【文章內容簡介】 裝有兩臺主變壓器的變電所應能在一臺主變停運時，另一臺容量 在及過負荷力允許時間內，仍能夠保證 ?類及 ?類 負荷連續(xù)供電 ， 變壓器總 容量 一般有： m SSN ? KVA 82 8 04 8 41 0 8. 7 4 4 1 62 3 06 . 0 81S 22m a x ? ?? 其中 maxS 為變電所最 大負荷， 這樣可以保證對 70%負荷 的供電，考慮到變壓器 40%的事故過負荷能力，則可以保證對 98%負荷供電 。 MV ASS m a x1 ??臺 考慮將來的負荷可能會超出本來 預算，為了有所發(fā)展的 余地，選擇的主變壓器的容量為 150MVA。 變壓器主保護 一 、 氣體保護 （一）氣體保護 定義 油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣盒冷卻介質，當變壓器內部發(fā)生短路故障時，故障點局部產(chǎn)生高溫，使油溫升高體積膨脹，甚至沸騰，油內溶解的空氣就會被排出，變成氣泡上升；故障點產(chǎn)生電弧，使變壓器油及其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體（含氣體成分），從油箱向油枕 流動，反應這種氣流與油流動作得的保護稱為氣體保護。 本次設計中 每一臺變壓器額定容量為 150MVA。根據(jù)規(guī)程規(guī)定須 裝設 氣體保護 。 （二）氣體保護原理 氣體保護原理接線如下 圖 1所示： 氣體保護的測量繼電器為氣體繼電器，氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中，這樣油箱內的氣體都要通過瓦斯繼電器，為了便于氣體的排放，安裝時需要有 一定的傾斜度，變壓器頂蓋與水平間應有 1%~%的坡度，連接管道應有 2%~4%的坡度。 氣體繼電器油三種形式，即浮筒式、擋板式即開口杯 與擋板構成的復合式。運行經(jīng)驗表明，浮筒式氣體繼電器存在著一些嚴重的缺點， 如 防震 性差，且浮筒的密封性能不良使浮筒失去 浮力，使水銀觸點閉合造成誤動作等。而用擋板代替下浮筒的擋板式氣體繼電器，仍保留上浮筒且克服了浮筒 滲油的缺點，運行比較穩(wěn)定，可靠性相對提高，但當變壓器油面嚴重下降時，動作速度不快，因此目前通常采用開口杯與擋板構成的復合式氣體繼電器 （ 801?QJ ）， 該繼電器用磁力干簧觸點代替水銀觸點 。 正常運行時，繼電器內上開口杯內充滿了油。在軸一側的開口杯，同時受到 杯內油的重力 即油對開口杯浮力的作用。在軸另一側的平衡錘，有重錘的重力及油對重錘的浮力。這些力平衡的結果，由于開口杯側產(chǎn)生的力矩小于平衡錘的力矩，開口杯處于上升位置。和開口杯固定在一起 的永久磁鐵位于干簧接點的上方，干簧接點可靠斷開。 變壓器內部發(fā)生輕微故障時 ，產(chǎn)生的氣體在繼電器上部，迫使油面下降。開口杯在氣體中的重量加上杯內油的重量所產(chǎn)生的力矩，超過平衡錘的力矩，使開口杯隨著油面降低而下沉。當永久磁鐵靠近干簧接點時，接點閉合， 延時 發(fā)出“輕瓦斯動作 ” 信號。 變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，產(chǎn)生大量氣體，強烈油流沖擊擋板， 當 油流速度達到整定值時，擋板被沖擊到一定位置，永久磁鐵靠近干簧接點，接點閉合后發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖， 經(jīng)信號繼電器 KS 啟動出口中間繼電器 KOM ，跳開變壓器兩側斷路器。 變壓器嚴重漏油使油面降低時，開口杯下沉到一定位置，干簧接點閉合，同樣發(fā)出“輕瓦斯動作 ” 信號。 氣體保護動作后，觀察分析從繼電器上部排氣口收集的氣體，可判斷故障的性質 ，氣體保護能反應油箱內各種故障，且動作迅速，靈敏度高，特別對于變壓器繞組的匝間短路（當短路匝數(shù)很 少時），靈敏度好于其他保護，所以氣體保護是大、中、小型變壓器必不可少的油箱內部故障最有效地主保護。但氣體保護不能夠反應油箱外的引出線和套管上的如何故障。因此不能夠單獨作為變壓器的主保護，尚須與縱差動保護或電流速 斷保護配合使用 。 