【正文】 　 2022 年 月 日　　總評(píng)成績(jī)　　　　　　　　指導(dǎo)教師簽名： 　 2022 年 月 日　前 言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能已經(jīng)成為各方面建設(shè)及人們生活中不可缺少的能源，電能的使用已遍及各行各業(yè)，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，如何保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行成為重要研究對(duì)象，變電站作為電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用，是電能傳輸與控制的樞紐，其安全、穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要?！　±^電保護(hù)裝置是一種有繼電器和其他輔助元件構(gòu)成的安全裝置，它能夠反映電氣元件的故障；和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)信號(hào)，是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證?！”驹O(shè)計(jì)成品是本人經(jīng)過(guò)為期一個(gè)月的時(shí)間，以及閱讀參考了很多參考文獻(xiàn)而設(shè)計(jì)出來(lái)的成品，該設(shè)計(jì)研究的對(duì)象主要是針對(duì) 220kV 變電站繼電保護(hù)裝置，其中包括主變壓器的保護(hù)確定以及母線保護(hù)、220KV 線路保護(hù)、 110KV 線路保護(hù)、10KV線路保護(hù)的確定?；旧夏軡M足 220kV 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的要求，以及能保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。　　限于時(shí)間及編者水平，內(nèi)容遺漏及不妥之處難免，務(wù)請(qǐng)讀者予以批評(píng)指正。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，也使得繼電保護(hù)得以飛速的發(fā)展。繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行涉及到裝置的配置設(shè)計(jì)、制造安裝、整定計(jì)算、運(yùn)行維護(hù)等諸多方面?！”Ｗo(hù)裝置的配置與使用正確與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全運(yùn)行及對(duì)用戶供電的可靠性，還與電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、運(yùn)行調(diào)度、設(shè)計(jì)調(diào)試等多方面的工作有密切聯(lián)系。本文立足 220kV 變電站和繼電保護(hù)裝置，著眼于 220kV 變電站電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和其設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，遵循了提出的問(wèn)題、分析了問(wèn)題以及依據(jù)國(guó)情并借鑒其他繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的基本思路，對(duì)該 220kV 變電站繼電保護(hù)的現(xiàn)狀、成因和解決辦法進(jìn)行了深入的分析和探討，力圖做到系統(tǒng)故障能準(zhǔn)確迅速安全的切除，確保供電的穩(wěn)定性，標(biāo)本兼治。　　本成品共分為四大章，第一章為設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，這是對(duì)該設(shè)計(jì)成品的一種闡述說(shuō)明；第二章主要講的是主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)，其中包括主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)分析、主變壓器容量的選擇、變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)以及其他保護(hù)等；第三章則分為220kV 母線保護(hù)、10kV 母線保護(hù)、10kV 母線保護(hù)等節(jié)敘述的，第四章則是線路部分，內(nèi)容同樣包括了 220kV 側(cè)線路保護(hù)、10kV 側(cè)線路保護(hù)、10kV 側(cè)線路保護(hù)等節(jié)該文書(shū)是發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的大中專畢業(yè)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將調(diào)查研究、設(shè)計(jì)、計(jì)算等資料進(jìn)行分析整理、歸納總結(jié)后形成的說(shuō)明性文件。它通常由畢業(yè)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行，是考核學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維和方法進(jìn)行工程設(shè)計(jì)能力的基本依據(jù)。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，特別是樞紐變電站一旦因故障損壞或者導(dǎo)致線路停電，造成的損失將無(wú)法估計(jì)，因此必須針對(duì)變壓器可能出現(xiàn)的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量、數(shù)量和重要程度，裝設(shè)相應(yīng)動(dòng)作可靠，性能良好的繼電保護(hù)，防止故障的發(fā)生，其中主要對(duì)主變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)及其它保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，并闡述其優(yōu)缺點(diǎn)?！《?、 主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)原則　　變壓器繼電保護(hù)整體配置設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚其可能發(fā)生的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)其可能發(fā)生的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)配置：　　(一)變壓器可能發(fā)生的故障：①油箱內(nèi)部故障：繞組相間短路，接地短路匝間短路，及鐵芯燒損。