發(fā)生嚴重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)信沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 號繼電器，發(fā)出報警信號，同時通過聯(lián)片使出口繼電器動作使斷路器跳閘。它是由擋板和開口杯復合而成的，上下方各有一個帶干簧觸點的開口杯。故障愈嚴重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來實現(xiàn)的保護稱氣體保護。正常運行時，差動繼電器中流過的是各饋電線路負荷電流之和；饋電線路上發(fā)生短路故障時，差動繼電器流過的是短路電流。 對于 110 千伏及以上的中性點直接接地系統(tǒng)，母線保 護裝置應反映各種相間和接地短路故障，保護裝置由三相式組成。因此，為了避免事故的擴大，應裝設母線保護 裝置，使可以有選擇地和快速得切除故障的母線段。 （ 2）在外部短路故障切除后，已動作的電流繼電器能可靠返回。其動作電流應為： p er1. ⅠⅡ IKI reloper ? （ relK 為可 靠電流，保護動作帶有一定延時，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）。當單相接地電流較大，足以 克服零序電流過濾器中的不平衡電流影響時，保護裝置可接于由三只電流互感器構(gòu)成的零序電流過濾器回路中。 (2) 非故障線路保護安裝處 ,流過本線路的零序電容電流 .容性無功功率是由母線指向非故障線路。 查《繼電保護和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。對雙繞組升壓變壓器應裝設 在 發(fā)電機電壓側(cè)；對雙繞組降壓變壓器應設在高壓側(cè)，當三側(cè)都有電源時，則三側(cè)都應裝過負荷保護，對于單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相同，則過負荷保護只裝在電源側(cè)；若三繞組容量不同，則在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)分別裝設過負荷保護；對于雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡變壓器，三側(cè)均應裝設過負荷保護。 （ 1） 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值，應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。 星元變電所繼電保護設計 11 帶負荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應裝設氣體保護。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 4 全所（廠）保護配置說明 電力變壓器保護配置的方案 電力變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重后果。 繼電器一般由三個主要部分組成：感受元件，比較元件和執(zhí)行元件。一般來說，在 可靠性的前提下，首先要滿足選擇性，非選擇性動作是絕對不允許的。 對不同作用的保護裝置和被保護設備，所要求的靈敏系數(shù)是不同的，在《繼電保護和自動裝置設計規(guī)程》中都有規(guī)定。所以切除故障的最小時間可達 —— ，對不同電壓等級和不同結(jié)構(gòu)的電力網(wǎng)絡，切除故障的最小時間有不同要求。這種性能稱為繼電保護裝置的選擇性。為了保證對用電單位的連續(xù)供電，故障切除以后，應盡快地使電氣設備再次投入運行或由其他電源和設備替代工作。 為了不停電檢 修出線斷路器，可以采用雙母線帶旁路母線的接線。例如：當母聯(lián)斷路器閉合，兩組母線同時運行，進出線分別接在兩組母線上，即相當單母線分段運行；當母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運行，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上，即相當于單母線運行。每回線路都經(jīng)一組斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器 CQF 連接，稱為雙母線接線。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最小的運行方式。應盡量設法維持發(fā)電機正常運行，提高發(fā)電機組運行的可靠性。 本設計共分兩篇。所以在畢業(yè)設計中，繼電保護裝置的選擇是一個重要環(huán)節(jié)。另一種可能是發(fā)電機處于欠負荷狀態(tài)，即發(fā)電機發(fā)出的 功率大于用戶用電功率，過時減少熱負荷發(fā)電機仍能維持正常運行。 最小運行方式 根據(jù)系統(tǒng)最小負荷 的需要 ，投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少星元變電所繼電保護設計 3 部分接地的運行方式稱為最小運行方式。 雙母線接線的特點 本次設計采用雙母線接線，它具有兩組母線：工作母線Ⅰ和備用母線Ⅱ。 （ 3）運行調(diào)度靈活，通過倒閘操作可以形成不同運行方式。但起經(jīng)濟性將更差。 