【文章內容簡介】 動穩(wěn)定： dnch KIi 12? AKAighp 1 3 3 ?? （ 515） AKI dn 1 0 1 8 0 8601 2 0 022 1 ???? （ 516） dnghp KIi 12? 符合要 求 ② 熱穩(wěn)定： 由校驗斷路器可知 ： 14 212 )( tnk KItI ?? （ 517） 經以上校驗此電流互感器滿足各項要求。 2) 側電流互感器 ① 動穩(wěn)定： dnch KIi 12? AKAighp 2 2 6 2 ?? （ 518） )( 0 7 1 0 6501 0 0 0 022 1 AKI dn ???? （ 519） dnch KIi 12? 符合要求 ② 熱穩(wěn)定： 由校驗斷路器可知： 22 )( tmk KItI ?? （ 520） 經以上校驗此電流互感器滿足各項要求。 . 絕緣子的選擇及校驗 1） 側 根據母線額定電壓 10KV 和戶外裝設的要求，選用 ZPD1035 型支柱絕緣子，其抗彎破壞負荷 2021?pF 作用在絕緣子上的電動力為： NaLiF chsh 22 ????? ? （ 521） pF =*2021=1200N，因母線為兩片平放，此時 FF?39。 ，可以認為 1F 作用在絕緣子帽處，由于 F =1200，滿足動穩(wěn)定要求。 2） 110kV 側 根據母線額定電壓 1100KV 和戶外裝設的要求 ,選用 ZS220 型支柱絕緣子。其抗彎破壞負荷 NFp 400? NaLiF chsh 22 ????? ? （ 522） NF p ??? , 因母線為兩片平放，此時 FF?39。 ，可以認為 1F 作用在絕緣子帽處，由于 ??F , 滿足動穩(wěn)定要求。 . 導線的選擇 導線的作用是傳輸電能。根據本次設計要求選擇型號為 LGJQ400 的導線其中數據為 ?X = 導線選擇需考慮電暈現象對電力輸送的影響據如下公式計算電暈臨界相電壓 15 cr. 388 ( 1 ) 89 70044. 388 ( 1 ) 147 ( )mggDU m r lrrlKV????? ? ? ? ? ??? 得出 kVkVUa 220217 ?? 滿足要求在正常情況下晴天時電力線路不會出現電暈現象 .故所選導線符合要求。 5. 各主要電氣設備選擇結果一覽表 電 氣 設 備 型 號 數 量 主變壓器 SSPL150000/220 2 110KV母線 截面為 125? 10=1250 2mm 的矩形鋁母線 1 截面為雙槽導體截面為 2? 6870mm2 槽型銅母線 1 高壓斷路器 SW6(220/1200) 5 低壓斷路器 SN520G/12021 隔離開關（高壓側） GW6220G 10 隔離開關（低壓側） SN520G/12021 10 絕緣子 ZPD1035； ZS220 36 電流互感器 (高壓側 ) LCW220 3 電流互感器 (低壓側 ) LBJ20 3 熔斷器 (高壓側 ) RN2 2 熔斷器 (低壓側 ) RN2 2 電壓互感器（高壓側） JCC2220 3 電壓互感器（低壓側） JDJ10 3 載流導體 LGJQ400 銅芯鋁絞線 2 6. 繼電保護 . 電力變壓器故障及不正常運行狀態(tài) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電力設備之一，它的安全運行對于保證電力系統(tǒng)的正常運行和對供電的可靠性，以及電能質量起著決定性的作用，同時大容量電力變壓器的造價也是十分昂貴。針對電 力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運行狀態(tài)進行分析，然后重點研究應裝設的繼電保護裝置，以及保護裝置的整定計算。 變壓器的內部故障可分為油箱內故障和油箱外故障兩類，油箱內故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經鐵芯燒毀等。變壓器油箱內的故障十分危險，由于變壓器內充滿了變壓器油，故障時的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產生大量的可燃性氣體（瓦斯），很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常和運行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序 過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過礪磁等。 16 . 電力變壓器繼電保護的配置原則 針對電力變壓器的故障類型及不正常運行狀態(tài)，應對變壓器裝設相應的繼電保護裝置，其任務就是反映上述故障或異常運行狀態(tài)，并通過 斷路器切除故障變壓器，或發(fā)出信號告知運行 人員采取措施消除異常運行狀態(tài)。同時，變壓器 保護還應能作相鄰電氣元件的后備保護。故根據 DL400— 1991《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，電力變壓器應裝設如下保護。 (1)瓦斯保護 為反映變壓器油箱內部各種短 路故障和油面降低，對于 及以上的油浸式變壓器和 及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。 (2) 縱聯差動保護或電流速斷保護 為反映電力變壓器引出線、套管及內部短路 故障。對于 以下廠用工作變壓器和并列 運行的變壓器，以及 以下廠用備用變壓器 和單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于 時，應裝設電流速斷保護。對于 及以上的廠用工作變壓器和并列運行的變壓器， 10MVA 及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及 2 及以上用 電流速斷保護靈敏性不滿足要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護 (以下簡稱差動保護 )。對高壓側電壓為 330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護。 對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設單獨的差動保護。當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時， 100MW 及以下發(fā)電機與變壓器組共用差動保護； 100MW 以上發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器組共用差動保護外，發(fā)電機還應單獨裝設差動保護；對 200～ 300MW 的發(fā)電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的差動保護，即采用雙重快速保護。 (3) 過電流保護 為 反映外部相間短路引起的過電流并作為瓦斯保護和差動保護 (或電流速斷保護 )的后備，應采用下列保護。 ①過電流保護，一般用于降壓變壓器。 ②復合電壓起動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。 ③負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用于 63MVA 及以上大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯絡變壓器。 ④阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯絡變壓器，當采用第②③的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。 (4) 零序電流保護 為變壓器外部接地短路時零序電流設的保護。 (5) 過 負荷保護 為反映變壓器對稱過負荷引起的過電流。對于 及以上的變壓器，當數臺并列運行或 單獨運行并作為其他符合的備用電源時，應根據過負荷的情況裝設過負荷保護。 (6) 過勵磁保護 為反映變壓器的過勵磁引起的過電流。對于高壓側為 500kV 的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞，故需裝設過勵磁保護。 (7) 其他保護 17 對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統(tǒng) 故障，應按現行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的保護，如溫度保護等。 . 設計選用的繼電保護裝置 . 變壓器的差動保護 變壓器的縱聯差動保護用來反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護故障，是變壓器的主保護。原理接線圖如圖 71 所示 圖 71 變壓器差動保護單相原理接線圖 縱聯差動保護是按比較被保護的變壓器兩側電流的大小和相位的原理實現的。為了實現這種比較，在變壓器兩側各裝設一組電流互感 TA TA2，其二次側按環(huán)流法連接，即若變壓器兩端的電流互感器一次側的正極性端子 均置于靠近母線的一側，則將它們二次側的同極性端子相連接，再將差動繼電器的線圈按環(huán)流法接入，構成縱聯差動保護。變壓器的縱差保護與輸電線的縱聯差動相似，工作原理相同，但由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，為了保證變壓器縱差保護的正常運行，必須選擇好適應變壓器兩側電流互感器的變比和接線方式，保證變壓器在正常運行和外部短路時兩側的二次電流不同。其保護范圍為兩側電流互感 TA TA2 之間的全部區(qū)域，包括變壓器的高、低壓繞組、套管及引出線等。 從 71 可見，正常運行和外部短路時，流過差動繼電器的電流為 Ir=I1+I2，在理想的情況下，其值等于零。