10KV供配電系統(tǒng)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 10KV供配電系統(tǒng)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 XXXX 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 時(shí) 間 2014年6月4日 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 10kv供配電系統(tǒng)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)生活水平的提高，日常生活中出現(xiàn)各種新型用電設(shè)備。在運(yùn)行過程中都可能會(huì)發(fā)生各種各樣的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，為了確保在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障，都能有選擇性的快速切除故障，需要配置多種繼電保護(hù)裝置，必要時(shí)進(jìn)行多重化配置。配電所作為電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，不僅通過其內(nèi)部的變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)電壓變換、接受和分配電能、控制電

2、能的功能，并且在末端用戶與前端變電站之間發(fā)揮著橋梁紐帶的作用。配電所的正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)都是十分重要的，而二次系統(tǒng)能夠完成對(duì)變電所各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及控制等功能。因此，一個(gè)合理的二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)將是變電所甚至整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。本論文以某10kv配電所二次系統(tǒng)為研究對(duì)象，首先對(duì)配電系統(tǒng)及其繼電保護(hù)進(jìn)行概述，介紹了它的組成結(jié)構(gòu)；其次對(duì)系統(tǒng)的繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括配電變壓器保護(hù)和線路保護(hù)等，計(jì)算出相應(yīng)電氣設(shè)備的繼電保護(hù)值，并對(duì)設(shè)備靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)；最后對(duì)配電所二次回路進(jìn)行分析總結(jié)。關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng); 二次系統(tǒng); 繼電保護(hù); 配電所AbstractWith the develop

3、ment of the social living standards, there are all sorts of new type of electric equipment in daily life. Electrical system possibly will break down various in the movement process and exceptionally the running status. To guarantee that the fault occurs in the extent of protection can be selectively

4、 removed fast，we need to dispose many kinds of relay protection installments when the necessity will carry on the multi-densified disposition. The distribution substation is an important component part of the power system, and it links the grid at all voltage levels through its internal transformer,

5、 achieves the function such as voltage conversion, acceptance and distribution of electric energy and control energy, and also plays an important role as a linking bridge between users and front-end transformer substation. The normal operation of the distribution substation is quite important t

6、o the entire power system, while the secondary system could complete the function of real-time monitoring and control among its chains. So a reasonable secondary system design is a security to the safe, reliable and stable operation in the substation even the entire power network. The research objec

7、t in this paper is 10kv secondary system. Firstly, it summarizes the secondary distribution system and shows us the structure of the system. Second we design the system of relay protection, including the distribution transformer protection and line protection, etc In the system all the possible shor

8、t-circuit fault analysis calculated on the basis of a conductor of electrical equipment and checking the sensitivity of equipment. At last, the paper gives an analysis of the secondary circuitKeyword：Power system, secondary system, relay protection，distribution substation II目 錄摘 要IAbstractII1緒論11.1供

9、配電系統(tǒng)11.2課題研究的意義21.3課題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展情況21.4繼電保護(hù)概述31.5本章小結(jié)42一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1電氣主接線概述52.2主接線方案選擇52.3主接線圖62.4短路計(jì)算72.5本章小結(jié)93線路保護(hù)設(shè)計(jì)103.1線路常見故障和保護(hù)配置103.2電流保護(hù)接線方式103.3過電流保護(hù)113.4瞬時(shí)電流速度保護(hù)133.5限時(shí)電流速斷保護(hù)143.6接地保護(hù)153.7線路距離保護(hù)163.8線路整定計(jì)算193.9線路保護(hù)方案223.10本章小結(jié)234變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)244.1變壓器故障類型和保護(hù)配置244.2變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)254.3瓦斯保護(hù)294.4過電流保護(hù)304.5變壓器零序電流

10、保護(hù)304.6過負(fù)荷保護(hù)324.7整定計(jì)算324.8變壓器保護(hù)方案344.9本章小結(jié)355配電所的二次回路365.1.二次回路概念365.2.變配電所操作電源設(shè)計(jì)365.3.電氣測(cè)量儀表385.4.斷路器控制與信號(hào)回路395.5.自動(dòng)重合裝置405.6.本章小結(jié)416結(jié)論42致 謝43參考文獻(xiàn)44文獻(xiàn)綜述46 1 緒論隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)科學(xué)的進(jìn)步，現(xiàn)代社會(huì)是以信息技術(shù)為先導(dǎo)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這就要求電力工業(yè)必須先行，電力工業(yè)已成為衡量一個(gè)國家綜合國力和現(xiàn)代文化水平的標(biāo)志之一。近年來我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，已建成并投入運(yùn)行交流1000kV特高壓輸電線路、直流±800kV特高壓輸電線路

