【正文】 如 100V， 5A等。包括電流電壓采集、電壓形成、VFC 型 A/D 轉(zhuǎn)換兩部分。 本次設(shè)計(jì)主要對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； CPU主系統(tǒng)；開關(guān)量輸入 \輸出回路，跳閘出口及信號(hào)回路進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)及研究。顯示鍵盤模塊可以實(shí)時(shí)顯示裝置的工作狀態(tài)、故障等詳細(xì)信息，進(jìn)行各項(xiàng)整定值的修改和查詢。開關(guān)量 1/0 模塊將 主控制板模塊的邏輯輸入進(jìn)行隔離驅(qū)動(dòng)，完成出口動(dòng)作等功能。 電源模塊的作用是將 220V 直流 (或交流 )電壓變換為士 5V、 12V 和 24V 直流電壓，供給主控制板模塊、開關(guān)量 1/0 模塊和信號(hào)指示模塊作為電源。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 3 章 變壓器微機(jī)保護(hù)的硬件原理 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 變壓器微機(jī)保護(hù)裝置的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，如圖 所示，主要由五個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊作為一個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一塊印制板上或集中在一個(gè)單元上，最后安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱中，這樣做，一方面能充分利用有限的機(jī)箱空間，使裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，另一方面，也方便了調(diào)試與維護(hù)工作，尤其 是對緊急修復(fù)的情況，只需更換相應(yīng)的模塊即可，大大減少了維護(hù)人員的現(xiàn)場工作量，提高裝置的可靠性和可維護(hù)性。 2)、電壓閉鎖元件定值整定計(jì)算 按正常系統(tǒng)運(yùn)行工作電壓計(jì)算，取 dzjU =154 （ KV） 3)、靈敏度校驗(yàn) 對于電流元件，當(dāng) 35KV 側(cè)為正常運(yùn)行方式，在 220KV 母線上發(fā)生兩相短路時(shí)計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最小短路電流為 2mindI = 4940 A ，則 ImK = dzdII2min = (19) 4)、動(dòng)作時(shí)間整定 動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與各側(cè)相間后備保護(hù)段最長時(shí)間 (s)配合，取 1t = 4 s 作用于主變壓器 35KV 側(cè)斷路器。 2t = s 作用于主變壓器兩側(cè)斷路器。 3)、靈敏度校驗(yàn) 對于電流元件，當(dāng) 35KV 側(cè)為正常運(yùn)行方式，在 220KV 母線上發(fā)生三相短路時(shí)計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最小短路電流為 3mindI = A，則 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 ImK = dzdII3min = (17) 4)、動(dòng)作時(shí)間整定 已 知 220 KV 及 35KV 后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 s。 = ?220 =154 （ KV） (16) TeU。同時(shí)，在外部故障切除后電機(jī)自起動(dòng)過程中，保護(hù)必須返回。 eI — 變壓器高壓側(cè)額定電流。2 —— 低壓臂的額定電流 變壓器后備保護(hù)整定計(jì)算 220KV 側(cè)方向低電壓閉鎖過電流保護(hù)整定計(jì)算 1)、電流元件定值整定計(jì)算 按躲過變壓器額定電流整定，即 dzI =fkKK eI = ? = （ A） (15) 式中， kK — 可靠系數(shù)，取 1. 2— 1. 3。 對于 35KV 側(cè) dxI = 8 jeI。1 = 8 ?= （ A） 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 jeI。這說明采用比率差動(dòng)保護(hù)裝置時(shí)靈敏度是相當(dāng)高的。 將 rK =0. 2 代入 ( 14 ) 式得 mK ≥ 5 所以滿足靈敏度的要求。dzI = l A， 0。zI }+ 0。 dzminI 一發(fā)生 2dminI 時(shí)，差動(dòng)元件的動(dòng)作電流。 0。