【導讀】時還是我們將來走向工作崗位而奠定的基本實踐。通過本次設(shè)計可以增強我們運用所學知。識解釋實際問題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。選擇保護方式和正確的計算，以保證電力系統(tǒng)的安

　　

【正文】 ，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 16MVA，因此采用的是 BCH2 型差動繼電器。她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)的暫態(tài)電流的作用。 BCH2型差動繼電沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ） 20 器由兩部分組成： DL11 型電流繼電器和中間速飽和變流器。 當變壓器正常運行或外部故障時，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。當保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，只要不平衡電流大雨繼電器的啟動電流，則繼電器動作，瞬時使變壓器的兩側(cè)斷路器 19DL 和20DL 跳閘。 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，故須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使它們的變比等于變壓器的變比。此外，在實現(xiàn)變壓器差動保護時，還應(yīng)考慮變壓器勵磁涌流和變壓器差動保護的不平衡電流。 變壓器的勵磁涌流只在電源側(cè)流過，它反應(yīng)倒變壓器差動保護中，就構(gòu)成不平衡電流不過正常運行時勵磁電流只不過時額定電流的 3％－ 5％ 。當外部短路時 由于電壓下降。則此時的勵磁電流也相應(yīng)的減少，其影響就變小。故可不考慮。 圖 變壓器縱差動保護原理接線 在變壓器空載投入或外部故障切除后，電壓恢復時的勵磁電流很大。可達額定電流的5－ 10 倍。所以。必須考慮勵磁涌流的影響以便更好的躲過勵磁涌流。勵磁涌流含有很大的非周期分量。并且偏向時間軸一側(cè)。勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量，其中 2 次諧波占較大比例，額短路電流中 2 次諧波成分很小，有間斷角。變壓器差動保護中不平衡電流主要由電流互感器誤差不一致、電流互感器和自耦變壓器變比標準化等因素產(chǎn)生。 注意：由于本 設(shè)計變壓器為兩繞組變壓器，接法為 Y/D11。所以變壓器角型側(cè)電流互感器為星型接法，變壓器星型測側(cè)電流互感器為角型接法。這樣做可以補償幅值和相位。 1） BCH－ 2 型差動保護 BCH－ 2 型差動繼電器由一個執(zhí)行元件 DL－ 11/ 型電流繼電器和一個帶短路繞組的三柱鐵芯速飽和變流器組成。 平衡繞組的作用：由于差動保護中兩側(cè)電流互感器的磁路不可能完全相同，且計算變比與選用變比不相同，所以平時總有不平衡電流流過繼電器，為了減少它的影響，可把平衡繞組接入差動保護的一臂中，起到電流數(shù)值的補償作用。有了短路繞組后，當差動 繞組中通過含有非周期分量電流時，能自動增大繼電器動作電流的程度將比沒有短路繞組時更顯著，這就是 BCH－ 2 型可靠地躲過外部短路時暫態(tài)不平衡電流或變壓器空載投入時的鐵嶺一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 21 勵磁涌流的原因。 2） 變壓器差動保護的方式 采用 BCH―― 2 型差動繼電器的差動保護，變壓器差動保護的整定計算，差動繼電器動作電流的整定計算。 ○ 1 在正常運行時，防止電流互感器二次回路斷線時引起差動保護誤動作。所以保護裝置的起動電流應(yīng)大于變壓器的最大負荷電流 （當 不能確定時，用變壓器的額定電流代替）。躲過變壓器的勵磁電流 : 即： Nreloper IKI ? （ ） 式中 relK —— 可靠系數(shù)，取 ； NI —— 變壓器基本側(cè)的額定電流； ○ 2 躲過外部短路時的 最大不平衡電流 m a a x. )( kererstr e lunbr e lo p e r IfUfKKIKI ?????? （ ） 式中 relK —— 可靠系數(shù)，取 ； erf —— 電流互感器相對誤差，取 ； stK —— 電流互感器同型系數(shù)，取 1； —— 外部短路時流過基本側(cè)的最大短路電流； U? —— 變壓器分接頭改變而引起的誤差； erf? —— 繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差。計算動作電流時，先用 進行計算。 ○ 3 躲開電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負荷電流 reloper ? （ ） 式中 —— 變壓器正常時歸算到基本側(cè)的最大負荷電流。 