【文章內(nèi)容簡介】 8 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部短路時，短路點電弧使變壓器油分解，形成瓦斯氣體。重瓦斯保護(hù)作用于斷路器跳閘，為變壓器的主保護(hù)；輕瓦斯作用于信號。在保護(hù)線路中通常設(shè)有切換片 QP，也可將重瓦斯保護(hù)投入信號。瓦斯繼電器與變壓器成套供應(yīng)。 對雙卷變壓器，無論是間側(cè)式雙側(cè)電源，均只在變壓側(cè)閉式復(fù)合電壓啟動的三相式過電流保護(hù)，電壓元件由低壓側(cè) 電壓互感器取得電壓。單側(cè)電源時，保護(hù)的第一段時限跳開低壓側(cè)母線分段（或母聯(lián)）斷路器，第二段時限跳開高壓側(cè)斷路器。雙側(cè)電源時保護(hù)的第一段時限跳開變壓器低壓側(cè)斷路器。第二段時限動作于總出口中間繼電器。該保護(hù)作為外部相間短路和內(nèi)部相間短路后備，幫稱為后備保護(hù)。 變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù) ： 變壓器的縱差動保護(hù)通常采用環(huán)流法接線如圖示出了雙繞組變壓器縱差動保護(hù)的單原理接線是將被保護(hù)元件兩側(cè)（高、低壓）的電流互感器二次側(cè)，靠近被保護(hù)元件的兩端連在一起。然后，將差動繼電器并聯(lián)到 兩電流互感器上。變壓器縱差動保護(hù)在原理上是比較簡單的，但在實現(xiàn)時應(yīng)考慮變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小和相位不同。首先考慮對兩側(cè)電流進(jìn)行相位補償，然后進(jìn)行數(shù)值補償，才能保證正常運行和外部短路時流入繼電器的電流在理想狀態(tài)時等于零。此外，還應(yīng)考慮變壓器勵磁涌流的影響和其他一些使不平衡電流增大的因素。 變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖 12 所示 .在變壓器縱動保護(hù)外部保護(hù)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 .差動繼電器不動作 .當(dāng) D2點短路時此時流過差動回路的電流為 I1+流，繼電器動作跳閘 .在實現(xiàn)變壓器差動保護(hù)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 .故在實現(xiàn)變壓器差動保護(hù)時，應(yīng)首先 考慮對兩側(cè)電流進(jìn)行相位補償，在進(jìn)行數(shù)值補償，都能保證正常運行和外部短路時繼電器中的電流等于零 (理想 ).此外，在實現(xiàn)差動保護(hù)時，還應(yīng)考慮兩個特點，一個是變壓器勵磁涌流，另一個是變壓器差動保護(hù)的不平衡保護(hù) . 城北變電所繼電 保護(hù)設(shè)計 9 圖 12 變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖 按環(huán)流法接線變壓器縱差是利用比較變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流和幅值和相位的原理構(gòu)成的 .它主要是由接于差動回路的 三個差動繼電器組成 .為了擴(kuò)大縱差保護(hù)范圍，電流 互感器應(yīng)盡量靠近斷路器 .本設(shè)計的變壓器容量為，因此采用的是 BCH2 型差動繼電器 .它主要是用于兩繞組或是三繞組電力變壓器以及交流發(fā)電機的單向差動保護(hù)線路中的主保護(hù)，繼電器能預(yù)防在非故障狀態(tài)時出現(xiàn)的暫態(tài)電流作用 .BCH2 型差動繼電器由兩部分組成 :DL11/ 型電流繼電器和一個帶短路線圈的三柱式速飽和交流器。 當(dāng)變壓器正常運行或是外部短路時，注入差動繼電器的電流為不平衡電流 .由于預(yù)先選擇好兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式，故該不平衡電流值很小， 注入電流繼電器內(nèi)的電流 (為兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差 )，保護(hù)不動作 .當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，只要不平衡電流大于繼電器的起動電流，則繼電器動作，瞬時使變壓器的兩側(cè)斷路器 7DL 和 9DL 跳閘 . 注意 :由于本設(shè)計變壓器為兩繞組變壓器，接法為 Y/D— 流互感器為星形接法，變壓器星形側(cè)電流互感器為角形接法 .這樣做可以補償幅值和相位 . — 2 型差動繼電器工作原理 如圖 13， BCH2 型差動繼電器工作原理是由一個 DL11/ 型電流繼電器和一個帶短路線圈的三柱式速飽和變流器組成。中 間 B 柱上繞有差動線圈 dN 、平衡線圈 1bN 、 2bN 和短路線圈 39。kN ；左邊 A柱上繞有一個短路線圈 39。kN ，其中 39。kN 和39。kN 間的連接是同向串聯(lián)的，右邊 C 柱上繞有一個二次線圈 2N ， 2N 接有作為執(zhí)沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 行元件的電流繼電器。 圖 13 BCH2 型差動繼電器結(jié)構(gòu)原理圖 圖 14正常運行和外部故障的情況圖 。 