均安變電所繼電保護設計1

1、繼電保護設計1.說明書1.1繼電保護概述 1.1.1繼電保護的任務現(xiàn)代化電力系統(tǒng)是一個巨大的統(tǒng)一整體。它由數(shù)十臺甚至數(shù)百臺發(fā)電機，數(shù)目更多的變壓器以及數(shù)千公里的超高壓輸電線，若千公里的高低壓輸電線組成。這些裝置以及所接的用點設備都是開放性設備，變到周圍環(huán)境的影響，發(fā)生故障的可能性很大，而且，設備是聯(lián)接在一起的，所以任何一個裝置發(fā)生故障，都會使整個系統(tǒng)的正常運行受到影響。自然，采用合格的設備合理的設計，加強運行、管理和維護，可以減少故障的發(fā)生。但是，為了保證電力系統(tǒng)所受的影響小，系統(tǒng)中設備遭到的損壞最小，采用完善的繼電保護裝置，則是其中的主要措施。繼電保護裝置是一種自動裝置，它能選擇迅速地發(fā)現(xiàn)電

2、力系統(tǒng)中發(fā)生的故障，并且有選擇性地通過斷路器切除發(fā)生故障的部分。繼電保護裝置還應能防患于未然，當系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，向運行人員發(fā)出信號，以便及時采取對策，恢復系統(tǒng)正常運行。此外，繼電保護裝置同其它自動裝置（例如自動重合閘）配合，還能清除系統(tǒng)中發(fā)生的某些瞬時性故障，使發(fā)生故障的部分恢復運行。繼電保護裝置是保護電力系統(tǒng)安全，可靠供電的重要設備。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，繼電保護方案愈來愈完善，性能也愈來愈好，為電力系統(tǒng)可靠持續(xù)供電，保證良好的電能質(zhì)量、保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性提供了有力支持。1.1.2繼電保護的基本要求繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性、可靠性四個基本

3、要求。對于作用于斷路器跳閘的繼電保護，應同時滿足這四個基本要求，對于作用于信號以及只反應不正常運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求如速動性可以降低。 1.1.2.1選擇性所謂繼電保護裝置的動作選擇性就是指當系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備和線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的設備或斷路器拒絕動作時，應由相鄰的設備或線路的保護將故障切除。雖然擴大了停電范圍，但控制了故障的擴大，它起著對下一段線路的后備保護作用。1.1.2.2速動性快速切除故障，可以提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減輕故障設備的損壞程度，防止故障的擴展，提高自動重合閘的成功率，減少對用電單位的影響，

4、迅速恢復系統(tǒng)的正常運行。故障切除的時間等于繼電保護裝置動作時間與斷路器跳閘時間之和，對于反應故障的繼電保護，要求快速動作的主要理由和必要性在于：1. 快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；2. 快速切除故障可以防止故障的擴大，提高自動重合閘和備用電源或設備自動投入成功率，因為快速切除故障，對提高故障點餓滅弧速度，縮小短路持續(xù)時間，防止出現(xiàn)接地故障發(fā)展為相間故障；兩相短路發(fā)展為三相短路；暫時性故障發(fā)展為永久性故障等。3. 快速切除故障可以減少發(fā)電廠廠用電及用戶電壓降低的時間，加速恢復正常運行的過程，保證廠用電及用戶工作的穩(wěn)定性。4. 快速切除故障可以減輕電氣設備和線路的損壞程度，短路電流

5、通過的時間愈長，則設備損壞的程度就愈嚴重，甚至燒毀，特別在發(fā)電機變壓器的內(nèi)部短路時，是不允許帶時限切除故障的。從上述理由可知，快速切除故障，對提高電力系統(tǒng)運行的可靠性具有重大意義。一般快速保護的動作時間為0.080.12s，一般斷路器的跳閘時間為0.10.27s，因此，一般快速保護切除故障的時間為0.180.27s；最快速保護的動作時間為0.020.03s，最小的斷路器跳閘時間為0.040.05s，所以最快速保護切除故障的時間為0.060.08s。1.1.2.3靈敏性所謂靈敏性，即在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工作情況下，繼電保護裝置的反應能力，也就是在保護范圍內(nèi)故障時，不論短路點的位置以及短路

6、的類型如何，都能敏銳且正確的反應。繼電保護的靈敏性以靈敏系數(shù)來衡量。1. 對于反應故障時參數(shù)量增加的保護裝置。靈敏系數(shù)=保護區(qū)末端金屬性短路時故障參數(shù)的最小計算值保護裝置動作參數(shù)的整定值如：過電流保護的靈敏系數(shù)為式中 保護區(qū)末端金屬性最小短路電流二次值保護裝置的二次動作電流2. 對于反應故障時參數(shù)量降低的保護裝置靈敏系數(shù)=保護裝置動作參數(shù)的整定值保護區(qū)末端金屬性短路時故障參數(shù)的最大計算值1.1.2.4可靠性繼電保護裝置對它所保護的范圍內(nèi)發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)時，不應該拒絕動作。而在保護范圍內(nèi)之外發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)時，不應該誤動作。這種性能稱為可靠性。在實際的運行中，可靠性用動

7、作正確率來表示。由上述可知，對繼電保護裝置的四個基本要求籌兼顧，相互聯(lián)系且又相互制約的。1.1.3繼電保護的基本原理電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，會引起電流的增加和電壓的降低，以及電流與電壓間相位的變化。因此電力系統(tǒng)中所用的各種繼電保護，大多數(shù)是利用故障時物理量與正常運行時物理量的差別來構成的。例如，反應電流增加的過電流保護反應電流與電壓間的相位角變化的方向保護等，反應降低（或升高）的低壓（或過電壓）保護等。繼電保護原理結構方框圖如下：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

