某110kV電網(wǎng)的保護配置與整定計算

新疆大學畢業(yè)論文（設計）-PAGE64-1緒論1.1選題目的和意義隨著自動化技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復過程中，許多控制操作日趨高度自動化。這些控制操作的技術與裝備大致可分為兩大類：其一是為保證電力系統(tǒng)正常運行的經(jīng)濟性和電能質量的自動化技術與裝備，主要進行電能生產過程的連續(xù)自動調節(jié)，動作速度相對遲緩，調節(jié)穩(wěn)定性高。其二是當電網(wǎng)和電氣設備發(fā)生故障，或出現(xiàn)影響安全運行的異常情況是，自動切除故障設備和消除異常情況的技術與裝備，其特點是動作速度快。為了在故障后迅速恢復電力系統(tǒng)的正常運行，或盡快消除運行中的異常情況，以防止大面積的停電和保證對重要用戶的連續(xù)供電繼電保護的作用是挺大的。常采用以下的繼電保護措施，如輸電線路自動重合閘、備用電源自動投入、低電壓切負荷、按頻率自動減負荷、電氣制動、振蕩解列以及維持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定而配備的穩(wěn)定性緊急控制系統(tǒng)，完成這些任務的裝置統(tǒng)稱為電網(wǎng)安全自動裝置。電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、輸電線路、母線以及用電設備，一旦發(fā)生故障，迅速而有選擇性地切除故障設備，既能保護電氣設備免遭損壞，又能提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，是保證電力系統(tǒng)及其設備安全運行最有效的方法之一。切除故障的時間通常要求小到幾十毫秒到幾百毫秒，實踐證明，只有裝設在每個電力原件上的繼電保護裝置，才有可能完成這個任務。繼電保護對電力系統(tǒng)的維護有重大的意義。一是,繼電保護可以保障電力系統(tǒng)的安全、正常運轉。因為當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時,繼電保護可以實現(xiàn)在最短時間和最小區(qū)域內,自動從系統(tǒng)中切除故障設備,也可以向電力監(jiān)控警報系統(tǒng)發(fā)出信息,提醒電力維護人員及時解決故障,這樣繼電保護不僅能有效的防止設備的損壞,還能降低相鄰地區(qū)供電受連帶故障的幾率。同時還可以有效的防止電力系統(tǒng)因種種原因,而產生時間長、面積廣的停電事故,是電力系統(tǒng)維護與保障最實用最有效的技術手段之一。二是,繼電保護的順利開展,在消除電力故障的同時,也就對社會生活秩序的正?；?經(jīng)濟生產的正?；龀隽素暙I,不僅確保社會生活和經(jīng)濟的正常運轉,還從一定程度上保證了社會的穩(wěn)定,人們生命財產的安全。前些年北美大規(guī)模停電斷電事故,就造成了巨大的經(jīng)濟損失,引發(fā)了社會的動蕩,嚴重的威脅到了人們生命財產的安全。電力系統(tǒng)的安全與否,不僅僅是照明失效的問題,更是社會安定、人們生命安全的問題。由此可見，繼電保護在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行中起著重大的作用。1.2繼電保護的作用及任務1.2.1繼電保護的主要作用電力系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是各種類型的短路。電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人為因素的影響（如雷擊、倒塔、內部過電壓或運行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。而在電力系統(tǒng)的運行中最常見也是最危險的的故障是發(fā)生各種形式的各種短路。發(fā)生短路是可能會產生以下后果：(1)電力系統(tǒng)電壓大幅度往下降，廣大用戶負荷正常工作遭到破壞。(2)故障出有很大的短路電流，產生的電弧會燒壞電氣設備。(3)電氣設備中流過強大的電流產生的發(fā)熱和電動力，是設備的壽命減少，甚至遭到破壞。(4)破壞發(fā)電機的并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，引起電力系統(tǒng)振蕩甚至使整個系統(tǒng)穩(wěn)定而解列瓦解。不正常情況有過負荷、過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。電氣設備的過負荷會發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，回事絕緣材料加速老化，影響壽命，容易引起短路故障。數(shù)值較大的短路電流通過故障點時，產生電弧，使故障設備損壞或燒毀。繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。因此，繼電保護是電力系統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的不可缺少的技術措施。在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護裝置，要想維持系統(tǒng)的正常運行是根本不可能的。因此在電力系統(tǒng)中要求采取各種措施消除或減少發(fā)生事故的可能性，一旦發(fā)生故障，必須迅速而選擇性切出故障，且切出故障的時間常常要求在最短的時間內（十分之幾或百分之幾秒）。實踐證明只有在每個原件上裝有保護裝置才有可能完成這個要求，而這種裝置在目前使用的大多數(shù)由單個繼電器或繼電氣及其附屬設備組合構成的，所以稱之為繼電保護裝置，他能夠反應電力系統(tǒng)電氣元件發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)生告警信號。電力系統(tǒng)繼電保護屬于二次系統(tǒng)，但是，它是電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行起著極為重要的作用，特別是在現(xiàn)代的超高壓，大容量的電力系統(tǒng)中，對繼電保護提出了更高的要求，重點是提高其速動性?？傊?，電力系統(tǒng)一時一刻也不能離開繼電保護，沒有繼電保護的電力系統(tǒng)是不能運行的。1.2.2繼電保護的任務(1)自動、有選擇性、快速地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件損壞程度盡可能降低，并保證該系統(tǒng)中非故障部分迅速恢復正常運行。(2)反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并依據(jù)運行維護的具體條件和設備的承受能力，發(fā)出信號、減負荷或延時跳閘。(3)繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采用預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。應該指出，要確保電力系統(tǒng)的安全運行，除了繼電保護裝置外，還應該設置電力系統(tǒng)安全自動裝置。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運行情況的緊急處理，以防止電力系統(tǒng)大面積停電和保證對重要負荷連續(xù)供電及恢復電力系統(tǒng)的正常運行。例如自動重合閘、備用電源自動投入、自動切負荷、快關汽門、電氣制動、遠方切機、在按選定的開關上實現(xiàn)系統(tǒng)解列、過負荷控制等。隨著電力系統(tǒng)的擴大，對安全運行的要求也越來越高。為此，還應設置以各級計算機為中心，用分層控制方式實施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對包括正常運行在內的各種運行狀態(tài)實施控制，這樣才能更進一步地確保電力系統(tǒng)的安全運行。1.3繼電保護技術與裝置電力系統(tǒng)繼電保護是指繼電保護技術和由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)，包括繼電保護的原理設置、配置、整定、調試等技術，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護裝置知道斷路器跳閘線圈的一整套具體設備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設備。