【正文】 當(dāng)變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重漏油而使油面逐漸降低時(shí)，首先是上開口杯露出油面，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，繼之下開口杯露出油面后亦能動(dòng)作，發(fā)出跳閘脈沖 。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，少量的氣體上升后逐漸聚集在繼電器的上部，迫使油面下降。 開口杯擋板式瓦斯繼電器，其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 瓦斯繼電器是構(gòu)成瓦斯保護(hù)的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，如下圖所示。 由于短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。 對(duì)變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號(hào)裝置。 （ 1） 繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路 。 為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的 影響限制到最小范圍，按照 GB 14258— 1993《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)裝置。對(duì)于大容量變壓器，因其鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以系統(tǒng)電壓過高或系統(tǒng)頻率降低時(shí)，容易過勵(lì)磁。因此，變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。外部故障指的是油箱外部引出線之間發(fā)生的各種相間短路、引出線因絕緣套管閃落或破碎沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 通過油箱外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。 變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。由于絕大部分安裝在戶外，受自然條件 的影響較大，同時(shí)受到連接負(fù)荷的影響和電力系統(tǒng)短路故障的威脅，變壓器在運(yùn)行中有可能出現(xiàn)各種類型的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)采用單線分段或雙母線時(shí)，延時(shí)可分為兩段，第Ⅰ段以短時(shí)限動(dòng)作于分段斷路器或母聯(lián)斷路器；第Ⅱ段在經(jīng)一時(shí)限動(dòng)作跳開有電源的出線斷路器。 當(dāng)母線上連接元件叫多時(shí)，失靈判別元件可采用檢查母線電壓的低電壓繼電器，動(dòng)作電壓按最大運(yùn)行方式下線路末端短路時(shí)保護(hù)應(yīng)有足夠的靈敏性整定；當(dāng)母線上連接元件較少時(shí) ，可采用檢查故障電流的電流繼電器，動(dòng)作電流在滿足靈敏性的情況下，應(yīng)盡可能大于負(fù)荷電流。為了提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，起動(dòng)元件必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能起動(dòng)。對(duì)于重要的 220kv 及以上主干線路，針對(duì)保護(hù)拒動(dòng)通常兩套主保護(hù)；針對(duì)斷路器拒動(dòng)，則裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。它與低、高阻抗式母差保護(hù)相比具有下列特點(diǎn)：①減小了外部短路時(shí)的不平衡電流；②防止內(nèi)部短路時(shí)可能出現(xiàn)的過電壓；③采用比率制動(dòng)特性保證了動(dòng)作的選擇性并提高了母線故障動(dòng)作的靈敏性。 這種保護(hù)方式接線 簡單、動(dòng)作速度快，使用于外部短路電流大、電流互感器鐵芯易于飽和的場(chǎng)所。 電壓差動(dòng)母線保護(hù) 若將電流型差動(dòng)繼電器（內(nèi)阻很小，約幾歐）換成內(nèi)阻很高，約 ～ ??的電壓繼電器，即構(gòu)成電壓差動(dòng)母線保護(hù)也稱作高阻抗式母差保護(hù)。故該類保護(hù)又稱低阻抗式母差保護(hù)。 按構(gòu)成原理的不同，母線保護(hù)主要分類如下。母線保護(hù)的接線方式，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，為反映相間短路和單相接地短路，須采用三相式接線；對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)只需反映相間短路，可采用兩相式接線。 4 母線保護(hù)及斷路器失靈保護(hù) （一）母線保護(hù) 母線是電力系統(tǒng)匯集和分配電能的重要元件，母線發(fā)生故障，將使連接在母線上的所有元件停電若在樞紐變電所母線上發(fā)生故障，甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，后果及為嚴(yán)重。 （ 2）變壓器溫度及壓力保護(hù)。 帶負(fù)荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是油侵式變壓器的主保護(hù)之一。通常根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、測(cè)試等方法獲得。 變壓器非電量保護(hù) 變壓器非電量保護(hù)主要包括瓦斯保護(hù)、溫度及壓力保護(hù)等。過負(fù)荷保護(hù)采用單項(xiàng)式，帶時(shí)限作用于信號(hào)。 變壓器過負(fù)荷保護(hù) 對(duì)于 及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行，并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng) 根據(jù)可能過負(fù)荷的情況 ，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 電力系統(tǒng)接地保護(hù)時(shí)，國內(nèi)，在 220kV 系統(tǒng)中，廣泛采用中性點(diǎn)絕緣水平較高的分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)可接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行。其中對(duì)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；較長的時(shí)限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3）負(fù)序電流和單相式低壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，可用于 63MVA 及以上升壓變壓器。 （ 1）相關(guān)的規(guī)程規(guī) 定： 1）過電流保護(hù)宜用于將壓變壓器。 變壓器相間短路的后備保護(hù) 為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器主保護(hù)的后備，變壓器配置相間短路的后備保護(hù)。 10MVA 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。 （ 6）反映變壓器過負(fù)荷的變壓器過負(fù)荷。 （ 4）反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)。一般包括： （ 1）反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大容量變壓器，一旦因 故障損壞造成的損失就更大。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器電源線），一般距離較短，宜裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。裝設(shè)接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流保護(hù)作 為后備保護(hù) ,當(dāng)作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí) ,可接兩線路零序電流之和 ,以提高靈敏度 . 2 短線路縱差保護(hù)的整定計(jì)算 3～ 4km 及以下的短線路（包括 110kV 及以上電壓等級(jí)），無論是采用電流電壓保護(hù)還是采用距離保護(hù)，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。也可采用接地距離保護(hù) ,并輔以階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù) . (2) 反映相間 短路的保護(hù)裝置 對(duì)于 220kV 線路 ,首先考慮是否裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù) .如裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù) .則除此 ,還要裝設(shè)相間短路后備保護(hù) (如相間距離后備保護(hù) )和輔助保護(hù) (如電流速短保護(hù) ). 對(duì)單側(cè)電源單回 220kV 線路 ,如不裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù) ,可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù) ,如不能滿足靈敏性及速動(dòng)性的要求時(shí) ,則應(yīng)裝設(shè)相間距離保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù) . 對(duì)雙側(cè)電源單源單回 ,如不裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù) ,應(yīng)裝設(shè)相間距離保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù) . 