8、部分各輸出量的大小或性質(zhì)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)男盘栕詈笕ネ瓿杀Ｗo裝置所負擔的任務，給出跳閘或信號脈沖。下圖為線路過電流保護的基本原理示意圖，用以說明繼電保護的成和基本原理 在圖中電流繼電器KA的線圖接于被保護線路電流互感器TA的二次回路，即保護的測量回路，他檢察被保護線路的運行狀態(tài)，測量線路中電流的大小。在正常運行的情況下，當線路中電流通過最大負荷電流時，繼電保護不動作，當被保護線路K點發(fā)生短路時，線路上的電流突然增大，電流互感器TA二次側(cè)的電流大于整定值時，繼電器立即動作觸點閉合，接通邏輯電路中時間繼電器KT的線路

9、回路，時間繼電器啟動并根據(jù)短路故障持續(xù)的時間，做出保護動作的邏輯判斷。時間繼電器KT動作，其延時觸點閉合接同執(zhí)行回路中的信號繼電器KS和斷路器QF的跳閘線圈回路，使斷路器跳開，切除故障。繼電保護裝置的分類繼電保護實際上是一種自動控制裝置。以控制過程信號性質(zhì)的不同可以分為模擬型和數(shù)字型兩大類。模擬型繼電保護又可以分為機電型急電保護的靜態(tài)型繼電保護兩類。模擬型繼電保護是由若干個不同功能的繼電器所組成。這些繼電器都具有機械的可動部分和接點，故稱為機電型繼電保護器。由這類繼電器組成的繼電保護裝置稱為機電型繼電保護。靜態(tài)型繼電保護裝置是應用晶體管或集成電路等電子元件來實現(xiàn)的。由若干跟不同功能的回路，如測

10、量、比較或比相、觸發(fā)延時、邏輯和輸出等回路相連接所組成。數(shù)字型的計算機繼電保護是把由保護設備或線路輸入的模擬電氣質(zhì)量經(jīng)摸數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）變換為數(shù)字量利用計算機進行處理和判斷。電力系統(tǒng)的繼電保護根據(jù)被保護的對象不同，分為發(fā)電廠變電所電氣設備的繼電保護和輸電線路的繼電保護，簡稱元件保護。后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護，簡稱線路保護。按作用的不同繼電保護又可分為主保護、后備保護和輔助保護。主保護是指被保護元件內(nèi)部發(fā)生各種短路故障時。能滿足系統(tǒng)分頂及設備安全的要求的有選擇性的切除被保護設備或線路故障的保護。后備保護是指當主保護或者斷路器拒絕動作時，用以將故障切除的保護。后備保護可分為遠

11、后備和近后備兩種，遠后備是指主保護或斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護則是指為了補充主保護和后備保護的不足而增設的簡單保護。1.1.4繼電保護裝置的分類繼電保護實際上是一種自動控制裝置。以控制過程信號性質(zhì)的不同可以分為模擬型和數(shù)字型兩大類。模擬型繼電保護又可以分為機電型急電保護的靜態(tài)型繼電保護兩類。模擬型繼電保護是由若干個不同功能的繼電器所組成。這些繼電器都具有機械的可動部分和接點，故稱為機電型繼電保護器。由這類繼電器組成的繼電保護裝置稱為機電型繼電保護。靜態(tài)型繼電保護裝置是應用晶體管或集成電路等電子元件來實現(xiàn)的。由若干跟不同功能的回路，如測量、比較或比相、觸發(fā)延時、邏輯和輸

12、出等回路相連接所組成。數(shù)字型的計算機繼電保護是把由保護設備或線路輸入的模擬電氣質(zhì)量經(jīng)摸數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）變換為數(shù)字量利用計算機進行處理和判斷。電力系統(tǒng)的繼電保護根據(jù)被保護的對象不同，分為發(fā)電廠變電所電氣設備的繼電保護和輸電線路的繼電保護，簡稱元件保護。后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護，簡稱線路保護。按作用的不同繼電保護又可分為主保護、后備保護和輔助保護。主保護是指被保護元件內(nèi)部發(fā)生各種短路故障時。能滿足系統(tǒng)分頂及設備安全的要求的有選擇性的切除被保護設備或線路故障的保護。后備保護是指當主保護或者斷路器拒絕動作時，用以將故障切除的保護。后備保護可分為遠后備和近后備兩種，遠后備是指主保護

13、或斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護則是指為了補充主保護和后備保護的不足而增設的簡單保護。1.1.5保護裝置裝設原則1. 當被保護元件發(fā)生短路或足以破壞系統(tǒng)正常運行的情況時，保護裝置應動作于調(diào)閘，在發(fā)生不正常運行時，保護裝置應動作于信號。2. 保證系統(tǒng)非故障部分的正常運行。保護裝置應以足夠小的動作時限切除故障。3. 系統(tǒng)故障時，保護裝置要有選擇地動作于調(diào)閘，在必須加快動作時可無選擇性調(diào)閘，而由自動復合閘來補救保護的無選擇性動作。4. 滿足第二項要求或用作后備保護時，保護裝置容許帶一定時限切除故障。5. 保護裝置所用的繼電器越少越好，并使其接線最簡單可靠。6. 保護裝置的電壓葫