繼電保護技術是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)的故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設計、繼電保護運行與維護等技術構成，而完成繼電保護功能的核心是繼電保護裝置。繼電保護裝置，是指裝設于整個電力系統(tǒng)的各個元件上，能在指定區(qū)域快速準確地對電氣元件發(fā)出的各種故障或不正常運行狀態(tài)作出反應，并按規(guī)定時限內動作，時斷路器跳閘或發(fā)出告警信號的一種反事故自動裝置。選擇具體電網(wǎng)的繼電保護裝置時，在滿足保護四項基本要求的前提下，應力求采用簡單的保護裝置。只有在采用簡單的保護不能滿足要求時，才考慮采用較為復雜的保護。因為，復雜的保護不僅價格昂貴，運行維護和調試復雜，而且更主要的是復雜保護所需要元件多、接線復雜，這就增加了保護裝置本身故障的機率，從而降低了可靠性。保護裝置的動作應有選擇性，應保證只切除距離故障點最近的斷路器，使停電范圍控制在最小范圍?？傊?，繼電保護技術是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保障系統(tǒng)安全運行，保證電能質量，防止故障擴大和事故發(fā)生，都有極其重要的作用。繼電保護裝置由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。（如圖1-1所示） 圖1-1繼電保護裝置組成方框圖(1)測量比較元件測量比較元件用于測量通過被保護電力元件的物理參量，并與其給定的值進行比較，根據(jù)比較的結果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應該啟動。(2)邏輯判斷元件邏輯判斷元件根據(jù)測量比較元件輸出邏輯信號的性質、先后順序、持續(xù)時間等，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應該使斷路器跳閘、發(fā)出信號或不動作，并將對應的指令傳給執(zhí)行輸出部分。(3)執(zhí)行輸出元件執(zhí)行輸出元件根據(jù)邏輯判斷部分傳來的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應的動作信息、發(fā)出警報或不動作。1.4對繼電保護的基本要求 為實現(xiàn)其目標，作用于跳閘的繼電保護裝置在技術性能上必須滿足以下四個要求：即選擇性，速動性，靈敏性和可靠性。(1)選擇性選擇性的基本含義是保護裝置動作時僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切出停電范圍盡量減小以保證系統(tǒng)中非故障部分繼續(xù)安全運行。如圖1-2圖1-2保護選擇性說明圖當K3發(fā)生故障時，則應由保護裝置4動作切除4QF，僅使本線路停電，停電范圍最小，其余非故障部分可繼續(xù)運行，這是有選擇性動作。若K1點發(fā)生故障，由保護裝置1和2動作，斷路器1QF、2QF跳閘以切除故障線路，也滿足選擇性的要求。若此時斷路器5QF或6QF也跳閘，則擴大了電網(wǎng)停電范圍，這種情況就屬于非選擇性動作。但是，當K3點發(fā)生短路，如果保護4或斷路器4QF由于某種原因拒絕動作，而由保護3動作使斷路器3QF跳閘，從而切除故障線路BC，也是有選擇性的。此時，雖然切除了一部分非故障線路，但在4QF或保護4拒動的情況下，達到了盡可能限制故障的擴展，縮小停電范圍的目的。因此，把它稱為下一段線路保護或斷路器拒動的“后備”保護。對每個被保護設備（或稱元件）上裝設著分別起主保護和后備保護作用的獨立的兩套保護，“就近”實現(xiàn)后備，不依靠相鄰的上一個元件的保護，稱“近后備”保護。斷路器拒動則由本站裝設的斷路器失靈保護（也稱近后備結線）動作切除聯(lián)結在該段母線上的其他斷路器。在遠處實現(xiàn)的“后備”稱遠后備。顯然，遠后備保護的功能比較完備，它對相鄰元件的保護裝置、斷路器、二次回路和直流電源故障所引起的拒動都能起到后備作用，同時它比較簡單、經(jīng)濟。因此，遠后備宜優(yōu)先采用。只有當遠后備保護不能滿足靈敏度要求時，再考慮采用“近后備”的方式。輔助保護為補充主保護某種保護性能的不足（如方向性元件的電壓死區(qū)）或加速切除某部分故障而裝設的簡單保護（如無時限電流速斷）。(2)速動性速動性是指繼電保護裝置應以盡可能快的速度斷開故障元件。這樣就能降低故障設備的損壞程度，減少用戶在低電壓情況下工作的時間，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。快速切除故障，可提高發(fā)電廠并列運行的穩(wěn)定性，可用圖1-3說明。圖1-3電力系統(tǒng)并列運行示意圖若A廠母線附近K點發(fā)生三相短路時，A廠母線電壓會大大下降而卸去母線上負荷，但發(fā)電廠調速系統(tǒng)來不及作相應調整，則A廠發(fā)電機轉速必然升高。此時，B廠母線還有較高殘余電壓，故B廠卸去或增加的負荷不多，發(fā)電機轉速變化較小。這樣A、B兩廠的發(fā)電機就產生轉速差而失去同步。若切除故障時間短，則轉差小，很易恢復同步運行；若切除故障時間長，則兩廠解列（聯(lián)絡線斷開）。故障切除時間等于保護裝置和斷路器動作時間之和。目前保護動作速度最快的約0.02s，加上快速斷路器的動作時間，故障可在0.05~0.06s以內切除。應考慮不同電網(wǎng)對故障切除時間的具體要求和經(jīng)濟性、運行維護水平等條件以便確定合理的保護動作時間。(3)靈敏性保護裝置對其保護范圍內的故障或不正常運行狀態(tài)的反映能力稱為靈敏性（靈敏度）。靈敏性常用靈敏系數(shù)來衡量。它是在保護裝置的測量元件確定了動作值后，按最不利的運行方式、故障類型、保護范圍內的指定點校驗，并滿足有關規(guī)定的標準。(4)可靠性可靠性是指在保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該反應的故障時，保護裝置應可靠地動作（即不拒動）。而在不屬于該保護動作的其他任何情況下，則不應該動作（即不誤動）。可靠性取決于保護裝置本身的設計、制造、安裝、運行維護等因素。一般來說，保護裝置的組成元件質量越好、接線越簡單、回路繼電器的觸點和接插件數(shù)越少，保護裝置就越可靠。同時，保護裝置恰當?shù)呐渲门c選用、正確的安裝與調試、良好的運行維護，對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。對繼電保護裝置的4項基本要求是分析研究繼電保護的基礎，也是貫穿全書的主線，必須反復地深刻領會。要注意的是這4項基本要求之間往往有矛盾的一面，例如，既有選擇性又有速動的保護，其裝置結構都比較復雜，可靠性就比較低；提高保護的靈敏性，卻增加了誤動的可能性，降低了可靠性。因此，必須從被保護對象的實際情況出發(fā)，明確矛盾的主次，采取必要的措施，通過實踐是可以逐步掌握的。除了以上四項基本要求外，還應該考慮經(jīng)濟性與可維護性。經(jīng)濟性是指保護裝置購置、安裝、調試及運行維護等費用，但經(jīng)濟性首先要著眼于國民經(jīng)濟的整體利益，而不應只著眼于節(jié)省繼電保護裝置的投資。另一方面，對于那些次要而數(shù)量很多的電氣設備，如異步電動機的保護，也不應該裝設復雜而昂貴的繼電保護裝置。可維護性則是指保護裝置的正常動作維護及定期維護應該比較方便。1.5繼電保護的基本原理要完成繼電保護的基本任務，首先要提取和利用電力元件在三種運行狀態(tài)下的“差異”，然后“區(qū)分”出三種運行狀態(tài)(正常、不正常和故障狀態(tài))，最后是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運行狀態(tài)的可測參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護原理。（a）正常運行情況（b）三相短路情況圖1-4我國常用的110kV及以下單側電源的供電網(wǎng)絡在此以圖1-4為例分析一下利用不同電氣量特征分別能構成哪種保護：(1)線路電流幅值(2)母線的相間或對地電壓幅值正常時：在額定電壓附近變化(5%~10%)差異短路時電壓幅值降低短路時：短路點的相間或對地電壓降低到零構成低電壓保護(3)線路始端電壓與電流之比(及測量阻抗)正常時：反映該線路與供電負荷的等值阻抗及負荷阻抗角(功率因數(shù)角)短路時：反映該測量點到短路點之間線路段的阻抗短路時測量阻抗復制降低，差異阻抗角增大構成距離保護(阻抗保護)如圖1-4所示，其中：圖1-5110kV及以上多側電源的輸電網(wǎng)路正常運行——如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路，那么，A-B兩側電流的大小相等，相位相差，兩側電流的矢量和為零。