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正文內(nèi)容

22萬(wàn)變電站主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-22 05:27 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電流元件的靈敏系數(shù)按式( 18 )校驗(yàn),電壓元件的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn),即Ksen= opU式中 ——最大運(yùn)行方式下,靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)短路時(shí),保護(hù)安裝處的最大電壓。對(duì)裝設(shè)在變壓器低壓側(cè)的低電壓繼電器,若在變壓器高壓側(cè)短路,其靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí),可在變壓器高壓側(cè)再裝一套低電壓繼電器,兩套低電壓繼電器的接點(diǎn)并聯(lián)。 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)若低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的低電壓繼電器靈敏系數(shù)不滿足要求,可采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)的原理圖與低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)基本相同,不同的是用一個(gè)低電壓繼電器和一個(gè)負(fù)序電壓繼電器代替了低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)中的三個(gè)低電壓繼電器,使得保護(hù)的靈敏度提高了很多。負(fù)2 方案論證與設(shè)計(jì)21序電壓繼電器由負(fù)序電壓濾過(guò)器和一個(gè)低電壓繼電器構(gòu)成。(1)負(fù)序電壓濾過(guò)器負(fù)序電壓濾過(guò)器從三相電壓中取出負(fù)序電壓分量。由電阻、電容構(gòu)成的單相式負(fù)序電壓濾過(guò)器應(yīng)用廣泛,其原理接線如圖所示。濾過(guò)器的輸入端接UABY 與 UBC。由于線電壓不包含零序分量,所以,從輸入端即避免了零序分量電壓進(jìn)入濾過(guò)器,為了避免正序電壓通過(guò)濾過(guò)器,兩個(gè)阻抗臂的參數(shù)應(yīng)取為, ,clXR31?221C21CXR?濾過(guò)器的輸出電壓為 2.1.. CRmnU?當(dāng)輸入正序電壓時(shí),濾過(guò)器的相量圖。因?yàn)?,電流 超前clXR31?ABI。因?yàn)?,電流 超前 。 滯后 ,223CX?BCI. 與 同相。因 ,故.RI. ?.. ??Cmn當(dāng)輸入負(fù)序電壓時(shí), 滯后 ,由圖可見(jiàn), ,? (1)(. jRRmn e?9) 由于 ,且 ,因此,2.???,以此代入(19)得? . )(cosjjABmn e (1?10)由式(110 )可見(jiàn),濾過(guò)器的輸出電壓與輸入的負(fù)序電壓成正比,相位超前輸入 A 相負(fù)序電壓 。02.3AU2 方案論證與設(shè)計(jì)22實(shí)際上,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),負(fù)序電壓濾過(guò)器仍有一個(gè)不平衡電壓 輸unbU.出。產(chǎn)生不平衡電壓的原因主要是各阻抗元件參數(shù)的誤差及輸入電壓中有諧波分量。由于 5 次諧波屬負(fù)序性質(zhì),它可以通過(guò)濾過(guò)器。通常在濾過(guò)器的輸出端加設(shè) 5 次諧波濾過(guò)器,消除 5 次諧波的影響。(2) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的工作原理在正常運(yùn)行時(shí),由于電壓沒(méi)有負(fù)序分量,所以負(fù)序電壓繼電器 KVZ 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合,將線電壓加入低電壓繼電器 KV 的線圈上,KV 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi),保護(hù)裝置不動(dòng)作。當(dāng)外部發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí),故障相電流起動(dòng)元件 KA 動(dòng)作,負(fù)序電壓繼電器中的負(fù)序電壓濾過(guò)器 KUG 輸出負(fù)序電壓,負(fù)序電壓繼電器 KVZ 動(dòng)作,其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi),低電壓繼電器 KV 線圈失磁,其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合,起動(dòng)中間繼電器KC 的線圈,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,使時(shí)間繼電器 KT 動(dòng)作,經(jīng)過(guò)其整定時(shí)限后,KT 的延時(shí)觸點(diǎn)閉合,起動(dòng)出口中間繼電器 KCO,將變壓器兩側(cè)斷路器1QF、2QF 跳閘,切斷故障電流。當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí),低電壓繼電器 KV 線圈失磁而返回,其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合,同時(shí),電流繼電器 KA 動(dòng)作,按低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的方式,作用于1QF、2QF 跳閘。