14、蘆斷線時，如果可能造成保護裝置的誤動作，則應裝設電壓回路斷線監(jiān)視或閉鎖裝置。7. 在表示保護裝置動作的出口上應裝設信號繼電器以利于運行人員分析和統(tǒng)計保護動作情況。8. 主保護裝置除完成主保護任務外，如有可能還應作為相鄰元件的后備保護。9. 當保護裝置因動作原理而不能啟動相鄰元件后備保護時，應在所有或相鄰元件后備保護時，應在所有或部分斷路器上裝設單獨的后備保護。10. 為了起到相鄰元件后備保護作用而使得保護裝置復雜化或不能達到完成的后備作用時，允許縮短后備范圍。11. 在實際可能出現(xiàn)的最不利運行方式和故障類型下，保護裝置應有足夠的靈敏系數(shù)。12. 保護裝置的靈敏性還應該與相鄰設備或線路配合。13

15、. 保護裝置所用的電流互感器在最不利條件下其誤差應小于10%。1.2運行方式分析在選擇保護方式及進行繼電保護的整定計算時，對大多數(shù)保護都必須認真分析與考慮哪種運行方式來作為計算的依據(jù)，一般而言所選用的保護方式，應在系統(tǒng)的各種故障參數(shù)增加而動作的過量保護，如電流保護，通常應根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式來確定保護的定值，以保證選擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性。那么，在其他運行方式下，必然能保證選擇性；而對靈敏性校驗，則應根據(jù)最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏性合格，那么在其他運行方式下的靈敏性就會更好，對反映鼓掌參數(shù)減小而動作的欠量保護。如低壓保護，剛剛好相反，此時應根據(jù)最小運

16、行方式來整定，而根據(jù)最大運行方式來校驗靈敏性。1.2.1最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要,電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行(或大部分投入運行)以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式.對繼電保護來說,是短路時通過保護的短路電流最大的運行方式. 根據(jù)任務書的給定的條件,本次設計的最大運行方式是富榮電廠和新立變電所在同一側(cè)同時為黑山變電所(容量為2×10MW),根據(jù)短路點的位置選擇短路電流的路徑,可得到流過短路器的最大電流.1.2.2最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負荷,投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為最小運行方式.對繼電保護來說,是短路時通過保

17、護的短路電流最小的運行方式.本設計題目中，變電所的最小運行方式為，變壓器單臺投入時的運行方式。1.2.3正常運行方式根據(jù)系統(tǒng)正常負荷的需要,投入與之相適應數(shù)量的發(fā)電機、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式.這種運行方式在一年之內(nèi)的運行時間最長.對更復雜的系統(tǒng)最大、最小運行方式的判斷是比較困難的,有時需要經(jīng)過多次計算才能確定.對于某些特殊運行方式,運行時間很短,對保證保護的選擇性或靈敏性有困難時,且在保護拒動或誤動不會引起大面積停電的情況下,可不予考慮.1.3設計過程 1.3.1短路電流計算.根據(jù)設計所給的線路長度，母線電壓等級變壓器的短路電壓等參數(shù)，按公式計算線路、發(fā)電機及變壓器的電抗標么值

18、變壓器電抗標幺值：式中 100MVA定值（基準值）；變壓器額定容量7500KVA；變壓器短路電壓 7.5%；額定電壓：66/10.5；接線：；線路電抗：式中 給定；100MVA假定值（基準值）；基準電壓，取額定平均電壓，即本題目中分別取變壓器高低壓側(cè)為63KV及10.5KV。.短路點選取本設計中，根據(jù)設計任務的要求，以及附加裝的保護位置，選定了6個短路點， 變壓器首端K1,K5點, 變壓器出口處K2,K6點，11.4KM順德線K3點, 6.3KM線路K4點.短路電流計算本設計中的短路電流為三相穩(wěn)態(tài)短路電流用電抗標幺值倒數(shù)法計算。即短路電流的標么值等于該點到電源之間總的電抗標么值的倒數(shù)，即得出的

19、標么值轉(zhuǎn)換成有名值 ，短路電流計算詳見計算書。1.3.2變壓器保護的選定電力變壓器是電力系統(tǒng)中經(jīng)常使用的重要電氣設備,它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重后果,同時大容量變壓器也是非常貴重的元件.因此,必須根據(jù)變壓器容量和重要程序裝設性能,動作可靠的保護.變壓器故障可分為油箱內(nèi)部和油箱外部故障.油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路.油箱內(nèi)部故障對變壓器來說是非常危險的,高溫電弧不僅會燒毀繞組和鐵心,而且還會使變壓器油絕緣受熱分解產(chǎn)生大量氣體,引起變壓器油箱爆炸的嚴重后果.變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障.變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部

20、短路或是過負荷引起的過電流、油面降低和過勵磁等.對于上述故障和不正常工作狀態(tài),根據(jù)<<繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程>>的規(guī)定,我為變壓器配置了以下保護:1. 第2.3.2條規(guī)定, 為反應變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低,對0.8MVA及以上的油浸式變壓器和0.4MVA以上油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護.本設計的變壓器容量為2×10MVA.因此在變壓器上裝設了瓦斯保護.當殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕氣體斯或油面降低時應瞬時動作于信號;當產(chǎn)生大量氣體時,應動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器.2. 第2.3.3條規(guī)定, 為反應變壓器繞組和引出線的相間短路,以及中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組

