【正文】 常運行或保護區(qū)外發(fā)生故障時，又不能誤動作。 繼電保護裝置常用器件介紹繼電保護裝置是由一些繼電器通過各種方式組合而成，這些常用的繼電器主要包括以下幾種。電流繼電器一般都是過量繼電器，當被保護線路當中電流超過其整定值時，由于銜鐵被磁化產(chǎn)生的電磁力矩大于其彈簧的反作用力時，銜鐵被吸引，從而常開觸點閉合。常開觸點打開，這就是繼電器的返回。2. 電壓繼電器欠電壓繼電器的觸點為常閉觸點，系統(tǒng)正常運行時其觸點打開，出現(xiàn)故障時，當母線電壓下降到一定程度的時候繼電器觸點閉合，保護裝置動作。當故障清除，被保護線路電壓上升到一定值時，繼電器觸點打開，保護返回。3. 中間繼電器中間繼電器的作用是在繼電保護裝置中增加觸點個數(shù)以及容量，其觸點可以是常開也可以是常閉觸點。其主要要求是：延時動作，瞬時返回。其動作后觸點自保持，不能自動返回，需要由值班人員手動復歸。在一次系統(tǒng)當中，幾乎所有電氣設備都在高電壓狀態(tài)下工作，為了保證設備的正常運行和其自身的安全，必須在一次系統(tǒng)上設計二次系統(tǒng)，對一次系統(tǒng)進行保護和監(jiān)控。因此必須對一次系統(tǒng)進行仔細的分析和準確的判斷。 QSFQFTAQSQSFUTVQSQSFUTVQSTAQFQSQSQFQSTAYoYo進線變壓器聯(lián)絡測量電壓互感器圖31 10KV變電所一次系統(tǒng)圖需要說明的是，圖31只是一次系統(tǒng)的一部分，全圖是由與上圖對稱的另一部分一起構(gòu)成的。通過聯(lián)絡線將兩邊連起來。電路線路系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，各種繼電保護使其1QF跳閘，而為了能使其他設備正常工作，在斷開1QF的同時接通3QF，另一路電源為其供電。圖中采用單母線分段式接線，一段正常工作，一段作為后備線路和電源，由于兩段同時出故障的可能性很小，因此這樣可以很大程度提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。在主接線中使用的是接于A、C兩相的電流互感器，所以在保護的時候也要采用兩相兩繼電器的星型接線方式。 10KV變電所繼電保護方式和保護類型 電源進線應配置的繼電保護 通過對10KV變電所一次系統(tǒng)的分析，在該變電所的兩組進線當中必須設定以下保護方式：1．帶時限的過電流保護，采用兩相兩繼電器星型接線，作用于信號和斷路器跳閘。3．欠電壓保護，由電壓互感器引出線，作用于信號和斷路器跳閘。作用于信號和斷路器跳閘，同時兼做低壓側(cè)的單相接地保護。3．零序電流保護，零序電流保護作為接地短路的后備保護。作用于信號。輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于信號和斷路器跳閘。2．速斷保護，采用兩相兩繼電器接線，作用于信號和斷路器跳閘。一般來說，三相短路的電流值最大。短路時產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，損壞電氣設備。在短路過程中，短路電流的波動情況取決于電力系統(tǒng)的電源容量或是短路點離電源的距離。 10KV變電所標幺值法短路電流的計算標幺值是一種相對單位制法，其值為該設備的實際值與選定的基準值的比值。圖32 短路電流計算電路圖1) 基準值的選定由圖32可知變電所高壓側(cè)的電壓等級為10KV，則其標幺值法的基準值為：高壓側(cè)，低壓側(cè)。圖33 短路等效電路圖3) 對于短路點K1的計算① 最大運行方式下計算a. 總電抗標幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為d. 三相短路容量② 最小運行方式下計算a. 總電抗標幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量4) 對于短路點K2點的計算① 最大運行方式下計算a. 總電抗標幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量② 最小運行方式下計算a. 總電抗標幺值b. 三相短路電流周期分量的有效值c. 其他的三相短路電流為 d. 三相短路容量2. 兩相短路電流計算在系統(tǒng)容量無限大時，發(fā)生兩相短路的短路電流可以由下式求得 (33)式中，為短路點的線電壓。3. 單相短路電流計算在工程設計中，常利用下式計算單相短路電流 (35)式中，為電源相電壓；為單相短路回路的阻抗，可查相關手冊。在相關手冊查得本設計用變壓器單相短路電流為第4章 10KV變電所進出線繼電保護設計 帶時限過電流保護設計 1．帶時限過電流保護的原理帶時限的過電流保護在運用當中可以作為主保護或是下級保護拒動的遠后備保護，同時也可以作為本線路主保護拒動時的近后備保護。在一般的情況下，過電流保護能保護線路的全長，也能作為鄰近保護的后備保護。同時信號繼電器發(fā)出故障信號。 (b) 帶時限過電流保護展開圖2．帶時限過電流保護的整定計算1）動作電流的整定計算 (41)式中 —可靠系數(shù)，(DL)(GL)； —返回系數(shù)，； —過負荷電流，；—接線系數(shù)，取1；—電流互感器變比(300/5)； 所以 取。其動作時間為1s。 在此選擇GL11/5型過電流繼電器即能滿足要求。需要注意的是，這里采用瞬時速斷保護是不合適的。