(3) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算2 方案論證與設(shè)計(jì)23①電流元件的動(dòng)作電流與低壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)中的電流元件的動(dòng)作整定值相同。低電壓元件的動(dòng)作電流為 ?式中 ——變壓器額定電壓。BNU.低壓元件的靈敏度為: .??kreopsenK式中 ——相鄰元件末端三相金屬性短路時(shí),保護(hù)安裝處的最大線電壓;.U ——低壓元件的返回系數(shù)。reK②負(fù)序電壓元件的動(dòng)作元件的動(dòng)作電壓按避開(kāi)正常運(yùn)行的不平衡負(fù)序電壓整定。其起動(dòng)電壓 U2op 取為 ??BNopUU..~6?負(fù)序電壓元件靈敏度: 2 方案論證與設(shè)計(jì)24 op?式中 ——相鄰元件末端不對(duì)稱短路故障時(shí)的最小負(fù)序電壓。③方向元件的整定:a 三側(cè)有電源的三繞組生壓變壓器,在高壓側(cè)和中壓側(cè)加功率方向元件,其方向可指向該側(cè)母線;b 高壓及中壓側(cè)有電源或三側(cè)均有電源的三繞組降壓變壓器的聯(lián)絡(luò)變壓器,在高壓側(cè)和中壓側(cè)加功率方向元件,其方向宜指向變壓器。④動(dòng)作時(shí)限按大于相鄰主變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限整定。⑤相間方向元件的電壓可取本側(cè)或?qū)?cè)的,取對(duì)側(cè)的,兩側(cè)繞組接線方式應(yīng)一樣。⑥復(fù)合電壓元件可取本側(cè)的,也可取變壓器各側(cè)“或”的方式。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器的過(guò)負(fù)荷,在大多數(shù)情況下是三相對(duì)稱的。所以過(guò)負(fù)荷保護(hù)只須用一個(gè)電流繼電器接于一相電流即可。為了防止外部短路時(shí)不誤發(fā)過(guò)負(fù)荷信號(hào),保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流,按躲過(guò)變壓器的額定電流整定,即 BNrelopIKI.?2 方案論證與設(shè)計(jì)25式中 —可靠系數(shù),取 —返回系數(shù);取 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè) Δt。 電力變壓器的溫度保護(hù)當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過(guò)負(fù)荷時(shí),變壓器的油溫將升高。變壓器的油溫越高,油的劣化速度越快,使用年限減少。當(dāng)油溫達(dá)115~150℃時(shí)劣化更明顯,以致不能使用。油溫越高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影香其壽命。因此, 《變壓器運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定:上層油溫最高允許值為95℃,正常情況下不應(yīng)超過(guò) 85℃,所以運(yùn)行中對(duì)變壓器的上層油溫要進(jìn)行監(jiān)視。凡是容量在 1000KVA 及以上的油侵式變壓器均要裝設(shè)溫度保護(hù),監(jiān)視上層油溫的情況;對(duì)于變電所,凡是容量在 315KVA 及以上的變壓器,通常都要裝設(shè)溫度保護(hù);對(duì)于少數(shù)用戶變電站,凡是容量在 800KVA 左右的變壓器,都應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù),但溫度保護(hù)只作用于信號(hào)。溫度繼電器的工作原理:當(dāng)變壓器油溫升高時(shí),受熱元件發(fā)熱升高使連接管中的液體膨脹,溫度計(jì)中的壓力增大,可動(dòng)指針向指示溫度升高的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)可動(dòng)指針與事先定位的黃色指針接觸時(shí),發(fā)出預(yù)告信號(hào)并開(kāi)啟變壓器冷卻風(fēng)扇。如經(jīng)強(qiáng)風(fēng)冷后變壓器的油溫降低,則可動(dòng)指針逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),信號(hào)和電風(fēng)扇工作停止;反之,如變壓器油溫繼續(xù)升高,可動(dòng)指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到與紅色定位指針接觸,這是未避免事故發(fā)生而接通短路器跳閘線圈回路,使短路器跳閘,切除變壓器,并發(fā)出聲響燈光信號(hào)。溫度繼電器的結(jié)構(gòu):變壓器油溫的監(jiān)視采用溫度繼電器 Kθ,它由變壓器生產(chǎn)廠成套提供。它是一種非電量繼電器。常用的電觸頭壓力式溫度繼電器的結(jié)構(gòu)圖,它由受熱元件、溫度計(jì)及附件組成,是按流體壓力原理工作的。溫度計(jì)是一只靈敏的流體壓力表,他有一支可動(dòng)指針和兩支定位指針?lè)謩e為黃色和紅色。銅質(zhì)連接管內(nèi)充有乙醚液體或氯甲烷、丙酮等:受熱元件插在變壓器油箱定蓋的溫度測(cè)孔內(nèi)。2 方案論證與設(shè)計(jì)26 變壓器的冷卻系統(tǒng) 大型電力變壓器常用的冷卻方式一般分為 3 種:油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)。