外部短路——如圖1-4(b)所示，如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路，那么，A-B兩側電流的大小相等，相位相差，兩側電流的矢量和為零。內部短路——兩側電源分別向短路點供給短路電流和，都是由母線流向線路，此時兩個電流一般不相等，在理想條件下（兩側電勢同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等），兩個電流同相位，兩個電流的矢量和等于短路點的總電流，其值較大。其他類型的保護有：(1)縱聯(lián)保護——利用某種通信通道同時比較被保護元件兩側正常運行與故障時電氣量差異的保護。①電流差動保護——利用內部與外部短路時兩側電流矢量的差別構成。②電流相位差動保護——利用內部與外部短路時兩側電流相位的差別構成。③方向比較式縱聯(lián)保護——利用內部與外部短路時兩側功率方向的差別構成。以上保護常被用做220kV及以上輸電網(wǎng)絡和較大容量發(fā)電機、變壓器、電動機等電力元件的主保護。(2)反映非電量特征的保護①氣體保護——當變壓器油箱內部的繞組短路時，反應于變壓器油受熱分解所產生的氣體保護。②過熱保護——當變壓器油箱內部的繞組短路時，反應于電動機繞組溫度的升高而構成的保護。1.6電網(wǎng)繼電保護的設計原則關于電網(wǎng)繼電保護的選擇在“技術規(guī)程”中已有具體的規(guī)定，一般要考慮的主要規(guī)則為：(1)電力設備和線路必須有主保護和后備保護，必要時增加輔助保護。其中主保護是指被保護原件內部發(fā)生的各種短路故障時，能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設備安全要去的、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保護兩種，遠后備是指主保護和斷路器拒絕時由相鄰元件的保護部分實現(xiàn)的后備；近后備是指當主保護拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護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。(2)線路保護之間或線路保護與設備保護之間應在靈敏度、選擇性和動作時間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運行；(3)對線路和設備所有可能的故障或異常運行方式均應設置相應的保護裝置，以切除這些故障和給出異常運行的信號。(4)對于不同電壓等級的線路和設備，應根據(jù)系統(tǒng)運行要求配置不同的保護裝置，一般電壓等級越高，保護的性能越高越完善，如220kV級以上輸電線路都裝設兩套保護。(5)所有保護裝置均應符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動性要求。1.7繼電保護的發(fā)展簡史電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展不斷地注入了新的活力，技術得天獨厚，在40余年的時間里共完成發(fā)展了四個歷史階段。110kV電網(wǎng)繼電保護整定計算是一項十分復雜的指數(shù)工作。從上世紀70年代期，計算機整定計算的開發(fā)工作就開始了。由于短路電流計算的理論基礎雄厚，數(shù)學模型成熟，因此在80年代用計算機進行短路電流計算得到了普及。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。1901年出現(xiàn)了感應型過電流繼電器。1908年提出了比較被保護元件兩端的電流差動保護原理。1910年方向性電流保護開始得到應用，在此時期也出現(xiàn)了將電流與電壓比較的保護原理，并導致了本世紀29年代初距離保護的出現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)載波通訊的發(fā)展，在1927年前后，出現(xiàn)了利用高壓輸電線上高頻載波電流傳送和比較輸電線兩端功率或相位的高頻保護裝置。1950年稍后，就提出了利用故障點產生的行波實現(xiàn)快速保護的設想，在1975年前后誕生了行波保護裝置。1980年左右反應工頻故障分量原理的保護被大量研究，1990年后該原理的保護裝置被廣泛應用。在60年代末有人提出用小型計算機實現(xiàn)繼電保護的設想由此開始了對繼電保護計算機算法的大量研究對后來微型計算機式繼電保護(簡稱微機保護)的發(fā)展奠定了理論基礎。70年代后半期比較完善的微機保護樣機開始投入到電力系統(tǒng)中試運行。80年代微機保護在硬件結構和軟件技術方面已趨于成熟并已在一些國家推廣應用這就是第三代的靜態(tài)繼電保護裝置。微機保護裝置具有巨大的優(yōu)越性和潛力因而受到運行人員的歡迎。進入90年代以來它在我國得到了大量的應用將成為繼電保護裝置的主要型式?？梢哉f微機保護代表著電力系統(tǒng)繼電保護的未來將成為未來電力系統(tǒng)保護控制運行調度及事故處理的統(tǒng)一計算機系統(tǒng)的組成部分。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內外繼電保護技術發(fā)展的趨勢為：計算機化，網(wǎng)絡化，保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。此外，由于計算機網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)信息共享的優(yōu)越性，微機保護可以占有全系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和信息，應用自適應原理和人工智能方法使保護原理、性能和可靠性得到進一步的發(fā)展和提高，使繼電保護技術沿著網(wǎng)絡化、智能化、自適應和保護、測量、控制、數(shù)據(jù)通信于一體的方向不斷發(fā)展。1.8本設計要做的工作本次畢業(yè)設計的主要內容是對110kV電力系統(tǒng)繼電保護的配置，參照《電力系統(tǒng)繼電保護配置及整定計算》，并依據(jù)繼電保護配置原理，對所選擇的保護進行整定和靈敏性校驗從而來確定方案中的保護是否適用來編寫的。本次畢業(yè)設計分為七個節(jié)段(1)主要講述電力系統(tǒng)繼電保護概述，繼電保護的作用，繼電保護的基本要求，繼電保護的基本原理、構成和分類，包括繼電保護發(fā)展簡史，簡單敘述電力系統(tǒng)繼電保護的基本情況；(2)方案比較與確定運行方式,變電站分析主要是對負荷的分析；(3)110kV電網(wǎng)繼電保護方式選擇,距離保護的概念、距離保護的基本性質和特點、距離保護定值配合的基本原則，零序電流保護及特點；(4)系統(tǒng)短路電流的計算，包括短路電流的概念、種類，短路電流計算的目的，以及短路電流標幺值計算方法；(5)線路保護與整定，包括線路保護原理分析、保護整定計算和靈敏性校驗，本系統(tǒng)采用單測電源網(wǎng)絡相間短路的電流保護、距離保護的簡單實用；(6)變壓器保護與整定，包括變壓器保護原理分析、保護整定計算和靈敏性校驗，主保護采用的是縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，兩者結合做到優(yōu)勢互補，后備保護是過電流保護；(7)發(fā)電機保護與整定，發(fā)電機的故障及異常運行狀態(tài)，發(fā)電機保護裝設的原則，發(fā)電機保護配置的整定；2方案比較與確定運行方式2.1方案比較本次畢業(yè)設計的主要內容是對110kV電力系統(tǒng)繼電保護的配置?？梢砸罁?jù)繼電保護配置原理，根據(jù)經(jīng)驗習慣，先選擇兩套初始的保護方案，通過論證比較后認可其中的一套方案，再對這套方案中的保護進行確定性的整定計算和靈敏性校驗，看看它們是否能滿足要求，如果能滿足便可以采用，如果不能滿足則需要重新選擇，重新整定和校驗。確定兩個初始方案如下：表2-1方案1：保護對象主保護后備保護變壓器縱聯(lián)差動保護、瓦斯保護復合電壓啟動過電流保護、過負荷保護輸電線路距離Ⅰ、Ⅲ保護零序電流Ⅰ、Ⅲ保護發(fā)電機縱聯(lián)差動保護定子繞組接地保護表2-2方案2：保護對象主保護后備保護變壓器電流速斷保護、瓦斯保護復合電壓啟動過電流保護、零序電流保護輸電線路距離Ⅰ、Ⅲ保護零序電流Ⅰ、Ⅲ保護發(fā)電機縱聯(lián)差動保護定子繞組接地保護對于變壓器而言，它的主保護可以采用最常見的縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，用兩者的結合來做到優(yōu)勢互補。