11、，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。截至2011年年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)105577萬千瓦（kW）,居世界第2位，發(fā)電量達(dá)46037億度（kWh），居世界第1位。工業(yè)用電量占全部用電量的70%80%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶1。國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華能集團(tuán)跨入世界500強(qiáng)行列，大唐集團(tuán)接近500強(qiáng)的門檻。電力工業(yè)的快速發(fā)展還帶動(dòng)了我國裝備制造業(yè)自主設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新能力的大幅提升。我國大型空冷發(fā)電機(jī)組的開發(fā)應(yīng)用居國際領(lǐng)先地位，并成為世界上大型循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用最多的國家。1.1 供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的電能用戶，也是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它由總降壓變電所、高壓配電所、配電線路，車間變電所或建筑物變電

12、所和用電設(shè)備組成2。圖1.1為10KV供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。供配電所是用來對(duì)電力系統(tǒng)中的電能（包括電壓和電流）進(jìn)行變換、集中和分配的場所，主要由電力變壓器、配電裝置和二次裝置等組成3。為了得到優(yōu)質(zhì)的電能同時(shí)又保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，我們需要在變電所中進(jìn)行電壓的調(diào)整、潮流的控制以及各種主要電氣設(shè)備和輸配電線路的保護(hù)。圖1.1 供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 課題研究的意義電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個(gè)環(huán)節(jié)組成的。在電力系統(tǒng)中，大量的、各種類型的電氣設(shè)備通過線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起4。因?yàn)楦采w的范圍極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊

13、性，上述五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時(shí)時(shí)平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。 10KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，是連接城市和工廠用電的樞紐，所以對(duì)其二次系統(tǒng)的研究及其重要。二次系統(tǒng)是整個(gè)變電所控制和監(jiān)視的神經(jīng)系統(tǒng)，二次回路是否合理可靠，直接關(guān)系到整個(gè)變電所甚至系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行5?？偨Y(jié)近些年來國內(nèi)外頻現(xiàn)的變電所事故我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，造成系統(tǒng)故障的根本源頭往往出現(xiàn)在二次回路系統(tǒng)中，有的是二次回路本身設(shè)計(jì)存在缺陷，有的是系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，而二次回路卻不能將其及時(shí)切除造成的。由此可見，變電所二次系統(tǒng)的合理性、正確性、精確性對(duì)整個(gè)變電

14、所有著至關(guān)重要的作用。1.3 課題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展情況二次系統(tǒng)現(xiàn)在有四種構(gòu)成模式：常規(guī)模式、微機(jī)監(jiān)測(cè)模式、微機(jī)監(jiān)控模式以及全微機(jī)模式6。常規(guī)模式的二次系統(tǒng)其技術(shù)過于落后，自動(dòng)化水平低，基本上已經(jīng)被淘汰；微機(jī)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控兩種模式在傳統(tǒng)老式變電所的技術(shù)改造中發(fā)揮著重要作用；全微機(jī)模式的二次系統(tǒng)目前也大量使用在各地的變電所中。即便最先進(jìn)的全微機(jī)模式其功能上的重疊、設(shè)備的重復(fù)等不合理問題也使得其存在這樣或那樣的問題，目前最適應(yīng)當(dāng)前科技水平及廣大需求的當(dāng)屬變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)電力系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)成為一個(gè)值得深入探討的問題。根據(jù)我國變電所目前的狀況，以及近些年計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛

15、發(fā)展，使得電力系統(tǒng)的變電技術(shù)有了新的飛躍，在我國的變電所設(shè)計(jì)中已經(jīng)體現(xiàn)出了一些新的趨勢(shì)。 首先，變電所的接線方案更加簡單。這是伴隨著生產(chǎn)者提供的高質(zhì)量的電氣設(shè)備和電網(wǎng)供電可靠性的增加而出現(xiàn)的。比如說斷路器，它是變電所很重要的電氣設(shè)備，近年來，其制造技術(shù)有了很大的發(fā)展，其組成部件大量采用組合模式，減少了開關(guān)之間的連接線，可靠性大大提高。 其次，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。不管從國內(nèi)還是國外，或是從管理、運(yùn)行以及設(shè)計(jì)，對(duì)于變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，各方面的專家均取得了共識(shí)。數(shù)字化、裝配化、智能化、自動(dòng)化是我國在變電所自動(dòng)化技術(shù)方面的幾個(gè)主要體現(xiàn). 1.4 繼電保護(hù)概述電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行中，可能因?yàn)榉N種

16、原因會(huì)發(fā)生各種故障或異常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)生短路故障，燒毀電氣設(shè)備，造成大面積停電，甚至損壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩或解列。因此，必須采取各種有效措施消除或者減少故障。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)迅速切出故障設(shè)備，恢復(fù)正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，以免引起設(shè)備故障。繼電保護(hù)的任務(wù)是自動(dòng)地、迅速地、有選擇地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除，其他非故障設(shè)備恢復(fù)正常供電；正常反應(yīng)電氣設(shè)備的差異運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取措施；與供配電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置配合，提高供配電系統(tǒng)的可靠性7。要完成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)，就必須區(qū)分出電力系統(tǒng)正常、不正常工作和故障狀態(tài)，找出三種運(yùn)行狀態(tài)下的電氣量與正

