【文章內(nèi)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(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。 2) 側(cè)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(jīng)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(cè) 根據(jù)母線額定電壓 10KV 和戶外裝設(shè)的要求，選用 ZPD1035 型支柱絕緣子，其抗彎破壞負(fù)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(rèn)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(cè) 根據(jù)母線額定電壓 1100KV 和戶外裝設(shè)的要求 ,選用 ZS220 型支柱絕緣子。其抗彎破壞負(fù)荷 NFp 400? NaLiF chsh 22 ????? ? （ 522） NF p ??? , 因母線為兩片平放，此時 FF?39。 ，可以認(rèn)為 1F 作用在絕緣子帽處，由于 ??F , 滿足動穩(wěn)定要求。 . 導(dǎo)線的選擇 導(dǎo)線的作用是傳輸電能。根據(jù)本次設(shè)計要求選擇型號為 LGJQ400 的導(dǎo)線其中數(shù)據(jù)為 ?X = 導(dǎo)線選擇需考慮電暈現(xiàn)象對電力輸送的影響據(jù)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(xiàn)電暈現(xiàn)象 .故所選導(dǎo)線符合要求。 5. 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表 電 氣 設(shè) 備 型 號 數(shù) 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(dǎo)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(guān)（高壓側(cè)） GW6220G 10 隔離開關(guān)（低壓側(cè)） SN520G/12021 10 絕緣子 ZPD1035； ZS220 36 電流互感器 (高壓側(cè) ) LCW220 3 電流互感器 (低壓側(cè) ) LBJ20 3 熔斷器 (高壓側(cè) ) RN2 2 熔斷器 (低壓側(cè) ) RN2 2 電壓互感器（高壓側(cè)） JCC2220 3 電壓互感器（低壓側(cè)） JDJ10 3 載流導(dǎo)體 LGJQ400 銅芯鋁絞線 2 6. 繼電保護(hù) . 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(shè)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(zhì)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(jìn)行分析，然后重點研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置，以及保護(hù)裝置的整定計算。 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類，油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險，由于變壓器內(nèi)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(chǎn)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(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)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(hù)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(yīng)對變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，其任務(wù)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(hù)還應(yīng)能作相鄰電氣元件的后備保護(hù)。故根據(jù) DL400— 1991《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)。 (1)瓦斯保護(hù) 為反映變壓器油箱內(nèi)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(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 (2) 縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù) 為反映電力變壓器引出線、套管及內(nèi)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(dāng)后備保護(hù)時限大于 時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。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(hù)靈敏性不滿足要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù) (以下簡稱差動保護(hù) )。對高壓側(cè)電壓為 330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護(hù)。 對于發(fā)電機變壓器組，當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設(shè)單獨的差動保護(hù)。當(dāng)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(hù)； 100MW 以上發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器組共用差動保護(hù)外，發(fā)電機還應(yīng)單獨裝設(shè)差動保護(hù)；對 200～ 300MW 的發(fā)電機變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨的差動保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)。 (3) 過電流保護(hù) 為 反映外部相間短路引起的過電流并作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù) (或電流速斷保護(hù) )的后備，應(yīng)采用下列保護(hù)。 ①過電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器。 ②復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器及過電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。 ③負(fù)序電流及單相式低電壓起動的過電流保護(hù)，一般用于 63MVA 及以上大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。 ④阻抗保護(hù)，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用第②③的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護(hù)。 (4) 零序電流保護(hù) 為變壓器外部接地短路時零序電流設(shè)的保護(hù)。 (5) 過 負(fù)荷保護(hù) 為反映變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流。