【文章內(nèi)容簡介】 按躲過某一短路電流，而是按躲過最大負(fù)荷電流來整定的，故它的動作電流值較低，靈敏度較高，保護范圍大。同限時電流速斷保 護一樣，定時限過電流保護也是靠適當(dāng)選取動作電流和動作時限來獲得選擇性的。 定時限過電流保護動作電流的整定要考慮一下兩個條件： （ 1）為確保過電流保護在正常運行的情況下不動作，保護裝置的動作電流應(yīng)整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 即 ? 。 （ 2）在外部短路故障切除后，已動作的電流繼電器能可靠返回。 綜合以上兩個條件，引入返回系數(shù) resK ，則保護裝置的動作電流用下式來確定： m KKI res sslreope r ? 式中 relK — 可靠系數(shù)，一般取 — resK — 電流繼電器的返回系數(shù)，一般取 無選擇性絕緣監(jiān)視裝置 中性點不接地系統(tǒng)正常運行時無零電壓，一旦發(fā)生單相接地故障時就會出現(xiàn)零序電壓。因此，可利用有無零序電壓來實現(xiàn)無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置。 在發(fā)電廠或變電所的母線上裝設(shè)一臺三相五柱式電壓互感器，在其星形接線的二次側(cè)接入三只電壓表，用以測量各相對地電壓，在開 口三角側(cè)接入一只過電壓繼電器，帶延時動作于信號。因裝置給出的信號沒有選擇性，運行人員只能根據(jù)信號和三個電壓表的指示情況判別故障相，而選不出故障線路。如要查尋故障線路，還需運行人員依次短時斷開各條線路，根據(jù)零序電壓信號是否消失來確定出故障線路。 母線保護配置方案 母線的保護 發(fā)電廠和變電所的母線，由于絕緣子和套管的污穢或閃絡(luò)，運行人員的誤操沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 作等，都可能引起單項接地或相間短路故障。在發(fā)生母線故障時將使停電的范圍擴大，停電的時間增長，并將破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，為了避免事故的擴大，應(yīng)裝設(shè)母線保護 裝置，使可以有選擇地和快速得切除故障的母線段。 在母線保護裝置動作時，連接在母線上的所有供電元件將同時被斷開，因此要求母線保護裝置在工作原理、接線和組成元件方面都有很高的可靠性，避免在母線保護誤動作或誤碰時帶來嚴(yán)重的后果。 母線故障的類型，主要是單相接地和相間短路故障。與輸電線路故障相比較，母線故障的幾率雖較小，但其造成的后果卻十分嚴(yán)重。因此，必須采取措施來消除母線故障所造成的后果。 對發(fā)電廠和變電所的 35千伏及以上的母線 ,在先列情況下應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護裝置： （ 1） 110 千伏及以上的雙母線和分段單母線； （ 2）根據(jù)穩(wěn)定運行的要求，或使發(fā)電廠或重要用戶的電壓底于 倍的額定電壓，必須快速切除母線故障時，在 110 千伏及以上的單母線，重要發(fā)電廠得35千伏母線或高壓側(cè)為 110 千伏及以上的重要降壓變電所的 35千伏母線。 對于發(fā)電廠和大容量變電所 610 千伏的分段母線和并聯(lián)運行的雙母線在下列情況下應(yīng)裝射專用的母線保護： （ 1）必須快速和有選擇性的切除一段或一組母線上的故障，以保證發(fā)電廠和重要負(fù)荷的運行。 （ 2）當(dāng)線路裝有電抗器，并且不允許短路器切除電抗器前的短路時。 對于 110 千伏及以上的中性點直接接地系統(tǒng)，母線保 護裝置應(yīng)反映各種相間和接地短路故障，保護裝置由三相式組成。對于中性點非直接接地系統(tǒng)，母線保護裝置只應(yīng)反應(yīng)各種相間短路故障，保護裝置可由兩相式組成。 單母線保護方案 （ 1）母線完全差動保護，和其他差動保護一樣，也是按環(huán)流法的原理構(gòu)成。在母線的所有連接元件上必須裝設(shè)專用的電流互感器，而且這些電流互感器的變比和特性完全相同，并將所有電流互感器的端子也互相連接，差動繼電器則接于兩連接線之間，差動電流繼電器中流過的電流是所有電流互感器二次電流的相量和。這樣，在一次側(cè)電流總和為零時，在理想的情況下，二次側(cè)電流 的總和也為零。 （ 2）母線不差動保護，只需在有電源的元件上裝設(shè)變比和特性完全相同的D級電流互感器。只在變壓器上裝設(shè)，且電流互感器只裝設(shè)在 A、 C兩相，按差動原理連接，在差動回路中接入 1KD、 2KD 差動繼電器。因沒將所有的連接元件都接入差動回路，故稱為不完全差動保護。正常運行時，差動繼電器中流過的是各饋電線路負(fù)荷電流之和；饋電線路上發(fā)生短路故障時，差動繼電器流過的是短路電流。 