【導(dǎo)讀】好地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其主要采用的保護(hù)有繼電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、瓦斯保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)。遇到的種種問(wèn)題均通過(guò)反復(fù)比較、驗(yàn)算，并請(qǐng)教老師得以解決。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文由設(shè)計(jì)說(shuō)明。書(shū)、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、一套圖紙組成。詳細(xì)，對(duì)今后擴(kuò)建有一定的參考價(jià)值。時(shí)還是我們將來(lái)走向工作崗位而奠定的基本實(shí)踐。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)我們運(yùn)用所學(xué)知。識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。變電所的合理設(shè)計(jì)與建。設(shè)是一個(gè)極其重要的組成部分。本次設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，綜合所學(xué)專業(yè)知。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計(jì)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等諸多因。素，最終完成本設(shè)計(jì)方案。護(hù)方式時(shí)，滿足繼電保護(hù)的基本要求。在上述原則基礎(chǔ)上，明確設(shè)計(jì)的目的，逐步完成主。較為完整的論文。

　　

【正文】 保護(hù)動(dòng)作，輕者發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，提醒維修人員馬上對(duì)變壓器進(jìn)行處理；重者跳開(kāi)變壓器開(kāi)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(duì)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(dòng)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(hào)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(hào)；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(hào)繼電器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)聯(lián)片使出口繼電器動(dòng)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(hào)。 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(dòng)（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(dòng)作并自保持。當(dāng)斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)自保持回路，使 CKJ 恢復(fù)起始位置。 圖 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(dòng)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(duì)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(guò)改變重錘位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。重氣體保護(hù)的動(dòng)作值采用油流流速表示。一般整定范圍在 － ，該流速指的是導(dǎo)油管中油流速度。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 變壓器縱差動(dòng)保護(hù) 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖所示。在變壓器縱差動(dòng)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(dòng)繼電器不動(dòng)作。當(dāng) D2 點(diǎn)短路時(shí)此時(shí)流過(guò)差動(dòng)回路的電流為 21 II ??? 。此時(shí)電流大于差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流，繼電器動(dòng)作跳閘。在實(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)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(dòng)保護(hù)時(shí)，應(yīng)先考慮對(duì)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)行和外部短路時(shí)繼電器中的電流等于零（理想）。此外，在實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)時(shí)，還應(yīng)考慮兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是變壓器勵(lì)磁涌流，另一個(gè)是變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡保護(hù)。 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(dòng)回路的三個(gè)差 動(dòng)繼電器組成。為了擴(kuò)大縱差保護(hù)范圍，電流互感器應(yīng)盡量靠近斷路器。本設(shè)計(jì)的變壓器容量為 16MVA，因此采用的是 BCH2 型差動(dòng)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(jī)的單相差動(dòng)保護(hù)線路中作為主保護(hù)，繼電器能預(yù)防在非故障狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)的暫態(tài)電流的作用。 BCH2 型差動(dòng)繼電器由兩部分組成： DL11 型電流繼電器和中間速飽和變流器。 當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，注入差動(dòng)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(hù)不動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，只要不平衡電流大雨繼電器的啟動(dòng)電流，則繼電器動(dòng)作，瞬時(shí)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(dāng)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(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，還應(yīng)考慮變壓器勵(lì)磁涌流和變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流。 