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正文內(nèi)容

220kv漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)電氣部分初步設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-07-26 07:08 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 縱差保護(hù)的整定計(jì)算3~4km及以下的短線路(包括110kV及以上電壓等級),無論是采用電流電壓保護(hù)還是采用距離保護(hù),常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差保護(hù)以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的需要。發(fā)電廠廠用電源線(包括帶電抗器電源線),一般距離較短,宜裝設(shè)縱差動保護(hù)。 變壓器保護(hù)的配置變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行,特別是大容量變壓器,一旦因故障損壞造成的損失就更大。因此必須真對變壓器的故障和異常工作情況,根據(jù)其容量和重要程度,裝設(shè)動作可靠,性能良好的繼電保護(hù)裝置。一般包括:(1)反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量(氣體)保護(hù),又稱瓦斯保護(hù)。(2)反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的差動保護(hù),或電流速斷保護(hù)。(3)作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過電流保護(hù)(或帶有復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)或阻抗保護(hù))。(4)反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)。(5)反映大型變壓器過勵(lì)磁的變壓器過勵(lì)磁保護(hù)及過電壓保護(hù)。(6)反映變壓器過負(fù)荷的變壓器過負(fù)荷。(7)反映變壓器非全相運(yùn)行的非全相保護(hù)??v聯(lián)差動保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。對高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器,可裝設(shè)雙重差動保護(hù)。變壓器相間短路的后備保護(hù)為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器主保護(hù)的后備,變壓器配置相間短路的后備保護(hù)。保護(hù)動作后,應(yīng)帶時(shí)限動作于跳閘。(1)相關(guān)的規(guī)程規(guī)定: 1)過電流保護(hù)宜用于將壓變壓器。 2)復(fù)合電壓(包括負(fù)序電壓及線路電壓)起動的過電流保護(hù),宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 3)負(fù)序電流和單相式低壓啟動的過電流保護(hù),可用于63MVA及以上升壓變壓器。外部相間短路保護(hù)應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè),各相保護(hù)的接線,宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。其中對雙繞組變壓器,應(yīng)裝于主電源側(cè),根據(jù)主接線情況,保護(hù)可帶一段或兩段時(shí)限,較短的時(shí)限用于縮小故障影響范圍;較長的時(shí)限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。變壓器接地短路后備保護(hù)在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,接地短路是常見的故障形式,所以處于該系統(tǒng)中的變壓器要裝設(shè)接地保護(hù),以反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路,并作為變壓器主保護(hù)和相鄰母線、線路接地保護(hù)的后備保護(hù)。電力系統(tǒng)接地保護(hù)時(shí),國內(nèi),在220kV系統(tǒng)中,廣泛采用中性點(diǎn)絕緣水平較高的分級絕緣變壓器,其中性點(diǎn)可接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行。如果中性點(diǎn)絕緣水平較低,則中性點(diǎn)必須直接接地運(yùn)行。變壓器過負(fù)荷保護(hù),當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行,并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí),應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況,裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對自耦變壓器和多繞組變壓器,保護(hù)應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況。過負(fù)荷保護(hù)采用單項(xiàng)式,帶時(shí)限作用于信號。在無經(jīng)常值班人員的變電所,必要時(shí),過負(fù)荷保護(hù)可動作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。變壓器非電量保護(hù)變壓器非電量保護(hù)主要包括瓦斯保護(hù)、溫度及壓力保護(hù)等。由于非電量保護(hù)動作量不需電氣量運(yùn)算。通常根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、測試等方法獲得。