由圖 14可知，變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)裝置的保護(hù)范圍，就是兩側(cè)電流互感器之間的范圍。而在保護(hù)范圍之外發(fā)生故障時，保護(hù)不動作。因此，不需要與相鄰元件的保護(hù)在整定值和動作時間上配合，可以構(gòu)成無時限的速斷保護(hù)。 城北變電所繼電 保護(hù)設(shè)計 11 差動繼電器動作電流的整定計算應(yīng)考慮以下幾種情況 (1)在正常運 行時，防止電流互感器二次回路斷線時引起的差動保護(hù)誤動作。所以保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)大于變壓器的最大負(fù)荷電流 maxLI? (當(dāng) maxLI? 不能確定時，用變壓器的額定電流代替 )即 m axL?? IKI relact （ 11） relK —— 可靠系數(shù)取 (2)躲過外部短路時的最大不平衡電流此時有 m ax?? ubrelrel IKI （ 12） relK —— 可靠系數(shù)取 max?ubI —— 區(qū)外故障時的最大不平衡電流 (3)躲過勵磁涌流的影響 Nact II ? NI —— 變壓器的額定電流 運行經(jīng)驗證明 ,當(dāng) ?actI 時 ,可以躲過勵磁涌流的影響 ,但最 后還必須經(jīng)過空載合閘實驗差動保護(hù)的靈敏度實驗 此時有 2m a x ????actKKsen IIK （ 13） min?KI —— 在單側(cè)電源供電 ,且系統(tǒng)為最小運行方式下 ,保護(hù)范圍內(nèi)部故障時 ,流過繼電器的最小短路電流 變壓器瓦斯保護(hù) 瓦斯保護(hù)主要是有瓦斯繼電器組成，它安裝在油箱與油枕之間的管道上，如下圖所示 .FJ380 型復(fù)合式瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)如左圖所示 .這類繼電器有較好的防震性能 .它是由擋板和開口杯復(fù)合而成的，上下方各有一個帶干簧觸點的開口杯，正常時，上下開口杯都浸在油內(nèi) .由于開口杯及附件在油內(nèi)的策略所產(chǎn)生的力矩比平衡錘 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。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 當(dāng)發(fā)生輕微故障時，分解出少量氣體，此氣體上升并聚集在瓦斯繼電器上部，使瓦斯繼電器中油面下降，上開口杯露出油面 .此時，開口杯及附件在空氣中的重力加上杯中油的重量，所產(chǎn)生的力矩大于在油中平衡錘所產(chǎn)生的力矩，因此，開口杯順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動磁 鐵靠近，使上方的干簧觸點閉合，發(fā)出輕瓦斯動作信號 .當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，產(chǎn)生大量氣體，在氣流和油流的沖擊下，擋板帶動下開口杯轉(zhuǎn)動，使下干簧觸點閉合，發(fā)生挑閘脈沖 .當(dāng)嚴(yán)重漏油時，油面極度下 降，與上開口杯動作原理相同，也可是下開口杯動作于跳閘 . 圖 15 瓦斯保原理電路 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 是連片 .當(dāng)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，作用于延時信號 。發(fā)生嚴(yán)重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)信號繼電器 ，發(fā)出報警信號，同時通過連片使出口繼電器動作使短路器跳閘 .瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可以利用切換片 XB切換位置，只給出報警信號 . 為了消除復(fù)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 .只要瓦斯繼電器的下觸點一閉和， CKJ 就動作并自保持 .當(dāng)短路器跳閘后，短路器的輔助觸點斷開自保持回路，使 CKJ 恢復(fù)起始位置 . 變壓器的過電流保護(hù) 至 延 時 信號+12 34R++C K JL P由 變 壓 器 其 他保 護(hù) 來R f信 號城北變電所繼電 保護(hù)設(shè)計 13 I t+ ++++跳 1 D L跳 2 D L1 D L2 D L信 號圖 6 3 變 壓 器 過 電 流 保 護(hù) 單 相 原 理 接 線 圖 圖 16 變壓器過電流保護(hù)單項原理接線圖 變壓器的過電流保護(hù)主要是裝設(shè)在降壓 變壓器的高壓側(cè) .過電流保護(hù)的測量元件為電流繼電器，延時元件時間繼電器 ,其保護(hù)單相原理如圖 16所示 .當(dāng)短路電流達(dá)到或超過電流繼電器的動作定值時 ,電流繼電器動作并起動時間繼電器，經(jīng)給定的延時后時間繼電器的動合觸點閉合，出口繼電器將變壓器從運行的設(shè)備中切除保證電網(wǎng)的正常運行 . 過電流保護(hù)的電流互感器采用三相完全星形接線方式，這樣可以提高靈敏度。 