因為變壓器差動保護通常采用三側電流差動，其中高電壓側電流引自高壓熔斷器處的電流互感器，中低壓側電流分別引自變壓器中壓側電流互感器和低壓側電流互感器，這樣使差動保護的保護范圍為三組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內相間短路，高壓側接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障?？紤]到與發(fā)電機的保護配合，所以我們用縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護，不考慮用電流速斷保護。瓦斯保護主要用來保護變壓器的內部故障，它由于一方面簡單，靈敏，經(jīng)濟；另一方面動作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內部故障，就注定了它只有與差動保護配合使用才能做到優(yōu)勢互補，效果更佳。后備保護首先可以采用復合低電壓啟動過電流保護，這主要是考慮到低電壓啟動的過電流保護中的低電壓繼電器靈敏系數(shù)不夠高。由于發(fā)電機-變壓器組中發(fā)電機才用了定子繞組接地保護，所以，變壓器不采用零序電流保護。對于110kV側的輸電線路，可以直接考慮用距離保護，因為在電壓等級高的復雜網(wǎng)絡中，電流保護很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，因此這個距離保護也選擇得合理，同時由于它的電壓等級較高，我們還應該考慮給它一個接地故障保護，先選擇零序電流保護，因為當中性點直接接地的電網(wǎng)(又稱大接地電流系統(tǒng))中發(fā)生短路時,將出現(xiàn)很大的零序電流,而在正常運行情況下它們是不存在的。因此,利用零序電流來構成接地短路的保護,就有顯著的優(yōu)點。發(fā)電機則采用縱聯(lián)差動保護作為主保護，定子繞組接地保護作為后備保護。2.2通常保護的分類(1)按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機保護、母線保護等；(2)按保護原理分類：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等；(3)按保護所反應故障類型分類：相間短路保護、接地故障保護、匝間短路保護、斷線保護、失步保護、失磁保護及過勵磁保護等；(4)按構成繼電保護裝置的繼電器原理分類：機電型保護（如電磁型保護和感應型保護）、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等；(5)按保護所起的作用分類：主保護、后備保護、輔助保護等；主保護——滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。后備保護——主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為遠后備保護和近后備保護兩種。①遠后備保護：當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。②近后備保護：當主保護拒動時，由本設備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)近后備保護。輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。2.3運行方式的一般選定原則：電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人為因素的影響（如雷擊、倒塔、內部過電壓或運行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見、危害最大的故障是各種形式的短路。(1)故障造成的很大的短路電流產生的電弧使設備損壞。(2)從電源到短路點間流過的短路電流引起的發(fā)熱和電動力將造成在該路徑中非故障元件的損壞。(3)靠近故障點的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響產品質量。(4)破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使該系統(tǒng)瓦解和崩潰。所謂不正常運行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運行參數(shù)偏離正常值，如一些設備過負荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運行情況常常是難以避免的，但事故卻可以防止。電力系統(tǒng)繼電保護裝置就是裝設在每一個電氣設備上，用來反映它們發(fā)生的故障和不正常運行情況，從而動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種有效的反事故的自動裝置。最大運行方式：電力系統(tǒng)中所有元件全部投入運行，選定的接地中心點全部接地。應當注意，對選擇保護來說，所謂最大運行方式，應理解為通過保護裝置的短路電流為最大的運行方式。最小運行方式：根據(jù)系統(tǒng)長時間出現(xiàn)的最小負荷，投入數(shù)量最少而經(jīng)濟效益最高的機組、線路和接地點，或與系統(tǒng)檢修計劃配合確定。這時，應保證在最不利的條件下，仍能維持對重要負荷的供電。對選擇保護來說，所謂最小運行方式，也理解為通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。正常運行方式：根據(jù)系統(tǒng)的正常負荷，確定正常情況下系統(tǒng)應投入和斷開的元件，在備用容量不足的系統(tǒng)，正常運行與最大運行方式是一致的。對系統(tǒng)繼電保護來說，最大運行方式是用來確定保護裝置的選擇性，即確定保護裝置的整定值；最小運行方式用來校驗保護裝置的靈敏度。2.3.1發(fā)電機、變壓器運行方式的選擇原則(1)一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應考慮全停方式，一臺檢修，另一臺故障；當有三臺以上機組時，則選擇其中兩臺容量較大機組同時停用的方式。對水電廠，還應根據(jù)水庫運行方式選擇。(2)一個發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應考慮其中容量最大的一臺停用。2.3.2變壓器中性點接地選擇原則中性的直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產生很大的零序電流分量，利用零序分量構成保護，可作為一種主要的接地短路保護。大地的電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小和分布與變壓器中性接地點的數(shù)目和位置有密切的關系，中性接地點的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗越小，零序電流越大；中性點接地位置的不同，則意味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。為此，應使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。具體選擇原則如下：(1)發(fā)電廠、變電所低壓側有電源的變壓器，中性點均要接地。(2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點必須接地。(3)接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。(4)對單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應接地，以提高保護的靈敏度和簡化保護線路。(5)對多電源系統(tǒng)，要求每個電源點都有一個中性點接地，以防接地短路的過電壓對變壓器產生危害。(6)電源端的變電所只有一臺變壓器時，其變壓器的中性點應直接接地。(7)變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當該變壓器停運時，再將另一臺中性點不接地的變壓器改為中性點直接接地運行。若由于某些原因，變電所正常情況下必須有二臺變壓器中性點直接接地運行，則當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時，應將第三臺變壓器改為中性點直接接地的運行。(8)低電壓側無電源的變壓器中性點應不接地運行,以提高保護的靈敏度和簡化保護接線。