其配置原則為:(1)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是油侵式變壓器的主保護(hù)之一。當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí),應(yīng)瞬時(shí)動作于信號;當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí),應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負(fù)荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置,也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。輕微瓦斯動作于信號,大量瓦斯動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。(2) 變壓器溫度及壓力保護(hù)。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)行電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求,裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。 母線保護(hù)及斷路器失靈保護(hù)(一)母線保護(hù)母線是電力系統(tǒng)匯集和分配電能的重要元件,母線發(fā)生故障,將使連接在母線上的所有元件停電若在樞紐變電所母線上發(fā)生故障,甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定,使事故進(jìn)一步擴(kuò)大,后果及為嚴(yán)重。對母線保護(hù)的要求是:必須快速有選擇地切除故障母線;應(yīng)能可靠方便地適應(yīng)母線運(yùn)行方式的變化;接線盡量簡化。母線保護(hù)的接線方式,對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),為反映相間短路和單相接地短路,須采用三相式接線;對于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)只需反映相間短路,可采用兩相式接線。母線保護(hù)大多采用差動保護(hù)原理構(gòu)成,動作后跳開連接在該母線上的所有斷路器。按構(gòu)成原理的不同,母線保護(hù)主要分類如下。完全電流差動母線保護(hù)即在母線所有連接元件中裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器,將它們的二次線圈同極性端連在一起, 然后接入電流型差動繼電器,此類保護(hù)要求電流互感器和電流繼電器的內(nèi)阻要小,否則會造成外部故障時(shí)保護(hù)的誤動作。故該類保護(hù)又稱低阻抗式母差保護(hù)。完全電流差動母線保護(hù)的原理,與線路縱聯(lián)差動保護(hù)十分相似,兩種保護(hù)只是被保護(hù)的對象不同而已。電壓差動母線保護(hù)若將電流型差動繼電器(內(nèi)阻很小,約幾歐)換成內(nèi)阻很高,~,即構(gòu)成電壓差動母線保護(hù)也稱作高阻抗式母差保護(hù)。這種保護(hù)實(shí)際上是利用差動回路阻抗變化的特征,有效的防止區(qū)外短路因電流互感器嚴(yán)重飽和造成保護(hù)誤動作。這種保護(hù)方式接線簡單、動作速度快,使用于外部短路電流大、電流互感器鐵芯易于飽和的場所。具有比率制動特性的電流差動母線保護(hù)這種保護(hù),因差動回路總電阻約200,故又稱作中阻抗式母差保護(hù)。它與低、高阻抗式母差保護(hù)相比具有下列特點(diǎn):①減小了外部短路時(shí)的不平衡電流;②防止內(nèi)部短路時(shí)可能出現(xiàn)的過電壓;③采用比率制動特性保證了動作的選擇性并提高了母線故障動作的靈敏性。(二)斷路器失靈保護(hù)高壓電網(wǎng)的保護(hù)裝置和斷路器都應(yīng)采取一定的后備保護(hù),以便在保護(hù)裝置拒動或斷路器失靈時(shí),仍能可靠切除故障。對于重要的220kv及以上主干線路,針對保護(hù)拒動通常兩套主保護(hù);針對斷路器拒動,則裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。斷路器失靈保護(hù)主要由起動元件、時(shí)間元件、閉鎖元件和出口回路組成。為了提高保護(hù)動作的可靠性,起動元件必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能起動。其中:(1)故障元件的保護(hù)出口繼電器動作后不返回;(2)在故障元件的保護(hù)范圍內(nèi)短路依然存在,即失靈判別元件起動。當(dāng)母線上連接元件叫多時(shí),失靈判別元件可采用檢查母線電壓的低電壓繼電器,動作電壓按最大運(yùn)行方式下線路末端短路時(shí)保護(hù)應(yīng)有足夠的靈敏性整定;當(dāng)母線上連接元件較少時(shí),可采用檢查故障電流的電流繼電器,動作電流在滿足靈敏性的情況下,應(yīng)盡可能大于負(fù)荷電流。由于斷路器失靈保護(hù)的時(shí)間元件在其他保護(hù)動作后才開始計(jì)時(shí),動作延時(shí)按躲過斷路器的調(diào)閘時(shí)間與保護(hù)時(shí)間的返回時(shí)間之和整定,~。當(dāng)采用單線分段或雙母線時(shí),延時(shí)可分為兩段,第Ⅰ段以短時(shí)限動作于分段斷路器或母聯(lián)斷路器;第Ⅱ段在經(jīng)一時(shí)限動作跳開有電源的出線斷路器。 變壓器的保護(hù)配置方案電力變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要,它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果。由于絕大部分安裝在戶外,受自然條件的影響較大,同時(shí)受到連接負(fù)荷的影響和電力系統(tǒng)短路故障的威脅,變壓器在運(yùn)行中有可能出現(xiàn)各種類型的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。