【正文】 ............................... 50 第 5 章 繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì) ....................................... 56 二次回路的基本概念 ......................................... 56 二次保護(hù)回路全圖 ........................................... 57 主變壓器保護(hù)全圖 ..................................... 57 發(fā)電機(jī)保護(hù)全圖 ....................................... 60 第 6 章 結(jié)論 ....................................................... 63 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................... 64 致 謝 ......................................................................................................................... 65西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是針對(duì)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，對(duì)甘肅大峽水電站水電站的發(fā)電機(jī)、主變壓器和母線的保護(hù)配置及二次回路設(shè)計(jì)，參照《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》及《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)s influence. The power plant and the transformer substation bus bar is in an electrical power system39。 發(fā)電廠和變電所母線是電力系統(tǒng)中的中的一個(gè)重要組成部件，發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用；而變壓器是電力系統(tǒng)十分重要的供電元件 再者，發(fā)電機(jī)、變壓器本身就是十分貴重的電氣元件，所以，繼電保護(hù)裝置對(duì)大型水電站的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。s bus bar, the generator and transformer39。s relay protection carries on separately introduced in detail, and gives the related installation putation, draws the partial secondary circuit chart. This article mainly through analysis firsthand information in major installation39。其中發(fā)電機(jī)采取縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和定子繞組接地保護(hù)等；變壓器主保護(hù)采用的是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，兩者結(jié)合做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，后備保護(hù)是復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)；母線保護(hù)采取的是母聯(lián)比相式差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)單可靠。發(fā)電機(jī) — 變壓器組合方式采用單元接線。 ②從電源到短路點(diǎn)間流過(guò)的短路電流引起的發(fā)熱和電動(dòng)力將造成在該路徑中非故障元件的損壞。 應(yīng)該指出，要確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，除了繼電保護(hù)裝置外，還應(yīng)該設(shè)置電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置。 在此以圖 11 為例分析一下利用不同電氣量特征分別能構(gòu)成哪種保護(hù)： ldII???????? ???????差 異 構(gòu) 成正 常 時(shí) ： 負(fù) 荷 電 流 短 路 時(shí) 電 流 幅 值 增 大 過(guò) 電 流 保 護(hù)短 路 時(shí) ： 短 路 電 流 ? ?5 % 1 0 % ? ??????????差 異構(gòu) 成正 常 時(shí) ： 在 額 定 電 壓 附 近 變 化 ～ 短 路 時(shí) 電 壓 幅 值 降 低短 路 時(shí) ： 短 路 點(diǎn) 的 相 間 或 對(duì) 地 電 壓 降 低 到 零低 電 壓 保 護(hù) （即測(cè)量阻抗） 圖 12 220kV及以上多側(cè)電源的輸電網(wǎng)路 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 ??? ????????????差 異構(gòu) 成正 常 時(shí) ： 反 映 該 線 路 與 供 電 負(fù) 荷 的 等 值 阻 抗 及 負(fù) 荷 阻 抗 角 （ 功 率 因 數(shù) 角 ） 短 路 時(shí) 測(cè) 量 阻 抗 幅 值 降 低 ， 阻 抗 角 增 大短 路 時(shí) ： 反 映 該 測(cè) 量 點(diǎn) 到 短 路 點(diǎn) 之 間 線 路 段 的 阻 抗距 離 保 護(hù) （ 低 阻 抗 保 護(hù) ） 如圖 12 所示，其中： 正常運(yùn)行 —— 如圖 12（ a）所示， 如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路，那么， AB 兩側(cè)電流的大小相等，相位相差 ?180 ，兩側(cè)電流的矢量和為零。 ①氣體保護(hù) —— 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于變壓器油受熱分解所產(chǎn)生的氣體保護(hù)。 分 類 通常分為以下幾類： （ 1）按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等； （ 2）按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（ 3）按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)等； （ 4） 按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等； （ 5） 按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助 保護(hù)等； 主保護(hù) —— 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。但是，變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。油箱內(nèi)的故障包括繞組間相間短路、接地短路、匝間短路及鐵芯的燒損等。 變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，除了變壓器各側(cè)電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會(huì)發(fā)生變化。 反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對(duì)其中 性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。 如果變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)單相接地保護(hù)靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。 (4)對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述 ⑵ 、 ⑶ 保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。 為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵芯一般都用新型電工硅鋼片制成，其額西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 定磁密近于飽和磁密，過(guò)電壓或低頻率時(shí)容易引起過(guò)激磁，因此 500kVA 及以上的大容量變壓器宜裝設(shè)過(guò)激磁保護(hù)。 