畢業(yè)論文試論變壓器繼電保護(hù)

1、常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作 者： 熊永鵬 學(xué) 號： 40941238 作 者： 學(xué) 號： 作 者： 學(xué) 號： 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 供用電技術(shù) 題 目： 試論變壓器繼電保護(hù) 指導(dǎo)者：金旭棟評閱者： 年 月 摘要Undergraduate Design(Thesis)RELAY PROTECTION OF POWER SYSTEMBYXiong Yong-pengSupervised byLecturer Jin Xu-dong School of Electric Power EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune 202

2、1 目錄一摘要二變壓器概述三變壓器繼電保護(hù)的任務(wù)與要求四電力變壓器繼電保護(hù)裝置配置原那么五電力變壓器繼電保護(hù)的類型 六電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方案6.1 差動保護(hù)設(shè)計(jì)6.2 瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)過電流保護(hù)設(shè)計(jì)6.4 設(shè)計(jì)結(jié)論七電力變壓器繼電保護(hù)的意義八結(jié)論九謝詞十參考文獻(xiàn)摘要電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的電氣設(shè)備,它在整個電力系統(tǒng)中起轉(zhuǎn)換樞紐的作用,變壓器的平安運(yùn)行與否,直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地工作。因此,為了供電的可靠性和系統(tǒng)正常運(yùn)行,就必須視其容量的大小、電壓的上下和重要程度,設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。關(guān)鍵詞：變壓器、繼電保護(hù)、設(shè)計(jì)方案Abstract變壓器原理圖一、變壓器的工作原理下面以單

3、相雙繞組變壓器為例分析其工作原理：在一個閉合的鐵心上纏繞兩個繞組，其匝數(shù)既可以相同，也可以不同，但一般是不同的。如圖2.1所示，兩個繞組之間只有磁的耦合，而沒有電的聯(lián)系。圖2.1 單相雙繞組變壓器原理圖 與電源相連的繞組，接受交流電能，通常稱為原邊繞組(初級繞組、一次繞組)，以A、X標(biāo)注其出線端；與負(fù)載相連的繞組，送出交流電能，通常稱為副邊繞組(次級繞組、二次繞組)，以a、x標(biāo)注其出線端。原邊的匝數(shù)、電壓、電動勢、電流分別以N1、u1、e1、i1來表示；副邊的匝數(shù)、電壓、電動勢、電流分別以N2、u2、e2、i2來表示。當(dāng)原邊繞組接通電源，便會在鐵心中產(chǎn)生與電源電壓同頻率的交變磁通。忽略漏磁，該

4、磁通便同時與原、副邊繞組相交鏈，耦合系數(shù)kc=1，這樣的變壓器稱為理想變壓器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可寫出電壓、電動勢的瞬時方程式分別為 21于是可得電動勢比：。假設(shè)磁通、電動勢均按正弦規(guī)律變化，k稱為變壓器的變比，也稱為匝比，通常用有效值之間的比值來表示： 22式(22)說明，變壓器一、二次繞組的電壓比就等于一、二次繞組的匝數(shù)比。因此，要使一、二次繞組有不同的電壓，只要使一、二次繞組有不同的匝數(shù)即可。 二、變壓器的根本結(jié)構(gòu)變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件有：鐵心和繞組兩個根本局部組成的器身，以及放置器身且盛滿變壓器油的油箱。此外，還有一些為確保變壓器運(yùn)行平安的輔助器件。圖2.2為一臺油浸式電力變壓器外形圖。

5、 1放油閥門 2繞組 3鐵心 4油箱 5分接開關(guān) 6低壓套管7高壓套管 8氣體繼電器 9平安氣道 10油表 11儲油柜 12吸濕器 13濕度計(jì) 圖2.2油浸式電力變壓器 一 鐵心外表具有絕緣膜的硅鋼片鐵心由鐵芯柱和鐵軛兩局部組成，構(gòu)成變壓器磁路的主要局部。為了減小交變磁通在鐵心中引起的損耗，鐵心通常用厚度為0.3 mm0.5mm、疊裝而成。圖2.3(a)、(b)所示的變壓器，從外面看，線圈包圍鐵心柱，稱為心式結(jié)構(gòu)；圖2.4所示的變壓器，從外面看，鐵心柱包圍線圈，那么稱為殼式結(jié)構(gòu)。小容量變壓器多采用殼式結(jié)構(gòu)。交變磁通在鐵心中引起渦流損耗和磁滯損耗，為使鐵心的溫度不致太高，在大容量的變壓器的鐵心中