因此,必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動作可靠的保護(hù)。變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)故障指的是變壓器油箱內(nèi)繞組之間發(fā)生相間短路、一相繞組中發(fā)生的匝間短路、繞組與鐵芯或引出線與外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。外部故障指的是油箱外部引出線之間發(fā)生的各種相間短路、引出線因絕緣套管閃落或破碎通過油箱外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。變壓器發(fā)生故障,必將對電網(wǎng)或變壓器帶來危險(xiǎn),特別是發(fā)生內(nèi)部故障,短路電流產(chǎn)生發(fā)高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯,而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體,導(dǎo)致變壓器外殼局部變形、破壞甚至引起爆炸。因此,變壓器發(fā)生故障時(shí),必須將其從電力系統(tǒng)中切除。變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要指過負(fù)荷、油箱漏油造成的油面降低以及外部短路引起的過電流。對于大容量變壓器,因其鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近,所以系統(tǒng)電壓過高或系統(tǒng)頻率降低時(shí),容易過勵(lì)磁。過勵(lì)磁也是變壓器的一種不正常運(yùn)行狀態(tài),變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),應(yīng)發(fā)出信號。為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍,按照GB 14258—1993《繼電保護(hù)和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)裝置。對電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行狀態(tài),應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。(1) 繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路。(2) 繞組的匝間短路;(3) 外部相間短路引起的過電流;(4) 中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中,外部接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓;(5) 過負(fù)荷;(6) 過勵(lì)磁;(7) 油面降低;(8) 變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障;上述第一、第二款的保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動作于跳閘,第三、第四的保護(hù)裝置應(yīng)帶時(shí)限動作于跳閘,第五、第六款的保護(hù)裝置一般作用于信號。對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障,應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,裝設(shè)信號裝置。變壓器保護(hù)部分:初步裝設(shè)方案(變壓器B1﹑B2):主保護(hù):變壓器瓦斯保護(hù)﹑差動保護(hù)后備保護(hù):復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)﹑過負(fù)荷保護(hù)其它保護(hù):裝設(shè)變壓器油溫監(jiān)測 變壓器的各種保護(hù)原理 瓦斯保護(hù)工作原理瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護(hù),保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障,特別是對繞組的相間短路和匝間短路。由于短路點(diǎn)電弧的作用,將使變壓器油和其他絕緣材料分解,產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕,利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)。瓦斯繼電器是構(gòu)成瓦斯保護(hù)的主要元件,它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上,如下圖所示。 瓦斯繼電器安裝位置圖為了不妨礙氣體的流通,變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1%~%的升高坡度,通往繼電器的連接管具有2%~4%的升高坡度。開口杯擋板式瓦斯繼電器,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。正常運(yùn)行時(shí),上、下開口杯2和l都浸在油中,開口杯和附件在油內(nèi)的重力所產(chǎn)生的力矩小于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩,因此開口杯向上傾,干簧觸點(diǎn)3斷開。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí),少量的氣體上升后逐漸聚集在繼電器的上部,迫使油面下降。而使上開口杯露出油面,此時(shí)由于浮力的減小,開口杯和附件在空氣中的重力加上杯內(nèi)油重所產(chǎn)生的力矩大于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩,于是上開口杯2順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動,帶動永久磁鐵10靠近干簧觸點(diǎn)3,使觸點(diǎn)閉合,發(fā)生“輕瓦斯”保護(hù).