21、和引線的接地短路及繞組匝間短路,應裝設縱差保護或電流速斷保護.對于6.3MVA及以上并列運行變壓器和10MVA及以上單獨運行變壓器,以及6.3MVA及以上的廠用變壓器,應裝設縱差保護.且差動保護應瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。3. 為反應外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱差保護(或電流速斷保護)的后備,應裝設過電流保護. 4. 變壓器長期過負荷運行、促使絕緣變化、影響繞組絕緣壽命.因此還應裝設過負荷保護.5. 為防止外部相間短路引起的變壓器過電流和作為變壓器縱差保護、瓦斯保護的后備,變壓器應裝設后備保護.可以采用以下保護裝置作為后備保護：a) 過電流保護，宜用于降壓變壓器，保護裝置的整

22、定值應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。b) 復合電壓起動過電流保護, 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。c) 負序過電流保護，d) 低阻抗保護，6. 為反應保護的安裝地點要能夠反應變壓器所有繞組的過負荷情況,具體配置原則如下：a) 在雙繞組升壓變壓器上,過負荷保護通常在變壓器的低壓側(cè)即主電源側(cè).b) 在雙繞組降壓變壓器上,過負荷保護裝于高壓側(cè).7. 第2.3.11條規(guī)定,0.4MVA及以上的變壓器。當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的設備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護。過負荷保護采用單相式帶延時動作于信號.8. 第2.3.12條對變壓器溫度

23、升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的裝置。因為此設計中，變壓器容量為10000KVA，且為油浸式變壓器，綜合考慮確定瓦斯保護和差動保護做為變壓器的主保護，過電流保護、過負荷保護作為變壓器的后備保護，還要加裝溫度信號裝置來監(jiān)視變壓器的油溫。1.3.3.1變壓器的縱差動保護變壓器縱差動保護單相原理接線圖18所示.在變壓器縱差動保護外部保護時一次側(cè)流入的電流等于流出變壓器的電流所以不平衡電流很小。差動繼電器不動作。當D2點短路時此時流過差動回路的電流為I1+I2.此時電流大于差動繼電器動作電流，繼電器動作跳閘.在實現(xiàn)變壓器差動保護時,應考慮變壓器高、低壓兩

24、側(cè)電流的大小和相位,一般講它們都不同.故在實現(xiàn)變壓器差動保護時,應首先考慮對兩側(cè)電流進行相位補償，在進行數(shù)值補償，都能保證正常運行和外部短路時繼電器中的電流等于零(理想).此外,在實現(xiàn)差動保護時,還應考慮兩個特點,一個是變壓器勵磁涌流,另一個是變壓器差動保護的不平衡保護. 按環(huán)流法接線變壓器縱差是利用比較變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流和幅值和相位的原理構成的。它主要是由接于差動回路的三個差動繼電器組成.為了擴大縱差保護范圍,電流互感器應盡量靠近斷路器.本設計的變壓器容量為10MVA,因此采用的是BCH2型差動繼電器.它主要是用于兩繞組或是三繞組電力變壓器以及交流發(fā)電機的單向差動保護線路中的主保護

25、,繼電器能預防在非故障狀態(tài)時出現(xiàn)的暫態(tài)電流作用.BCH2型差動繼電器由兩部分組成:DL/0.2型電流繼電器和一個帶短路線圈的素飽和交流器.當變壓器正常運行或是外部短路時,注入差動繼電器的電流為不平衡電流。由于預先選擇好兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式，故該不平衡電流值很小，注入電流繼電器內(nèi)的電流(為兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差),保護不動作.當保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時,只要不平衡電流大于繼電器的起動電流，則繼電器動作，瞬時使變壓器的兩側(cè)斷路器1DL和5DL跳閘.注意:由于本設計變壓器為兩繞組變壓器，接法為Y/D11.所以變壓器角形側(cè)電流互感器為星形接法，變壓器星形側(cè)電流互感器為角形接法.這樣做可以補償

26、幅值和相位.變壓器差動保護整定計算原則差動繼電器動作電流的整定計算應考慮以下幾種情況在正常運行時，防止電流互感器二次回路斷線時引起的差動保護誤動作。所以保護裝置的啟動電流應大于變壓器的最大負荷電流 (當不能確定時，用變壓器的額定電流代替)即式中 可靠系數(shù)取1.3.(2)躲過外部短路時的最大不平衡電流此時有式中 可靠系數(shù)取1.3；區(qū)外故障時的最大不平衡電流。(3)躲過勵磁涌流的影響式中 變壓器的額定電流。運行經(jīng)驗證明,當1.3時,可以躲過勵磁涌流的影響,但最后還必須經(jīng)過空載合閘實驗差動保護的靈敏度實驗，此時有：式中 在單側(cè)電源供電,且系統(tǒng)為最小運行方式下,保護范圍內(nèi)部故障時,流過繼電器的最小短路

27、電流。1.3.3.2變壓器的瓦斯保護瓦斯保護主要是有瓦斯繼電器組成,它安裝在油箱與油枕之間的管道上,如下圖所示.FJ3-80型復合式瓦斯繼電器結構如左圖所示.這類繼電器有較好的防震性能.它是由擋板和開口杯復合而成的，上下方各有一個帶干簧觸點的開口杯,正常時,上下開口杯都浸在油內(nèi).由于開口杯及附件在油內(nèi)的策略所產(chǎn)生的力矩比平衡錘4產(chǎn)生的力矩小,因此,開口杯處于上升位置,干簧觸點3斷開.當發(fā)生輕微故障時,分解出少量氣體,此氣體上升并聚集在瓦斯繼電器上部,使瓦斯繼電器中油面下降,上開口杯露出油面.此時,開口杯及附件在空氣中的重力加上杯中油的重量,所產(chǎn)生的力矩大于在油中平衡錘所產(chǎn)生的力矩,因此,開口杯