對于 及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或 單獨運行并作為其他符合的備用電源時，應(yīng)根據(jù)過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 (6) 過勵磁保護(hù) 為反映變壓器的過勵磁引起的過電流。對于高壓側(cè)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(dǎo)致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴(yán)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(shè)過勵磁保護(hù)。 (7) 其他保護(hù) 17 對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng) 故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的保護(hù)，如溫度保護(hù)等。 . 設(shè)計選用的繼電保護(hù)裝置 . 變壓器的差動保護(hù) 變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)用來反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護(hù)故障，是變壓器的主保護(hù)。原理接線圖如圖 71 所示 圖 71 變壓器差動保護(hù)單相原理接線圖 縱聯(lián)差動保護(hù)是按比較被保護(hù)的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)這種比較，在變壓器兩側(cè)各裝設(shè)一組電流互感 TA TA2，其二次側(cè)按環(huán)流法連接，即若變壓器兩端的電流互感器一次側(cè)的正極性端子 均置于靠近母線的一側(cè)，則將它們二次側(cè)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(gòu)成縱聯(lián)差動保護(hù)。變壓器的縱差保護(hù)與輸電線的縱聯(lián)差動相似，工作原理相同，但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，為了保證變壓器縱差保護(hù)的正常運行，必須選擇好適應(yīng)變壓器兩側(cè)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(cè)的二次電流不同。其保護(hù)范圍為兩側(cè)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(nèi)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(dāng)該電流大于 KD 的動作電流時， KD 動作。 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，因此，為了保護(hù)其縱聯(lián)差動保護(hù)正確動作，必須適當(dāng)選擇各側(cè)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(nèi)沒有電流。如圖 1 中，應(yīng)使 22112212TATA nInIII ??? (71) 式 71 中 1TAn —— 高壓側(cè)電流互感器的變比； 2TAn —— 低壓側(cè)電流互感器的變比。 式（ 71）說明，要實現(xiàn)雙繞組變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)，必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。因此，在變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)中，要實現(xiàn)兩側(cè)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(hù)靈敏度就越低。因此，要提高變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的靈敏度，關(guān)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)一個 +φ max 磁通分量。此分量的 磁通將按指數(shù)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(yán)重的情況下，經(jīng)過半個周期后，它與穩(wěn)態(tài)磁通相疊加的結(jié)果，將使鐵心中的總磁通達(dá)到 2φ max 的數(shù)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(yīng)的為變壓器的額定電流的最大值 II?? ，與 2φ max +φ res 對應(yīng)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(dāng)然，當(dāng)變壓器在電壓瞬時值為最大的瞬間合閘時，因?qū)?yīng)的穩(wěn)態(tài)磁通等于零，故不會出現(xiàn)勵磁涌流，合閘后變壓器將立即進(jìn)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(xiàn)勵磁涌流是不可避免的。根據(jù)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(guān)。而勵磁涌流的衰減速度則隨鐵心的飽和程度及導(dǎo)磁性能的不同而變化。 由于變壓器的勵磁電流只流經(jīng)它的電源側(cè)，故造成變壓器兩側(cè)電流不平衡，從而在差動回路中產(chǎn)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(yīng)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(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，可能出現(xiàn)很大的勵磁涌流，其值可以達(dá)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(chǎn)生很大的不平衡電流 ，可能導(dǎo)致保護(hù)的誤動作。 差動保護(hù)是一切電氣主設(shè)備的主保護(hù)，它以其靈敏度高，選擇性好，實現(xiàn)簡單而廣泛地應(yīng)用在發(fā)電機、電抗器、電動機和母線等主設(shè)備上。鑒于差動保護(hù)在以上設(shè)備中應(yīng)用的成功，以及過去技術(shù)水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保 護(hù)上同樣采用差動保護(hù)作為主保護(hù)。它不但能 正確區(qū)分區(qū)內(nèi)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(nèi)各種故障，具有獨特的優(yōu)點。 . 變壓器的瓦斯保護(hù) 如果變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)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(hù)及其他 保護(hù)均不能動作，而瓦斯保護(hù)卻能動作。因此，瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)部故障最有效的一種主保護(hù)。瓦斯保護(hù)主要由氣體繼電器來實現(xiàn)，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導(dǎo)油管中。氣體繼 電器有兩個輸出觸點：一個反映變壓器內(nèi)部不正常情況或輕微故障的“輕瓦斯”；另一個反映變壓器嚴(yán)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(xiàn)故障并及時處理；重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù) 動作后，應(yīng)從氣體繼電器上部排氣口