【導讀】與輸電網(wǎng)絡相比，配電網(wǎng)絡具有電壓等級低、損耗大、自動化程度低等特點。絡運行的安全性和經(jīng)濟性。電網(wǎng)絡的整定計算主要是短路電流計算。本次設計是針對10kV變電所的電氣部分及繼電。保護而進行設計的。電氣設計主要是根據(jù)原始資料所提供的有關情況，并考慮到變電所在。比較，確定出合理的電氣主接線方案，選擇適當?shù)碾姎庠O備。10kV屬于中壓配電網(wǎng)，它延伸至用電負荷的中心或居民小區(qū)內，直接面對工礦企業(yè)。質量是一個重要條件。

　　

【正文】 處斷路器跳閘 切除故障 ， 其它斷路器處 (電源側 )保護應在故障切除后立即返回。一般情況下對于第 n 段線路的定時限過電流保護動作時限整定的一般表達式為 ( 1) maxnnt t t?? ?? () 式中 nt ——第 n 段線路的過電流保護的動作時間 ( 1)maxnt ? ——由第 n 段線路供電的母線上所接的線路、變壓器等過電流保護最長動作時間 畢業(yè)設計 (論文 ) 22 即為了保證選擇性 ， 從用戶到電源的各保護裝置的動作時限逐級增加至少一個 t? 。 保護裝置靈敏性校驗 靈敏系數(shù)為： .minIIIKsenopIK I? () 式 中 .minKI ——在最小運行方式下被保護線路末端兩相短路時流過保護安裝處的電流 近后備時 ， .minKI 應采用最小運行方式本線路末端兩相短路時的短路電流 ， .minKI ? ～ ；遠后備時 ， .minKI 應采用最小運行方式相鄰線路末端兩相短路時的短路電流 ， .min ? (作幾個相鄰 元件遠后備時應分別校驗靈敏系數(shù) ) 沙河子變電所繼電保護設計 23 4 繼電保護的配置 繼電保護的基本知識 電力系統(tǒng)在運行中 ， 各種電氣設備可能出現(xiàn)故障和不正常運行狀態(tài)。不正常運行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞 ， 但是沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài) ， 如 ： 過負荷 ， 過電壓 ， 頻率降低 ， 系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類型的短路和斷線 ， 如 ： 三相短路 ， 兩相短路 ， 兩相接地短路 ， 單相接地短路 ， 單相斷線和兩相斷線等。其中最常見且最危險的是各種類型的短路 ， 電力系統(tǒng)的短路故障會產生如下后果 ： (1)故障點的電弧使故障設備損壞； (2)比正常工作 電流大許多的短路電流產生熱效應和電動力效應 ， 使故障回路中的設備遭到破壞； (3)部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降 ， 使用戶的正常工作遭到破壞 ， 影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和人們的正常生活； (4)破壞電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 ， 引起系統(tǒng)振蕩 ， 甚至使電力系統(tǒng)瓦解 ， 造成大面積停電的惡性循環(huán)； 故障或不正常運行狀態(tài)若不及時正確處理 ， 都可能引發(fā)事故。為了及時正確處理故障和不正常運行狀態(tài) ， 避免事故發(fā)生 ， 就產生了繼電保護 ， 它是一種重要的反事故措施。繼電保護包括繼電保護技術和繼電保護裝置 ， 且繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心 ， 它是能反應電力 系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài) ， 并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 繼電保護的任務 (1)當電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時 ， 能自動 ， 迅速 ， 有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除 ， 避免故障元件繼續(xù)遭到破壞 ， 使非故障元件迅速恢復正常運行。 (2)當電力系統(tǒng)中某電氣元件出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時 ， 能及時反應并根據(jù)運行維護的條件發(fā)出信號或跳閘。 畢業(yè)設計 (論文 ) 24 繼電保護裝置的基本原理 我們知道在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時 ， 許多參量比正常時候都了變化 ， 當然有的變化可能明顯 ， 有的不夠明顯 ， 而變化明顯的參量就適合用來作為保護的判據(jù) ， 構成保護。比如：根據(jù)短路電流較正常電流升高的特點 ， 可構成過電流保護；利用短路時母線電壓降低的特點可構成低電壓保護；利用短路時線路始端測量阻抗降低可構成距離保護；利用電壓與電流之間相位差的改變可構成方向保護。除此之外 ， 根據(jù)線路內部短路時 ， 兩側電流相位差變化可以構成差動原理的保護。