變壓器的勵(lì)磁涌流只在電源側(cè)流過(guò)，它反應(yīng)倒變壓器差動(dòng)保護(hù)中，就構(gòu)成不平衡電流不過(guò)正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流只不過(guò)時(shí)額定電流的 3％－ 5％。當(dāng)外部短路時(shí)由于電壓下降。則此時(shí)的勵(lì)磁電流也 相應(yīng)的減少，其影響就變小。故可不考慮。 漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 21 圖 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理接線 在變壓器空載投入或外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁電流很大?？蛇_(dá)額定電流的 5－ 10倍。所以。必須考慮勵(lì)磁涌流的影響以便更好的躲過(guò)勵(lì)磁涌流。 勵(lì)磁涌流含有很大的非周期分量。并且偏向時(shí)間軸一側(cè)。 勵(lì)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(dòng)保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)化等因素產(chǎn)生。 注意：由于本設(shè)計(jì)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(cè)側(cè)電流互感器為角型接法。這樣做可以補(bǔ)償幅值和相位。 （ 1） BCH－ 2 型差動(dòng)保護(hù) BCH－ 2型差動(dòng)繼電器由一個(gè)執(zhí)行元件 DL－ 11/柱鐵芯速飽和變流器組成。 平衡繞組的作用：由于差動(dòng)保護(hù)中兩側(cè)電流互感器的磁路不可能完全相同，且計(jì)算變比與選用變比不相同，所以平時(shí)總有不平衡電流流過(guò)繼電器，為了減少它的影響，可把平衡繞組接入差動(dòng)保護(hù)的一臂中，起到電流數(shù)值的補(bǔ)償作用。 有了短路繞組后，當(dāng)差動(dòng)繞組中通過(guò)含 有非周期分量電流時(shí)，能自動(dòng)增大繼電器動(dòng)作電流的程度將比沒(méi)有短路繞組時(shí)更顯著，這就是 BCH－ 2型可靠地躲過(guò)外部短路時(shí)暫態(tài)不平沈陽(yáng)工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 衡電流或變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流的原因。 （ 2） 變壓器差動(dòng)保護(hù)的方式 采用 BCH―― 2型差動(dòng)繼電器的差動(dòng)保護(hù) 變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 （一）差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流的整定計(jì)算 應(yīng)考慮以下幾種情況 （ 1）在正常運(yùn)行時(shí)，防止電流互感器二次回路斷線時(shí)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。所以保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)大于變壓器的最大負(fù)荷電流 （當(dāng) 不能確定時(shí)，用變壓器的額定電流代替）。躲過(guò)變壓器的勵(lì)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(guò)外部短路時(shí)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(duì)誤差，取 ； stK —— 電流互感器同型系數(shù)，取 1； —— 外部短路時(shí)流過(guò)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(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差。計(jì)算動(dòng)作電流時(shí)，先用 進(jìn)行計(jì)算。 （ 3）躲開(kāi)電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流 reloper ? （ ） 式中 —— 變壓器正常時(shí)歸算到基本側(cè)的最大負(fù)荷電流。 漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 23 差動(dòng)保護(hù)的靈敏度校驗(yàn) 按變壓器內(nèi)部短路故障時(shí)最小短路電路校驗(yàn) 2.m in. ??boperksen IIK （ ） 式中 —— 內(nèi)部短路故障式流入繼電器最小短路電流，已歸算到基本側(cè)； boperI . —— 基本側(cè)保護(hù)一次動(dòng)作電流；若為單側(cè)電源變壓器， 應(yīng)為電源側(cè)保護(hù)一次動(dòng)作電流。 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)宜用于升壓變電器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏度要求的降壓變壓器。保護(hù)的三相原理接線圖如圖： 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器 1KA、 2KA、 3KA，低電壓繼電器 KVU、負(fù)序電壓繼電器 KVN 和中間繼電器 KM、時(shí)間繼電器 KT、信號(hào)繼電器 KS、出口繼電器 KCO組成。 圖 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理圖 正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)樨?fù)序電壓，所以負(fù)序電壓繼電器 KVN 不動(dòng)作， 動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，將線電壓 Uac 加在低電壓繼電器 KVU 上，其動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，保護(hù)裝置不動(dòng)作。 保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生各種不對(duì)稱短路故障時(shí)，負(fù)序電壓濾過(guò)器 Z有較高的輸出電壓，幫 KVN沈陽(yáng)工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 動(dòng)作，動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，低電壓繼電器 KVU 失壓， KVU 動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KM 勵(lì)磁。