但實際上由于電流互感器特性、變比等因素，流過繼電器的電流為不平穩(wěn)電流。變壓器內部故障時，流入差動繼電器的電流為Ir=I1+I2，即為短路點的短路電流。當該電流大于 KD 的動作電流時， KD 動作。 由于變壓器各側額定電壓和額定電流不同，因此，為了保護其縱聯差動保護正確動作，必須適當選擇各側電流互感器的變比，使得正常運行和外部短路時，差動回路內沒有電流。如圖 1 中，應使 22112212TATA nInIII ??? (71) 式 71 中 1TAn —— 高壓側電流互感器的變比； 2TAn —— 低壓側電流互感器的變比。 式（ 71）說明，要實現雙繞組變壓器的縱聯差動保護，必須適當選擇兩側電流互感器的變比。因此，在變壓器縱聯差動保護中，要實現兩側電流的正確比 18 較，必須先考慮變壓器變比的影響。 實際上，由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及勵磁 涌流等因素的影響，即使?jié)M足式（ 71）條件，差動回路中仍回流過一定的不平衡電流 Iunb, Iunb越大，差動繼電器的動作電流也越大，差動保護靈敏度就越低。因此，要提高變壓器縱聯差動保護的靈敏度，關鍵問題是減小或消除不平衡電流的影響。 勵磁涌流就是變壓器空載合閘時的暫態(tài)勵磁電流。由于在穩(wěn)態(tài)工作時，變壓器鐵心中的磁通應滯后于外加電壓 900。所以，如果空載合閘正好在電壓瞬間值u=0 的瞬間接通，則鐵心中就具有一個相應的磁通 φ max,而鐵心中的磁通又是不能突變的，所以在合閘時必將出現一個 +φ max 磁通分量。此分量的 磁通將按指數規(guī)律自由衰減，故稱為非周期性的磁通分量。如果這個非周期性的磁通分量的衰減比較慢，那么，在最嚴重的情況下，經過半個周期后，它與穩(wěn)態(tài)磁通相疊加的結果，將使鐵心中的總磁通達到 2φ max 的數值，如果鐵心中還有方向相同的剩余磁通φ res，則總磁通將為 2φ max +φ res。此時由于鐵心高度飽和，使勵磁電流劇烈增加，從而形成的勵磁涌流。該圖中與φ max 對應的為變壓器的額定電流的最大值 II?? ，與 2φ max +φ res 對應的則為勵磁涌 流的最大值 max?I 。隨著鐵心中非周期磁通的不斷衰減，勵磁電流也逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)值。以上分析是在電壓瞬時值 u=0 時合閘的情況。當然，當變壓器在電壓瞬時值為最大的瞬間合閘時，因對應的穩(wěn)態(tài)磁通等于零，故不會出現勵磁涌流，合閘后變壓器將立即進入穩(wěn)態(tài)工作。但是，對于三相式變壓器，因三相電壓相位差 1200，空載合閘時出現勵磁涌流是不可避免的。根據以上分析可以看出，勵磁涌流的大小與合閘瞬間電壓的相位、變壓器容量的大小、鐵心中剩磁的大小和方向及鐵心的特性等因素 有關。而勵磁涌流的衰減速度則隨鐵心的飽和程度及導磁性能的不同而變化。 由于變壓器的勵磁電流只流經它的電源側，故造成變壓器兩側電流不平衡，從而在差動回路中產生不平衡電流。在正常運行時，此勵磁電流很小，一般不超過變壓器額定電流的 3%~5%。外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流也相應減小，其影響就更小。因此由于正常勵磁電流引起的不平衡電流不大，可以忽略不計。但是，當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，可能出現很大的勵磁涌流，其值可以達到變壓器額定電流的 6~8 倍。因此，勵磁涌流將在差動回路中產生很大的不平衡電流 ，可能導致保護的誤動作。 差動保護是一切電氣主設備的主保護，它以其靈敏度高，選擇性好，實現簡單而廣泛地應用在發(fā)電機、電抗器、電動機和母線等主設備上。鑒于差動保護在以上設備中應用的成功，以及過去技術水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保 護上同樣采用差動保護作為主保護。它不但能 正確區(qū)分區(qū)內外故障，而且不需要與其他元件配合，可以無延時地切除區(qū)內各種故障，具有獨特的優(yōu)點。 . 變壓器的瓦斯保護 如果變壓器內部發(fā)生嚴重漏油或匝間短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時，往往差動保護及其他 保護均不能動作，而瓦斯保護卻能動作。因此，瓦斯保護是變壓器油箱內部故障最有效的一種主保護。瓦斯保護主要由氣體繼電器來實現，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導油管中。氣體繼 電器有兩個輸出觸點：一個反映變壓器內部不正常情況或輕微故障的“輕瓦斯”；另一個反映變壓器嚴重故障的“重瓦斯”。輕瓦斯動作于信號，使運行人員能夠迅速發(fā)現故障并及時處理；重瓦斯動作于跳開變壓器各側斷路器。瓦斯保護 動作后，應從氣體繼電器上部排氣口