17、常運(yùn)行時(shí)的差異，利用這種差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常、不正常工作和故障元件的區(qū)分。利用電力系統(tǒng)故障時(shí)，會(huì)引起電流增大、電壓降低、電壓和電流間相位角改變，可構(gòu)成電流保護(hù)、電壓保護(hù)、方向保護(hù)，利用線路始端測(cè)量阻抗降低和兩側(cè)電流之差可以構(gòu)成距離保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)等。根據(jù)繼電保護(hù)的任務(wù)，繼電保護(hù)應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求?？煽啃允侵咐^電保護(hù)在其所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生故障或異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)應(yīng)動(dòng)作；發(fā)生任何保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的故障或異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)不動(dòng)作。選擇性是指當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)裝置動(dòng)作，切出故障，使停電范圍最小，保障系統(tǒng)無故障部分仍然可以正常工作。靈敏度是指設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍

18、內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置具有正確的動(dòng)作能力的裕度。在繼電保護(hù)的范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運(yùn)行方式、故障的性質(zhì)和位置如何，保護(hù)都可以正確動(dòng)作。速動(dòng)性是指發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)盡快切出故障，其目的是提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備或線路的損毀程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘裝置和備用電源自動(dòng)投入的效果等。繼電保護(hù)裝置主要由測(cè)量比較單元、邏輯判斷單元和執(zhí)行輸出單元三部分組成8，如圖1.2。圖1.2 繼電保護(hù)裝置組成方框圖測(cè)量比較單元測(cè)量被保護(hù)設(shè)備的某些狀態(tài)參量，和保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行比較，得出“是”、“非“等邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。常用的測(cè)量比較元件有過電流器、低電壓繼電器、差動(dòng)繼電器

19、和阻抗繼電器等9。邏輯判斷單元根據(jù)測(cè)量比較單元輸出邏輯信號(hào)的大小、性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，按一定的邏輯關(guān)系判斷故障量，確定是否應(yīng)該是斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作，輸出相應(yīng)信號(hào)執(zhí)行輸出單元。執(zhí)行輸出單元根據(jù)邏輯判斷單元的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作，使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或者動(dòng)作。1.5 本章小結(jié)本章簡單介紹了我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，以及供配電系統(tǒng)的基本機(jī)構(gòu)，對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的要求任務(wù)原理等做了概括介紹，要求我們更加注重二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證供電的安全性和可靠性。2 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)122.1 電氣主接線概述電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次設(shè)備按照計(jì)劃要求連接起來，表示生產(chǎn)，匯聚和分配電能的電路1

20、0。它反應(yīng)變電站的電能從輸送到分配的過程。電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。它表明了變壓器，線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量，并且指出應(yīng)該以何種方式來連接變壓器，線路以及如何與電力系統(tǒng)相連接，從而完成變電和輸配電的任務(wù)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定，靈活，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以及對(duì)變電所的電氣設(shè)備選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)和控制方式的確定等均有密切的關(guān)系。2.2 主接線方案選擇目前變電所常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段等11。我們?cè)诒容^各種電氣主接線的優(yōu)劣時(shí)，主要從安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。對(duì)10kv側(cè)的主接線擬定了兩種方案，如圖2.1。(

21、a) (b)圖2.1 主接線方案(a)單母線不分段;（b）單母線分段單母線不分段方式比較簡單，設(shè)備少，操作方便，若某路出線發(fā)生故障或者需要檢修，則要斷開該路出線對(duì)相應(yīng)的斷路器和線路隔離開關(guān)。若母線或者母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或者需要檢修時(shí)，則必須停止整個(gè)系統(tǒng)的供電，運(yùn)行的可靠性和靈活性較差。單母線分段接線方式既可以分段運(yùn)行，也可以并列運(yùn)行。分段運(yùn)行時(shí)，各段母線互不影響，相當(dāng)于但母線不分段接線的運(yùn)行方式，各段母線的電氣系統(tǒng)互不影響。并列運(yùn)行時(shí)，兩條母線都可以從兩個(gè)電源取電，當(dāng)某一電源檢修或者故障時(shí)，不會(huì)造成停電。整體來說供電可靠性高，運(yùn)行靈活操作簡單。 本配電所出線接有工廠，對(duì)于供電的可靠性要求較高

22、，綜上所述，可選用單母線分段接線方式。2.3 主接線圖本配電所10KV有兩回進(jìn)線，分別由兩個(gè)110kv變電所低壓側(cè)經(jīng)過架空線路輸送，配電所低壓側(cè)向一個(gè)工廠和小區(qū)進(jìn)行供電。一次主接線采用單母線分段的不帶旁路母線且供電采用雙回路供電方式，當(dāng)一條母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)切除故障段，保證正常母線不間斷供電，圖2.2為一次系統(tǒng)主接線圖。233.13.23.3圖2.2 一次主接線圖2.4 短路計(jì)算短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱

23、短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都不是對(duì)稱短路12。下面采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計(jì)算。（1）確定基準(zhǔn)值：取基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 則基準(zhǔn)電流 (2) 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值： 架空線路電抗標(biāo)幺值: 查手冊(cè)得 變壓器的電抗標(biāo)幺值： 短路等效電路圖如圖2-2所示圖2.3 短路等效電路圖最大運(yùn)行方式短路時(shí) 短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí)最小運(yùn)行方式下短路時(shí) 短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí)短路時(shí) 短路計(jì)算結(jié)果下表2.1。表2.1 短路計(jì)算結(jié)果K1K2K3K4K5K6最大運(yùn)行方式0.817.817.81.627.127.1最小運(yùn)行方式0.815.5215.521.620.