28、順時針方向轉(zhuǎn)動,帶動磁鐵靠近,使上方的干簧觸點閉合,發(fā)出輕瓦斯動作信號.當發(fā)生嚴重故障時,產(chǎn)生大量氣體,在氣流和油流的沖擊下,擋板帶動下開口杯轉(zhuǎn)動,使下干簧觸點閉合,發(fā)生挑閘脈沖.當嚴重漏油時,油面極度下降,與上開口杯動作原理相同,也可是下開口杯動作于跳閘.瓦斯保原理電路工作原理:1是瓦斯繼電器;2是信號繼電器;3是出口繼電器;4是連片.當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時,有輕瓦斯產(chǎn)生,瓦斯繼電器的上觸點閉合,作用于延時信號;發(fā)生嚴重故障時,重瓦斯沖出,瓦斯繼電器的下觸點閉合,經(jīng)信號繼電器,發(fā)出報警信號,同時通過連片使出口繼電器動作使短路器跳閘.瓦斯繼電器的下觸點閉合,也可以利用切換片XB切換位置，只

29、給出報警信號.為了消除復合式瓦斯繼電器的下觸點在發(fā)生重瓦斯時可能有跳動(接觸不穩(wěn)定)現(xiàn)象,出口繼電器有自保持觸點.只要瓦斯繼電器的下觸點一閉和,CKJ就動作并自保持。當短路器跳閘后,短路器的輔助觸點斷開自保持回路,使CKJ恢復起始位置. 瓦斯繼電器的整定 a) 輕瓦斯容積的范圍為250300cm2。變壓器容量在10MVA及以上時，一般正常整定值為250 cm2。氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。b) 重瓦斯流速的整定范圍為0.61.5m/s。在整定流速時是以導油管中油管流速為準。因為不同容量的變壓器采用導油管直徑不同，管徑越小流量越大；反之管徑越大流速越小。瓦斯保護對油箱外部套管的故

30、障不能反應，因此不能夠作為變壓器的唯一的主要保護，還須與縱差保護或電流速斷保護共同使用而構成變壓器的主要保護。1.3.3.3變壓器的過電流保護變壓器的過電流保護主要是裝設在降壓變壓器的高壓側(cè).過電流保護的測量元件為電流繼電器，延時元件時間繼電器,其保護單相原理如圖19所示.當短路電流達到或超過電流繼電器的動作定值時,電流繼電器動作并起動時間繼電器，經(jīng)給定的延時后時間繼電器的動合觸點閉合，出口繼電器將變壓器從運行的設備中切除保證電網(wǎng)的正常運行.過電流保護的電流互感器采用三相完全星形接線方式，這樣可以提高靈敏度。動作電流應按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即：式中 可靠系數(shù)，一般取1.21

31、.3；返回系數(shù)，一般取0.85；變壓器的最大負荷電流，其值可以按以下情況考慮。對并列運行的變壓器，應考慮切除一臺時所產(chǎn)生的過負荷，如各臺變壓器容量相等，可按下式計算：式中 并列運行變壓器的最少臺數(shù)； 每臺變壓器的額定電流。對降壓變壓器應考慮由電動機啟動時的最大電流，即：式中 自啟動系數(shù)，其數(shù)值與負荷性質(zhì)及用戶與電流的電氣距離有關；正常的最大負荷電流。保護裝置的靈敏度，按下式檢驗：被保護變壓器低壓母線發(fā)生短路時，要求=1.52而在后備保護范圍末端短路時，要求>1.2。1.3.3.4變壓器的過負荷 由于本次設計的變壓器容量10MVA屬于中、小型變壓器。所以采用的是定時限過負荷保護,反應變壓器

32、三相對稱過負荷,變壓器的過負荷原理與發(fā)電機相似也是由電流繼電器和SJ組成。因為是反應三相對稱過負荷,所以只需在一相中接入電流繼電器動作后延時發(fā)出信號。正常運行時電流繼電器不動作，當出現(xiàn)過負荷電流時,故障電流大于電流繼電器動作值或定值，電流繼電器動作時間繼電器開始計時,到達設定時間后故障仍未消失,發(fā)出信號報警.過負荷的保護的動作電流，按躲過額定電流來整定。即：式中 保護安裝側(cè)的額定電流；可靠系數(shù)取1.05； 返回系數(shù)取0.85。過負荷保護的動作時限，應大于過電流保護動作時限12個時限級差。過負荷保護動作只發(fā)生信號，過負荷保護與過電流保護合用一組電流互感器。1.3.3.5線路保護的選定（10.5K

33、V）規(guī)程第2、3、4條規(guī)定，對單側(cè)電源線路可裝設兩段過電流保護：第一段為不帶時限的電流速斷保護，第二段為帶時限的過電流保護，可采用定時限或反時限特性的繼電器。保護裝置僅裝在線路電源側(cè)。對并列運行的平行線路：宜裝設橫聯(lián)差動保護作為主保護，以接于兩回線電流之和的電流保護、作為兩回路同時運行的后備保護及一回線斷開后的主保護及后備保護。選定電流速斷保護作為單回線的主保護，定時限過電流保護作為單回線的后備保護。選定橫差保護作為雙回線的主保護，過電流保護為雙回線的后備保護。1.3.3.6保護整定計算及靈敏度校驗差動保護：用最大運行方式下，變壓器單臺投入時，其二次側(cè)的三相短路電流來整定；用最小運行方式下變壓