當然還可以根據(jù)非電氣量的變化來構成某些保護 ， 如反應變壓器油在故障時分解產生的氣體而構成的氣體保護。 原則上說：只要找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征 (差別 )， 即可形成某種判 據(jù) ， 從而構成某種原理的保護 ， 且差別越明顯 ， 保護性能越好。 繼電保護裝置的組成 被測物理量 →測量 元件 →邏輯 元件 →執(zhí)行 元件 →跳閘或信號 ↑ 整定值 圖 繼電保護原理構成框圖 測量元件：其作用是測量從被保護對象輸入的有關物理量 (如電流 ， 電壓 ， 阻抗 ， 功率方向等 )， 并與已給定的整定值進行比較 ， 根據(jù)比較結果給出邏輯信號 ， 從而判斷保護是否該起動。 邏輯元件：其作用是根據(jù)測量部分輸出量的大小 ， 性質 ， 輸出的邏輯狀態(tài) ， 出現(xiàn)的順序或它們的組合 ， 使保護裝置按一定邏輯關系工作 ， 最后確定是否應跳閘或發(fā)信號 ， 并將有關命令傳給執(zhí)行元件。 執(zhí)行元件：其作用是根據(jù)邏輯元件傳送的信號 ， 最后完成保護裝置所擔負的任務。如：故障時跳閘 ， 不正常運行時發(fā)信號 ， 正常運行時不動作等。 繼電保護原理結構方框圖由三大部分組成 ， 分別為：測量部分 ， 用來測量被保護設備輸入的有關信號 (電流、電壓等級 )， 并和已給定的整定值進行比較判斷是否應該起動；邏輯部分 ， 根據(jù)測量部分各輸出量的大小或性質及其組合或輸出順序 ， 使保護按照一定的邏輯程序工作 ， 并將信號傳輸給執(zhí)行部分 ， 執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分傳輸?shù)男?號最后去完成保護裝置所負擔的任務 ， 給出跳閘或信號脈信號 。 沙河子變電所繼電保護設計 25 繼電保護的基本要求 (不再贅述 ) 繼電保護分類 電力系統(tǒng)中的電力設備和線路 ， 應裝設短路故障和異常運行的保護裝置。電力設備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護 ， 必要時可增設輔助保護。 主保護：主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求 ， 能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。 后備保護：后備保護是主保護或斷路器拒動時 ， 用以切除故障的保護。后備保護可分為遠后備和近后備兩種方式。 (1)遠后備是 當主保護或斷路器拒動時 ， 由相鄰電力設備或線路的保護實現(xiàn)后備。 (2)近后備是當主保護拒動時 ， 由該電力設備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時 ， 由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 (后備保護不應理解為次要保護 ， 它同樣是重要的。后備保護不僅可以起到當主保護應該動作而未動作時的后備 ， 還可以起到當主保護雖已動作但最終未能達到切除故障部分的作用。除此之外 ， 它還有另外的意義：為了使快速動作的主保護實現(xiàn)選擇性 ， 從而就造成了主保護不能保護線路的全長 ， 而只能保護線路的一部分。也就是說 ， 出現(xiàn)了保護的死區(qū) 。這一死區(qū)就必須利用后備保護來彌補不可。 ) 輔助保護：輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。 變壓器的保護配置 配置原則 (1)反應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護 (2)相間短路保護 (3)后備保護 (4)中性點直接接地電網(wǎng)的變壓器外部接地短路時的零序電流保護 (110kV 及以上中性點直接接地電網(wǎng)中 ， 如果變壓器中性點可能接地運行適用 ) (5)過負荷保護 畢業(yè)設計 (論文 ) 26 (6)過勵磁保護 (500kV及以上的大容量變壓器宜用 ) (7)變壓器油溫 、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障 《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程 GB/T 14285—200X》規(guī)程解釋： 對于 中小型容量 變壓器的繼電保護 按下述配置 ： (1)對變壓器的內部、套管及引出線的短路故障 ， 按其容量及重要性的不同 ， 應裝設下列保護作為主保護 ， 并瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器： ① 電壓在 10kV及以下、容量在 10MVA 以下單臺運行的變壓器和容量在 6300kVA 以下并列運行的變壓器 ， 一般應采用電流速斷保護。 ② 電壓在 10kV及以上、容量在 10MVA 及以上單臺運行的變壓器和容量在 6300kVA 及以上并列運行的變壓器 ， 采用縱差保護。對于電壓為 10kV 的重要變壓器 ， 當電流速斷保護靈敏度不符合要求時也 采用縱差保護。 (2) 及以上車間內油浸式變壓器和 及以上油浸式變壓器 ， 均應裝設瓦斯保護。當殼內故障產生輕微瓦斯或油面下降時 ， 應瞬時動作于信號；當殼內故障產生大量瓦斯時 ， 應瞬時動作于斷開變壓器各側斷路器。 