【正文】 器的繼電保護配置 20 帶時限的過電流保護 20 變壓器的電流速斷保護 23 低壓側(cè)單相接地保護 24 變壓器低壓側(cè)零序電流保護 25 過負荷保護 26 瓦斯保護 27 電機儲能操作機構(gòu) 29 斷路器合閘、分閘信號 29 變壓器故障及事故分閘信號 30 事故信號回路及光子牌顯示 30 第6章 10KV變電所母線聯(lián)絡斷路器繼電保護設計 31 測量回路設計 31 過電流及掉閘回路 31 電流速斷保護設計 32 第7章 10KV變電所信號系統(tǒng)設計 34 中央信號回路的類型和設計要求 34 中央事故信號回路 34 中央事故信號回路的構(gòu)成 34 ZC23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央事故信號回路 34 中央預告信號回路 36 中央預告信號回路的構(gòu)成 36 BC4Y型沖擊繼電器構(gòu)成的中央預告信號回路 36第8章 10KV變電所二次回路的操作電源 38 對操作電源的基本要求 38 操作電源的選取 38 結(jié)論 40致謝 41參考文獻 42附錄1 某10KV變電所的進線繼電保護原理圖 44附錄2 某10KV變電所的變壓器繼電保護原理圖 45附錄3 某10KV變電所聯(lián)絡斷路器的繼電保護原理圖 46附錄4 某10KV變電所預報故障信號回路原理圖 47 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 第1章 緒論 設計概述 變電所的所有一次設備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設計制造缺陷等原因會發(fā)生如短路、斷線等故障。不同類型短路的發(fā)生概率也是不同的，通過實際記錄數(shù)據(jù)可知單相接地短路發(fā)生概率最大，%。針對10KV變電所的繼電保護設計，該繼電保護系統(tǒng)可以分為以下幾個大的部分來處理：1. 變電所10KV進線的繼電保護設計；2. 變電所降壓變壓器的繼電保護設計；3. 變電所母線斷路器的繼電保護設計； 選題意義與目的 10KV變電所是直接面對用戶的終端變電所，在實際應用當中最為廣泛。在發(fā)生短路故障時短路電流會增大，為了避免電氣設備的損壞，最早采用了熔斷器串接于電路當中，短路發(fā)生時，短路電流熔斷熔斷器斷開要保護的設備。通過程序可以對故障進行分析、記錄和處理，工作的可靠性很高，是目前世界上主要的研究方向。完成這種功能的電力系統(tǒng)保護裝置就是電力系統(tǒng)的繼電保護裝置。原理如圖21所示。繼電保護的基本要求是有選擇性、速動性、靈敏性、可靠性?？煽啃允潜Ｗo裝置本身的質(zhì)量和維護水平的主要表現(xiàn)，因此是繼電保護裝置的最根本要求。這個電壓稱為動作電壓。第3章 10KV變電所的一次系統(tǒng)分析及短路電流計算 10KV變電所一次系統(tǒng)的構(gòu)成和特點 變電所的一次系統(tǒng)是指將所有一次設備，諸如變壓器、母線、斷路器、電力電容器（補償器）、輸電線路等設備連接起來的線路。當電路正常運行的時候進線處的1QF接通對線路供電，而聯(lián)絡處的3QF處于斷開狀態(tài)，線路處于正常工作狀態(tài)。2．速斷保護，采用兩相兩繼電器星型接線，作用于信號和斷路器跳閘。5．瓦斯保護，裝于變壓器上。短路時電壓大大降低，嚴重影響到系統(tǒng)的正常運行。在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流和三相短路電流有如下的關系 (34)因此，在無限大容量系統(tǒng)中，可以計算出該短路點的三相短路電流，從而得到兩相短路電流。 （a）（b） 圖41 (a）帶時限過電流保護的接線原理圖。因為母線短路和饋線出口短路的短路電流是一樣的，根本無法區(qū)分是母線故障還是饋線短路。 欠電壓保護設計 1．欠電壓保護的基本原理在工廠運行過程中，由于發(fā)生短路故障等原因，線路電壓會在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。其保護原理圖如43所示。圖45 電流測量回路 防跳閘、合閘信號及事故分閘信號設計 在變電所正常或是不正常狀態(tài)下，為了便于值班人員觀察，都會設置一些很直觀的信號來表示變電所當前的工作狀態(tài)。內(nèi)部的故障是指油箱內(nèi)的故障，主要包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路和鐵芯的因過電流而燒壞，同時產(chǎn)生的電弧會損壞繞組間的絕緣、燒壞鐵芯、使絕緣材料和變壓器油分解產(chǎn)生大量的氣體，有時可能會引起變壓器油箱的爆炸；油箱外的故障主要是指套管和引出線上發(fā)生相間短路以及接地短路等故障。 S9_630/10變壓器的繼電保護配置按GB50062—1992規(guī)定：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應裝設相應的保護裝置：繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；繞組的匝間短路；外部短路引起的過電流；中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負荷；油面降低；變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。（a）（b）圖 51 (a) 定時限過電流保護原理圖。3) 靈敏度校驗，躲過最小運行方式下，低壓側(cè)兩相短路時流過高壓側(cè)的短路電流來校驗。