【正文】 將故障和異常運行對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍，必須根據(jù)變壓器容量大小、電壓等級等因素裝設必要的、動作可靠性高的繼電保護裝置。根據(jù)規(guī)定，容量5000kVA的變壓器應裝設以下保護：① 瓦斯保護。② 電流速斷保護。③ 過電流保護。④ 主變絕緣監(jiān)視。三、主變壓器保護展開圖各套保護的展開圖如下：四、主變壓器保護說明 瓦斯保護氣體保護是保護油浸式變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護裝置。按規(guī)定，800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應裝設氣體保護。氣體保護裝置主要由氣體繼電器構成。當變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)故障時，電弧的高溫會使變壓器內(nèi)的油分解為大量的油氣體，氣體保護就是利用這種氣體來實現(xiàn)保護的裝置。目前，國內(nèi)采用的氣體繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型號。常用的開口杯擋板式氣體繼電器的結構示意圖及工作原理示意圖如下：變壓器正常運行時，氣體繼電器容器內(nèi)充滿了油，上下開口油杯產(chǎn)生的力矩小于平衡錘產(chǎn)生的力矩，開口杯處于上升位置，如圖（a）所示，上下兩對干簧觸點處于斷開位置。當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集在氣體繼電器容器上部，使繼電器內(nèi)油面下降，上開口油杯露出油面，上開口油杯因其產(chǎn)生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點閉合，如圖（b）所示，發(fā)出報警信號，稱為輕瓦斯動作。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，產(chǎn)生大量的氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過聯(lián)通管沖向油枕。在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開口油杯下降，上下干簧觸點閉合，如圖（c）所示，發(fā)出跳閘信號，使變壓器兩側斷路器跳閘，稱為重瓦斯。若變壓器油箱嚴重漏油，隨著氣體繼電器內(nèi)的油面逐漸下降，首先上油杯下降，從而上干簧觸點閉合，發(fā)出報警信號，接著下油杯下降，從而下干簧觸點閉合，如圖（d）所示，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。氣體保護的原理接線圖及氣體繼電器的安裝圖如下。從原理接線圖上可看出：當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，氣體繼電器KG動作，上觸點閉合，發(fā)出輕瓦斯動作預告信號。當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，氣體繼電器KG下觸點閉合，啟動中間繼電器KM，使斷路器跳閘線圈YR動作，斷路器跳閘，同時信號繼電器KS發(fā)出重瓦斯跳閘信號。為了避免重瓦斯動作時，氣體繼電器因油氣混合物沖擊引起下觸點抖動，利用中間繼電器觸點12進行自保持，以保證斷路器可靠跳閘。變壓器在運行中進行濾油、加油、換硅膠時，必須將重瓦斯保護改投信號，防止重瓦斯保護誤動。氣體繼電器安裝圖說明：如圖氣體繼電器安裝在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管道上。為了使變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時產(chǎn)生的氣體能通暢地通過氣體繼電器而排往油枕，%傾斜度；在制造變壓器時，聯(lián)通管對油箱上蓋也應有24%的傾斜度。變壓器的氣體保護動作后，運行人員應立即對變壓器進行檢查，查明原因，可在氣體繼電器頂部打開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集氣體，通過分析氣體性質(zhì)可判斷出發(fā)生故障的原因和處理要求，見下表：氣體繼電器動作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器含有空氣允許繼續(xù)運行灰白色、有劇臭、可燃紙質(zhì)絕緣物燒毀應立即停電檢修黃色、難燃木質(zhì)絕緣部分燒毀應停電檢修深灰色或黑色、易燃油內(nèi)閃絡、油質(zhì)炭化分析油樣，必要時檢修 電流速斷保護。變壓器電流速斷保護的接線、工作原理與線路電流速斷保護相同。它是一種不帶時限的過電流保護，實際中電流速斷保護常與過電流保護配合使用。當線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動作電流時，電流繼電器動作，其常開觸點閉合，接通信號繼電器和中間繼電器，動作發(fā)訊和使斷路器跳閘。下圖所示為變壓器定時限過電流保護和電流速斷保護接線圖。定時限過電流保護和電流速斷保護均為兩相兩繼電器式接線。變壓器電流速斷保護的動作電流，與線路的電流速斷保護相似，應躲過變壓器二次側母線三相短路時的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護的靈敏度校驗，與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器一次側最小兩相短路電流進行校驗，靈敏系數(shù)應大于或等于2，若電流速斷保護的靈敏度不滿足要求，應裝設差動保護。 過電流保護。變壓器過電流保護裝置的接線、工作原理和線路過電流保護的接線、工作原理完全相同。變壓器過電流保護的電流整定值按躲過最大負荷電流整定。