油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),大量氣體和油流直接沖擊擋板8,使下開口杯l順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),帶動永久磁鐵靠近下部干簧的觸點(diǎn)3使之閉合,發(fā)出跳閘脈沖,表示“重瓦斯”保護(hù)動作。當(dāng)變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重漏油而使油面逐漸降低時(shí),首先是上開口杯露出油面,發(fā)出報(bào)警信號,繼之下開口杯露出油面后亦能動作,發(fā)出跳閘脈沖。 瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)圖 瓦斯保護(hù)的原理接線圖上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”,動作后經(jīng)延的發(fā)出報(bào)警信號。下面的觸點(diǎn)表示“重瓦斯保護(hù)”,動作后起動變壓器保護(hù)的總出口繼電器,使斷路器跳閘。 瓦斯保護(hù)原理接線圖 瓦斯保護(hù)評價(jià)主要優(yōu)點(diǎn):動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。主要缺點(diǎn):不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。 因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一,與縱差動保護(hù)相互配合、相互補(bǔ)充,實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。 瓦斯保護(hù)的反事故措施瓦斯保護(hù)動作,輕者發(fā)出保護(hù)動作信號,提醒維修人員馬上對變壓器進(jìn)行處理;重者跳開變壓器開關(guān),導(dǎo)致變壓器馬上停止運(yùn)行,不能保證供電的可靠性,對此提出了瓦斯保護(hù)的反事故措施:(1)將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式,觸點(diǎn)改為立式,以提高重瓦斯動作的可靠性。(2)為防止瓦斯繼電器漏水而短路,應(yīng)在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。(3)瓦斯繼電器引出線應(yīng)采用防油線。 (4)瓦斯繼電器的引出線和電纜應(yīng)分別連接在電纜引線端子箱內(nèi)的端子上。 瓦斯保護(hù)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(shí),有輕瓦斯產(chǎn)生,瓦斯繼電器的上觸點(diǎn)閉合,作用于至延時(shí)信號;發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),重瓦斯沖出,瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合,經(jīng)信號繼電器,發(fā)出報(bào)警信號,同時(shí)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(diǎn)閉合,也可以利用切換片XB切換位置,只給出報(bào)警信號。為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)在發(fā)生重瓦斯時(shí)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(diǎn)。只要瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)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(diǎn)斷開自保持回路,使CKJ恢復(fù)起始位置。 變壓器瓦斯保護(hù)原理圖瓦斯保護(hù)的整定:輕氣體保護(hù)的動作值采用氣體容積表示。通常氣體容積的整定范圍為250-300立方厘米。對于容量在10MVA以上變壓器,多采用250-300立方厘米。氣體容積的調(diào)整可通過改變重錘位置來實(shí)現(xiàn)。重氣體保護(hù)的動作值采用油流流速表示。-,該流速指的是導(dǎo)油管中油流速度。 變壓器縱差動保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)是一種比較完善的快速保護(hù)。它能反映變壓器繞組的相間短路、匝間短路、引出線的相間短路以及中性點(diǎn)直接接地、系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線上的接地短路、是大、中型電力變壓器的主要保護(hù)方式。電力變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理用輔助導(dǎo)線或引出線將變壓器兩側(cè)電流引入差動繼電器,比較兩端電流的大小和方向,從而判斷被保護(hù)的變壓器是否發(fā)生短路,以決定保護(hù)是否動作。變壓器縱差動保護(hù)單相原理接線圖所示。在變壓器縱差動保護(hù)外部保護(hù)時(shí)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(diǎn)短路時(shí)此時(shí)流過差動回路的電流為。此時(shí)電流大于差動繼電器動作電流,繼電器動作跳閘。在實(shí)現(xiàn)變壓器差動保護(hù)時(shí),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(shí)現(xiàn)變壓器差動保護(hù)時(shí),應(yīng)先考慮對兩側(cè)電流進(jìn)行相位補(bǔ)償,再進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償,都能保證正常運(yùn)
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