24、0520.052.5 本章小結(jié)本章是10kv配電的一次主要部分。根據(jù)實(shí)際情況，主要闡述了一次的主接線方案，設(shè)計(jì)出主接線圖。假設(shè)系統(tǒng)可能發(fā)生短路的故障點(diǎn)，簡化主接線圖進(jìn)行短路計(jì)算，為后面線路保護(hù)和變壓器保護(hù)提供依據(jù)。3 線路保護(hù)設(shè)計(jì)3.1 線路常見故障和保護(hù)配置10KV電壓等級(jí)線路較短，通常為單端供電，常見故障有相間短路、單相接地和過負(fù)荷13。因此繼電保護(hù)比較簡單，按GB50062-2008電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)線路相間短路，當(dāng)過電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.50.7s時(shí)，可配置帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。對(duì)10KV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中的單相接地短路，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)。對(duì)于線路過負(fù)

25、荷，應(yīng)配置帶時(shí)限的過電流保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)危機(jī)設(shè)備安全時(shí)，可動(dòng)作于跳閘14。3.2 電流保護(hù)接線方式電流保護(hù)的接線方式是指電流保護(hù)中的電流繼電器與電流互感器二次繞組的接線方式。可分為三相三繼電器方式、兩相兩繼電器方式。為了方便，引入接線系數(shù)，它等于流入繼電器的電流與電流互感器二次繞組的比值，即 （3-1） 3.2.1 三相星形接線方式三相星形接線方式是將三個(gè)電流繼電器和三個(gè)電流互感器連接在一起，互感器和繼電器均接成星型，又稱完全星型接線。如圖3.1所示，三個(gè)繼電器的啟動(dòng)跳閘回路是并聯(lián)連接的，其中任一輸出均可動(dòng)作于跳閘或啟動(dòng)時(shí)間繼電器等。由于在每一相都裝有電流繼電器，因此可以反映各種相間短路和

26、中心點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的單相接地短路。圖3.1 三相三繼電器接線方式3.2.2 兩相星形接線方式兩相星形接線方式是指將兩只電流繼電器分別裝在A、C相的電流互感器連接，又稱不完全星形接線，如圖3.2所示。因?yàn)锽上沒有裝電流互感器和電流繼電器，所以，它不能反映單相短路，只能反映相間短路。此接線方式主要用于小接地電流系統(tǒng)的相間短路保護(hù)。圖3.2 兩相兩繼電器接線方式三相星形接線需要三個(gè)電流互感器和三個(gè)電流繼電器和四根二次電纜，是復(fù)雜且不經(jīng)濟(jì)的。大多運(yùn)用于發(fā)電機(jī)、變壓器等大型貴重電氣設(shè)備的保護(hù)中。兩相星形接線較為簡單經(jīng)濟(jì)，本設(shè)計(jì)中選用兩相星形接線。3.3 過電流保護(hù)當(dāng)線路上的電流大于繼電器的動(dòng)作電流時(shí)繼

27、電器動(dòng)作，這種保護(hù)裝置稱為過電流保護(hù)。根據(jù)繼電器特性的不同，可分為定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)15。一般情況下，它不僅可以保護(hù)本線路的全長，而且可以保護(hù)相鄰線路的全長，起到遠(yuǎn)后備的作用。考慮到10KV線路結(jié)構(gòu)簡單，本設(shè)計(jì)采用定時(shí)限過電流保護(hù)。3.3.1 過電流保護(hù)的接線和原理定時(shí)限過電流接線如圖3.3所示，當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，流過電流繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流，電流繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作，閉合其觸點(diǎn)，時(shí)間繼電器KT線圈得電，經(jīng)過整定時(shí)限后，KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KM和信號(hào)繼電器KS動(dòng)作。KM常開觸點(diǎn)閉合，接通斷路器跳閘線圈YR，斷路器QF跳閘，切除短路故障。同時(shí)KS動(dòng)作，發(fā)出聲音

28、或者燈光信號(hào)。圖3.3 過電流保護(hù)的接線圖3.3.2 過電流保護(hù)整定動(dòng)作電流按躲過線路正常運(yùn)行時(shí)流經(jīng)本線路最大負(fù)荷電流整定，其中保護(hù)裝置的返回電流也必須躲過線路的最大負(fù)荷電流。整定公式如下: (3-2)式中：可靠系數(shù)；自啟動(dòng)系數(shù)；電流繼電器返回系數(shù) 動(dòng)作時(shí)限定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無關(guān)，為了保證選擇性，應(yīng)與后一級(jí)線路保護(hù)的時(shí)限大一個(gè)時(shí)限差，按照階梯原則整定。 (3-3)靈敏度校驗(yàn)當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路主保護(hù)，采用最小運(yùn)行方式下本線路末端的兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)；當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)。 (3-4)式中：保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)