變壓器過電流保護動作時間的整定與線路過電流保護相同，按級差原則整定。變壓器過電流保護的動作時限應比二次側出線過電流保護的最大動作時限大一個Δt 。變壓器過電流保護的靈敏度校驗按最小運行方式下變壓器二次側發(fā)生兩相短路時一次側的穿越電流校驗。 主變絕緣監(jiān)視。當變電所出線回路較少或線路允許短時停電時，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置作為單相接地的保護裝置。如下圖所示：在變電所每段母線上，裝設一只三相五柱式電壓互感器，在接成Y形的二次繞組上接3只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。當系統(tǒng)正常運行時，三相電壓對稱，3只相電壓表讀數(shù)近似相等，開口三角形繞組兩端電壓近似為零，電壓繼電器不動作。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地相對地電壓近似為零，該相電壓表讀數(shù)近似為零，非故障相對地電壓升高√3倍，非故障相的兩只電壓表讀數(shù)升高，近似為線電壓。同時，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動作，發(fā)出單相接地信號，以便運行人員及時處理。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱為零序電壓保護。運行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù)，判斷哪一段母線、哪一相發(fā)生單相接地，但不能判斷哪一條線路發(fā)生單相接地，因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的辦法，判斷接地故障線路。即依次先斷開，再合上各條線路，若斷開某線路時，3只電壓表讀數(shù)恢復正常，該線路便是接地故障線路，判斷出后再設法消除接地故障，恢復線路運行。電壓繼電器的動作電壓整定，應躲過系統(tǒng)正常運行時開口三角形繞組兩端出現(xiàn)的最大不平衡電壓。五、主變壓器保護整定計算電流速斷保護采用兩相不完全星型接法，動作電流按躲過系統(tǒng)最大運行方式下，變壓器二次側三相短路值來整定：Idz=（3）′=（）1000=1143A流經(jīng)繼電器的電流為：Idzj= Idz（5/150）=1143（5/150）= A靈敏度按系統(tǒng)最小運行方式下變壓器一次側兩相短路的短路電流來校驗：（2）=Ik2（3）10/35=2850= A Ks= （2）/ Idz =＞2 滿足要求。過電流保護采用兩個電流互感器接成不完全星型，保護動作電流按躲過正常運行時的最大負荷電流來整定：Idz=（KrelKw/Kre）（~3）I1N=（1/）25000/（35）= A流經(jīng)繼電器的電流為：Idzj= Idz（5/150）=（5/150）= A動作時間與10kV母線保護配合，母線保護動作時間為1秒，則變壓器過流保護動作時間為：t=1+= s靈敏度按最小運行方式下二次側母線發(fā)生兩相短路的條件來校驗：Ks= （2）′/ Idz =［（1/）2800］/=＞ 滿足要求。第六節(jié) 防雷接地設計變電所的防雷設計是為了防止變電所電氣設備受到雷電過電壓的危害。而雷電過電壓又分為直擊雷過電壓、感應雷過電壓和侵入雷電波過電壓三種。一般常用架設避雷線、裝設避雷針和避雷器來防止雷電過電壓的危害。為防御直接雷擊，在總降壓變電所內(nèi)設避雷針。根據(jù)戶內(nèi)外配電裝置及建筑的面積（S=3925=975 m2）和高度（最高的建構筑物是35kV進線門形桿， m）。設三支避雷針：一支為25米高的獨立避雷針，另兩支為置于戶內(nèi)配電裝置建構筑物邊緣的附設式避雷針。全高25米。三支避雷針構成一個近似直角三角形，如下圖。已知，h=25 m ，hx= m ， D12=18 m ，D23 = m 。如圖有D13== = m所以h012=h－D12/7= 25－18/7= mh013=h－D13/7= 25－h(huán)023=h－D23/7= 25－rx1=rx2=rx3=（）p==25－2= mbx12=（h012－h(huán)x）=（－）= mbx13=（h013－h(huán)x）=（－）= mbx23=（h023－h(huán)x）=（－）= m根據(jù)計算，三支避雷針可安全保護整個變電所不受直接雷擊。為防止雷電波侵入，裝設進線段保護，即指臨近變電所1—2公里一段線路上的加強型防雷保護措施。當線路全線無避雷線時，這段線路必須架設避雷線。當沿線路全長架設避雷線時，則這段線路應有更高的耐雷水平，以減少進線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。因此在本次設計的變電所中，為防止雷電波侵入，在35kV進線桿塔前裝設1000米避雷線，且在進線斷路器前設一組FZ－35型避雷器，在10kV備用電源進線一段電纜線，靠線路一側設一組閥型避雷器，并在10kV的兩段母線上各設一組閥型避雷器?？偨祲鹤冸娝姆览捉拥夭捎铆h(huán)形接地網(wǎng)，用直徑為50mm ， m的鋼管作接地體，埋深1米，用扁鋼連接，經(jīng)計算接地電阻合格。結論：本次設計的35kV總降壓站的一、二次設備及接線圖，基本滿足35kV總降壓站的設計要求，有待在實踐中進一步驗證?？偨Y與體會：通過此次畢業(yè)設計既鞏固了我三年所學的理論知識，又培養(yǎng)了我運用知識分析問題和解決問題的實際能力，為今后的工作起到了橋梁和紐帶作用。謝詞：本次畢業(yè)設計得到了大學老師的細心指導，也得到了同組同學的幫助，在此，我表示衷心的感謝。參考文獻1 《電力工程電氣設備手冊》，中國電力出版社，19982 《電力系統(tǒng)分析》，華中理工大學出版社，19953 《電氣主設備繼電保護原理與應用》，中國電力出版社，20024 《發(fā)電廠電氣部分》，中國電力出版社，19955 《電力系統(tǒng)繼電保護原理》，中國電力出版社，1994 WORD格式整理