6、往往設(shè)置油道，而鐵心那么浸在變壓器油中，當(dāng)油從油道中流過時，可將鐵心中產(chǎn)生的熱量帶走。二繞組繞組構(gòu)成變壓器電路的主要局部。原、副邊繞組一般用銅或鋁的絕緣導(dǎo)線纏繞在鐵心柱上。高壓繞組電壓高，絕緣要求高，如果高壓繞組在內(nèi)，離變壓器鐵心近，那么應(yīng)加強(qiáng)絕緣，提高了變壓器的本錢造價。因此，為了絕緣方便，低壓繞組緊靠著鐵心，高壓繞組那么套裝在低壓繞組的外面。兩個繞組之間留有油道，既可以起絕緣作用，又可以使油把熱量帶走。在單相變壓器中，高、低壓繞組均分為兩局部，分別纏繞在兩個鐵心柱上，兩局部既可以串聯(lián)又可以并聯(lián)。三相變壓器屬于同一相的高、低壓繞組全部纏繞在同一鐵心柱上。 只有繞組和鐵心的變壓器稱為干式變壓器

7、。大容量變壓器的器身放在盛有絕緣油的油箱中，這樣的變壓器稱為油浸式變壓器。 a單相心式變壓器 b三相心式變壓器 圖2.3 心式結(jié)構(gòu)變壓器 圖2.4 殼式結(jié)構(gòu)變壓器三其他結(jié)構(gòu)部件變壓器的器身放在裝有變壓器油的油箱內(nèi)。變壓器油既是一種絕緣介質(zhì)，又是一種冷卻介質(zhì)。為使變壓器油能長久地保持良好狀態(tài)，在變壓器油箱上面裝有圓筒形的儲油柜。儲油柜通過連通管與油箱相通，柜內(nèi)油面高度隨著油箱內(nèi)變壓器油的熱脹冷縮而變動，儲油柜使油與空氣的接觸面積減小，從而減少油的氧化和水分的侵入。另外氣體繼電器和平安氣道是在故障時保護(hù)變壓器平安的輔助裝置。三、變壓器的額定值按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)注在銘牌上的，代表變壓器在規(guī)定使用環(huán)

8、境和運(yùn)行條件下的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，稱為變壓器的額定值(或稱為銘牌數(shù)據(jù))，主要有：額定容量是變壓器在正常運(yùn)行時的視在功率，通常以SN來表示，單位為伏安(VA)或千伏安(kVA)。對于一般的變壓器，原、副邊的額定容量都設(shè)計(jì)成相等。額定電壓：在正常運(yùn)行時，規(guī)定加在原邊繞組上的電壓，稱為原邊的額定電壓，以U1N來表示；當(dāng)副邊繞組開路(即空載)，原邊繞組加額定電壓時，副邊繞組的測量電壓，即為副邊額定電壓，以U2N來表示。在三相變壓器中，額定電壓系指線電壓，單位為伏(V)或千伏(kV)。額定電流：是指根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出來的電流值。原、副邊的額定電流分別用I1N、I2N來表示，單位為安(A)。額定頻率

9、：我國以及大多數(shù)國家都規(guī)定fN=50Hz。額定容量、額定電壓和額定電流之間的關(guān)系為： 單相變壓器： 三相變壓器： 此外，變壓器的銘牌上還一般會標(biāo)注效率、溫升、絕緣等級等。小結(jié)：變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理工作的。它具有變壓、變流、變阻抗的作用。變壓器一、二次繞組的電壓比等于其匝數(shù)比。由鐵心及繞組構(gòu)成了變壓器的磁路和電路局部，亦即變壓器的起身。變壓器的額定值代表了變壓器在規(guī)定使用環(huán)境和運(yùn)行條件下的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，使用時應(yīng)正確的選擇。 二電力變壓器繼電保護(hù)的任務(wù)與要求繼電保護(hù)裝置是按照保護(hù)的要求，將各種繼電器按一定的方式進(jìn)行連接和組合而成的電氣裝置，其任務(wù)是：1故障動作于跳閘 在供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，