34、器單臺投入時，其二次側(cè)的二相短路電流來校驗靈敏度。過電流保護：取10.5KV側(cè)最大負荷電流來整定，靈敏度校驗取變壓器二次側(cè)最小運行方式下二相短路電流。過負荷保護：按變壓器一次側(cè)額定電流來整定。雙回線保護a） 橫差保護：按照躲過外部短路時流經(jīng)保護裝置的最大平衡電流。靈敏度校驗按雙回線末端最小運行方式下的兩相短路電流校驗。b） 過電流保護：最大負荷電流作為整定計算的條件按雙回線末端最小運行方式下兩相短路電流來校驗靈敏度。單回線路保護a) 電流速斷保護b) 以線路末端最大運行方式下三相短路電流來整定. 以線路首端最小運行方式下二相短路電流來校驗。定時限過電流保護：按最大負荷電流來整定。作為本線路的后

35、備保護時，按本線路末端最小運行方式下兩相短路電流校驗1.3.3.7電流速斷保護電流速斷保護的保護范圍限制在本段線路，保護的啟動電流整定，這樣就不需要考慮與下一段線路在動作時間上相配合，瞬時動作。保護整定的計算：式中 可靠系數(shù)，考慮繼電器整定的誤差，以及短路電流中非周期分量的影響，一般取1.21.3。靈敏度校驗整定了限時電流整斷保護的動作電流和動作時限，使之滿足選擇性要求。但其是否能在任何情況下都能保護線路的全長，還需進行校驗。為了保護線路全長，限時電流速斷保護必須在最小運行方式下，被保護線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的靈敏度。 作為主保護時靈敏系數(shù)應按下式校驗式中 保護安裝處兩相短路電流；繼

36、電器的一次動作電流。 如果靈敏度不符合要求，可以采用縱聯(lián)差動保護，用以實現(xiàn)瞬時切除故障。1.3.3.8 單回線縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護的基本原理：所謂帶輔助導線的縱聯(lián)差動保護，就是被保護線路一端的電流狀況與經(jīng)過輔助導線傳送過來的另一端的電流狀況進行比較，以辨別短路時是發(fā)生在被保護線路的內(nèi)部還是外部，從而判斷保護是否應該動作的一種保護方式。輔助導線所傳送的電流狀況大致上可分為兩大類。一類是傳送電流的大小（瞬時值），另一類是傳送電流的方向。根據(jù)傳送電流的大?。ㄋ矔r值）以辨別內(nèi)部抑或外部的短路的保護方式，按照在輔助導線中電流的流動方式分為環(huán)流式和均壓式。在下圖可知，在被保護線路兩側(cè)裝有相間變化的電流

37、互感器，把線路兩側(cè)電流互感器二次側(cè)帶*號的極性端子且輔助導線聯(lián)接起來，把線路兩側(cè)電流互感器二次側(cè)非*號的極性端子也用輔助導線聯(lián)接起來，電流繼電器接在差流回路上。在正常運行和外部（指兩電流互感器所包圍的范圍以外）D1點短路時，流入繼電器線圈的電抗為在理想情況下，經(jīng)線路兩側(cè)的一次電流相等，于是兩側(cè)電流互感器的二次電流和也相等，并在輔助導線構成的回路中形成環(huán)流，這時L側(cè)的一次電流方向不變。II側(cè)的一次電流方向與外部短路時的正好相反（上圖虛線所示）所以流入繼電器的電流為：式中 電流互感器的變化；故障點的短路電流。 當流入繼電器的電流大于繼電器的動作電流時，繼電器動作，當故障線路自兩側(cè)同時切除。由此分析

38、可看出，縱聯(lián)差動保護范圍，就是兩側(cè)電流互感器所包括的范圍。在保護范圍內(nèi)短路時，保護能瞬時動作，在保護范圍外短路時，保護不能動作，因此不需要與相鄰元件的保護在整定值和動作時間上進行配合?？v聯(lián)差動保護的整定與靈敏度校驗：(1)整定計算縱聯(lián)差保護的動作電流按以下二式整定，并取其中較大者作為差動繼電器的整定值。躲過外部短路的最大不平衡電流:式中 可靠系數(shù)，一般取1.21.3；0.1電流互感器可能產(chǎn)生的最大誤差（按10%誤差曲線校驗）； 非周期分量系數(shù)，當采用附有速飽合變流器的差動繼電器時取1；電流互感器同型系數(shù)，兩端電流互感器型號相同時取0.5，不同時取1；外部短路時，渡過保護裝置的最大短路電流。為防

39、止電流互感器二次回路一相斷線而導致保護動作，應躲過被保護線路可能流過的最大負荷電流，即：式中 可靠系數(shù)，取1.21.3。根據(jù)式選其中大者確定繼電器整定值，當電流互感器發(fā)生二次回路斷線時，差動保護不會動作。還可裝設斷線監(jiān)視裝置，它動作后自動地將差動保護退出工作，這樣為二次回線時同時又發(fā)生外部短路時，可防止差動保護無選擇性地動作。(2)縱聯(lián)差動保護靈敏度應滿足：式中 系統(tǒng)最小運行方式下，單側(cè)電源供電時，被保護線路末端短路，流過保護裝置的最小短路電流。1.3.3.9單回線的定時限過電流保護，作為限時電流速斷保護或縱聯(lián)差動保護的后備保護。定時限過電流保護動作電流的整定原則：定時限過電流保護動作電流的整