29、作電流。3.4 瞬時(shí)電流速度保護(hù)對(duì)于反應(yīng)于短路電流幅值增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。為了確保其選擇性，此保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分。當(dāng)線路為線路變壓器線路時(shí)，由于變壓器阻抗較大，短路點(diǎn)的電流大為減少，此時(shí)可以保護(hù)線路的全長并可以保護(hù)變壓器一部分。本設(shè)計(jì)因?yàn)榫€路與變壓器相連，所以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)可以保護(hù)線路全長。1.13.4.1 電流速斷接線和工作原理電流速斷保護(hù)是一種不帶時(shí)限的過電流保護(hù),如圖3.4所示，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，電流互感器的二次側(cè)電流增大，當(dāng)大于瞬時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，繼電器1KA和2KA動(dòng)作，信號(hào)繼電器1KS線圈和中間繼電器KM線圈通電，1KS觸點(diǎn)閉合發(fā)出信號(hào)，KM動(dòng)

30、作使斷路器跳閘。圖3.4 電流速斷保護(hù)接線圖 3.4.2 電流速斷保護(hù)整定計(jì)算動(dòng)作電流按照躲開所保護(hù)線路末端最大短路電流的動(dòng)作值整定，即動(dòng)作電流為整定值為 (3-5)式中：可靠系數(shù)； 動(dòng)作時(shí)限由于保護(hù)時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作的，所以動(dòng)作時(shí)限為0s。保護(hù)范圍計(jì)算最小保護(hù)范圍 (3-6)3.5 限時(shí)電流速斷保護(hù)由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長，可以增加一段帶時(shí)限動(dòng)作的保護(hù)來切除本線路上速斷保護(hù)以外的故障，也可以作為速斷保護(hù)的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)。1.23.5.1 工作原理如圖3.5所示保護(hù)2，限時(shí)限電流速斷保護(hù)要保護(hù)線路的全長，因此它的保護(hù)范圍必須延伸到下級(jí)線路去，當(dāng)下及線路出口發(fā)生短路時(shí)

31、，它就要啟動(dòng)。這種情況下，為了保證動(dòng)作的選擇性，就必須使保護(hù)的動(dòng)作帶一定的時(shí)限，此時(shí)限與延伸的范圍有關(guān)，且保護(hù)的范圍不應(yīng)超過下級(jí)線路速斷的范圍，而動(dòng)作時(shí)限要比下級(jí)線路的速斷高出一個(gè)時(shí)限級(jí)差。通過上下級(jí)相互配合，可以使全線路的故障都可以在內(nèi)被切除。圖3.5 限時(shí)電流速斷原理3.5.2 保護(hù)整定動(dòng)作電流限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過下級(jí)線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定，即 (3-7)動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作的選擇性，其動(dòng)作時(shí)限比下級(jí)線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差。由于速斷保護(hù)的時(shí)限接近于0，所以時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限約為0.5s.靈敏度校驗(yàn) 保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端的兩相短路

32、電流進(jìn)行校驗(yàn)。即 （3-8）如果靈敏度不滿足要求時(shí)，可考慮與下級(jí)線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相配合，其動(dòng)作時(shí)間也必須比下級(jí)線路限時(shí)電流速斷大一個(gè)，以保證選擇性。3.6 接地保護(hù)在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，出現(xiàn)較大的短路電流，一般裝有接地短路保護(hù)。三段式零序電流保護(hù)是常用的中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地故障主保護(hù) 11, 運(yùn)用于110KV以上電網(wǎng)中，如圖3.6所示。圖3.6 零序電流原理接線圖對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為電容電流，數(shù)值很小，系統(tǒng)人可以運(yùn)行一段時(shí)間，只需要在發(fā)生接地短路時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)即可，運(yùn)行于35KV以下的電網(wǎng)中，如圖3.7所示。 （a） (b)圖3.

33、7 單相接地保護(hù)原理圖（a）架空線路; （b）電纜線路3.7 線路距離保護(hù)距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值則動(dòng)作的保護(hù)。3.7.1 保護(hù)原理電力系統(tǒng)如圖3.8，按照繼電保護(hù)選擇性的要求，安裝在線路兩端的距離保護(hù)僅在線路MN內(nèi)部故障時(shí)，保護(hù)裝置才應(yīng)該立即動(dòng)作，將相應(yīng)斷路器跳開；而在保護(hù)區(qū)的反方向或者正方向外短路時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。距離保護(hù)的保護(hù)區(qū)用表示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先判斷故障的方向，若故障的方向位于保護(hù)的正方向，則設(shè)法測(cè)出故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，并將和性比較，若小于，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，若大于，反