此時(shí)，電流繼電器到少有兩個(gè)動(dòng)作，于是起動(dòng)時(shí)間繼電器 KT，經(jīng)預(yù)定延時(shí)，動(dòng)作于跳閘。 保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路故障時(shí)，因?yàn)樨?fù)序電壓，所以 KVN 不動(dòng)作，同時(shí)三相電壓均降低，低電壓繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)，起動(dòng)中間繼電器 KM。 KM起動(dòng)后，動(dòng)作情況與不對(duì)稱短路相同。應(yīng)當(dāng)指出 ，即使三相短路故障時(shí)出現(xiàn)負(fù)序電壓，也不會(huì)影響保護(hù)的正確動(dòng)作。 當(dāng)電壓互感器二次回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓繼電器動(dòng)作，而整套保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作，故只通過(guò)中間繼電器發(fā)出斷線信號(hào)，由運(yùn)行人員進(jìn)行處理。 根據(jù)以下規(guī)定： 對(duì)由外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器，保護(hù)的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。 外部相間短路保護(hù)應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各項(xiàng)保護(hù)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(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(zhǎng)的時(shí)限用于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 和變壓器后備保護(hù)設(shè)計(jì)原則： 變壓器后備保護(hù)應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護(hù)的后備。但當(dāng)為滿足遠(yuǎn)后備而使接線大為復(fù)雜化時(shí)，允許縮短對(duì)相鄰線路的后備保護(hù)范圍。 變壓器后備保護(hù)對(duì)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(hù)應(yīng)盡可能獨(dú)立，而不由發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)代替。 （ 4） 變壓器后備保護(hù)應(yīng)能保護(hù)電流互感器與斷路器之間的故障。 最終采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。因?yàn)檫^(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流按 最大負(fù)荷電流整定，靈敏度往往滿足不了要求。低電壓起動(dòng)的過(guò)電流，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護(hù)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(dāng)在另一側(cè)發(fā)生相間短路時(shí)，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(fù)雜化了，這里也不采用。而負(fù)序過(guò)電流保護(hù)雖然也滿足設(shè)計(jì)要求，但其整定計(jì)算比較復(fù)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(jì)的具體要求，因此也不予以考慮。復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，其電壓起動(dòng)元件是由低電壓繼電器和負(fù)序電壓繼電器組成。當(dāng) 發(fā)生三相短路時(shí)，短路初瞬總會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作，斷開(kāi)加在低壓繼電器上的電壓，從而使其動(dòng)作。負(fù)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(dòng)作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，故障相電流繼電器動(dòng)作，負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作，致使低電壓繼電器動(dòng)作，最終將變壓器兩側(cè)斷路器斷開(kāi)。這里的低電壓繼電器和負(fù)序電壓繼電器相當(dāng)于接在一個(gè)或門(mén)上，然后再和相電流繼電器相接于與門(mén)，形成了此邏輯關(guān)系，從而完成了對(duì)變壓器相間故障的保護(hù)。依據(jù)以上的綜合分析后，選擇復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)作為設(shè)計(jì)使用 方案，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護(hù)的靈敏度也有所提高。 漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 25 過(guò)電流保護(hù) （ 1） 過(guò)電流保護(hù) 變壓器的過(guò)電流保護(hù)主要是裝設(shè)在降壓變壓器的高壓側(cè)。當(dāng)三繞組變壓器外部發(fā)生短路故障時(shí)，為盡可能縮小停電范圍，過(guò)電流保護(hù)應(yīng)有選擇地跳開(kāi)故障側(cè)的斷路器，以保證其他兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障，則過(guò)電流保護(hù)應(yīng)起到后備作用。所以三繞組變壓器的過(guò)電流保護(hù)應(yīng)按如下原則配置。 變壓器過(guò)點(diǎn)流保護(hù)原理接線圖如下： 圖 過(guò)電流保護(hù)原理接線圖 單側(cè)電源的三繞組變壓器，過(guò)流保護(hù)宜裝于電源側(cè) 及主負(fù)荷側(cè)，例如 I 側(cè)Ⅲ側(cè)，Ⅲ側(cè)以 t3 延時(shí)跳開(kāi) 3QF； I 側(cè)有兩個(gè)時(shí)限 t1 和 t2,以 t2時(shí)限跳開(kāi) 2QF，以 t1 時(shí)限跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。且動(dòng)作時(shí)限滿足 t3＜ t2＜ t1。即 t2=t3+Δ t， t1=t2+Δ t的要求。 （ 2） 過(guò)電流的整定 1）動(dòng)作電流應(yīng)按躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即 m IKKI ? （ ） 式中 relK —— 可靠系