【正文】 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。s bus bar, the generator and transformer39。s influence. The power plant and the transformer substation bus bar is in an electrical power system39。其中四臺(tái)機(jī)組單臺(tái)額定功率為75WM，最大功率為 86 WM；一臺(tái)自籌機(jī)組單機(jī)功率為 WM。 所謂不正常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運(yùn)行參數(shù)偏離正常值，如一些設(shè)備過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。 其他類型的保護(hù)有： —— 利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣量差異的保護(hù)。 ①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。實(shí)踐表明，變壓器套管和引出線上的相間短路、接地短路、繞組的匝間短路是比較常見(jiàn)的故障形式；而油箱內(nèi)發(fā)生短路的情況比較少。 對(duì)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)。作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。 設(shè)變壓器的變比為 12TUn U? ，式（ 21）可進(jìn)一步表示為 21rTA TAIII nn??? ?? 變形為 1 2 1 12 2 11T T A TrT A T A T An I I n n II n n n? ? ?? ???? ? ????? （ 23） 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 式中， 1TAn 、 2TAn 分別為兩側(cè)電流互感器的變比。變壓器的變比也是有標(biāo)準(zhǔn)的，三者的關(guān)系很難完全滿足式（ 24），令變比差系數(shù)為 121 TA TzaTAnnf n? ? ? （ 210） 根據(jù)式（ 23）可得 11221zaTunbT A T AfIn I II nn ??? ???? （ 211） 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 穿越電流 —— 如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，并忽略 zaf? 不為零的影響，則區(qū)外故障 時(shí)變壓器兩側(cè)電流大小相等，即 21TI I n I?? ，但方向相反， I 為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。 電流互感器的暫態(tài)誤差 —— 非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤差。 對(duì)于降壓變壓器，負(fù)荷在低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)高壓側(cè)電壓比低壓側(cè)高了一個(gè)變壓器壓降（標(biāo)幺值）。所以零序電流保護(hù)Ⅰ段和Ⅱ西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 段均采用兩個(gè)時(shí)限， 短時(shí)限 1t 、 3t 跳開(kāi)母聯(lián)斷路器 QF，長(zhǎng)時(shí)限 2t 、 4t 跳開(kāi)變壓兩側(cè)段 路器。 本設(shè)計(jì)所選瓦斯繼電器氣體的容積整定范圍為 250 3cm ；而重瓦斯保護(hù)油流速度整定在 1m/s 左右。 （ 5）對(duì)于由不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路而引起的負(fù)序過(guò)電流，一般在 50MW及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 發(fā)電機(jī)故障時(shí)，如圖 00001 中的 k1 點(diǎn)短路，兩側(cè)電流互感器的一、二次電流如圖所示，差動(dòng)繼電器中的電流為 Id =I39。 綜上可見(jiàn)，按躲開(kāi)不平衡電流條件整定的差動(dòng)保護(hù)，其起動(dòng)值都遠(yuǎn)較按躲開(kāi)電流互感器二次回路斷線的條件為小，因此，保護(hù)的靈敏性就高。當(dāng)采用 BCH－ 2 繼電器時(shí) Kfzq =1； Ktx — 電流互感器同形系數(shù)，采用 ； I — 在發(fā)電及外部三相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的最大周期性短路電流。 該保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)和引出線側(cè)電流幅值和相位的原理構(gòu)成，因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)測(cè)和引出線側(cè)裝設(shè)特性和變比完全相同的電流 互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)縱差保護(hù)。 機(jī)保護(hù)的配置原則 針對(duì)上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置： （ 1）針對(duì) 1MW 及以上的發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。 ⑵ 重瓦 斯保護(hù)油流速度的整定 重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的油流速度整定范圍為 ～ ，在整定流速時(shí)均以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)需要，每段零序電流可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長(zhǎng)時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 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。由于磁滯回線的‘磁滯’現(xiàn)象，鐵芯中將長(zhǎng)期存在殘留磁通，稱為剩磁。 電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。目前，國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用有以下幾種類型繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)： ⑴ 帶短路線匝的 BCH2 型差動(dòng)繼電器； ⑵ 帶磁制動(dòng)特性的 BCH1 型差動(dòng)繼電器； ⑶ 多側(cè)磁制動(dòng)特性的 BCH4 型差動(dòng)繼電器； ⑷ 鑒別涌流間斷角的差動(dòng)繼電器； ⑸ 二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器?？捎糜?63000kVA 及以上的升壓變壓器。 對(duì)于容量為 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路及接地短路。如：故障時(shí)→跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)→發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)→不動(dòng)作。 （ a）正常運(yùn)行情況 （ b）三相短路情況 圖 11 我國(guó)常用的 110kV及以下單側(cè)電源的供電網(wǎng)絡(luò) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 發(fā)現(xiàn)并正確 利用能可靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護(hù)原理。 ①故障造成的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧使設(shè)備損壞。文章內(nèi)容包括原理分析、保護(hù)整定計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)。 