短路保護(hù)用以反應(yīng)被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的各種類型的短路故障，作用于斷路器跳閘。異常運(yùn)行保護(hù)用以反應(yīng)各種可能給機(jī)組造成危害的異常工況，此保護(hù)作用于發(fā)信號(hào)，這類保護(hù)一般只裝設(shè)一套專用繼電器，不設(shè)后備保護(hù)?！　?二)、反應(yīng)變壓器繞組、引出線的相間短路，中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組、引出線和套管的接地短路，以及繞組匝間短路的電流速斷保護(hù)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。　(三)、反應(yīng)外部相間短路的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和阻抗保護(hù)　(四)、反應(yīng)中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)中，外部單相接地短路的零序電流保護(hù)。 變壓器容量選擇一、 主變壓器容量選擇原則?。ㄒ唬?、主變壓器容量一般按變電站建成后 5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常工作和事故時(shí)過(guò)負(fù)荷能力。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站；應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷的供電。　??os C10kV 負(fù)荷的最大輸出復(fù)功率：　 　　. )(~2????已知 110kV、10kV 線路負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為 ，主變壓器總輸出復(fù)功率： 　 )(9. )S~S~2?? ???主變壓器的總最大視在功率：　　　　根據(jù)規(guī)定，對(duì)裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所應(yīng)能在一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)容量在KVA 3S 22max??及過(guò)負(fù)荷力允許時(shí)間內(nèi)，仍能夠保證?類及?類負(fù)荷連續(xù)供電，變壓器總?cè)萘恳话阌校骸??其中 為變電所最大負(fù)荷，這樣可以保證對(duì) 70%負(fù)荷的供電，考慮到變壓器 40%maxS的事故過(guò)負(fù)荷能力，則可以保證對(duì) 98%負(fù)荷供電。　 變壓器主保護(hù)　　一、 氣體保護(hù)　（一）氣體保護(hù)定義　油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣盒冷卻介質(zhì)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，故障點(diǎn)局部產(chǎn)生高溫，使油溫升高體積膨脹，甚至沸騰，油內(nèi)溶解的空氣就會(huì)被排出，變成氣泡上升；故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，使變壓器油及其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體（含氣體成分） ，從油箱向油枕流動(dòng)，反應(yīng)這種氣流與油流動(dòng)作得的保護(hù)稱為氣體保護(hù)。根據(jù)規(guī)程規(guī)定須裝設(shè)氣體保護(hù)。氣體繼電器油三種形式，即浮筒式、擋板式即開(kāi)口杯與擋板構(gòu)成的復(fù)合式。而用擋板代替下浮筒的擋板式氣體繼電器，仍保留上浮筒且克服了浮筒滲油的缺點(diǎn)，運(yùn)行比較穩(wěn)定，可靠性相對(duì)提高，但當(dāng)變壓器油面嚴(yán)重下降時(shí)，動(dòng)作速度不快，因此目前通常采用開(kāi)口杯與擋板構(gòu)成的復(fù)合式氣體繼電器（ ） ，該繼電器用磁力干簧觸點(diǎn)代替水銀觸點(diǎn)， 。在軸一側(cè)的開(kāi)口杯，同時(shí)受到杯內(nèi)油的重力即油對(duì)開(kāi)口杯浮力的作用。這些力平衡的結(jié)果，由于開(kāi)口杯側(cè)產(chǎn)生的力矩小于平衡錘的力矩，開(kāi)口杯處于上升位置?！　∽儔浩鲀?nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體在繼電器上部，迫使油面下降。當(dāng)永久磁鐵靠近干簧接點(diǎn)時(shí)，接點(diǎn)閉合，延時(shí)發(fā)出“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。KSKOM變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時(shí)，開(kāi)口杯下沉到一定位置，干簧接點(diǎn)閉合，同樣發(fā)出“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。但氣體保護(hù)不能夠反應(yīng)油箱外的引出線和套管上的如何故障。二、 縱 差 動(dòng) 保 護(hù)　?。ㄒ唬┛v差動(dòng)保護(hù)定義　　縱差動(dòng)保護(hù)是用輔助導(dǎo)線（或稱引導(dǎo)線）將被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)的電量連接起來(lái)，比較被保護(hù)設(shè)備始端與末端電流的大小及相位，在設(shè)備兩側(cè)裝設(shè)電流互感器，兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性端均置于遠(yuǎn)離設(shè)備的一側(cè)，二次回路用電纜同極性相連，差動(dòng)繼電器則并聯(lián)在電流互感器二次側(cè)的環(huán)路上，在正常運(yùn)行情況下，引導(dǎo)線中形成環(huán)流，稱為縱差動(dòng)保護(hù)。本次設(shè)計(jì)中，兩臺(tái)壓器額定容量 150MVA 并列運(yùn)行，它用來(lái)反應(yīng)變壓器繞組、套管及引出線的各種故障，且與氣體保護(hù)配合作為變壓器的主保護(hù)，使保護(hù)的性能更加全面和完善?！。