(9)對于其他由于特殊原因不滿足上述規(guī)定者，應按特殊情況臨時處理，例如，可采用改變保護定值，停運保護或增加變壓器接地運行臺數(shù)等方法進行處理，以保證保護和系統(tǒng)的正常運行。2.3.3線路運行方式的選擇原則(1)一個發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一條線路檢修，另一條線路又故障的方式。(2)雙回路一般不考慮同時停用。3某110kV電網(wǎng)繼電保護方式3.1概述3.1.1距離保護的概念距離保護是反應保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。測量保護安裝處至故障點的距離，實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻抗大小，故有時又稱之為阻抗保護。圖3-1距離保護也有一個保護范圍，短路發(fā)生在這一范圍內，保護動作，否則不動作，這個保護范圍通常只用給定阻抗的大小來實現(xiàn)的。測量阻抗Zj=Zj>Zdz保護不動作Zj<Zdz保護動作特點：故障時：即反映U,又反映I。系統(tǒng)運行方式變化時，Zj不變，故不受運行方式變化的影響。三段式距離保護圖3-2三段式距離保護示意圖I段：Zdz.1＝Krel·ZAB；Zdz.2＝Krel·ZBC(取0.8～0.85)=0sII段：＝(ZAB+)(取0.8)＝＋Δt0.5sIII段：<Zf.min按階梯原則配合；三段式距離保護基本邏輯框圖圖3-3三段式距離保護基本邏輯框圖3.1.2距離保護的基本性質和特點(1)距離保護的基本構成對長距離、重負荷線路，由于線路的最大負荷電流可能與線路末端短路時的短路電流相差甚微，采用電流電壓保護，其靈敏性也常常不滿足要求。在110kV電壓輸電線路的一種保護裝置，輸電線路長度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范圍內任何故障，故障點至線路首端的距離不一樣，也就是阻抗不一樣，都會小于總阻抗。距離保護就是反應故障點至保護安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動作時限的一種繼電保護裝置。該裝置的主要元件是測量保護安裝之故障點之間的距離繼電器，繼電器實際上是測量保護安裝地點至故障點之間線路的阻抗，及保護安裝地點的電壓和通過線路電流的比值。由起動元件、方向元件、測量元件、時間元件和執(zhí)行部分組成。起動元件：發(fā)生短路故障瞬時起動保護裝置；方向元件：判斷短路方向；測量元件：測量點至保護安裝處距離；時間元件：根據(jù)預定的時限特性動作，保證保護動作的選擇性；執(zhí)行元件：作用于跳開斷路器。距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗大?。ň嚯x大?。┑淖杩估^電器為主要元件（測量元件），動作時間具有階梯性的相間保護裝置。當故障點至保護安裝處之間的實際阻抗大于預定值時，表示故障點在保護范圍之外，保護不動作當上述阻抗小于預定值時，表示故障點在保護范圍之內，保護動作。當再配以方向元件（方向特性）及時間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。(2)距離保護的應用距離保護可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當線路發(fā)生單相接地故障時，距離保護在有些情況下也能動作；當發(fā)生兩相短路接地故障時，它可與零序電流保護同時動作，切除故障。因此，在電網(wǎng)結構復雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮采用距離保護裝置。(3)距離保護各段動作特性距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第=1\*ROMANI段可以保護全線路的80%~85%，其動作時間一般不大于0.03~0.1s（保護裝置的固有動作時間），前者為晶體管保護的動作時間，后者為機電型保護的動作時間。第=2\*ROMANII段按階梯性與相鄰保護相配合，動作時間一般為0.5~1.5s，通常能夠靈敏而較快速地切除全線路范圍內的故障。由=1\*ROMANI、=2\*ROMANII段構成線路的主要保護。第=3\*ROMANIII（=4\*ROMANIV）段，其動作時間一般在2s以上，作為后備保護段。(4)距離保護裝置特點①由于距離保護主要反映阻抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較小，運行中躲開負荷電流的能力強。在本線路故障時，裝置第=1\*ROMANI段的性能基本上不受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響（只要流過裝置的故障電流不小于阻抗元件所允許的精確工作電流）。當故障點在相鄰線路上時，由于可能有助增作用，對于地=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII段，保護的實際動作區(qū)可能隨運行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系統(tǒng)運行的要求。②由于保護性能受電力系統(tǒng)運行方式的影響較小，因而裝置運行靈活、動作可靠、性能穩(wěn)定。特別是在保護定值整定計算和各級保護段相互配合上較為簡單靈活，是保護電力系統(tǒng)相間故障的主要階段式保護裝置。3.1.3距離保護定值配合的基本原則距離保護定值配合的基本原則如下：(1)距離保護裝置具有階梯式特性時，起相鄰上、下級保護段之間應該逐級配合，即兩配合段之間應在動作時間及保護范圍上互相配合。距離保護也應與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時間及保護范圍上相配合。例如：當相鄰為發(fā)電機變壓器組時，應與其過電流保護相配合；當相鄰為變壓器或線路時，若裝設電流、電流保護，則應與電流、電壓保護之動作時間及保護范圍相配合。(2)在某些特殊情況下，為了提高保護某段的靈敏度，或為了加速某段保護切除故障的時間，采用所謂“非選擇性動作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當某一較長線路的中間接有分支變壓器時，線路距離保護裝置第=1\*ROMANI段可允許按伸入至分支變壓器內部整定，即可仍按所保護線路總阻抗的80%~85%計算，但應躲開分支變壓器低壓母線故障；當變壓器內部發(fā)生故障時，線路距離保護第=1\*ROMANI段可能與變壓器差動保護同時動作（因變壓器差動保護設有出口跳閘自保護回路），而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線路恢復正常供電。(3)采用重合閘后加速方式，達到保護配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速故障切除，以減小對電力設備的破壞程度外，還可借以保證保護動作的選擇性。這可在下述情況下實現(xiàn)：當線路發(fā)生永久性故障時，故障線路由距離保護斷開，線路重合閘動作，進行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護的=1\*ROMANI、=2\*ROMANII段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖，而未經(jīng)振蕩閉鎖裝置閉鎖的第=3\*ROMANIII段，在有些情況下往往在時限上不能互相配合（因有時距離保護=3\*ROMANIII段與相鄰保護的第=2\*ROMANII段配合），故重合閘后將會造成越級動作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護=3\*ROMANIII段，一般只要重合閘后加速距離保護=3\*ROMANIII段在1.5~2s，即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護=3\*ROMANIII段的動作時間大于2~2.5s，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。3.1.4110kV線路保護采用距離保護電流速斷保護是雖然無延時動作，但卻不能保護本線路的全長；限時電流速斷保護是雖然保護本線路的全長，卻不能作為相鄰線路的后備保護；而定時限過電流保護是可作為本線路及相鄰線路的后被保護，但動作時間較長。所以在110kV及以上的高電壓、大容量、長距離、重負荷和結構復雜的網(wǎng)路中簡單的電流保護就難于滿足網(wǎng)路對保護的要求。