10、反響故障的繼電保護(hù)裝置動作，使最近的斷路器跳閘，切除故障局部，使系統(tǒng)的其他局部恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時發(fā)出信號，提醒運(yùn)行值班人員及時處理。2異常狀態(tài)時發(fā)出報(bào)警信號 在供配電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，如過負(fù)荷或出現(xiàn)故障苗頭時，有關(guān)繼電保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號，提醒運(yùn)行值班人員及時處理，消除異常工作狀態(tài)，以免開展為故障。電力設(shè)備發(fā)生短路故障時，產(chǎn)生很大的短路電流；電網(wǎng)電壓下降，電氣設(shè)備過熱燒壞；充油設(shè)備的絕緣油在電弧作用下分解產(chǎn)生氣體，出現(xiàn)噴油甚至著火；導(dǎo)線被燒斷，供電被迫中斷。特別嚴(yán)重時電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行被破壞，發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)被迫解列，甚至可能引起電網(wǎng)瓦解。針對電氣設(shè)備發(fā)生故障時的各種形態(tài)及電氣量的變化，

11、設(shè)置了各種繼電保護(hù)方式：電流過負(fù)荷保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、電流方向保護(hù)、低電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、電流閉鎖電壓速斷保護(hù)、差動保護(hù)、距離保護(hù)、高頻保護(hù)等，此外還有反映非電氣量的瓦斯保護(hù)等。為了能正確無誤而又迅速地切斷故障，使電力系統(tǒng)能以最快速度恢復(fù)正常運(yùn)行，要求繼電保護(hù)具有足夠的選擇性、可靠性、快速性和靈敏性。1選擇性 當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置動作，切除故障，而系統(tǒng)的其他局部仍正常運(yùn)行。滿足這一要求的動作，稱為“選擇性動作。如果系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置不動作拒動作，而離故障遠(yuǎn)的前一級保護(hù)動作裝置動作越級動作，就叫做“失去選擇性。2可靠性 保護(hù)裝置在應(yīng)該動作

12、時，就應(yīng)該動作，不應(yīng)該拒動作。而在不應(yīng)該動作時，就不應(yīng)該誤動作。保護(hù)裝置的可靠程度，與保護(hù)裝置的原件質(zhì)量、接線方案以及安裝、整定和運(yùn)行維護(hù)等多種因素有關(guān)。3快速性快速切除故障，可以把故障局部控制在盡可能輕微的狀態(tài)，減小系統(tǒng)電壓因短路故障而降低的時間，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但快速性有時會與選擇性發(fā)生矛盾，這是就要根據(jù)具體情況，通過選取最正確保護(hù)配合方式以到達(dá)在確保所需選擇性的根底上，到達(dá)令人滿意的快速性。(4)靈敏性這是表征保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反響能力的一個參數(shù)。如果保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)及其輕微的故障都能及時的反響動作，那么說明保護(hù)裝置的靈敏度高。靈敏度用“靈敏系數(shù)sen

13、sitive coefficient來衡量。對過電流保護(hù)，其靈敏系數(shù)的定義為：S 式中，Ik.min為保護(hù)裝置的保護(hù)區(qū)末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時的最小短路電流；Iop.1為保護(hù)裝置的一次側(cè)動作電流，即保護(hù)裝置動作電流Iop換算到一次側(cè)的值。 對低電壓保護(hù)，其靈敏系數(shù)的定義為： Sp 式中，Uk.max為保護(hù)裝置的保護(hù)區(qū)末端短路時，在保護(hù)裝置安裝處母線上的最大剩余電壓；Uop.1為保護(hù)裝置的一次側(cè)動作電壓，即保護(hù)裝置動作電壓換算到一次電路側(cè)的值。在GB50062-1992?電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中，對各種繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)均有一個最小值的規(guī)定，應(yīng)以此作為各種繼電保護(hù)靈敏度檢驗(yàn)的依據(jù)