ㄈ┎顒?dòng)回路不平衡電流　變壓器差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，理想情況下流入差動(dòng)繼電器的電流為零,保護(hù)裝置不動(dòng)作，但實(shí)際上變壓器差動(dòng)保護(hù)與其他設(shè)備差動(dòng)保護(hù)相比，在正常和外部短路時(shí)的故障行為有很大不同，因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)回路中不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲過(guò)不平衡電流或減小不平衡電流的影響，形成不平衡電流的因素及所采取的措施：　。勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)如下：　?、?其值在初始很大，可達(dá)額定電流的 5~10 倍。?、?其波形有間斷角。② 利用勵(lì)磁涌流中的非周期分量，采取速飽和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)。④ 利用勵(lì)磁涌流中波形間斷的特點(diǎn)，采用具有鑒別間斷角差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)或?qū)ΨQ識(shí)別原理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)2. 變壓器各側(cè)接線組別不同引起不平衡電流?！?. 電流互感器的實(shí)際變比與計(jì)算變比不等引起的不平衡電流　　由于電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品，所以選擇電流互感器的變比于計(jì)算變比往往不相等，因此，在差動(dòng)回路中會(huì)引起不平衡電流?！　　　　　。a(chǎn)生不平衡電流此不平衡電流是由于兩側(cè)電流互感器的相對(duì)誤差引起的，型號(hào)相同相對(duì)誤差較小，型號(hào)不同相對(duì)誤差較大，它們的特性差別較大，估引起較大的不平衡電流。　帶負(fù)荷調(diào)節(jié)的變壓器在運(yùn)行中常常需要改變分接頭來(lái)?xiàng)l電壓，這樣就改變了變壓器變比，原已調(diào)整平衡的差動(dòng)保護(hù)又會(huì)出現(xiàn)新的不平衡電流，一般再用提高差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的方法來(lái)解決?！　?過(guò)電流保護(hù)為了反映外部短路引起的變壓器過(guò)電流和作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，根據(jù)變壓器容量的不同和系統(tǒng)短路電流的不同，須裝設(shè)不同的過(guò)電流保護(hù)，三繞組在外部故障時(shí)應(yīng)盡量減小停電范圍，因此在外部發(fā)生短路時(shí)，要求僅斷開(kāi)故障側(cè)的斷路器，而使另外兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。為此，三繞組變壓器的過(guò)電流保護(hù)按如下原則配置，單側(cè)電源的三繞組變壓器，一般只裝設(shè)兩套過(guò)電流保護(hù)，一套裝在負(fù)荷側(cè)，如下圖所示‖側(cè)，起整定的動(dòng)作時(shí)間 t2 應(yīng)比其他兩側(cè)的時(shí)限都小，動(dòng)作后斷開(kāi) QF2,另一套裝于電源側(cè)（I 側(cè)） ，他設(shè)有兩個(gè)時(shí)限 t3 和 t1，在時(shí)限配合上要求 t2t1t3。若變壓器內(nèi)部故障。在其高壓側(cè)裝設(shè)接地（零序）保護(hù)，用來(lái)反應(yīng)接地故障，并作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件的接地故障的后備保護(hù)。其主變壓器 220kV、110kV 側(cè)的中性點(diǎn)均采用經(jīng)間隙接地和直接接地方式，實(shí)際運(yùn)行只一臺(tái)直接接地?！　∽儔浩髦苯咏拥剡\(yùn)行時(shí)，其接地保護(hù)可采用兩段式零序電流保護(hù)。非直接接地運(yùn)行變壓器當(dāng)發(fā)生單相接地故障（差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)） ，放電間隙放電，為了避免放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還應(yīng)裝設(shè)專門(mén)反應(yīng)間隙放電電流的零序電流保護(hù)，其任務(wù)是及時(shí)切除變壓器，防止間隙長(zhǎng)時(shí)間放電，造成中性點(diǎn)絕緣破壞?！∽儔浩髦行渣c(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，隔離開(kāi)關(guān) QS 合上，兩段式零序電流保護(hù)投入工作。第 II 段與相鄰元件接地保護(hù)后備段配合，以)(12tt??t3 和 t4 的延時(shí)分別斷開(kāi)母聯(lián)斷路器和各側(cè)斷路器?！　?其 他 保 護(hù)　一、 過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器過(guò)負(fù)荷通常只對(duì)稱性過(guò)負(fù)荷，變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流，通常過(guò)負(fù)荷保護(hù)只用一個(gè)電流繼電器，接于任一相電流之中（一般為B 相電流） ，經(jīng)過(guò)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)?！　elKr微機(jī)保護(hù)中，過(guò)負(fù)荷保護(hù)保護(hù)通常設(shè)有 3 段，并且均取 B 相電流，一般 I 用于發(fā)告警信號(hào)，II 段用于啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻器，III 段用于閉鎖有載調(diào)壓。因此必須裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，通常裝設(shè)反時(shí)限過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)越大，允許的過(guò)勵(lì)磁持續(xù)時(shí)間越短?！　∷?、 變壓器溫度保護(hù)變壓器運(yùn)行中，總有部分損失（如銅損、鐵損、介質(zhì)損失等）時(shí)變壓器各部分溫