因此，在結構復雜的高壓電網(wǎng)中，應采用性能更加完善的保護裝置，距離保護是其中之一。對110kV級以上電壓等級的復雜網(wǎng)線路保護一般采取距離保護，所謂距離保護，就是反應故障點至保護安裝處越近，保護動作時間越短；故障點距保護安裝處越遠，保護的動作時間越長，從而保護動作是有選擇性。測量故障點至保護安裝的距離，實際上就是用阻抗繼電氣測量故障點知保護安裝處的阻抗。因此距離保護又叫阻抗保護。阻抗測量的原理，阻抗法建立在工頻電氣量的基礎上，通過建立電壓平衡方式，利用數(shù)值分析方法求解到故障點和測量點之間的電抗，由此可以推出故障的大致位置。根據(jù)所使用電氣量的不同，阻抗法分為單短法和雙端法兩種。對于單端法，簡單來說可以歸納為迭代法和解二次方程法。迭代法可以出現(xiàn)偽根，也用可能不收敏。解二次方程法雖然原理和實質都比迭代法優(yōu)越，但任有偽根問題。此外，在實際應用中單短阻抗法的精度不高，特別容易受到故障點過度電阻、對側系統(tǒng)電阻、負荷電流的影響。同手由于計算過程中，算法往往建立在一個或者幾個假設基礎之上，而這些假設與實際情況不一致，所以單端阻抗法存在無法消除的原理性誤差。但單端法也有其顯示的優(yōu)點：原理簡單、易于實用、設備投入低、不需要額外的通訊設備。雙端法利用線路兩端的電氣信息量進行故障測距，已從原理上消除過渡電阻的影響。通常雙端法可以利用線路兩端電流或兩斷電流、一端電壓進行測距，也可以用兩端電壓和電流進行故障測距。理論上雙端法不受故障類型和故障點過渡電阻的影響，有其優(yōu)越性。特別是近幾年來GPS設備和光纖設備的使用，為雙端阻抗法提供技術上的保障。雙端法的缺點在于：計算量大、設備投資大、需要額外的同步設備和通訊設備。與電流、電壓保護相比較，距離保護具有以下的特點：(1)靈敏度高，阻抗繼電器反映了正常情況與短路故障時的電流、電壓值的變化，短路故障電流增大，電壓降低，阻抗的變化量更加顯著。所以，比反應單一物理量的電流、電壓保護靈敏度高。(2)保護范圍與選擇性不受系統(tǒng)運行方式的影響。當系統(tǒng)運行方式改變時，短路故障電流和母線剩余電壓繁盛變化。例如，最小運行方式下，斷路故障電流減小，電流速斷保護縮短保護范圍，過電流保護降低靈敏度。而距離保護由于短路點至保護安裝處的阻抗取決于短路點至保護安裝處的點距離，不受系統(tǒng)運行方式的影響。(3)迅速動作范圍較長。距離保護常常采用階梯型時限保護特性，這種時限特性比單一的電流保護的時限特性優(yōu)越的多。與三段電流保護相比，由于距離保護的保護范圍基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響，所以距離保護第一段的保護范圍比電流速斷保護范圍長，距離保護第二段的保護范圍比時限電流速斷保護范圍長，因而距離保護速度動作時間的范圍較長。3.1.5距離保護的評價及應用范圍根據(jù)距離保護的工作原理，它可以在多電源復雜網(wǎng)絡中保證有選擇性地動作。它不僅反應短路時電流的增大，而且又反應電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護高。保護裝置距離=1\*ROMANI段的保護范圍不受系統(tǒng)運行方式的影響，其它各段受系統(tǒng)運行方式變化的影響也較小，同時保護范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護范圍比較穩(wěn)定，且動作時限也比較固定而較短。雖然距離保護第=1\*ROMANI段是瞬時動作的，但是，它只能保護線路全長80%~85%，它不能無時限切除線路上任一點的短路，一般線長15%~20%范圍內的短路要考帶0.5s時限的距離=2\*ROMANII段來切除，特別是雙側電源的線路就有30%~40%線長的短路，不能從兩端瞬時切除。因此，對于220kV及以上電壓網(wǎng)絡根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的需要，要求全長無時限切除線路任一點的短路，這時距離保護就不能作主保護來應用。距離保護的工作受到各種因素的影響，如系統(tǒng)振蕩、短路點的過度電阻和電壓回路的斷線失壓等。因此，在保護裝置中需采取各種防止或減少這些因素影響的措施，如振蕩閉鎖、瞬時測定和電壓回路的斷線失壓閉鎖等，需應用復雜的阻抗繼電器和較多的輔助繼電器，使整套保護裝置比較復雜，可靠性相對比電流保護低。雖然距離保護仍存在一些缺點，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡均能保證有選擇性的動作。因此，廣泛地以內功用在35kV及以上電壓的電網(wǎng)中。通常在35kV電壓網(wǎng)絡中，距離保護可作為復雜網(wǎng)絡相間短路的主保護；110~220kV的高壓電網(wǎng)和330~500kV的超高壓電網(wǎng)中，相間短路距離保護和接地短路距離保護主要作為全線速動主保護的相間短路和接地短路的后備保護，對于不要求全線速動保護的高壓線路，距離保護則可作為線路的主保護。3.2零序電流保護目前我國110kV級以上電壓等級的電力系統(tǒng)，均屬于大電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障的時候，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構成保護接地短路的繼電保護裝置統(tǒng)稱為零序電流保護。中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障幾率達80~90%，零序保護有較好效果。3.2.1接地故障時零序電流，零序電壓及零序功率的特點(1)故障點的零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低。(2)零序電流的分布，決定于線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點的數(shù)目和位置，而與電源的數(shù)量和位置無關。(3)故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反，是由線路流向母線的。(4)某一保護安裝地點處的零序電壓與零序電流之間的相位差取決于背后元件的阻抗角。(5)在系統(tǒng)運行方式變化時，正、負序阻抗的變化，引起Ud1、Ud2、Ud0之間電壓分配的改變，因而間接地影響零序分量的大小。(a)(b)(c)圖3-4接地短路是的零序等效網(wǎng)絡(a)系統(tǒng)接線圖；(b)零序網(wǎng)絡圖；(c)零零序電壓的分布3.2.2零序電流三段保護(1)零序電流速斷保護（零序I段）零序電流速斷保護起動值的整定原則如下。躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0max,即(3-7)(2)限時零序電流速斷保護（零序Ⅱ段）①起動電流零序Ⅱ段的起動電流應與下一段線路的零序Ⅰ段保護相配合。a.當該保護與下一段線路保護之間無中性點接地變壓器時，該保護的起動電流為(3-8)b.當該保護與下一段線路保護之間有中性點接地變壓器時，該保護的起動電流為(3-9)②動作時限零序Ⅱ段的動作時限與相鄰線路零序Ⅰ段相配合，動作時限一般取0.5秒。③靈敏度校驗零序Ⅱ段的靈敏系數(shù)，應按照本線路末端接地短路時的最小零序電流來校驗，并滿足Ksen≥1.5的要求。即(3-10)(3)定時限零序過電流保護（零序Ⅲ段）①起動電流a.躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb.max,即(3-11)b.與下一線路零序Ⅲ段相配合就是本保護零序Ⅲ段的保護范圍，不能超出相鄰線路上零序Ⅲ段的保護范圍。當兩個保護之間具有分支電路時(有中性點接地變壓器時)，起動電流整定為(3-12)②靈敏度校驗作為本條線路近后備保護時，按本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流3I0min來校驗，要求(3-13)作為相鄰線路的遠后備保護時，按相鄰線路保護范圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護的最小零序電流3I0min來校驗，要求(3-14)(4)對零序電流保護和方向性零序保護的評價：①零序電流保護比相間短路的電流保護有較高的靈敏度。②零序過電流保護的動作時限較相間保護短。③零序電流保護不反應系統(tǒng)振蕩和過負荷。④零序功率方向元件無死區(qū)。副方電壓回路斷線時，不會誤動作。⑤接線簡單可靠。3.2.3零序電流保護的特點中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產生很大的零序電流分量，利用零序電流分量構成保護，可做為一種主要的接地短路保護。