【導(dǎo)讀】好地保證電力系統(tǒng)的安全運行。其主要采用的保護有繼電保護、過電壓保護、瓦斯保護、變壓器差動保護。遇到的種種問題均通過反復(fù)比較、驗算，并請教老師得以解決。畢業(yè)設(shè)計論文由設(shè)計說明。書、設(shè)計計算書、一套圖紙組成。詳細，對今后擴建有一定的參考價值。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(xué)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。變電所的合理設(shè)計與建。設(shè)是一個極其重要的組成部分。本次設(shè)計是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，綜合所學(xué)專業(yè)知。整個設(shè)計過程中，全面細致的考慮工程設(shè)計的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性等諸多因。素，最終完成本設(shè)計方案。護方式時，滿足繼電保護的基本要求。在上述原則基礎(chǔ)上，明確設(shè)計的目的，逐步完成主。較為完整的論文。

　　

【正文】 保護動作，輕者發(fā)出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施： (1)將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，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。當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器的上觸點閉合，作用于至延時信號；發(fā)生嚴重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)信號繼電器，發(fā)出報警信號，同時通過聯(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閉合，也可以利用切換片 XB 切換位置，只給出報警信號。 為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點在發(fā)生重瓦斯時可能有跳動（接觸不穩(wěn)定）現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點。只要瓦斯繼電器的下觸點一閉合 ， CKJ 就動作并自保持。當斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點斷開自保持回路，使 CKJ 恢復(fù)起始位置。 圖 變壓器瓦斯保護原理圖 瓦斯保護的整定：輕氣體保護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現(xiàn)。重氣體保護的動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。 沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 20 變壓器縱差動保護 變壓器縱聯(lián)差動保護是一種比較完善的快 速保護。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方式。 電力變壓器縱聯(lián)差動保護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，從而判斷被保護的變壓器是否發(fā)生短路，以決定保護是否動作。變壓器縱差動保護單相原理接線圖所示。在變壓器縱差動保護外部保護時一次側(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 D2 點短路時此時流過差動回路的電流為 21 II ??? 。此時電流大于差動繼電器動作電流，繼電器動作跳閘。在實現(xiàn)變壓器差動保護時，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。故在實現(xiàn)變壓器差動保護時，應(yīng)先考慮對兩側(cè)電流進行相位補償，再進行數(shù)值補償，都能保證正常運行和外部短路時繼電器中的電流等于零（理想）。此外，在實現(xiàn)差動保護時，還應(yīng)考慮兩個特點，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。 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 21 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(fù)時的勵磁電流很大?？蛇_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/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)不平沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 22 衡電流或變壓器空載投入時的勵磁涌流的原因。 （ 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 （一）差動繼電器動作電流的整定計算 應(yīng)考慮以下幾種情況 （ 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。 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 23 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.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)保護一次動作電流。 復(fù)合電壓起動的過電流保護 復(fù)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(fù)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(fù)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沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 24 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： 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。 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： 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(fù)雜化時，允許縮短對相鄰線路的后備保護范圍。 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(fù)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(fù)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(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)計的具體要求，因此也不予以考慮。復(fù)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(fù)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。 漢中一次降壓變電所繼電保護部分初步設(shè)計 25 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 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+Δ t， t1=t2+Δ t的要求。 （ 2） 過電流的整定 1）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 m IKKI ? （ ） 式中 relK —— 可靠系