二 、 縱 差 動 保 護 （一 ） 縱差動保護 定義 縱差動保護是用輔助導線（或稱引導線）將被保護設備兩側的電量連接起來，比較被保護設備始端與末端電流的大小及相位，在設備兩側裝設電流互感器，兩側電流互感器一次回路的正極性端 均置于遠離設備的一側，二次回路用電纜同極性相連，差動 繼電器則并聯(lián)在電流互感器二次側的環(huán)路上，在正常運行情況下，引導線中形成環(huán)流，稱為縱差動保護。 （二 ） 縱差動保護 原理 根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定， 容量在 10000kVA 及以上或6300kVA 以上并列運行變壓器應裝設縱聯(lián)差動保護，以代替電流速斷保護。 本次設計中，兩臺 壓器額定容量 150MVA 并列運行，它用來反應變壓器繞組、套管及引出線的各種故障，且 與氣體保護配合作為變壓器的主保護，使保護的性能更加全面和完善。 三繞組變壓器差動保護原理接線 如下 圖 2所示： 由此可見 ， 變壓器差動保 護是通過比較變壓器各側電流的大小和相位而構成的保護，各側電流互感器所包圍的區(qū)域 為差動保護的保護范圍， 保護區(qū)內故障，繼電器動作于跳閘；保護區(qū)外故障時，繼電器不動作，因此，在滿足選擇性要求的同時，不需要于相鄰 元件的保護在整定值上 相配合，從而構成 不帶延時的速動保護， 用來反應變壓器繞組、套管及引出線的各種故障 。 （ 三 ）差動 回路不平衡電流 變壓器差動保護在正常運行和外部故障時，理想情況下流入差動繼電器的電流為零 ,保護裝置不動作，但實際上變壓器差動保護與其他設備差動保護相比，在正常和外部短路時的故障行為有很大不同， 因為變壓器差動回路中不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲過不平衡電流或減小不平衡電流的影響，形成不平衡電流的因素及所采取的措施： 。 變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復過程中由于變壓器鐵芯中的磁通急劇增大，是鐵芯瞬間飽和，出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，此電流通過變壓器的一次繞組，進入差動回路形成不平衡電流，如不采取措施縱差動保護將會誤動作 。 勵磁涌流的特點如下： ① 其值在初始很大，可達額定電流的 5~10 倍。 ② 還有大量非周期分量和高次諧波分量，且隨時 間衰減。 ③ 其波形有間斷角。 根據(jù)勵磁涌流的特點 可采取如下措施 減小不平衡電流的影響： ① 利用延時動作或提高保護動作值來躲過 勵磁涌流。 ② 利用勵磁涌流中的非周期分量，采取速飽和變流器的差動繼電器構成差動。 ③ 利用勵磁涌流波形中的二次諧波分量，采用二次諧波制動的差動繼電器。 ④ 利用勵磁涌流中波形間斷的特點，采用具有鑒別間斷角差動繼電器構成差動保護或對稱識別原理構成的差動保護 2. 變壓器各側接線組別不同引起不平衡電流。 由于變壓器連接組別為 11/0/0 dynYN ，由于三角形側 的電流超前于星型側同一電流?30 如果各側電流互感器都按通常接線接成星型，則使變壓器各側電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動回路中會出現(xiàn)不平衡電流 umbI ， 如圖 3所示： 為了消除不平衡電流，可采用相位補償法，即將變壓器星型側的電流互感器的二次側接成星型，從而將電流互感器二次側的電流相位校正過來。 3. 電流互感器的實際變比與 計算變比不等引起的不平衡電流 由于電流互感器都是標準化的定型產(chǎn)品，所以選擇電流互感器的變比于計算變比往往不相等 ，因此，在差動回路中會引起不平衡電流。 這種不平衡電流的影響，可采用電流補償法來消除，將電流互感器二次電流大的那一側，經(jīng)電流變換器 TAA 變換后，是 TAA的輸出與另一側電流互感器電流大小相等，從而消除電流互感器的實際變比與計算變比不等引起的不平衡電流。 ，產(chǎn)生不平衡電流 此不平衡電流是由于兩側電流互感器的相對誤差引起的，型號相同相對誤差較小，型號不同相對誤差較大，它們的特性差別較大，估引起較大的不平衡電流。