因為它不反映三相和兩相短路，在正常運行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產生，所以它有較好的靈敏度。另一方面，零序電流保護仍有電流保護的某些弱點，即它受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低；特別是在短距離的線路上以及復雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護范圍太小，甚至沒有保護范圍，致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化，使保護動作時間很長，靈敏度很低。當零序電流保護的保護效果不能滿足電力系統(tǒng)要求時，則應裝設接地距離保護。接地距離保護因其保護范圍比較固定，對本線路和相鄰線路的博愛戶效果都會有所改善。零序電流保護接于電流互感器的零序濾過器，接線簡單可靠，零序電流保護通常由多段組成，一般是三段式，并可根據(jù)運行需要而增減段數(shù)。為了適應某些運行情況的需要，也可設置兩個一段或二段，以改善保護的效果。3.2.4零序電流保護的評價及使用范圍在大接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護和零序方向電流保護與采用三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護來防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點。(1)靈敏度高相間短路過電流保護的啟動電流是按躲過最大負荷電流來整定的，一般二次側繼電器的啟動電流為5~7A；而零序過電流保護則是按躲過相間短路時的最大不平衡電流來整定的，一般二次側繼電器的起動電流為2~4A。而當發(fā)生單相接地短路時，故障相電流與零序電流相等，因此，零序過電流保護的靈敏度高。(2)延時小對同一線路而言，一零序電流保護的動作時限不必考慮與Y/△接線變壓器后的保護的配合，所以，一般零序過電流保護的動作時限要比相間短路過電流保護的?。?~3）。(3)在保護安裝處正向出口短路時，零序功率方向元件沒有電壓死區(qū)，而相間短路保護功率方向元件有電壓死區(qū)。(4)當系統(tǒng)發(fā)生如振蕩、短時過負荷等不正常運行情況時，零序電流保護不會誤動作，而相間短路電流保護則受振蕩、短時過負荷的影響而可能誤動，故必須采用措施予以防止。(5)在電網(wǎng)變壓器中性點接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當系統(tǒng)運行方式變化時，零序電流變化較小，因此，零序電流速斷保護的保護范圍長而穩(wěn)定。而相間短路電流速斷保護，受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。(6)采用了零序電流保護后，相間短路的電流保護就可以采用兩相星形接線方式，并可和零序電流保護合用一組電流互感器，又能滿足技術要求，而且接線也簡單。應該指出，在110kV及以上電壓系統(tǒng)中，單相接地短路故障約占全部故障的80%~90%，而其它類型的故障，也往往是由單相接地發(fā)展起來的。所以，采用專門的零序電流保護就有其更重要的意義。因而，在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護獲得廣泛的應用。但是，零序電流保護也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在于短線路或運行方式變化很大的電網(wǎng)，零序電流保護往往難于滿足系統(tǒng)運行所提出的要求，如保護范圍不夠穩(wěn)定或由于運行方式的改變需要新整定零序電流保護。4系統(tǒng)短路電流的計算4.1概念4.1.1短路電流的概念短路是電力系統(tǒng)中常見的，十分嚴重的故障。短路結果將使系統(tǒng)電壓降低，短路回路電流增大，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和損壞電氣設備。所以，電氣設計和運行中都需要對短路電流進行計算。電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運行中，并有可能損壞電氣設備。因此，在電力系統(tǒng)的設計和運行中，都要對供電網(wǎng)絡進行短路電流計算，以便正確地選用和調整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。短路的種類有以下幾種：(1)三相短路。(2)兩相短路。(3)兩相短路接地。(4)單相短路接地。三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相短路電流最大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。4.1.2短路計算的目的(1)電氣主接線方案的比較和選擇；(2)電氣設備和載流導體的選擇；(3)繼電保護裝置的選擇和整定計算；(4)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；(5)系統(tǒng)運行和故障情況的分析等；4.1.3短路計算的方法短路電流計算的方法常用的有歐姆法（有名單位制法）和標幺值法。在電力系統(tǒng)計算短路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計算高壓系統(tǒng)短路電流，由于有多個電壓等級，存在著電抗換算問題，為使計算簡化常采用標幺值。標幺值中各種物理量都用標幺值來表示，使運算歩聚簡單，數(shù)值簡明便于分析。因此，本設計采用的是標幺值法來計算短路電流。4.2標幺值法計算短路電流4.2.1標幺值的概念短路電流計算,根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標幺值或有名值計算,那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺值計算.標幺值中各元件的物理量不用有名單位值，而用相對值來表示。相對值就是實際有名值與選定的基準值間的比值，即標幺值＝從上看出，標幺值是沒有單位的。另外,采用標幺值計算時必須先選定基準值。我們一般先選定基準容量SB和基準電壓UB。根據(jù)三相交流電路中的基本關系，推得基準電流IB和基準電抗值分別為(4-1)(4-2)其中，功率SB為MVA、電壓UB為kV、電流為kA、電抗XB為據(jù)此，可以直接寫出以下標幺值表示式容量標幺值 (4-3)電壓標幺值(4-4)電流標幺值 (4-5)電抗標幺值 (4-6)在進行短路計算時，為方便起見通常選擇基準值SB＝100MVA，基準電壓（UB）為線路平均額定電壓（UN）。4.2.2電網(wǎng)各元件電抗標幺值的計算取SB＝100MVA，UB＝UN(1)電力系統(tǒng)中的發(fā)電機的電抗標幺值為(4-7)(2)電力變壓器的電抗標幺值為(4-8)(3)電力線路的電抗標幺值為(4-9)4.2.3用標幺值法進行短路計算的方法路電流中各主要元件的電抗標幺值求出以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡，計算其總電抗標幺值XΣ*，由于各元件電抗均采用相對值，與短路計算點的電壓無關，因此無需進行電壓換算，這也是標幺值法較之歐姆法優(yōu)越之處。無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標幺值按下式計算為實際手算時往往采用近似計算，即忽略綜合負荷，且認為短路前電源電動勢仍至網(wǎng)絡各點電壓均等于1，則有(4-10)由此可求得三相短路電流周期分量有效值(4-11)求得Ik(3)后，即可利用前面得公式求出I”(3)、I∞(3)、ish(3)和Ish(3)等。三相短路容量得計算公式為(4-12)4.2.4某110kV電網(wǎng)系統(tǒng)原理圖及參數(shù)計算圖4-1某110kv電網(wǎng)系統(tǒng)原理圖本次設計中取=100MVA,,系統(tǒng)用一個無限大功率電流代表，它到母線的電抗標幺值為。各元件的電抗標幺值計算如下：變壓器變壓器的各繞組短路電壓分別為：所以，變壓器的電抗值為變壓器變壓器線路線路線路線路所以，110kV電力系統(tǒng)繼電保護的等值網(wǎng)絡如圖4-2所示。圖4-2110kV電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖4.3短路電流的計算110kV電力系統(tǒng)正常運行時，發(fā)電機存在三種運行情況，即：兩臺發(fā)電機同時運行、一臺發(fā)電機退出運行另一臺單獨運行和兩臺同時運行；變壓器有兩種運行方式，即：一臺變壓器退出另一臺變壓器單獨運行和兩臺變壓器同時運行。