關(guān)鍵詞 ：水電站、繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、二次回路 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract As a result of large hydroelectric station39。s important building block, generator39。電站保證出力 ，多年平均發(fā)電量為 億 kW 故障和不正常運(yùn)行情況常常是難以避免的，但事故卻可以防止。 ①電流差動(dòng)保護(hù) —— 利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流矢量的差別構(gòu)成。 ②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)近后備保護(hù)。 （ 2）變壓器不正常工作狀態(tài) 變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：油箱外部短路引起的過(guò)電流，負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷，風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。 對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有 斷路器時(shí)，變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 對(duì)于 400kVA 及以上的變壓器，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)荷的備用電源時(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)。 若選擇電流互感器的變比，使之滿足 21TA TTAn nn ? （ 24） 這樣式（ 23）變?yōu)? 122TrTAn I II n??? ?? （ 25） 忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)一次電流的關(guān)系為 210TI n I????。 由式（ 211）知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為 max maxunb za kI f I???? （ 212） maxkI? — 區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須 考慮非周期分量引起 的暫態(tài)不平衡電流。所以高壓側(cè)取值比較高。 零序電流保護(hù) Ⅰ段的動(dòng)作電流按下式整定 set rel b lx setI K K I ??Ⅰ Ⅰ 式中 relK — 可靠系數(shù)，取 ； bK — 零序電流分支系數(shù)； lxsetI?Ⅰ — 相鄰元件零序電流Ⅰ段的動(dòng)作電流。 變壓器縱差 保護(hù)正定計(jì)算 T4 變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算 當(dāng)外部發(fā)生短路時(shí)，已知 ?x*G uk =10% 取 ?UB SB =100WVA 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 則將發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗標(biāo)幺值折算到變壓器故障點(diǎn)的值為： XT 41*? = ?? = XG 41*? = 75100? = XD 41*? =XT 41*? +XT 41*? =+= XT0* =? = XG0* = 100 ? XD0* =XT0* +XT0* =+= ??XD XD 41*? // XD 41*? //XD 41*? //XD0* +=0. 25 Ikmax. = USBB3 XD??1 = ?? = kA 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電 I = USBB3 = 103?? = Iset =Krel I = = 躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ） KITA 則 I =（ 1 ++） kA = (3) 躲過(guò)變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 Idz = 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= ? =2 2. T0 變壓器總差保 護(hù)整定計(jì)算 同理得發(fā)電機(jī) T0 ： Ikmax. = (1) 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電流 =US BB3= 103??= Iset =Krel = = (2)躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ）KI 根據(jù)前面計(jì)算可知 = I =（ 1 ++） = (3) 躲過(guò)變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 Idz == 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= 3?= 2 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算 保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即 = 1?nn IN = 144? IN =34 ? = 式中 n—— 并聯(lián)變壓器的最少臺(tái)數(shù) IN —— 每臺(tái)變壓器的額定電流 Iset =KKrerel= =90251.. ?= 式中 Krel —— 可靠系數(shù)。 （ 6）對(duì)于不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。2 +I39。但是這樣整定后，在正常運(yùn)行條件下發(fā)生電流互感器二次回路斷線時(shí)，在負(fù)荷電流的作用下，差動(dòng)保護(hù)就可 能誤動(dòng)作，就這點(diǎn)來(lái)看其可靠性是較差的。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定 縱差保護(hù)的整定原則如下： BCH2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開(kāi)外部短路時(shí)最大不平衡電流，即 m a xdz K bp js K fz q tx i dI K I K K K f I??? ? ? ? ? ? 式中 Kk — 可靠系數(shù)，采用 ； I — 計(jì)算不平衡電流； Kfzq — 考慮非周期分量影響的系數(shù)。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)可以無(wú)延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，且靈敏系數(shù)一般較高，所以縱差動(dòng)保護(hù)毫無(wú)例外的用作容量在 1MW 以上發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。 對(duì)于發(fā)電機(jī) — 變壓器組，對(duì)容量在 100MW 以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于繞組串聯(lián)匝數(shù) 90%的定子接地保護(hù)對(duì)容量在 100MW 以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為 100%的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切。 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算 瓦斯保護(hù)的整定 ⑴ 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為 250～ 300 3cm ，變壓器容量在 10000kVA以上時(shí)，一般正常整定值為 250 3cm ，氣體容量整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來(lái)改變的。零 序電流保護(hù)在配置 上要