40、定要考慮以下兩個（1）為確保過電流保護在正常運行情況下不動作，保護裝置的動作電流應整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負荷電流，即（2）在外部短路故障切除后，已動作的電流繼電器能可靠返回。綜合考慮以上兩個條件，引入返回系數(shù)，則保護裝置的動作電流用下式來確定式中 可靠系數(shù)，一般取1.151.25；電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.85。過電流保護靈敏度校驗：整定了定時限過電流保護的動作電流后，尚需對其進行靈敏度校驗，看其是否能在保護區(qū)內(nèi)短路故障時可靠動作。靈敏度校驗應按如下兩種情況分別考慮：（1）當過電流保護作為本線路的近后備保護時，其校驗點應選在本線路末端，。（2）當過電流保護作為相鄰元件的遠后備保

41、護時，其校驗點應選在相鄰線路（元件）末端，要求。當過電流保護的靈敏度不能滿足要求時，應采取性能更好的保護方式。 1.4 保護動作時限配合圖保護動作時限配合表保護名稱保護時間變壓器保護的動作時限降壓變壓器1差動保護t=02瓦斯保護t=03過電流保護t =14過負荷保護t =3S線路保護的動作時限限時電流速斷t=0無時限電流速斷t=0.5S定時限過電流t =2.5S1.5 保護值清單保護值清單名稱保護裝置各繼電器主要整定值變比變壓器差動保護BCH2基側(cè)電流7A600/5BCH2非基側(cè)電流5A200/5過電流保護4.87A(2.510A)200/5過負荷保護200/5瓦斯保護氣體容積300m3,流速

42、1m/s線路限時電流速斷9.02A(520A)600/5無時限電流速斷11.4A（1.2550A）600/5定時限過電流2.44A(1.2550A)600/5變壓器保護繼電器選擇清單保護名稱型號范圍數(shù)量瓦斯保護QJ1801差動保護BCH2型1.512A3過電流保護DL11/63過負荷保護1電流繼電器DL11/501.2550A6時間繼電器DS112DS1110.253.5S0.11.3S21.6 變壓器元件參數(shù)變壓器元件參數(shù)元件名稱額定參數(shù)名稱定值SFPS10000/66冷卻方式強油冷卻額定容量10000KVA額定頻率50HZ額定電壓66/10.5KV相數(shù)三相空載損耗12KW短路損耗70KW短

43、路電壓7.5%空載電流1.5%接線Y/11生產(chǎn)廠家沈陽變壓器廠出廠日期2000年5月BCH-2型差動繼電器額定電流5A頻率50Hz起始動作安匝AWo60±4動作電流1.512A動作電壓1.51.56V動作時間不大于35ms絕緣電阻不小于10M1.7 短路計算結果表短路電流計算結果表短路點短路類型短路電流計算結果/KA備注最大遠行方式最小運行方式k1點三相短路Id(3)·max=1.786k2點三相短路Id(3)·max=6.191Id(3)·min=2.766k3點三相短路Id(3)·max=1.094Id(3)·min=0.896k

44、4點三相短路Id(3)·max=0.753Id(3)·min=0.654k5點三相短路Id(3)·max=1.786Id(3)·min=0.739K6 點三像短路Id(3)·max=6.191Id(3)·min=2.766.計算書2.1短路計算2.1.1等值電路圖（標么值）及短路故障點的選擇2.1.2參數(shù)計算2.1.3 正常運行方式下2.1.3.1 DQF1斷開，DQF2閉合點短路點短路點短路點短路點短路點短路2.1.3.2 DQF1,DQF2都斷開1點短路2點短路3點短路4點短路5點短路6點短路2.1.3.3 DQF1，DQF2都閉

45、合1點短路2點短路3點短路4點短路5點短路6點短路2.1.3.4 DQF1閉合，DQF2斷開1點短路2點短路3點短路4點短路5點短路6點短路2.1.4 不正常運行（某點短路或設備維護檢修）方式下2.1.4.1 崇樂電廠線路故障 DQF1，DQF2都閉合，QF1斷開5點短路2點短路3點短路4點短路1點短路6點短路 DQF1閉合，DQF2斷開，QF1斷開5點短路2點短路3點短路4點短路1點短路6點短路2.1.4.2 陳村變電所線路故障 DQF1，DQF2都閉合，QF4斷開1點短路2點短路3點短路4點短路5點短路6點短路 DQF1閉合，DQF2斷開，QF4斷開1點短路2點短路3點短路4點短路5點短路

46、6點短路2.1.4.3 變壓器T1檢修D(zhuǎn)QF1，QF2，QF1都斷開，DQF2閉合5點短路2點短路3點短路4點短路6點短路2.1.4.4 變壓器T2檢修D(zhuǎn)QF1，QF4，QF5都斷開，DQF2閉合1點短路2點短路3點短路4點短路6點短路短路電流列表如下：短路故障點（KV）K1K2K3K4K5K6正常運行DQF1斷開，DQF2閉合1.0476.1421.0940.7530.7396.142DQF1，DQF2都斷開1.0473.3820.9570.6820.7392.766DQF1，DQF2都閉合1.7866.1911.0940.7531.7866.191DQF1閉合，DQF2斷開1.7864.3