所以進線只能采用定時限速斷電流保護。 (a) (b)圖42 (a ) 電流速斷保護原理圖。按照相鄰元件末端短路時的最大三相短路整定，其整定電流為 (45)式中 為最大運行方式下相鄰元件末端三相短路穩(wěn)態(tài)電流。這里選擇DL31/100型電流繼電器，整定倍數(shù)為8倍。這會給線路和電氣設備帶來很大的損傷。當線路中電壓降低到一定程度時，會引起電動機疲倒。線路電壓降低到臨界電壓時，保護電器啟動，這是欠電壓保護，它的任務主要是防止設備因過載而燒毀。在本設計中采用了欠電壓保護，裝于出線上。圖43 欠電壓保護原理圖2．欠電壓保護整定計算欠電壓保護的整定電壓為 (46)式中 為正常工作時的最低工作電壓，一般取為額定電壓的90%；為可靠系數(shù)，；為低電壓繼電器的返回系數(shù)，；因此，；。 電流測量和電機儲能回路設計1．電流測量回路設計在前面章節(jié)中，對于一次系統(tǒng)的分析可知，進線端采用的是兩相電流互感器接線，分別接于保護線段的A、C兩相。如圖44所示。其設計電路如圖45所示。這些直觀信號就是信號繼電器發(fā)出的燈光或是報警信息。 圖46 合閘和防跳閘回路圖47 事故分閘信號回路第5章 10KV變電所變壓器繼電保護設計 S9_630/10變壓器基本參數(shù)介紹 S9_630/10變壓器為三相油浸式變壓器，其主要參數(shù)如下：安裝位置：戶外 正常安裝相數(shù)/頻數(shù)：三相 50HZ中性點方式：接地電壓變比：6177。2％分接方式：無勵磁調(diào)壓絕緣方式：變壓器油絕緣等級：F現(xiàn)場工頻耐壓/雷電沖擊耐壓：25/65KV結(jié)構(gòu)形式：密閉 油浸繞組：銅冷卻方式：自然 液冷低壓側(cè)出線形式：絕緣母線溫度顯示控制裝置：要 變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài) 在10KV變電所中，變壓器作為用來降低電壓的必備電氣設備，它的故障會對供電系統(tǒng)的安全性帶來巨大威脅，同時變壓器本身也是十分貴重的。變壓器的故障可以分為內(nèi)部故障和外部故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：變壓器外部短路，通過長期實踐可知，變壓器發(fā)生單相接地短路的概率最大，約占到總故障的83%，其次是兩相接地短路，大約8%。這些不正常運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯產(chǎn)生大量的熱。變壓器在不正常工作狀態(tài)時，繼電保護應視其嚴重程度發(fā)出故障信號或跳閘，確保變壓器不受到毀滅性的傷害。因此就可以根據(jù)這些物理量的改變確定變壓器的繼電保護方式和類型。根據(jù)S9_630/10變壓器的各種參數(shù)，查閱相關資料，現(xiàn)給出如下繼電保護配置。按照動作時間特性區(qū)分，有定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。同時考慮到低壓側(cè)的單相接地短路保護，這里采用三相三繼電器接線方式兼做低壓側(cè)的單相短路保護，適合小型配電所，接線簡便，經(jīng)濟適用。定時限過電流保護裝置由電磁式系列繼電器組成，其組成原理電路圖如51所示。 (b) 定時限過電流保護的展開圖 當變壓器高壓側(cè)發(fā)生相間短路或單相短路時，較大的故障電流使電流繼電器KAKA2和KA3瞬時動作，其觸點閉合，接通時間繼電器KT的線圈回路，其觸點經(jīng)一定時間的延時后閉合，接通信號繼電器KS和中間繼電器KM線圈回路，KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，發(fā)出燈光信號或者音響信號。在變壓器低壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時，工作原理同上。在短路故障切除后，繼電保護裝置除了KS外的其他所有繼電器都自動返回起始狀態(tài)，KS可以手動復位。為相鄰定時限過電流保護的整定時間。則有 (52)式中 為最小運行方式下變壓器低壓側(cè)兩相短路時，流過高壓側(cè)的穩(wěn)態(tài)電流；所以有 滿足要求。 變壓器的電流速斷保護，就需要裝設電流速斷保護。1. 電流速斷保護的工作原理在帶時限的過電流保護當中，它有越靠近電源其過電流保護動作時間越長的缺點，但是短路電流則是與靠近電源其值越大，危害更加嚴重。電流速斷保護是一種瞬時動作的過電流保護。如圖52所示，其中KAKAKA3是電流繼電器，在電流超過整定值時，電流繼電器動作接通信號繼電器發(fā)出故障信號，再接通中間繼電器接通跳閘回路。 (b) 電流速斷保護展開圖2. 電流速斷保護的整定計算1) 動作電流的整定為了保證前后兩級瞬動的電流速斷保護的選擇性，電流速斷保護的整定電流應該按照躲過二次側(cè)母線三相短路電流來整定。2) 靈敏度的校驗靈敏度的校驗按照最小運行方式下，保護裝置安裝處兩相短路電流校驗 (54)式中 為最小運行方式下保護安裝處兩相短路超瞬態(tài)電流。在這里選擇DL31/100型繼電器則滿足要求。 變壓器低壓側(cè)零序電流保護變壓器的主保護通常采用差動保護和瓦斯保護，除了主保護外變壓器還應裝單相接地保護的后備保護。變壓器的單相接地保護的后備保護通常采用低壓側(cè)裝設三相