油浸自冷式就是以油的自然對(duì)流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管,然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā),它沒(méi)有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上,在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇,利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)機(jī)后可使變壓器的容量增加 30%~35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式,又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷 2 種,它是把變壓器中的油,利用油泵打入油冷卻器后再?gòu)?fù)回油箱,油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀,利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì),把熱量帶走。這種方式若將油的循環(huán)速度比自然對(duì)流時(shí)提高3 倍,則變壓器可增加容量 30%。風(fēng)冷變壓器又分為 2 種冷卻方式,即冷卻器冷卻和片式散熱器冷卻,其原理基本相同。目前我國(guó)大型電力變壓器的冷卻裝置配置情況是:根據(jù)變壓器容量的大小,配置數(shù)組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置,每組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置由 1 臺(tái)油泵和 3~4 臺(tái)風(fēng)扇組成。運(yùn)行) 、其余所有冷卻器全部投入運(yùn)行。此配置有其不盡人意的地方。在夏季高運(yùn)行中為滿足變壓器的各種運(yùn)行工況,一般要求冷卻器 1 臺(tái)備用(運(yùn)行冷卻器故障時(shí)可自動(dòng)投入運(yùn)行)、1 臺(tái)輔助(變壓器負(fù)荷電流大于 70% i e 或上層油溫高于某一定值時(shí)自動(dòng)投入溫季節(jié),機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行,變壓器冷卻裝置全部投入,但其上層油溫仍高達(dá) 70℃左右(有時(shí)變壓器油枕油位因氣溫變化而高出指示范圍) 。但在夜間尤其是在暴雨過(guò)后的夜間,因負(fù)荷和氣溫驟降,雖然已將變壓器輔助冷卻器停運(yùn),但變壓器油溫仍降至 30℃以下,也就是油溫的變化幅度超過(guò)了環(huán)境溫度的變化。在冬季負(fù)荷較低或特別寒冷的季節(jié),變壓器因油溫過(guò)低,不得不對(duì)其進(jìn)行加油,這對(duì)變壓器的安全運(yùn)行和壽命將是十分不利的。即使日常負(fù)荷變化和氣溫變化沒(méi)有如此之大,但變壓器的溫度變化是實(shí)際存在的。 第 4章 針對(duì) 220KV主變壓器保護(hù)的配置 220KV 變壓器保護(hù)配置的原則 主保護(hù)2 方案論證與設(shè)計(jì)27(1)差電流速斷保護(hù);(2)比例制動(dòng)保護(hù)差動(dòng)采用二次諧波制動(dòng)原理;(3)比例制動(dòng)保護(hù)差動(dòng)采用間斷角閉鎖原理;(4)設(shè)有 CT 二次回路斷線檢查告警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)(不包括差流速斷)的功能。主保護(hù)瞬時(shí)啟動(dòng)跳 3 側(cè)開(kāi)關(guān)。 后備保護(hù)A 220KV 側(cè)a 復(fù)合電壓閉鎖方向電流保護(hù)(方向原件可指向母線,也可指向變壓器,方向原件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn)) ,I 段 2 級(jí)時(shí)限,第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器,第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器;b 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù),I 段 1 級(jí)時(shí)限,動(dòng)作后跳 3 側(cè)斷路器;c 零序電壓閉鎖零序方向電流保護(hù)(方向原件可指向母線,也可指向變壓器,方向原件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn))分 2 段,每段 2 級(jí)時(shí)限,2 段第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器,2 段第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器;d 零序電壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù),1 段 2 級(jí)時(shí)限,第 1 時(shí)限動(dòng)作跳 3 側(cè)斷路器,第 2 級(jí)時(shí)限留作備用;e 間隙過(guò)流保護(hù), 1 段 1 級(jí)時(shí)限,跳 3 側(cè)斷路器;f 間隙過(guò)電壓保護(hù),1 段 1 級(jí)時(shí)限,跳 3 側(cè)斷路器;g 過(guò)負(fù)荷保護(hù),發(fā)信號(hào);h 設(shè)置過(guò)負(fù)荷聯(lián)切 110KV 以及 35KV 線路啟動(dòng)回路;i 設(shè)斷路器失靈啟動(dòng)回路;j 設(shè)置非全相保護(hù)。