14、。 以上四項(xiàng)要求對于一個具體的保護(hù)裝置來說，不一定都是同等重要的，而是往往有所側(cè)重。但對于電力變壓器，由于它是供配電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，因此對它的保護(hù)裝置的靈敏度要求較高。 繼電保護(hù)裝置撤滿足上述四項(xiàng)根本要求外，還應(yīng)便于調(diào)試和維修，且盡可能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所要求的靈活性。P2303電力變壓器繼電保護(hù)概述310KV配電變壓器的繼電保護(hù)主要有過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)。高壓為610KV的配電變電所主變壓器，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保護(hù)。如果過電流保護(hù)的動作時間大于0.5-0.7s，那么應(yīng)補(bǔ)充裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的變壓器，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)氣體繼電保護(hù)通常

15、瓦斯保護(hù)。容量在400KVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單臺運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及氣體繼電保護(hù)在變壓器內(nèi)部有輕微故障通稱“重瓦斯是，一般均動作于跳閘。對于高壓側(cè)為35KV及以上的總降壓變電所主變壓器來說，也應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、和氣體繼電保護(hù)，在有可能過負(fù)荷時，也需裝設(shè)負(fù)荷保護(hù)。如果單臺運(yùn)行的變壓器容量在10000KVA及以上或并列運(yùn)行的變壓器每臺容量在6300KVA及以上時，那么要求裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)來取代電流速斷保護(hù)。三電力變壓器繼電保護(hù)裝置配置原那么在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時,繼電保護(hù)裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)

16、在最短時間和最小區(qū)域內(nèi),自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除,或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源,以減輕或防止設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。其配置原那么如下:1)對于6.3MV·A及以上的常用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器,IOMV·A及以上廠備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,以及2MV·A及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不滿足要求的變壓器,應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)裝置。對高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器,可裝設(shè)雙重差動保護(hù)裝置。2)當(dāng)在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經(jīng)電弧電阻的接地短路)時,由于故障點(diǎn)電流和電弧的作用,將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而

17、分解產(chǎn)生氣體,它們將從油箱流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時,油會迅速膨脹并產(chǎn)生大量的氣體,此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。因此,變壓器應(yīng)安裝瓦斯保護(hù)裝置。3)對由外部相間短路引起的變壓器過電流,根據(jù)變壓器容量和運(yùn)行情況的不同以及對變壓器靈敏度的要求不同,可采用過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)、負(fù)序電流和單相式低電壓起動的過電流保護(hù)或阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)、帶時限動作于跳閘。四電力變壓器繼電保護(hù)的類型1.變壓器的過電流保護(hù)無論是采用電流繼電器還是脫扣器，也無論是定時限還是反時限，變壓器過電流保護(hù)的組成、原理與前面所講電力線路過電流保護(hù)的組成、原理完全相同相同。變壓器過電流保護(hù)動作電流的

18、整定，也與電力線路過電流保護(hù)的整定根本相同，只是式6-9和式6-10中的L應(yīng)取為1.5-3I,這I為變壓器的額定一次電流。變壓器過電流保護(hù)動作時間的整定，也與電力線路過電流保護(hù)的整定相同，也按“階梯原那么整定。但對電力系統(tǒng)的終端用戶變電所，其動作時間可整定為最小值0.5。變壓器過電流保護(hù)的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時換算到高壓側(cè)的短路電流值I來檢驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)SP1.5。如果SP達(dá)不到要求，可采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)。2.變壓器的電流速斷保護(hù)變壓器的電流速斷保護(hù)，其組成、原理也與電力線路的電流速斷白虎完全相同。變壓器電流速斷保護(hù)的動作電流速斷電流的整定計(jì)算公

19、式與線路電流速斷保護(hù)的根本相同，只是式6-19中的I應(yīng)取為低壓母線的三相短路電流周期分量有效值換算到高壓側(cè)的短路電流值，及變壓器電流速斷保護(hù)的速斷電流應(yīng)按躲過低壓母線三相短路電流周期分量有效值來整定。變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度，按其保護(hù)裝置安裝處及高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相的短路電流IK2來檢驗(yàn)。要求其靈敏系數(shù)SP.變壓器的電流速斷保護(hù)也有保護(hù)不到的“死區(qū)。彌補(bǔ)死區(qū)的措施，也是配備帶時限的過電流保護(hù)?？紤]到電力變壓器在空載投入或者恢復(fù)電壓時將出現(xiàn)一個沖擊性的可高達(dá)8-10I1n.t的勵磁涌流，為防止此沖擊性電流引起電流速斷保護(hù)誤動作，可在速斷保護(hù)整定后，將變壓器空載試投幾次，以檢查速