34、之，則不動(dòng)作。事實(shí)上，通過判斷故障方向，測(cè)量故障距離，判斷出故障是否位于保護(hù)區(qū)內(nèi)，從而決定是否需要跳閘，實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)。圖3.8 距離保護(hù)原理示意圖3.7.2 整定原則（1）距離保護(hù)段整定距離保護(hù)段為無延時(shí)的速動(dòng)段，只反映本線路的故障，下級(jí)線路出口發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)可靠不動(dòng)作。所以整定阻抗應(yīng)躲過本線路末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗來整定，即 （3-9）式中：距離段的整定阻抗； 被保護(hù)線路的長度；被保護(hù)線路單位長度的正序阻抗； 可靠系數(shù)，一般取0.80.85 （2）距離保護(hù)段整定1）距離保護(hù)段整定阻抗按以下兩個(gè)原則進(jìn)行計(jì)算與相鄰線路距離段相配合，且段保護(hù)范圍不應(yīng)超出下級(jí)保護(hù)段的動(dòng)作范圍，保護(hù)的段整定阻抗為

35、（3-10）式中： 可靠系數(shù)，一般取0.8。分支系數(shù)取各種情況下最小值。與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。當(dāng)線路末端母線接有變壓器時(shí)，距離段應(yīng)和變壓器的快速保護(hù)（一般為變壓器差動(dòng)保護(hù)）配合。設(shè)變壓器的阻抗為 ，則距離段整定阻抗為 （3-11）式中： 可靠系數(shù)，一般取0.70.75。2) 靈敏度檢驗(yàn)距離保護(hù)段應(yīng)可以保護(hù)線路全長，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度，要求靈敏度滿足 （3-12）3) 動(dòng)作延時(shí)距離保護(hù)段的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)比與之相配合的相鄰元件保護(hù)動(dòng)作延時(shí)大一 個(gè)時(shí)間級(jí)差 ，即 （3-13）式中：與本保護(hù)的相鄰元件保護(hù)斷最大的動(dòng)作延時(shí)（3）距離保護(hù)段的整定1)段的整定阻抗按以下幾個(gè)原則計(jì)算，取

36、其中最小的作為距離段的整定阻抗。與下級(jí)線路距離保護(hù)段或段配合整定。在與下級(jí)線路距離保護(hù)段配合時(shí)，段整定阻抗為 （3-14）如果下級(jí)線路距離保護(hù)段配合靈敏度系數(shù)不滿足要求，則改為與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)的段相配合。按與下級(jí)變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定 （3-15）按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定 當(dāng)線路的負(fù)荷最大且母線電壓最低時(shí)，負(fù)荷阻抗最小，其值為 （3-16）式中： 正常運(yùn)行時(shí)母線電壓最低值； 被保護(hù)線路最大負(fù)荷電流； 母線額定相電壓2）靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)的段，既作為本線路、段保護(hù)近后備，又作為線路下級(jí)設(shè)備保護(hù)的遠(yuǎn)后備·，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行檢驗(yàn)。 作為近后備時(shí)，按照本線路末端短路校

37、驗(yàn)，計(jì)算式為 （3-17） 作為遠(yuǎn)后備時(shí)，按相鄰設(shè)備末端短路校驗(yàn)，計(jì)算式為 (3-18) 式中： 相鄰設(shè)備的阻抗；分支系數(shù)最大值3）動(dòng)作延時(shí)距離保護(hù)的段的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動(dòng)作延時(shí)大一個(gè)時(shí)間級(jí)差 。3.8 線路整定計(jì)算已知參數(shù)線路的電抗為，工廠側(cè)線路，最大負(fù)荷； 小區(qū)側(cè)線路，最大負(fù)荷 1.33.8.1 階段式電流保護(hù)整定電流斷保護(hù)動(dòng)作電流 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 電流段保護(hù)由于線路下級(jí)為變壓器，電流斷保護(hù)可以保護(hù)線路的全長，所以可以不用考慮電流段保護(hù)。電流段保護(hù)最大負(fù)荷電流 動(dòng)作電流 用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的電流校驗(yàn)近后備靈敏度，即 滿足要求用最小運(yùn)行方式

38、下相鄰線路末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的電流校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度，即 滿足要求動(dòng)作時(shí)間 3.8.2 距離保護(hù)保護(hù)整定變壓器電抗 距離保護(hù)段整定阻抗為 動(dòng)作延時(shí) 距離保護(hù)段按躲開變壓器低壓側(cè)短路整定 靈敏度檢驗(yàn) 不滿足要求動(dòng)作時(shí)限 距離保護(hù)段按躲開最小負(fù)荷阻抗整定 設(shè)相間距離III段采用方向阻抗繼電器，整定計(jì)算公式為 取3.9 線路保護(hù)方案對(duì)于10KV輸電線路，考慮其常見保護(hù)配置，本方案采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)以及單相接地短路保護(hù)，其保護(hù)展開圖3.9如下。KA1KA2和KA3KA4電流繼電器（LL-11A型），分別構(gòu)成過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)， 圖3.9 10KV線路保護(hù)展開圖TA