繼電保護裝置是一種能反應 電力系統(tǒng)電氣設備發(fā)生故障或不正常狀態(tài)而作用于開關(guān)跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。 (1)選擇性 電力 系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應該有選擇性地切除故障部分，使非故障部分繼續(xù)運行 ，以盡量縮小停電范圍。高壓電網(wǎng)中快速保護裝置的最小動作時間約 ——。 靈敏系數(shù) = 保 護 裝 置 動 作 參 數(shù) 的 整 定 值保 護 區(qū) 末 端 金 屬 性 短 路 時 故 障 參 數(shù) 量 最 小 計 算 值 例如：低電壓保護的靈敏系數(shù)為 ..maxK actsenresdUK U? 式中 .KactU —— 保護裝置動作電壓的二次值； .maxresdU —— 保護區(qū)末端短路時，在保護安裝處母線上的最大殘余電壓二次值。在具體考慮保護的四大基本要求時，必須從全局著眼。 常用繼電器 (1)繼電器的作用： 繼電保護裝置由若干繼電器組成，繼電器是一種能自動動作的電器，只要施加一個物理量或當施加的物理量達到一定數(shù)值時，它就動作，這種動作特性稱為繼電特性。 3)返回系數(shù)：返回電流與動作電流的比值，即operresres IIK ? 返回系數(shù)是繼電器的重要質(zhì)量指標之一，對于反應參數(shù)增加的繼電器，返回系數(shù)總是小于一，反應參數(shù)減少的繼電器，返回系數(shù)總是大于一。因此，變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。本設計的變壓器容量為 2 90MVA，因此在變壓器上裝設了氣體保護。 過電流保護 對由 外部相間短路引起的變壓器過電流，應按下列規(guī)定，裝設相應的保護作為后備 保護，保護動作后，應帶時限動作于跳閘。 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 過負荷保護應能反映變壓器各繞組的過負荷情況。保護由兩段組成，低定值段動作于信號，高定值段 動作于跳閘。 中性點不接地電網(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。 這種保護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)電纜引出沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 的架空線上。此情況下，它的保護范圍不超越相鄰線路Ⅰ段或Ⅱ段電流保護的保護范圍。 定時限過電流保護動作電流的整定要考慮一下兩個條件： （ 1）為確保過電流保護在正常運行的情況下不動作，保護裝置的動作電流應整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負荷電流 即 ? 。在發(fā)生母線故障時將使停電的范圍擴大，停電的時間增長，并將破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 （ 2）當線路裝有電抗器，并且不允許短路器切除電抗器前的短路時。因沒將所有的連接元件都接入差動回路，故稱為不完全差動保護。 沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 5 全所（廠）保護原理說明 變壓器氣體保護（瓦斯保護） 變壓器氣體保護（瓦斯保護）的原理及組成 當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各 種短路故障時由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器油和絕緣材料受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部。這類繼電器有較好的防震性能。 圖 52變壓器瓦斯保護結(jié)構(gòu)圖 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。 信號信號 信號由其它保護來）星元變電所繼電保護設計 21 圖 54瓦斯保護原理接線圖 變壓器瓦斯保護的范圍 變壓器瓦斯保護的范圍 瓦斯保護的范圍是變壓器內(nèi)部多相短路；匝間 短路，匝間與鐵心或外皮短路；鐵心故障（發(fā)熱燒損）；油面下降或漏油；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。差動繼電器不動作。為了擴 大縱差保護范圍 ,電流 互感器應盡量靠近斷路器。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障而主保護拒動，則經(jīng) t1時限跳開三側(cè)斷路器，使變壓器退出運行。這樣做可以補償幅值和相位。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障，則過電流保護應起到后備作用。 當接地運行時，應裝設零序電流保護；當不接地運行時，為防止電網(wǎng)單相接地故障點處出現(xiàn)間隙電弧引起過電壓損壞變壓器，應裝設零序電壓保護；零序電流元件 3Io 用來反應放電間隙擊穿的 情況。 為防止外部短路引起的過電流和作為變壓器縱差動保護、瓦斯保護的后備，變壓器應裝設后備保 護。 變壓器的整定計算原則及 其整定計算 : 變壓器的主保護為變壓器瓦斯保護和縱聯(lián)差動保護。 計算各元件參數(shù)標幺值的計算公式 發(fā)電機 G的電抗計算公式：NBdG SSXX ??? 變壓器 T的