47、551.0170.7151.7864.355不正常運行崇樂電廠線路故障DQF1，DQF2都閉合，QF1斷開0.7393.4040.9570.6820.7393.404DQF1閉合，DQF2斷開，QF1斷開0.7392.7660.8960.6540.7392.766陳村變電所線路故障DQF1，DQF2都閉合，QF4斷開1.0474.3991.0230.7151.0474.399DQF1閉合，DQF2斷開，QF4斷開1.0473.3820.9570.6821.0473.382變壓器T1檢修2.7660.8960.6540.7392.766變壓器T2檢修1.0473.3820.9570.6823.3

48、82由上表可看出：正常運行方式下，當DQF1，DQF2都閉合時是最大運行方式三相短路；不正常運行方式下，變壓器T1檢修時是最小運行方式三相短路。2.2 整定計算2.2.1變壓器保護整定計算2.2.1.1計算各側(cè)一次電流，選出電流互感器變比，確定二次回路額定電流和計算結果列表如下：序號名稱66KV側(cè)（Y）10KV側(cè)（）1變壓器一次額定電流2電流互感器接線方式Y3電流互感器計算變比4電流互感器標準變比5二次回路額定電流從表中可看出10KV側(cè)二次回路額定電流大于66KV側(cè)，因此選10KV側(cè)為基本側(cè)。 計算最大短路電流通過短路電流計算可知：66KV側(cè)：最大三相短路電流為1786A 最小三相短路電流為7

49、39A10KV側(cè)：最大三相短路電流為6191A 最小三相短路電流為2766A 確定保護裝置的一次動作電流 計算10KV側(cè)的一次動作電流，躲過變壓器的勵磁電流式中 可靠系數(shù)，取1.3；變壓器基本側(cè)的額定電流。 躲過外部短路時最大不平衡電流式中 可靠系數(shù)，取1.3； 電流互感器相對誤差，取0.1； 電流互感器同型系數(shù)，取1；外部短路時，流過基本側(cè)的最大短路電流； 變壓器分接頭改變而引起的誤差； 繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差，計算動作電流時，用0.05進行計算。 躲過電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負荷電流式中 變壓器正常運行時歸算到基本側(cè)的最大負荷電流，可用額定電流代替取上述三

50、種條件中最大值作為保護動作電流計算值。即躲過外部短路時最大不平衡電流 確定基本側(cè)（10KV側(cè)）工作線圈的匝數(shù)繼電器動作電流計算值為匝選用實用工作匝數(shù)匝，其中差動繞組實用匝數(shù)匝，平衡繞組匝數(shù)匝。式中 基本側(cè)工作線圈計算匝數(shù)繼電器動作安匝，取60A 確是基本側(cè)實際動作電流及平衡線圈匝數(shù)根據(jù)選取的基本側(cè)工作線圈整定匝數(shù)，算出繼電器的實際動作電流和保護的一次動作電流分別為其中，取相近于的匝數(shù)作為整定匝數(shù)匝，基本側(cè)工作線圈匝數(shù)等于差動線圈和平衡線圈之和，即匝非基本側(cè)平衡線圈的計算匝數(shù)為匝式中 ，基本側(cè)，非基本側(cè)二次回路的額定電流選用與相近的整數(shù)匝作為非基本側(cè)平衡線圈的整定匝數(shù),即匝。 校驗相對誤差因為則

51、以上計算結果有效。 靈敏度校驗按變壓器內(nèi)部短路故障時，最小短路電流校驗，則歸算至66KV側(cè)的10KV母線兩相短路電流：計算最小靈敏系數(shù)滿足要求2.2.1.2 過電流保護整定 動作電流 按式計算固定降壓變考慮電動機自啟動，取自啟動系數(shù)式中 正常運行最大負荷電流自啟動系數(shù)，取1.5可靠系數(shù)，取1.2返回系數(shù)，取0.85流過繼電器電流為應選用DL11/6型繼電器 靈敏度校驗 按式用最小運行方式下變壓器低壓側(cè)兩相短路電流校驗，即滿足靈敏度要求2.2.1.3 過負荷保護過負荷保護的動作電流按躲過額定電流來整定，即過負荷保護動作時限應大于過電流保護時限12個小時時限級差；過負荷保護動作只發(fā)出信號；過負荷保

52、護與過電流保護合用一組電流互感器，動作時限取3S2.2.2 順德配電線路繼電保護整定計算整定線路（順德線）的短路電流短路故障點（A）K2K3K4最大運行方式下61911094753最小運行方式下27668966542.2.2.1 線路參數(shù)電流互感器變比，自啟動系數(shù)功率因數(shù)，三段保護采用接線方式：兩相不完全星型接線2.2.2.2 順德線段線路整定 無時限電流速斷保護一次動作電流的整定。保護裝置的一次動作電流應按躲過本線路末端K3點短路時，流經(jīng)保護裝置的最大三相短路電流繼電器動作電流其中選用DL11/50型繼電器其動作的整定范圍1.2550A 限時電流速斷保護動作電流的整定，計算保護1的段動作電流應先計算出保護2的無時限電流速斷保護的動作電流動作電流整定應按與保護2的無時限電流速斷保護相配合整定繼電器的動作電流為選用DL11/20型，其動作電流整定范圍520A動作時限為應選用DS111型時間繼電器，其時限整定范圍0.11.3S靈敏度校驗滿足規(guī)程要求 定時限過電流保護動作電流