dzI = 1 A (更偏向安全 ) 確定比率制動(dòng)系數(shù) rK 外部故障發(fā)生最大短路電流 dmaxI 時(shí)，為了防止誤動(dòng)作， 要求裝置的動(dòng)作電流 dzmaxI 大于差動(dòng)回路的最大不平衡電流 bpmaxI ，即 dzmaxI = kK bpmaxI bpmaxI =（ U? + dI? + dn? ） dmaxI ( 7 ) 式中 dI? 一故障時(shí)電流互感器的誤差 (取 dI? = ) dn? 一故障時(shí)自耦變流器的誤差 (取 dn? = 0. 1) 其余參數(shù)同前 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 將上述各值代入 ( 7 )式得 dzmaxI = 0. 3 2 5 dmaxI ( 8 ) 此時(shí)裝置的制動(dòng)電流 zI = 2 dmaxI ，根據(jù)比率制動(dòng)系數(shù)的定義，在圖中可求出 : rK = I2I II ?? ( 9 ) 將 ( 8 )式代 入上式得 rK = ?? （ 10） 由前述得知 0。zI =5 ~ A 因此 0。dzI = 0。 fn? —— 正常運(yùn)行時(shí)自耦變壓器的誤差，取 。 U? —— 變壓器調(diào)壓范圍引起得誤差，取 。 =（ ff nIU ????? ） 20。dzI = fbpkIK 。zI 時(shí)的不平衡電流 fbpI。zI 時(shí)誤動(dòng)作，要求 0。 歸算到基本側(cè)的電流為 2maxdI = ??2421412035 （ A） ( 5 ) dmax1I 2maxdI 所以 ,變壓器發(fā)生三相短路時(shí)最大的電流為 A 確定差動(dòng)元件的動(dòng)作電流 0。 2）當(dāng) 35KV 側(cè)發(fā)生三相短路故障時(shí)的最大短路電流 2jI = 35310032 ??jjUS =1652 （ A） ( 3 ) dmaxI = ?ijjXI =14120 （ A） ( 4 ) jS —— 基準(zhǔn)容量。 短路計(jì)算 1）當(dāng) 220KV 側(cè)發(fā)生三相短路故障時(shí)的最大短路電流 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 1jI = 220310031 ??jjUS =262 （ A） ( 1 ) dmax1I = 2621 ??ijjXI =819 （ A） ( 2 ) jS —— 基準(zhǔn)容量。1 jeI。 LI1 ， LI2 —— 高、低壓側(cè)電流互感器一次額定電流 （ A）。2 —— 高、低壓臂的額定電流 （ A）。2 = 5222LejI IK = 530001983 = 式中 jeI。 eI2 =eeUS23 =353120210? =1983 式中 Se —— 變壓器額定容量 （ KVA） eI1 ， eI2 —— 變壓器高、低壓側(cè)的額定電流 （ A） eU1 ， eU2 —— 變壓器高、低壓側(cè)的額定電壓 （ KV） 電流互感器變比選擇： 220KV 側(cè) 52863? = 5495 選 5600 35KV 側(cè) 51983 選 53000 計(jì)算差動(dòng)回路各臂在額定負(fù)荷下的電流 jeI。因此，在低壓保護(hù)中一般應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線的信號(hào)裝置，以便及時(shí)采出信號(hào)，由運(yùn)行人員加以處理。此時(shí)可考慮采用兩套低壓元件 分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，其觸點(diǎn)采用并聯(lián)方式。 對低壓元件進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，應(yīng)為 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ImK = dzdII3min 3mindI —— 在 220KV 母線上發(fā)生三相短路時(shí)計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最大短路電流。 TeU。低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，其過電流元件動(dòng)作值是按大于變壓器額定電流整定的，而低電壓元件動(dòng)作值是按正常運(yùn)行時(shí)最低工作電壓整定的，因此它的靈敏度有所提 高。 （ 3）、作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。但該保護(hù)段對變壓器 各側(cè)的故障均能滿足靈敏度的要求。要求它動(dòng)作后起動(dòng)總出口繼電器。后備保護(hù)應(yīng)裝設(shè)于變壓器各側(cè)。 變壓器過電流保護(hù)的裝設(shè)可按以下原則確定： 對于單側(cè)電源的變壓器，后備保護(hù)裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)或相鄰元件的后備保護(hù)。 變壓器相間短路的后備保護(hù)既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又是相鄰母線或線路的后備保護(hù)。根據(jù) 氣體的數(shù)量、顏色、化學(xué)成分、可燃性等，判斷保護(hù)動(dòng)作的原因和故障的性質(zhì)。