正常運(yùn)行方式下 ,保護(hù)安裝對(duì)短路 ,電路速短保護(hù)的靈敏系 數(shù)在 以上時(shí) ,可裝設(shè)電220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 13 流速短保護(hù)作為輔助保護(hù) . 對(duì)于平行線間的相間短路 ,一般可裝設(shè)橫差動(dòng)電流方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作為主保護(hù) .當(dāng)靈敏度和速動(dòng)性不能滿足要求時(shí) ,應(yīng)在每一回線路上裝設(shè)縱聯(lián)保護(hù)作主保護(hù) ,裝設(shè)帶方向后不帶方向元件的多段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作后備保護(hù) ,并作為單回線運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)和后備保護(hù) .當(dāng)采用近后備保護(hù)方式時(shí) ,后備保護(hù)分別接于每一回線路上 。（發(fā)電機(jī)出口 ；其他地點(diǎn) ） 本次設(shè)計(jì)所選的短路點(diǎn)取為變電所兩臺(tái)主變高壓側(cè)的 1d 點(diǎn)和低壓側(cè)并列運(yùn)行時(shí)的2d 。39。 四 .三相短路電流沖擊值的計(jì)算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，當(dāng) f=50Hz時(shí)，發(fā)生在短路后 ，此峰值被稱為沖擊電流 shi 。這時(shí)工程上常采用運(yùn)算曲線法來求得任意時(shí)刻短路電流的周期分量。39。39。? （ ） 式中 NiS 第 i個(gè)等值電源的額定容量， MVA； i=1， 2， ? ， n 。 jsiX =BNii SSX39。 三 .三相短路電流周期分量任意時(shí)刻的計(jì)算 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化時(shí)，求出各個(gè)等值電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗 39。 二 .化簡等 值網(wǎng)絡(luò) 采用網(wǎng)絡(luò)簡化法將等值電路逐步化簡，求出各電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗。 短路電流的計(jì)算通常采用標(biāo)幺值進(jìn)行近似計(jì)算。 9. 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 7. 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 5. 由運(yùn)算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。?X 。 2. 繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài) 網(wǎng)絡(luò)圖）。即在一定的假設(shè)條件下計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量。 在正常接線方式時(shí)，通過設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 5. 分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響 二 .短路電流計(jì)算一般規(guī)定 計(jì)算短路電流所用的接線方式， 應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 3. 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。 短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 一 .短路電流計(jì)算的主要目的 : 1. 電氣主接線的比較與選擇。此外，如輸電線路斷線、線路 桿塔也能造成短路事故。 220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 9 4 短路電流計(jì)算 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。 經(jīng)濟(jì)性 。 ，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 。 ，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電，帶旁路保證供電可靠性。 ，能迅速恢復(fù)供電。 表 60kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項(xiàng)目 雙母線帶旁路接線 單母線分段帶旁路接線 可靠性 使供電中斷。 ① 增加了母線的長度、隔離開關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。 ③便于試驗(yàn)。 ①調(diào)度靈活。 靈活性 ①當(dāng)出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ②檢修任一母線的隔離開關(guān)時(shí)，只停該路。 ②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。 60kV 側(cè)主接線采用單母線分段帶旁路接線和雙母線帶旁路接線 2種接線方案 。 主接線的擬定方案及選擇 本變電 所的電壓等級(jí)為 220kV/60kV， 220kV 側(cè)有進(jìn)線 2 回， 60kV 側(cè)有出線 12 回。對(duì)擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 （ 3）主接線經(jīng)濟(jì)比較。因?yàn)閷?duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。 （ 2）擬定主接線方案。 5）設(shè)備制造情況。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。 4）環(huán)境條件。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃（ 5～ 10年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)地方式等。主要包括：變電所類型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái)數(shù)；運(yùn)行方式等。其具體設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下。 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在變電所中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來自變 壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計(jì) 7 理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。主接線應(yīng)簡單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備； ② 使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；③ 限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器； ④ 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求， 110kv 及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。因 此，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。 （ 3）擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過度到最終接線。對(duì)靈活性的要求如下： （ 1）調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入和切除變壓器和 線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。此外，主接線可靠性還與運(yùn)行管理水平和運(yùn)行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運(yùn)行不便，將會(huì)導(dǎo)致主接線可靠性降低。因此，主接線設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。 （ 4）設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。而負(fù)荷的性質(zhì)按其重要意義又分為 Ⅰ 類、 Ⅱ 類、 Ⅲ 類之分。 （ 3）變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)?，F(xiàn)代化的變電所都接入電力系統(tǒng)運(yùn)行。如：對(duì)于一個(gè)小型的終端變電所的主接線一般不要求過高的可靠性，而對(duì)于一個(gè)大型超高壓變電所，由于它在電力系統(tǒng)中的地位 很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運(yùn)行受到擾動(dòng)，甚至失去穩(wěn)定，造成巨大損失，因此其電氣主接線應(yīng)采用供電可靠性高的接線方式。研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題如下： 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)母線或斷路器檢修時(shí)，是否允許變壓器、線路停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線形式的選擇。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性靈活性要求不是很高。