星元變電所繼電保護設(shè)計 17 雙母線保護方案 當(dāng)發(fā)電廠和重要變電所的高壓母線為雙母線時，為了提高供電可靠性。常采用雙母線通同時運行，母線聯(lián)絡(luò)短路器處于投入 狀態(tài)。按照一定的要求，每組母線上都固定連接約 1/2 的供電電源和輸電線路。這種母線成為固定連接母線。當(dāng)任意一組母線故障時，只切除接于該母線上的元件，而另一組母線上的連接元件則照常運行，從而縮小了停電范圍，并提高了供電可靠性。因此雙母線差動保護有：①能區(qū)別哪一組母線故障的選擇元件；②能區(qū)別區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的起動元件。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 5 全所（廠）保護原理說明 變壓器氣體保護（瓦斯保護） 變壓器氣體保護（瓦斯保護）的原理及組成 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各 種短路故障時由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器油和絕緣材料受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，從油箱流向油枕上部。故障愈嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來實現(xiàn)的保護稱氣體保護。 當(dāng)變壓器繞組發(fā)生匝數(shù)很少的匝間短路或嚴(yán)重漏油時，縱差動保護不會動作，而氣體保護能動作，當(dāng)繞組斷線，因為通過的是穿越性電流，此時縱差動保護不會動作，但由于斷線處電弧的作用，氣體保護能反映動作。因此氣體保護除能反映上述故障外，還能起到作變壓器油箱內(nèi)短路故障時縱差動保護后備的作用。 氣體保護的主要元件是氣體繼電器， 它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，如下圖所示。為保證氣體順利經(jīng)氣體繼電器進入油枕，變壓器頂蓋與水平面之間應(yīng)有 1%%的坡度，聯(lián)接管道應(yīng)有 2%4%的坡度。 圖 51 氣體繼電器安裝位置圖 ～～4星元變電所繼電保護設(shè)計 19 氣體保護的工作原理 氣體保護主要是由氣體 繼電器組成 ,它安裝在油箱與油枕之間的管道上。 FJ3— 80 型復(fù)合式瓦斯繼電器結(jié)合圖 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。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)出跳閘脈 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，也可使下開口杯動作于跳閘。 圖 52變壓器瓦斯保護結(jié)構(gòu)圖 瓦斯保護原理電路 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是聯(lián)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，作用于至延時信號；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)信沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 號繼電器，發(fā)出報警信號，同時通過聯(lián)片使出口繼電器動作使斷路器跳閘。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。（如圖53 所示） 至 延 時 信號+12 34R++C K JL P由 變 壓 器 其 他保 護 來R f信 號 圖 53 變壓器瓦斯保護原理圖 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合， CKJ 就動作并自保持。當(dāng)斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點斷開自保持回路，使 CKJ恢復(fù)起始位置。 瓦斯保護的原理接線圖 上面的觸點表示 “ 輕瓦斯保護 ” ，動作后經(jīng)延的發(fā)出報警信號。下面的觸點表示 “ 重瓦斯保護 ” ，動作后起動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。 信號信號 信號由其它保護來）星元變電所繼電保護設(shè)計 21 圖 54瓦斯保護原理接線圖 變壓器瓦斯保護的范圍 變壓器瓦斯保護的范圍 瓦斯保護的范圍是變壓器內(nèi)部多相短路；匝間 短路，匝間與鐵心或外皮短路；鐵心故障（發(fā)熱燒損）；油面下降或漏油；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。 