B 110KV 側(cè)a 復(fù)合電壓閉鎖方向電流保護(hù)(方向原件可指向母線,也可指向變壓器,方向原件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn)) ,1 段 2 級(jí)時(shí)限,第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器,第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器;b 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù),1 段 1 級(jí)時(shí)限,動(dòng)作后跳 3 側(cè)斷路器;c 零序電壓閉鎖零序方向電流保護(hù)(方向原件可指向母線,也可指向變壓2 方案論證與設(shè)計(jì)28器,方向原件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn)) ,分 2 段,每段 2 級(jí)時(shí)限,2 段第 1級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器,2 段第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器;d 零序電壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù),1 段 2 級(jí)時(shí)限,第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳 3 側(cè)斷路器,第 2 級(jí)時(shí)限留作備用;e 間隙過(guò)流保護(hù), 1 段 1 級(jí)時(shí)限,跳 3 側(cè)斷路器;f 間隙過(guò)電壓保護(hù),1 段 1 級(jí)時(shí)限,跳 3 側(cè)斷路器;g 過(guò)負(fù)荷保護(hù),發(fā)信號(hào)。C 10KV 側(cè)a 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù),1 段 2 級(jí)時(shí)限,第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器,第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器; b 過(guò)負(fù)荷保護(hù),撫仙湖;c 設(shè)低周減載保護(hù)電流啟動(dòng)回路。 非電量保護(hù)(1)重瓦斯引入接點(diǎn),發(fā)出信號(hào)并順時(shí)跳 3 側(cè)斷路器;(2)輕瓦斯引入接點(diǎn),瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);(3)溫度引入接點(diǎn),瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);(4)風(fēng)冷消失引入接點(diǎn),動(dòng)作于信號(hào)且經(jīng)常延時(shí)動(dòng)作于跳閘;(5)壓力釋放保護(hù)引入接點(diǎn),動(dòng)作于信號(hào)且延時(shí)動(dòng)作跳 3 側(cè)斷路器;(6)非電量保護(hù)引入接點(diǎn)均為強(qiáng)電 220V 開(kāi)關(guān)量空接點(diǎn)。 電源(1)差動(dòng)保護(hù)裝置均獨(dú)立設(shè)置電源。(2)后備保護(hù)裝置均獨(dú)立設(shè)置電源。 其他技術(shù)要求(1)高、中、低 3 側(cè)的復(fù)合電壓并聯(lián),以保證高、中壓側(cè)靈敏度,并可采用連接片投退 其中任何一側(cè)復(fù)合電壓。(2)高(中)壓側(cè)的復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)中方向元件電壓交叉引線,方向元件投退靠控制字實(shí)現(xiàn)。(3)根據(jù)“反措” ,要求裝置各保護(hù)段時(shí)限都可用硬壓板控制投退。(4)本保護(hù)直流工作電源為 220V,當(dāng)工作電源消失、保護(hù)裝置應(yīng)閉鎖跳2 方案論證與設(shè)計(jì)29閘出口,并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(5)保護(hù)裝置的主、后備保護(hù)應(yīng)分別經(jīng)熔斷器接入獨(dú)立電源。(6)保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的輸出接點(diǎn)用于跳閘、遠(yuǎn)東、故錄、報(bào)警等回路,并備用接點(diǎn)。(7)裝置的跳閘出口繼電器應(yīng)有自保持,并有監(jiān)視手段,使用人工復(fù)歸,出口繼電器應(yīng)為強(qiáng)電 220V.(8)本體非電量保護(hù)引入本裝置的接點(diǎn)可以再擴(kuò)充,引入接點(diǎn)均為強(qiáng)電220V 開(kāi)關(guān)量空接點(diǎn)。 兩套主保護(hù)裝置的特點(diǎn)A、 WBZ1201 型(二次諧波原理)差動(dòng)主保護(hù)(含主、后備保護(hù))特點(diǎn)(1)該保護(hù)的最大特點(diǎn)是在變壓器空投內(nèi)部故障時(shí),保護(hù)動(dòng)作可以不受非故障相勵(lì)磁涌流影響;(2)裝置整體配置采用多 CPU 分層式結(jié)構(gòu),主保護(hù)、后備保護(hù)以及監(jiān)控管理都由獨(dú)立 CPU 的模件完成,每個(gè)模件都可獨(dú)立完成一種或多種功能。(3)監(jiān)控管理與各保護(hù)模件聯(lián)系采用串行通訊模式。(4)監(jiān)控管理單元完成人機(jī)對(duì)話、信息收集、事件記錄、時(shí)鐘校對(duì)、對(duì)
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