差動保護的靈敏度校驗，按變壓器內(nèi)部短路故障時最小短路電路校驗。 2.min. ??boperksen IIK （ ） 式中 —— 內(nèi)部短路故障式流入繼電器的最小短路電流，已歸算到基本側(cè)； boperI . —— 基本側(cè)保護一次動作電流；若為單側(cè)電源變壓器，應(yīng)為電源側(cè)保護一沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ） 22 次動作電流。 （ 7） 復合電壓起動的過電流保護 復合電壓起動的過電流保護宜用于升壓變電器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護不滿足靈敏度要求的降壓變壓器。保護的三相原理接線圖如圖： 復合電壓起動的過電流保護由電流繼電器 1KA、 2KA、 3KA，低電壓繼電器 KVU、負序電壓繼電器 KVN 和中間繼電器 KM、時間繼電器 KT、信號繼電器 KS、出口繼電器 KCO組成。 圖 復合電壓起動的過電流保護原理圖 正 常運行時，因為負序電壓，所以負序電壓繼電器 KVN不動作，動斷觸點閉合，將線電壓 Uac 加在低電壓繼電器 KVU 上，其動斷觸點打開，保護裝置不動作。 保護區(qū)內(nèi)發(fā)生各種不對稱短路故障時，負序電壓濾過器 Z有較高的輸出電壓，幫 KVN動作，動斷觸點打開，低電壓繼電器 KVU 失壓， KVU 動作，其動斷觸點閉合，使中間繼電器 KM 勵磁。此時，電流繼電器到少有兩個動作，于是起動時間繼電器 KT，經(jīng)預(yù)定延時，動作于跳閘。 保護區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路故障時，因為負序電壓，所以 KVN 不動作，同時三相電壓均降低，低電壓繼電器處于動作狀態(tài)，起動中間繼 電器 KM。 KM起動后，動作情況與不對稱短路相同。應(yīng)當指出，即使三相短路故障時出現(xiàn)負序電壓，也不會影響保護的正確動作。 當電壓互感器二次回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器動作，而整套保護裝置不會動作，故只通過中間繼電器發(fā)出斷線信號，由運行人員進行處理。 根據(jù)以下規(guī)定： ○ 1 對由外部相間短路引起的變壓器過電流應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護作為后備保護。保護動作后，應(yīng)帶時限動作于跳閘。 ○ 2 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。 外部相間短 路保護應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各項保護的接線，宜考慮能反應(yīng)電流互感器與斷路器之間的故障。 雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)。根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，較短的時限用于縮小故障影響范圍，較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。和變壓器后備保護設(shè)計原則： 鐵嶺一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 23 ○ 1 變壓器后備保護應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備。但當為滿足遠后備而使接線大為復雜化時，允許縮短對相鄰線路的后備保護范圍。 ○ 2 變壓器后備保護對各側(cè)母線上的三相短路應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。 ○ 3 變壓器后備保護應(yīng)盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替。 ○ 4 變壓器后備保護應(yīng)能保護電流互感器與斷路器之間的故障。 最終采用復合電壓起動的過電流保護。因為過電流保護的動作電流按最大負荷電流整定，靈敏度往往滿足不了要求。低電壓起動的過電流，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度有所提高，但若低電壓繼電器只裝在變壓器一側(cè)，當在另一側(cè)發(fā)生相間短路時，低電壓繼電器的靈敏度往往不夠，為此在變壓器兩側(cè)都需要裝設(shè)低電壓繼電器，這就使其接線復雜化了，這 里也不采用。而負序過電流保護雖然也滿足設(shè)計要求，但其整定計算比較復雜，一般只用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，不符合此次設(shè)計的具體要求，因此也不予以考慮。