動作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即： verellact K KII m a x?? （ 14） 式中 relK —— 可靠系數(shù)，一般取 — ； veK —— 返回系數(shù)，一般取 ； max?lI —— 變壓器的最大負(fù)荷電流，其值可以按以下情況考慮。 ⑴．對并列運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺時所產(chǎn)生的過負(fù)荷，如各臺變壓器容量相等，可按下式計算： 1m a x ???? m mII Nl （ 15） 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 式中 m —— 并列運行變壓器的最少臺數(shù)； NI —— 每臺變壓器的額定電流。 ⑵．對降壓變壓器應(yīng)考慮由電動機啟動時的最大電流，即： 39。 m a xm a x ?? ? LASl IKI （ 16） 式中 ASK —— 自啟動系數(shù)，其數(shù)值與負(fù)荷性質(zhì)及用戶與電流的電氣距離有關(guān)； 39。 max?LI —— 正常的最大負(fù)荷電流。 保護(hù)裝置的靈敏度，按下式檢驗： actKKsen IIK??? min （ 17） 被保護(hù)變壓器低壓母線發(fā)生短路時，要求 senK =— 2 而在后備保護(hù)范圍末端短路時，要求 senK 。 變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 由于本次設(shè)計的變壓器容量 屬于中、小型變壓器。所以采用的是定時限過負(fù)荷保護(hù) ,反應(yīng)變壓器三相對稱過負(fù)荷 ,變壓器的過負(fù)荷原理與發(fā)電機相似也是由電流繼電器和 SJ 組成。因為是反應(yīng)三相對稱過負(fù)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。正常運行時電流繼電器不動作，當(dāng)出現(xiàn)過負(fù)荷電流時 ,故障電流大于電流繼電器動作值或定值，電流繼電器動作時間繼電器開始計時 ,到達(dá)設(shè)定時間后故障仍未消失 ,發(fā)出信號報警。 城北變電所繼電 保護(hù)設(shè)計 15 圖 17 過負(fù)荷保護(hù)原理圖 過負(fù)荷的保護(hù)的動作電流，按躲過額定電流來整定。即： vevelNKKI?actI （ 18） 式中 NI —— 保護(hù)安裝側(cè)的額定電流； velK —— 可靠系數(shù)取 ； veK —— 返回系數(shù)取 。 過負(fù)荷保護(hù)的動作時限，應(yīng)大于過電流保護(hù)動作時限 1— 2 個時限級差。 過負(fù)荷保護(hù)動作只發(fā)生信號，過負(fù)荷保護(hù)與過電流保護(hù)合用一組電流互感器。 7 線路的保護(hù)配置方案 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路以及負(fù)荷所組成的總體 .因此，輸電線路的保護(hù)也至關(guān)重要的 . 中性點不接地電網(wǎng)故障的現(xiàn)象 . (1)發(fā)生接地后，全系統(tǒng)出現(xiàn)零 序電壓和零序電流 . (2)非故障線路保護(hù)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沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 指向非故障線路 . (3)故障線路保護(hù)安裝處，流過的是所有非故障元件的零序電容電流之和 .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 . 根據(jù)以上線路故障是出現(xiàn)的現(xiàn)象， DL40091 規(guī)程對線路的保護(hù)配置提出了以下要求 . (1)100KV200KV 直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)相間短路和接地短路的保護(hù) . (2)110KV 線路宜采用遠(yuǎn)后備方式 . (3)對接地短路，應(yīng)按下列之一裝設(shè)保護(hù) : (4)可采用接地距離保護(hù)，并輔之以階段式或反時限零序電流保護(hù) . (5)對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護(hù)裝置 : 1)單側(cè)電流單回路 可裝設(shè)三相電流電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則裝設(shè)距離保護(hù) 。 根據(jù)以上規(guī)程的要求，我為大新線路配置了距離保護(hù)、中性點不接地系統(tǒng)的接地保護(hù) (零序電流保護(hù) )以及絕緣監(jiān)視裝置 . 線路配置方案 : 1. 距離保護(hù) 。 2. 絕緣監(jiān)視裝置 . 單回線路的電流速斷保護(hù) 1電流速斷保護(hù) 電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍限制在本段線路，保護(hù)的啟動電流整定，這樣就不需要考慮與下一段線路在動作時間上相配合，瞬時動作。 (1)限 時電流速此類保護(hù)的工作原理與整定 1）原理 : 由于要求限時電流速斷保護(hù)必須保護(hù)線路全長，這樣它的保護(hù)范圍