20、斷保護(hù)是否誤動作。3變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷保護(hù)，其組成、原理也與電力線路的過負(fù)荷保護(hù)完全相同。變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動作電流整定計(jì)算公式，也與電力線路過負(fù)荷保護(hù)的根本相同，只是式6-23中的I30應(yīng)取為變壓器的額定一次電流I1n.t。其動作時間也取為10-14s。例6-33變壓器低壓側(cè)的單相短路保護(hù)變壓器低壓側(cè)的單相短路保護(hù)，可采取以下措施之一：1低壓側(cè)裝設(shè)三相均帶過電流脫扣器的低壓斷路器保護(hù) 這種低壓斷路器，即作為低壓側(cè)的主開關(guān)，操作方便，便于自動投入，提高供電可靠性，又可用來保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和單相短路。這種措施在各類用戶配電變電所中得到廣泛應(yīng)用。2低壓側(cè)三相裝設(shè)熔斷器保護(hù) 這種措

21、施既可保護(hù)變壓器低壓側(cè)的相間短路，也可保護(hù)其單相短路。但由于熔斷器熔斷后更換熔體需一定時間，影響連續(xù)供電，所以這種措施主要用在供不重要的較小容量的變壓器。3在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出線上裝設(shè)零序電流保護(hù)見圖6-32 這種零序電流保護(hù)的動作電流IOP(0)按躲過變壓器低壓側(cè)的最大不平衡電流來整定，其計(jì)算公式為 IOP(0)=四變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)差動保護(hù)分縱聯(lián)差動保護(hù)和橫聯(lián)差動保護(hù)兩種，縱聯(lián)差動保護(hù)用于單回路，橫聯(lián)差動保護(hù)用于雙回路。差動保護(hù)利用故障時產(chǎn)生的不平衡電流來動作。保護(hù)靈敏性很高，而且動作迅速。按GB50062-1992規(guī)定，10000KVA及以上的并列運(yùn)行變壓器和6300KVA及以上的

22、并列運(yùn)行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。6300KVA及一下單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器，也可裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時，亦宜裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。（一） 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)原理變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)，主要用于保護(hù)變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間短路，也可用來保護(hù)變壓器內(nèi)部的匝間短路，其保護(hù)區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間。（二） Yd11聯(lián)結(jié)變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)接線 總降壓變電所的主變壓器通常采用Yd11聯(lián)結(jié)組，這就造成該變壓器兩側(cè)電流有30度的相位差。為了消除它在差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流Idsp,因此將裝設(shè)在變壓器三角形聯(lián)結(jié)一側(cè)的電流互感器結(jié)成星形聯(lián)結(jié)，如下圖。 此外，在變

23、壓器縱聯(lián)差動保護(hù)裝置中，還應(yīng)設(shè)法減小由兩側(cè)電流互感器電流比與變壓器變壓比不能完全配合而引起的不平衡電流，并設(shè)法減小由變壓器勵磁涌流只通過變壓器一次繞組而引起的不平衡電流，因此這種保護(hù)裝置是比擬復(fù)雜、本錢也是比擬高的。實(shí)際上，在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流的因素很多，不可能平安消除，而只能使之減小到最小值。五、變壓器氣體繼電保護(hù) 氣體繼電保護(hù)Gas protection是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種根本的繼電保護(hù)裝置。按GB-50062-1992規(guī)定，800KVA及以上的一般場所的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體繼電保護(hù)。 氣體繼電器Gas relay舊稱瓦斯

24、繼電器，是氣體繼電保護(hù)的根本元件，裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，如下圖。為了使油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器應(yīng)裝設(shè)1%-5%的傾斜度；二變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱頂蓋也有2%-4%的傾斜度。（一） 氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 氣體繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是開口杯式氣體繼電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 在變壓器正常運(yùn)行下，氣體繼電器的容器內(nèi)包括其中的上、下開口油杯都是充滿油的；而上、下油杯因各自平衡錘的作用而升起，如下圖。此時上下兩點(diǎn)都是斷開的。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)入氣體繼電器的容器，并由上而下地