39、1、TA2為電流互感器，型號(hào)為LZZBJ12-12,額定電壓12KV,變比選擇600A/5A。3.10 本章小結(jié)電能在輸電線路輸送過程中，往往因?yàn)樽匀粸?zāi)害或者人為原因造成線路的短路或者斷線。其中單相接地短路和相間短路最為常見。本章主要對(duì)線路保護(hù)進(jìn)行分析，以三段式電流保護(hù)作為線路的主保護(hù)，簡約介紹了零序電流保護(hù)。針對(duì)電流保護(hù)的缺點(diǎn)，對(duì)線路的距離保護(hù)進(jìn)行詳細(xì)分析，論述了原理及其整定計(jì)算。最后用cad繪出線路保護(hù)的展開圖。4 變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)4.1 變壓器故障類型和保護(hù)配置電力變壓器的常見故障分為短路故障和異常運(yùn)行狀態(tài)兩種。短路故障按發(fā)生在變壓器油箱的內(nèi)外分為內(nèi)部短路故障和外部短路故障。內(nèi)部短路故障有

40、繞組的匝間短路和相間短路。外部短路故障有引出線的相間短路，外部相間短路引起的過電流，中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓。變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)有過負(fù)荷，釉面降低，變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障16。根據(jù)上述變壓器的常見故障，按照GB500622008規(guī)定，對(duì)變壓器保護(hù)常做如下配置：1、氣體保護(hù)。針對(duì)400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器和800KVA以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù),其中輕瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作與各側(cè)斷路器。2、縱差保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，10000KVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器和6300KVA及以上的并列運(yùn)

41、的變壓器，宜裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。3.后備保護(hù)。對(duì)于由外部相間短路引起的變壓器過電流，可采用下列保護(hù)作為后備保護(hù)。過電流保護(hù)。宜用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動(dòng)的過電流保護(hù)。宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)?？捎糜?3000kVA及以上的升壓變壓器。對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述、保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。上述各項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。4.中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)110kV

42、及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)17。4.2 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)12344.14.24.2.1 基本原理以雙繞組變壓器為例，如圖4.1為雙繞組單相變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖。變壓器兩側(cè)裝有電流互感器，其二次線圈串聯(lián)成環(huán)路，差動(dòng)繼電器并接在差動(dòng)環(huán)路上。流入差動(dòng)繼電器KD的差動(dòng)電流為變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差即 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為 式中：縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作電流差動(dòng)電流的有效值，。圖4.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)接線圖若選擇變壓器變比且使電流互感器的變比為 ，

43、則 忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)一次電流的關(guān)系為。差動(dòng)電流為零，保護(hù)不動(dòng)作；變壓器內(nèi)部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點(diǎn)故障時(shí)，相當(dāng)于變壓器內(nèi)部多了一個(gè)故障支路，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流等于故障點(diǎn)電流（變換到電流互感器二次側(cè)），只要故障電流大于差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流，差動(dòng)保護(hù)就能迅速動(dòng)作18。圖4.2 三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線單相示意圖電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞組變壓器是一樣的。圖4.2所示的是Y，y,d11接線方式三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相示意圖，接入縱差動(dòng)繼電器的差電流為: 三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇也要參照Y

44、d11雙繞組變壓器的方式進(jìn)行調(diào)整，即d側(cè)電流互感器用Y接線方式；兩個(gè)Y側(cè)電流互感器則采用d接線方式。設(shè)變壓器的高-低側(cè)（1-3）和中-低側(cè)（2-3）的變比為和考慮到正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)變壓器各側(cè)電流滿足 電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足 1.2.3.4.4.1.4.2.4.2.1.4.2.2. 變壓器差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流為了提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，在變壓器正常運(yùn)行和區(qū)外短路時(shí)，流入繼電器的不平衡電流應(yīng)盡可能小，甚至為零，但由于變壓器連接組別和電流互感器的變比等原因，不平衡電流不可能為零，主要有以下幾個(gè)原因19： 變壓器連接組別引起的不平衡電流變壓器通常是YD11連接組，變壓器兩側(cè)線電流之間就有30&

45、#176;的相位差。因此，即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的大小相等，保護(hù)的差動(dòng)回路仍然會(huì)出現(xiàn)由相位引起的不平衡電流。為了消除這一相位差，我們可以將變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接成三角形接線，變壓器的三角形接線側(cè)的電流互感器接成星形接線，如圖4.3所示，這樣變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流相位相同，消除了由變壓器連接組別引起的不平衡電流。圖4.3 雙繞組三相變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理接線圖（a）接線圖；（b）對(duì)稱工況下的相量關(guān)系電流互感器變比引起的不平衡電流為了使變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流相等，需要選擇合適的電流互感器的變比，但電流互感器的變比是按標(biāo)準(zhǔn)分為若干等級(jí)，而實(shí)際需要的變比與產(chǎn)品的標(biāo)