此不平衡電流應在保護的整定計算中予以考慮， 即適當增大保護的動作電流，其具體做法是在不平衡定電流計算中引入互感器同型系數(shù) ，用以平衡由于各側互感器型號不同，產(chǎn)生不平衡電流的影響。 帶負荷調節(jié)的變壓器在運行中常常需要改變分接頭來條電壓，這樣就改變了變壓器變比，原已調整平衡的差動保護又會出現(xiàn)新的不平衡電流，一般再用提高差動保護動作電流的方法來解決。 由于各種因素的存在，三繞組變壓器差動保護不平衡電流比較大，為 減小外部短路不平衡電流影響，提高保護的靈敏度，一般采用帶制動特性的差動繼電器構成差動保護。 過電流保護 為了反映外部短路引起的變壓器過電流和作為變壓器主保護的后備保護，根據(jù)變壓器容量的不同和系統(tǒng)短路電流的不同， 須裝設不同的過電流保護，三繞組在外部故障時應盡量減小停電范圍，因此在外部發(fā)生短路時，要求 僅斷開故障側的斷路器，而使另外兩側繼續(xù)運行。二內部發(fā)生故障時，過電流保護應起到后備作用。為此，三繞組變壓器 的過電流保護按如下原則配置，單側電源的三繞組變壓器，一般只裝設兩套過電流保護，一套裝在負荷側 ，如下圖所示‖側，起整定的動作時間 t2 應比其他兩側的時限都小，動作后斷開 QF2,另一套裝于電源 側（ I 側），他設有兩個時限 t3和 t1，在時限配合上要求 t2t1t3。當 III 側（負荷側）故障時，經(jīng) t1 跳開 QF3 故障切除， I、‖側繼續(xù)運行。若變壓器內部故障。則經(jīng) t1 跳 QF3，經(jīng) t3 在跳 QF1 和 QF2，將三側斷路器全部斷開 變壓器過電流保護 接 地 保 護 對中性點直接接地 電網(wǎng)中的變壓器。在其高壓側裝設接地（零序）保護，用來反應接地故障，并作為變壓器主保護的后備保護和相鄰元件的 接地故障的后備保護 。 擬建變電所的 主變壓器接線組別為 ： YN0/yn0/d11 的三繞組降壓變壓器兩臺。其主變壓器 220kV、 110kV 側的中性點均采用經(jīng)間隙接地和直接接地方式，實 際運行只一臺直接接地。 必要時可以 可相互 切換為直接接地運行，因此，可以根據(jù)其接地方式來配置不同的保護。 變壓器直接接地運行時，其接地保護 可 采用兩段式零序電流保護。 變壓器 非 直接接地運行，而是通過放電間隙接地 時 ， 不僅須裝設兩段式零序電流保護，還須裝設零序電流保護零序電壓保護。非直接接地運行變壓器 當發(fā)生單相接地故障（差動保護 拒動），放電間隙放電，為了避免放電時間過長， 還 應裝設專門反應間隙放電電流的零序電流保護，其任務是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電， 造成中性點絕緣破壞。 如果萬一放電間隙拒動，變壓器中性點出現(xiàn)工頻過電壓，為此還須設置零序電壓保護，當放電間隙拒動時，由零序電壓保護切除變壓器。 變壓器中性點 接地運行時，隔離開關 QS 合上，兩段式零序電流保護投入工作。第I 段與相鄰元件接地保護 I 段配合，以 t1（ ）延時斷開高壓側分 母聯(lián)斷路器 ，以)( 12 ttt ?? 延時斷開變壓器各側斷路器。第 II段與相鄰元件接地保護后備段配合，以 t3和 t4 的延時分別斷開 母聯(lián)斷路器和各側斷路器。 變壓器中性點不接地運行時，隔離開關 QS 打開，當發(fā)生單相接地故障且失去中性點時，中性點不接地的變壓器的中性點將出現(xiàn)工頻過電壓，放電間隙擊穿，放電電流使零序電流元件啟動，瞬時跳開變壓器，見故障切除，當放電間隙拒動時， 零序電壓保護啟動將變壓器切除，其動作之應低于變壓器中性點絕緣的耐壓水平。 其 他 保 護 一 、 過負荷保護 變壓器過負荷通常只對稱性過負荷，變壓器的過負荷保護反應變壓器對稱過負荷引起的過電流，通常過負荷保護只用一個電流繼電器，接于任一相電流之中（一般為 B 相電流），經(jīng)過延時動作于信號。 本次設計的變壓器由高壓側向中、低壓側傳送功率的降壓變壓器，至少要在高壓側和低壓側裝設過負荷保護 過負荷保護的動作電流按躲過變壓器額定電流 NI 即 TNrrelop IKKI )