帶負荷調壓變壓器充油調壓開關 ， 亦應裝設瓦斯保護。 瓦斯保護應采取措施 ， 防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動等引起瓦斯保護誤動作。 (3)對外部相間短路引起的變壓器過電流 ， 變壓器應裝設相間短路后備保護。保護帶延時跳開相應的斷路器。相間短路后備保護宜選用過電流保護、復合電壓 (負序電壓和線間電壓 )啟動的過電流保護或復合電流保護 (負序電流和單相式電壓啟動的過電流保護 )。 ① 過電流保護宜用于降壓變壓器 ， 保護的整定值 ， 應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。 ② 復合電壓起動的過電流保護 ， 宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 ③ 序電流和單相式低電壓起動的過電流保護 ， 可用于 63MVA 及以上升壓變壓器。 ④ 當復合電壓起動的過電流保護或負序電流和單相式低電壓啟動的過 電流保護不能滿足靈敏度性和選擇性要求時 ， 可采用阻抗保護。 35kV～ 66kV 及以下中小容量的降壓變壓器 ， 宜采用過電流保護。保護的整定值要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負荷。 (4) 及以上數(shù)臺并列運行的變壓器和作為其他負荷備用電源的單臺運行變壓器 ， 根據(jù)實際可能出現(xiàn)過負荷情況 ， 應裝設過負荷保護。自耦變壓器和多繞組變壓器 ， 過負荷保護應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。 過負荷保護可為單相式 ， 具有定時限或反時限的動作特性。對經(jīng)常有人值班的廠、所過負荷保護動作于信號；在無經(jīng)常值班人員的變電所 ， 過負荷保護可動作跳閘或切除部分負荷。 (5)對變壓器油溫、繞組溫度及油箱內壓力升高超過允許值和冷卻系統(tǒng)故障 ， 應裝設動作于跳閘或信號的裝置。 沙河子變電所繼電保護設計 27 變壓器 各保護概述 縱聯(lián)差動保護 ① 原理分析： 本次設計所采用的變壓器型號均為： SFPS10000/66。對于這種中型變壓器 ， 它必需裝設單獨的變壓器差動保護 ， 這是因為變壓器差動保護通常采用三側電流差動 ， 其中高電壓側電流引自高壓熔斷器處的電流互感器 ， 中低壓側電流分別引自變壓器中壓側電流互感器和低壓側電流互感器 ， 這樣使差動保護的保護范圍為 三組電流互感器所限定的區(qū)域 ， 從而可以更好地反映這些區(qū)域內相間短路故障、高壓側接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我采用縱聯(lián)差動保護作為兩臺變壓器的主保護 ， 其接線原理圖如下圖。 I39。1**I 1I 2* *I39。2K 1K D*I 1I39。1*K 2I 2 I39。2**K D 圖 左 圖 為正常運行和外部故障的情況 ， 右 圖 為內部故障時的情況 正常情況下 ， 2239。II? ， 即 1 1 1 2211 139。 39。39。 39。39。39。 nI I I nTn nnI? ??? ? ?(變壓器變比 ) 此 時 . 0KDI ? 。 實際上 ， 由于電流 繼電器接線方式 ， 變壓器勵磁電流 ， 變比誤差等影響導致 了 不平衡電流 unbI 的產生 ， 故 . 0KDI ? ， 針對不平衡電流產生的原因不同可以采取相應的畢業(yè)設計 (論文 ) 28 措施來減小 ， .KDI 是否為 0 是動作標志 。 ② 保護范圍： 變壓器縱聯(lián)差動保護的保護范圍是構成縱聯(lián)差動保護的兩側電流互感器之間的范圍。 本次設計縱聯(lián)差動保護還可切斷變壓器高壓側橋聯(lián)絡斷路器。 瓦斯保護 ① 原理分析： 盡管縱聯(lián)差動保護 有很多其它保護不具備的優(yōu)點 ， 但當大 中 型變壓器內部產生嚴重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時 ， 縱聯(lián)差動保護不能動作 ， 這時我們還需對變壓器裝設另外一個主保護 瓦 斯保護。 瓦斯保護的優(yōu)點就是不僅能反映變壓器油箱內部的各種故障 ， 還能反映差動保護所不能反映的不嚴重的匝間短路和鐵心故障。 (此外 ， 當變壓器內部進入空氣時也有所反映 ) 在變壓器油箱內部發(fā)生故障 (包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經(jīng)電弧電阻接地短路 )時 ， 由于故障點電流和電弧的作用 ， 將使變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體 ， 因氣體比較輕 ， 它們 將從油箱流向油枕的上部。當嚴重事故時 ， 油會迅速膨脹并產生大量的氣體 ， 此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用油箱內部故障的上述特點 ， 可以構成反應于上述氣體而動作的保護裝置 ， 這稱為瓦斯保護。 瓦斯繼電器 (又稱氣體繼電器 )是變壓器內部故障的主要保護元件 ， 對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面