25、排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有剩余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，如下圖。此時上觸點(diǎn)接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動油流迅猛地由油箱通過連通管進(jìn)入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降，如下圖。此時下觸點(diǎn)接通跳閘回路通過中間繼電器，使斷路器跳閘，同時發(fā)出音響和燈光信號通過信號繼電器，這稱之為“重瓦斯動作。 如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡，如下圖。顯示氣體繼電器的上油杯下降，發(fā)出“輕瓦斯報(bào)警信號；隨后下油杯下降，動作于跳閘，切除變壓器，同時發(fā)出“重

26、瓦斯報(bào)警信號。（二） 變壓器氣體繼電保護(hù)的接線三變壓器氣體繼電保護(hù)動作后的故障分析 氣體繼電保護(hù)動作后，可由蓄積在氣體繼電器內(nèi)的氣體性質(zhì)來分析故障原因和進(jìn)行處理，如表所示氣體性質(zhì)故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器內(nèi)含有空氣允許繼續(xù)運(yùn)行灰白色、有巨臭，可燃紙質(zhì)絕緣燒毀應(yīng)立即停電檢修黃色，難燃木質(zhì)絕緣燒毀應(yīng)停電檢修深灰色或黑色。易燃油內(nèi)閃絡(luò)，油質(zhì)碳化應(yīng)分析油樣，必要時停電檢修P265 五電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方案5.1差動保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器差動保護(hù)動作電流設(shè)計(jì)原那么是將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常時的“環(huán)流接線,當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時,差動繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器(CT)的二次電流之差

27、,它近于O,差動繼電器不動作,保護(hù)也不會動作。即在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時,差動保護(hù)不應(yīng)動作。由于高性能計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn),在變壓器1套保護(hù)裝置中包含主保護(hù)、各側(cè)全部后備保護(hù)的2套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置已開發(fā),并得到廣泛應(yīng)用。因此,為反響電力變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障,對高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器,可裝設(shè)雙重差動保護(hù),到達(dá)反響變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)作為主保護(hù),瞬時動作于斷開各側(cè)斷路器的目的。雙重差動保護(hù)裝置中,CT的二次繞組分配可以按以下方法進(jìn)行設(shè)計(jì):將第1套保護(hù)電流回路接原差動保護(hù)CT次繞組,即接獨(dú)立CT,旁代

28、時需切換;第2套保護(hù)接原后備保護(hù)CT二次繞組,即接主變套管CT,旁代時不需切換。雖然旁代時第2套保護(hù)對降壓變壓器的高、中壓側(cè)來說,其保護(hù)范圍不包括獨(dú)立CT到變壓器套管的引線,縮短了差動保護(hù)范圍,但可以保障旁代時2套保護(hù)都在運(yùn)行。這樣當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或外部故障時,差動繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之差接近于O(實(shí)際為由多種原因引起的不平衡電流,由于不平衡電流小)差動保護(hù)不動作,保護(hù)也不會動作。當(dāng)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,差動繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之和為故障點(diǎn)短路電流,大于繼電器動作電流,繼電器動作,跳變壓器各側(cè)斷路器切除故障,同

29、時發(fā)動作信號,起到保護(hù)作用。5.2瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)如果變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝間短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時,往往差動保護(hù)及其他保護(hù)均不能動作,而瓦斯保護(hù)卻能動作。瓦斯保護(hù)主要由氣體繼電器來實(shí)現(xiàn),安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導(dǎo)油管中。瓦斯保護(hù)分為兩種:一種是輕瓦斯保護(hù)動作于信號,根據(jù)氣體的數(shù)量、顏色、化學(xué)成分和可燃性等,判斷保護(hù)的原因和故障性質(zhì),運(yùn)行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時處理;另一種是重瓦斯保護(hù)動作于斷路器跳閘,監(jiān)視氣體發(fā)生的速度,分析氣體的各種特征及成分,可以間接地推測故障發(fā)生原因、部位和嚴(yán)重程度,在變壓器出現(xiàn)突然性嚴(yán)重故障時自動報(bào)警或切斷電源。5.3過電流