復合電壓起動的過電流保護，其電壓起動元件是由低電壓繼電器和負序電壓繼電器組成。當發(fā)生三相短路時，短路初瞬總會出現(xiàn)負序電壓，負序電壓繼電器動作，斷開加在低壓繼電器上的電壓，從而使其動作。負序電壓消失后，雖然低電壓繼電器重新接于線電壓上，但由于三相短路電壓較低，不能返回于動作狀態(tài)。當發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，負序電壓繼電器動作，致使低電壓繼電 器動作，最終將變壓器兩側(cè)斷路器斷開。這里的低電壓繼電器和負序電壓繼電器相當于接在一個或門上，然后再和相電流繼電器相接于與門，形成了此邏輯關(guān)系，從而完成了對變壓器相間故障的保護。依據(jù)以上的綜合分析后，選擇復合電壓起動的過電流保護作為設(shè)計使用方案，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度也有所提高。 （ 8）過電流保護 1）過電流保護 變壓器的過電流保護主要是裝設(shè)在降壓變壓器的高壓側(cè)。當三繞組變壓器外部發(fā)生短路故障時，為盡可能縮小停電范圍，過電流保護應(yīng)有選擇地跳開故障側(cè)的斷路器，以保證其他兩側(cè)繼續(xù)運行。如 果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障，則過電流保護應(yīng)起到后備作用。所以三繞組變壓器的過電流保護應(yīng)按如下原則配置。 變壓器過點流保護原理接線圖如下： 圖 過電流保護原理接線圖 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ） 24 單側(cè)電源的三繞組變壓器，過流保護宜裝于電源側(cè)及主負荷側(cè)，例如 I 側(cè)Ⅲ側(cè)，Ⅲ側(cè)以 t3 延時跳開 3QF； I 側(cè)有兩個時限 t1 和 t2,以 t2時限跳開 2QF，以 t1 時限跳開變壓器各側(cè)斷路器。且動作時限滿足 t3＜ t2＜ t1。即 t2=t3+Δt， t1=t2+Δ t 的要求。 2） 過電流的整定 動作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即 IKKI ? （ ） 式中 relK —— 可靠系數(shù)，一般取 —— ； resK —— 返回系數(shù)，一般取 ； —— 變壓器的最大負荷電流，其值可按以下情況考慮 。 對并列運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺時所產(chǎn)生的過負荷，如各臺變壓器容量相等，可按下式計算 NL ImmI 1max. ?? （ ） 式中 m —— 并列運行變壓器的最少臺數(shù)； NI —— 每臺變壓器的額定電流。 對降壓變壓器應(yīng)考慮電動機自啟動時的最大電流，即 m ax.39。m ax. LmsL IKI ? （ ） 式中 MSK —— 自啟動系數(shù)，取 ； max.39。LI —— 正常的最大負荷電流。 3）靈敏度校驗 . ??operKsen IIK （ ） （ 9）過負荷保護 變壓器長期處于過負荷運行狀態(tài)，將會使絕緣老化，減短繞組壽命，因為還需要裝設(shè)過負荷保護。變壓器過負荷時三相電流一般情況下是對稱的，所以過負荷保護只需在一相上裝設(shè)一個電流繼電器，為了防止外部短路或短時過負荷時發(fā)出不必要信號，過負荷保護要經(jīng)過延時動作于信號。 過負荷保護安裝側(cè)的選擇，應(yīng)能反應(yīng)所有繞組的過負荷情況，通常考慮如下：雙繞組降壓變壓器的過負荷保護應(yīng)裝在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)容量相同，過負荷保護僅裝設(shè)在電源側(cè)；若三側(cè)容量不 同，則在電源側(cè)和容量較小側(cè)分別裝設(shè)過負荷保護。雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。 鐵嶺一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 25 圖 過負荷保護原理圖 過負荷保護的動作電流，按躲過變壓器額定電流整定 即： Nresrelper IKKI /? （ ） 式中 relK —— 可靠系數(shù)，取 ； resK —— 返回系數(shù)，取 ； NI —— 保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。 過負荷保護的動作時間，應(yīng)比變壓器后備保護的最大時限大 1—— 2個時限級差。 變壓器的過負荷電流，在大多數(shù)情況下都是三相對稱的，所以過負荷保護只需在一 相上裝一個電流繼電器。為了防止在外部短路或在短時過負荷時發(fā)出不必要的信號，過負荷保護通常都經(jīng)過延時作用于 信號。 過負荷