對于使用DL型繼電器而言，電流速斷保護就相當于在定時限過電流保護當中去除時間繼電器，在電流繼電器啟動后直接啟動信號繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器接通跳閘回路，從而達到保護的目的。 低壓側(cè)單相短路保護變壓器低壓側(cè)的單相接地保護原理和定時限過電流保護線路的保護類似，因此在設計時高壓側(cè)過電流保護采用三相三繼電器的接線方式兼做低壓側(cè)的單相短路保護如圖51所示，這種接線方式的優(yōu)點在于它既能實現(xiàn)相間短路保護，還能實現(xiàn)低壓側(cè)的單相短路保護，通過實踐可知，對于Dyn11的配電變壓器，它的保護靈敏度完全滿足要求，這樣的設計經(jīng)濟適用，是小配電所的首選方案。裝于變壓器的低壓側(cè)。 過負荷保護1. 過負荷保護的工作原理在大多數(shù)情況下，變壓器的過負荷是三相對稱的，在小型變電所中，為了節(jié)約成本，在此選擇只用一個電流繼電器的單相一繼電器接線方式，在有人值班的變電所，變壓器的過負荷保護一般經(jīng)延時作用于信號。利用這種氣體實現(xiàn)保護的原理稱為瓦斯保護或是氣體保護。為了防止氣體保護在變壓器漏油或KG實驗時誤動作，出口回路連接片XB用于將KG下觸點切換到信號燈，使重瓦斯保護退出工作。其信號電路如圖59所示。圖62 過電流保護原理圖2. 整定計算1) 動作電流整定過電流保護的動作電流整定：應躲過任一母線的最大負荷電流，其整定公為 (61)式中 為一段母線最大負荷（包括電動機自啟動引起的）電流； (GL)； 取300/5；則有 ，取3A。圖63 電流速斷保護原理圖2. 整定計算1) 動作電流的整定，按躲過系統(tǒng)最小運動方式下，母線兩相短路時，流過保護安裝時的超瞬態(tài)電流。1．斷路器事故跳閘時，蜂鳴器能發(fā)出音響信號，其相應的位置指示燈光閃光，點亮“掉牌未復歸”光字牌。ZC23型沖擊繼電器的基本原理是：利用串接在直流信號回路的微分變流器U，將回路中躍變后持續(xù)的矩形電流脈沖變成暫態(tài)的尖峰電流脈沖，去啟動干簧繼電器KRD，干簧繼電器的常開觸點閉合，啟動出口中間繼電器KC。但原理稍有不同。第8章 10KV變電所二次回路的操作電源 對操作電源的基本要求 操作電源是為二次系統(tǒng)回路的控制、信號、測量回路及繼電保護裝置、自動裝置和短路器的操作機構(gòu)等提供可靠的工作電源。直流操作電源又可分為獨立和非獨立操作兩種電源。圖81 硅整流能電容儲直流系統(tǒng)接線圖2．操作電源選取圖81為硅整流電容儲能直流電源系統(tǒng)的原理接線圖。儲能電容器C1用于對高壓線路的繼電保護和跳閘回路供電，而儲能電容器C2用于對其他元件的繼電保護和跳閘回路供電。根據(jù)具體情況進行保護類型的選取和整定，完成各保護之間的相互配合，達到可靠的保護效果。在此對他表示最真摯的感謝。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。根據(jù)整定計算對元器件進行選取。結(jié)論10KV終端變電所作為直接為用戶供電的變電所，在生產(chǎn)生活中扮演著非常重要的角色，應用范圍也很廣。其中硅整流器U1主要用于斷路器合閘電源，并向控制、信號和保護回路供電。在實際應用當中，交流操作電源接線方便簡單經(jīng)濟，但寄生性較強，在一次系統(tǒng)發(fā)生故障停電時，二次系統(tǒng)就失去了電能來源，從而失去保護的能力。對變電所的操作電源應滿足一下基本要求：首先，二次回路的操作電源應保證可靠的供電，最好為獨立的直流操作電源，以免交流系統(tǒng)故障時影響操作電源的正常供電。重復動作也不同。2. ZC23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號電路圖和工作原理利用ZC23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央事故信號電路圖如圖72所示。3. 顯示信號應能保證斷路器的位置指示正確。2）靈敏度校驗 按照躲過最小運行方式下，保護處兩相短路穩(wěn)態(tài)電流整定。3) 靈敏度校驗過電流保護的靈敏度校驗：按最小運行方式下，流過保護安裝處的短路電流校驗，其校驗公式為 (62) 為最小運行方式下母線兩相短路時，流過保護安裝處的穩(wěn)態(tài)電流。圖510 事故回路及光字牌顯示第6章 10KV變電所母線聯(lián)絡斷路器繼電保護設計 測量回路設計測量回路是線路運行過程中不可或缺的部分，它能直觀顯示出當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，便于值班人員準確地進行判斷。所以就要設計可靠的電機儲能電路，實現(xiàn)這個功能。當變壓器嚴重漏油或匝間短路時，其他保護不能反應，而氣體保護能工作。其原理圖如54。圖53 中性點直接接地變壓器零序電流保護原理圖2. 零序電流保護的整定計算1) 動作電流的整定保護的動作電流應躲過正常運行時，變壓器中性線上流過的最大不平衡電流，其值按照GB 《電力變壓器》規(guī)定，不超過額定電流的35%。后備保護的作用是為了防止由外部故障引起的變壓器繞組過電流，并作為相鄰元件（母線或線路）保護的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時主保護的后備。(a) (b)圖52 (a) 電流速斷保護原理圖。在這里選擇GL11/5型繼電器。KM動作后，接通斷路器QF跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除故障部分。 帶時限的過電流保護帶時限的過電流保護是將被保護線路的電流接入過電流繼電器，在線路發(fā)生短路時，線路中的電流劇增，當線路中電流增