46、準(zhǔn)變比往往不同，不可能使差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)的電路相等，從而產(chǎn)生不平衡電流?？衫貌顒?dòng)繼電器中的平衡線圈或自耦電流互感器消除由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流。變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流在變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)的過程中，由于變壓器鐵芯中的磁通不能突變，在變壓器一次繞組中產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，涌流中含有數(shù)值很大的非周期分量，涌流可達(dá)到變壓器額定電流的810倍，勵(lì)磁涌流不反映到二次繞組。因此，在差動(dòng)回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流通過差動(dòng)繼電器?？衫盟亠柡碗娏骰ジ衅骰虿顒?dòng)繼電器的速飽和鐵芯減小勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流。4.2.3. 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流整定躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流

47、，計(jì)算式為 式中：可靠系數(shù)，一般取1.3；外部短路時(shí)最大不平衡電流；躲開變壓器最大的勵(lì)磁電流，整定式為 式中：可靠系數(shù)，取1.31.5;變壓器額定電流；勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)，取48.躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流。即 式中：變壓器最大負(fù)荷電流，在最大負(fù)荷電流不確定時(shí)，可取變壓器額定電流。按照上述三個(gè)條件計(jì)算縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并取最大值。靈敏度校驗(yàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)式為 式中： 各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流靈敏度一般應(yīng)不低于2。4.3 瓦斯保護(hù)4.3.1 瓦斯保護(hù)簡介電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，在故障

48、電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其它絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置，稱為瓦斯保護(hù)，它和縱差動(dòng)保護(hù)共同組成變壓器的主保護(hù)20。1.2.3.4.4.1.4.2.4.3.4.3.1.4.3.2. 瓦斯保護(hù)原理瓦斯保護(hù)的原理接線圖如下圖4.4，圖4.4 瓦斯保護(hù)原理接線圖當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體繼電器KG動(dòng)作，上觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，氣體繼電器下觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)中間繼電器KM,使斷路器跳閘線圈YR動(dòng)作，斷路器跳閘，同時(shí)信號(hào)繼電器KS發(fā)出重瓦斯信號(hào)。為了避免重瓦斯動(dòng)作時(shí)，

49、氣體繼電器因油氣混合物沖擊引起觸點(diǎn)“抖動(dòng)”，利用中間繼電器觸點(diǎn)1-2進(jìn)行“自保持”，以保證斷路器可靠跳閘。變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行濾油、加油、換硅膠時(shí)，必須將重瓦斯經(jīng)切換片XB改接信號(hào)燈HL,防止重瓦斯誤動(dòng)作，使斷路器跳閘。氣體保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快，靈敏度高，穩(wěn)定可靠，接線簡單，能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種類型故障，特別是短路匝數(shù)很少的匝間短路，其他保護(hù)可能不動(dòng)作。瓦斯保護(hù)的動(dòng)作速度是比較慢的，如何提高縱差動(dòng)保護(hù)在繞組匝間短路時(shí)的靈敏度仍是一個(gè)重要的課題。4.4 過電流保護(hù)過電流保護(hù)可以作為變壓器相間短路的后備保護(hù)，保護(hù)裝置的單相原理接線如圖所示，其工作原理與線路定時(shí)限過電流保護(hù)相同。保護(hù)動(dòng)作后，跳開變

50、壓器兩側(cè)的斷路器。保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即 可按以下情況考慮，取最大值。對(duì)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺(tái)最大容量的變壓器時(shí)，在其他變壓器中出現(xiàn)的過負(fù)荷。當(dāng)各臺(tái)變壓器容量相同時(shí)，公式為 式中：n并列運(yùn)行變壓器的可能最少臺(tái)數(shù)；對(duì)降壓變壓器，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流，公式為 式中：正常工作時(shí)的最大負(fù)荷電流；綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限和靈敏系數(shù)的校驗(yàn)，與線路保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)相同。4.5 變壓器零序電流保護(hù)電力系統(tǒng)中接地故障是最常見的故障形式。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保

51、護(hù)。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反映這些電氣量構(gòu)成的21。中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無例外的都采用零序過電流保護(hù)作為變壓器接地后備保護(hù)，零序電流保護(hù)通常采用兩段式。零序電流段與相鄰元件零序電流保護(hù)段相配合；零序電流段與相鄰元件零序電流保護(hù)后備段（注意:不是段）相配合。零序電流保護(hù)在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問題。根據(jù)需要，每段零序電流可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。圖4.5所示是雙繞組變壓器零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。零序過電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù)圖4.5 零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯應(yīng)斷開母聯(lián)斷路器QF,使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流保護(hù)段和段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限、跳開母聯(lián)斷路器QF，長時(shí)限、跳開變壓兩側(cè)段路器。零序電流保護(hù)段的動(dòng)作電流按下式整定 式中：可靠系數(shù)，取1.2； 零序電流分支系數(shù)； 相鄰元件零序電流段的動(dòng)作電流。零序電流段的短時(shí)限取；長時(shí)限在上再增加一級(jí)時(shí)限。零序電流保護(hù)段