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 21 J ul 2021 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e s i gn2. ddbD r a w n B y:2Q FT2Y RRHL SBKM2K S1K SKG1Y RXB去信號(hào)1Q F瓦斯保護(hù)原理接線圖 圖 當(dāng)氣體繼電器 KG 輕瓦斯觸點(diǎn)閉合，通過繼電器 1KS，延時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào) ,重瓦斯觸點(diǎn)閉合后 ,經(jīng)信號(hào)繼 電器 2 KS ，連接片 XB 接通中間繼電器 KM,作用于斷路器跳閘，切除變壓器 .為避免氣體繼電器下觸點(diǎn)受油流沖擊出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象造成失靈 ,出口中間繼電器 KM 具有自保持功能，利用 KM 第三對觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖 ,以保證斷路器可靠跳閘，其中按鈕 SB 用于解除自鎖 ,如不用按鈕，也可用斷路器 1 QF 輔助常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解鎖 .但這種辦法只有出口中間繼電器 KM距高壓配電室的斷路器距離較近時(shí)才采用，否則連線太長不經(jīng)濟(jì) .連接片 XB 用以將氣體繼電器下觸點(diǎn)切換到信號(hào)燈，使重瓦斯保護(hù)退出工作。 . 瓦斯保護(hù)原理 變壓器差動(dòng)保護(hù)雖然能保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障 ,動(dòng)作迅速，靈敏度高，但接線復(fù)雜，多用于大容量重要的變壓器作主保護(hù)，它并不能保護(hù)所有內(nèi)部故障 ,如變壓器油面降低 ,匝間短 路等，因?yàn)樵验g電流常小于動(dòng)作電流 ,因此 ,常采用瓦斯保護(hù) ,對變壓器內(nèi)部故障全面保護(hù)。dzI 。由于變壓器調(diào)壓范圍、電流互感器誤差以及自耦變流器誤差等因素的影響，在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)， cI 中總有一個(gè)不大的不平衡電流 (見上圖中的曲線 2)。 由于變壓器兩側(cè)電流互感器的選擇無法使 jI1 = jI2 ，為此在采用晶體型和整流型裝置時(shí)需在差動(dòng)回路高壓臂 (或在低壓臂或在高、低壓臂 — 本文是以在高壓臂進(jìn)行說明的 )加裝自耦變流器。zI 。dzI 。zI 。zI 為有比 率制動(dòng)作用的最小制動(dòng)電流。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 21 J ul 2021 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ M yD e s i gn2. ddbD r a w n B y:I dzI dz .m axI dz .m inI dz .00 I d. 0 I d. mi n I d. ma x Id12動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的關(guān)系曲線 圖 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 上圖中的 0。 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障出現(xiàn)很大的短路電流時(shí)可能引起電流互感器飽和，使 cI中也有較大的二次諧波含量，致使差動(dòng)元件拒動(dòng)，但是由于比率差動(dòng)裝置設(shè)有速斷元件，當(dāng) cI 達(dá)到一定值時(shí)該元件動(dòng)作。zU , dU 2。zU 該元件不動(dòng)作 。當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障或有勵(lì)磁涌流時(shí)， dU 1。zU 、 2。zU 。內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí) cI 等于短路電流。 cI 分別流進(jìn)動(dòng)作回路、二次諧波制動(dòng)回路和速斷元件。正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，若 jI1 = jI2 ，則 zI = 2 jI1 ，即制動(dòng)電流為負(fù)荷電 流 (折算至裝置側(cè) —— 下同 )或外部短路電流的 2倍 。 zI 流進(jìn)比率制動(dòng)回路后轉(zhuǎn)化為與其成正比的制動(dòng)電壓 1。 比率差動(dòng) 保護(hù)裝置的原理 目前比率差動(dòng)保護(hù)裝置的型式有晶體型、整流型和微機(jī)型。為了避免外部短路電流在差動(dòng)回路引起不平衡電流的影響，該裝置還設(shè)有與變壓器兩側(cè)電流向量之和成正比的比率制動(dòng)，其起動(dòng)電流小，靈敏度 :高，加之該裝置的思維方式在微機(jī)由很