30、保護(hù)設(shè)計(jì)為反響變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流,以及在變壓器內(nèi)部故障時,作為差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)。變壓器應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。過電流保護(hù)通常是指變壓器啟動電流按躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置。它主要在其各側(cè)母線故障時起作用,特別是中、低壓側(cè)母線的故障。主要分為以下3種情況:1)低壓變壓器過電流保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器低壓側(cè)一般采用三相式三卷變壓器,高、中壓側(cè)的阻抗保護(hù)很可能對壓側(cè)短路起不到保護(hù)作用,不能滿足作為相鄰元件后備保護(hù)的要求,這時可以同時在其高、中壓側(cè)均裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)及零序方向過電流保護(hù)與間隙保護(hù),低壓側(cè)裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)。復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)裝置的電流元件應(yīng)按大

31、于變壓器的額定電流整定,即I=K,/K x10式中,K,為可靠系數(shù),取1.21.3;K為返回系數(shù),取0.85;10為變壓器的額定電流。同時,為了正確反映各側(cè)的不對稱短路殘壓,此裝置還應(yīng)安裝一套低電壓鎖閉元件。電壓元件的動作電壓應(yīng)低于運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低工作電壓,如大容量電動機(jī)啟動引起的電壓降低等,其計(jì)算如下:U=UO/K1×K2,式中,UO為校驗(yàn)點(diǎn)故障時,電壓繼電器裝設(shè)母線上的最大殘壓;K1為可靠系數(shù),取1.21.25;K2為返回系數(shù),取1.151.2。2)高壓變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)如果變壓器高壓側(cè)的過電流保護(hù)對低壓側(cè)母線有規(guī)定的靈敏系數(shù)時,那么在變壓器低壓側(cè)斷路器與高壓側(cè)短路器上可配置過

32、電流保護(hù)裝置,當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母差保護(hù)校驗(yàn)停運(yùn)或故障拒動及開關(guān)與TA間故障時,此裝置成為低壓側(cè)母線的主保護(hù)及后備保護(hù)。但是,如果短路為非金屬性的,經(jīng)弧光短路時,阻抗保護(hù)可能靈敏度缺乏或整定延時長于2.0s。因此,最好在高壓側(cè)設(shè)一個保護(hù)變壓器熱穩(wěn)定的反時限過流保護(hù),其整定值應(yīng)由變壓器的熱穩(wěn)定要求決定。同時,在低壓側(cè)另安裝保護(hù)或在低壓側(cè)中性線上裝設(shè)零序電流保護(hù),跳高壓側(cè)短路器,其動作電流可按中性線不平衡電流不超過變壓器額定電流的25%。3)負(fù)序過電流保護(hù)設(shè)計(jì)當(dāng)相間后備保護(hù)按遠(yuǎn)后備原那么配置時,應(yīng)躲過被保護(hù)變壓器所連接相鄰線路發(fā)生一相斷線時流過保護(hù)安裝處的負(fù)序電流,并與相鄰線路零序電流保護(hù)的后備段在靈敏度上

33、配合,以防止負(fù)序過電流保護(hù)非選擇性動作。設(shè)計(jì)時在各種兩相短路情況下,測量反時限、定時限和負(fù)序過過負(fù)荷報(bào)警回路動作電流的離散值。測量反時限、定時限和負(fù)序過負(fù)荷報(bào)警回路的動作電流范圍,刻度誤差和返回系數(shù)。當(dāng)負(fù)序保護(hù)作為發(fā)信號用時,由于斷路合閘時的三相非同時,電力系統(tǒng)起動過程中的大電流、過流過程引起電流互感器的不平衡以及相鄰近設(shè)備發(fā)生相間短路故障時都會引起較大的負(fù)序電流。可用延時來躲過。因此,動作時間應(yīng)大于相鄰設(shè)備的速斷保護(hù)動作時間與斷路器的分閘時間之和。當(dāng)負(fù)序保護(hù)作為相間短路保護(hù)的后備保護(hù)時,即投跳閘時,動作時間應(yīng)大于相鄰設(shè)備及本設(shè)備的相間后備保護(hù)的動作時間。結(jié)論綜上所述,在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,變壓器繼電保護(hù)裝置必須具備靈敏性和快速性,能準(zhǔn)確反映故障,能以最短時限將故障或異常消除。預(yù)防事故和縮小事故范圍,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。最大限度地保證向用戶平安連續(xù)供電。結(jié)論經(jīng)過了兩個月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了?點(diǎn)陣發(fā)光二極管廣告牌單片機(jī)控制?的論文，從論文題目到設(shè)計(jì)方案確實(shí)定，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)。這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的工程。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識，也有了很多感受。從對L