此外，有些單位還研制了高次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電 器。這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對(duì)應(yīng)，以 A 相為例，正常運(yùn)行時(shí)，由于 dA da dbI I I? ? ???， dAI? 超前 daI? 30? ， 如圖 22（ b）所示。三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞組變壓器是一樣的。 電流互感器的二次電流為 111I I I?? ? ???? （ 214） 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 勵(lì)磁電流為 11 11111 111ZI I ILj L Z jZZ??? ??? ? ???? ? （ 215） 區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為 21II???? （折算到二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為 2112unbI I I I I??? ? ? ???? ? ? ? （ 216） （ a）勵(lì)磁電 流中無(wú)直流偏移 ； （ b）勵(lì)磁電流中有直流偏移 25 電流互感器鐵芯的磁滯回路 引入同型系數(shù) stK 表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響 1unb stI K I?? （ 217）當(dāng)兩個(gè)電流互感器型號(hào)相同時(shí)，取 stK =；否則取 1 如圖 25 所示，其中： 曲線 1— 鐵芯的基本磁化曲線（通常簡(jiǎn)稱為磁化曲線）； 曲線 2— 勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線； 曲線 3— 勵(lì)磁電 流按照曲線 2 變化時(shí)的磁滯回線； S 點(diǎn) — 飽和點(diǎn)。 10%誤差曲線 — 電流互感器誤差達(dá)到 10%時(shí)，一次電流與二次負(fù)載電阻之間的關(guān)系曲線。 27 雙繞組單相變壓器等效電路 將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效 電路如圖 27所示。 過(guò)電流保護(hù)按躲開(kāi)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流小整定，啟動(dòng)電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。此時(shí)可采用兩組低電壓繼電器分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，并用觸電并聯(lián)的方法提高靈敏性。 圖 29所示是雙繞組變壓器零序過(guò)電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。 零序電流 Ⅰ段靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)， Ⅱ段按相鄰元件末端故障校驗(yàn)。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為 ～ 1m/s 時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。短路點(diǎn)有很大的短路電流，其所產(chǎn)生的電弧不但會(huì)燒壞絕緣，還可能損壞鐵芯，甚至引起火災(zāi)，給發(fā)電機(jī)的修復(fù)工作帶來(lái)很在困難。 （ 2）對(duì)于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表的規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)選擇性的接地保護(hù)裝置。 （ 10）對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過(guò)負(fù)荷，在 100MW 及以上，比且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)。兩組電流互感器之間為縱差保護(hù)的范圍。2 ），（短路點(diǎn) k2 ）。 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于電抗 dX?? 的數(shù)值比汽輪發(fā)電機(jī)大，其出口處發(fā)生三相西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 短路的最大短路電流約為：max 5d e fII??? 為避免保 護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的最大負(fù)荷電流，即 Idz =Kk I 式中 Kk － 可靠系數(shù)，采用 I－發(fā)電機(jī)額定電流 取述最大的 Idz 作為保護(hù)的動(dòng)作電流。 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) （ 1）發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù) 裂相橫差保護(hù) — 大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中。 最小靈敏系數(shù)應(yīng)約為 2。2 =I39。差動(dòng)互感器與兩側(cè)電流互感器的二次繞組并聯(lián)。 （ 12）對(duì)于 300MW 及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。 （ 4）對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的 過(guò)電流，可采用下列保護(hù)方式： 1）負(fù)序過(guò)電流及單元件低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)，一般用于 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)； 2）負(fù)荷過(guò)電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于 1MW 以上的發(fā)電機(jī)； 3）過(guò)電流保護(hù)，用于 1MW 及以下的小型發(fā)電機(jī)； 4）帶電流記憶的低壓過(guò)電流保護(hù)，用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。 ，研究證明當(dāng)故障點(diǎn)電流超過(guò) 5A 并持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，故障點(diǎn)定子鐵心可能熔化，發(fā)電機(jī)須進(jìn)行大修，定子鐵心須重新選壓。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將油流速度整定在 1m/s 左右。變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流。由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù) 圖 29零序過(guò)電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯 應(yīng)斷開(kāi)母聯(lián)斷路器 QF,使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)。 采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于 變壓器的額定電流整定。勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 28 maxI??與變壓器容量 TS 的關(guān)系曲線 器中，形成不平衡電流，即 unbII?? （ 221） 正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過(guò)額定電流的 2%～ 5%，對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)； 變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。導(dǎo)致不平衡電流的瞬時(shí)值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù)就是考慮這個(gè)因素而引入的。 鐵芯未飽和時(shí) —1L?很大