瓦斯保護評價 瓦斯保護的優(yōu)點是不僅能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，而且還能反映差動保護所不能反映的不嚴(yán)重的匝間短路和鐵心故障。此外，當(dāng)變壓器內(nèi)部進入空氣時也有所反映。因此，是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速的一種保護。 其缺點 是不能反映變壓器外部故障（套管和引出線），因此瓦斯保護不能作為變壓器各種故障的唯一保護。瓦斯保護抵抗外界干擾的性能較差，例如劇烈的震動就容易誤動作。如果在安裝瓦斯繼電器時未能很好地解決防油問題或瓦斯繼電器不能很好地防水，就有可能漏油腐蝕電纜絕緣或繼電器進水而造成誤動作。 變壓器縱聯(lián)差動保護 變壓器縱差保護原理 變壓器縱差保護單相原理接線圖如 1— 8 所示：在變壓器縱動保護外部保護時一次側(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+I2。 此時電流大于差動繼電器動作電流，繼電器動作跳閘。在實現(xiàn)變壓器差動保護時，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)變壓器差動保護時，應(yīng)首先考慮對兩側(cè)電流進行相位補償，在進行數(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的不平衡保護。 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 大縱差保護范圍 ,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90MVA，因此采用的是 BCH— 2型差動繼電器。它主要是用于兩繞組或三繞組電力變壓器以及變流發(fā)電機的單相差動保護線路中作為主保護，繼電器能預(yù)防在非故障狀態(tài)時出現(xiàn)的暫太電流的作用。 BCH— 2 型差動繼電器由兩部分組成： DL— 11E型電流繼電器和中間速飽和變流器。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 I I1 L H2 L HD 2D1* ** *I1I`1I2 I`2圖 5 5 變 壓 器 縱 差 保 護 原 理 接 線 圖 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 )，保護不動作。當(dāng)保護區(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 19DL 和 20DL 跳閘。 縱差動保護的接線 當(dāng)Ⅱ側(cè) K2 點發(fā)生短路故障時，保護經(jīng) t2時限跳開 2QF，使 I、Ⅲ兩側(cè)繼續(xù)運行。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障而主保護拒動，則經(jīng) t1時限跳開三側(cè)斷路器，使變壓器退出運行。 通過對縱差保護以上問題的分析，根據(jù)現(xiàn)場實際連接中關(guān)于縱差繞組 TA二次側(cè) △ 形接線的具體接法，也依照 縱差 TA二次側(cè) Y型接線的不同，有兩種不同的接法。 正確接法一，見圖 56： TA二次側(cè) △ 形接法將 A相 K1接 B 相 K2， B 相 K1 接 C相 K2，C 相 K1接 A相 K2構(gòu)成三角形，然后自 A、 B、 C、三相的 K1端各引二次線進入三個縱差繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ， TA二次側(cè) Y 形接法為 a、 b、 c 三相 K2短接并接地構(gòu)成星形，三相 K1端各引二次線進入三個縱差繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ 的正確接法。 星元變電所繼電保護設(shè)計 23 圖 56 縱差繞組 TA二次側(cè) △ 接線 正確接法二，見圖 57： TA 二次則 △ 形接法將 A相 K2接 B相 K1， B相 K2接 C相 K1， C 相 K2接 A 相 K1構(gòu)成 三角形，然后自 A、 B、 C三相的 K2端各引二次線進入三個差動繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ， TA二次側(cè) Y形接法為 a、 b、 c三相 K2短接并接地構(gòu)成星形，三相 K1端各引二次進入三個縱差繼電器線圈 1CJ、 2CJ、 3CJ。 與圖 1不同的是圖 2中 TAY 形接法 K1為受電側(cè)， K2