下面分別分析各種情況下系統(tǒng)運行時的轉移電抗，計算電抗和短路電流。(1)兩臺發(fā)電機同時運行，變壓器同時投入運行。進行網(wǎng)絡化簡：將組成的三角形電路化簡為由組成的星形電路，計算如下：系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡如圖4-3所示。圖4-3系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡①轉移電抗和計算電抗計算當發(fā)生短路時=0.18所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-4所示。圖4-4點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡所以系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時=0.21所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-5所示。圖4-5點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-6所示。圖4-6點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡S點對的轉移電抗為：G點對的轉移電抗為為：化簡的等值網(wǎng)絡如圖4-7所示。圖4-7化簡的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：②由計算曲線數(shù)字表查出短路電流的標幺值。③計算短路電流有名值。各點發(fā)生短路時，各電源的基準電流分別為：系統(tǒng)S發(fā)電機查表得短路電流的標幺值和有名值如表4-1。表4-1短路電流表短路點時間系統(tǒng)S發(fā)電機短路點總電流/kA處短路4s標么值1.13標么值2.4914.27有名值/kA0.57有名值/kA13.70處短路4s標么值0.63標么值2.4713.90有名值/kA0.32有名值/kA13.58處短路4s標么值0.57標么值2.5214.13有名值/kA0.29有名值/kA13.84(2)發(fā)電機停運運行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖4-8所示。圖4-8系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡圖進行網(wǎng)絡化簡：=0.0997系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡如圖4-9所示。圖4-9系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡①轉移電抗和計算電抗計算當發(fā)生短路時=0.178所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-10所示。圖4-10點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時=0.21所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-11所示。圖4-11點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時S點對的轉移電抗為：點對的轉移電抗為：化簡的等值網(wǎng)絡如圖4-12所示。圖4-12化簡的等值網(wǎng)絡所以系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：所以發(fā)電機對短路點的計算電抗為：②由計算曲線數(shù)字表查出短路電流的標幺值。③計算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標幺值和有名值如表4-2。表4-2短路電流表短路點時間系統(tǒng)S發(fā)電機短路點總電流/kA處短路4s標么值1.13標么值2.1112.17有名值/kA0.57有名值/kA11.6處短路4s標么值0.63標么值2.4513.79有名值/kA0.32有名值/kA13.47處短路4s標么值0.54標么值4.8326.80有名值/kA0.27有名值/kA26.53(3)線路處開環(huán)運行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖4-13所示。圖4-13系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡①轉移電抗和計算電抗計算當發(fā)生短路時，G點對的轉移電抗為：=0.54所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-14所示。圖4-14點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，S點對的轉移電抗為：=0.614所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-15所示。圖4-15點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，S點對的轉移電抗為：點對的轉移電抗為：系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：②由計算曲線數(shù)字表查出短路電流的標幺值。③計算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標幺值和有名值如表4-3表4-3短路電流表短路點時間系統(tǒng)S發(fā)電機短路點總電流/kA處短路4s標么值1.03標么值2.3931.96有名值/kA0.52有名值/kA31.44處短路4s標么值0.08標么值2.4713.63有名值/kA0.04有名值/kA13.59處短路4s標么值2.43標么值2.3213.96有名值/kA1.22有名值/kA12.74(4)線路處開環(huán)運行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖4-16所示。圖4-16系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如①轉移電抗和計算電抗計算當發(fā)生短路時，G點對的轉移電抗為：=0.45所以，點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡如圖4-17所示。圖4-17點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，等值網(wǎng)絡如圖4-18所示。圖4-18等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：②由計算曲線數(shù)字表查出短路電流的標幺值。③計算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標幺值和有名值如表4-4。表4-4短路電流表短路點時間系統(tǒng)S發(fā)電機短路點總電流/kA處短路4s標么值1.03標么值2.4413.94有名值/kA0.52有名值/kA13.42處短路4s標么值0.35標么值2.4713.76有名值/kA0.18有名值/kA13.59處短路4s標么值0.38標么值2.4713.78有名值/kA0.19有名值/kA13.59(5)線路處開環(huán)運行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖4-19所示。圖4-19系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡①轉移電抗和計算電抗計算當發(fā)生短路時，等值網(wǎng)絡如圖4-20所示。圖4-20等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，S點對的轉移電抗為：=0.787發(fā)生短路時，等值網(wǎng)絡如圖4-21所示。圖4-21等值網(wǎng)絡如系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：當發(fā)生短路時，等值網(wǎng)絡如圖4-22所示。圖4-22等值網(wǎng)絡系統(tǒng)S對短路點的計算電抗為：發(fā)電機對短路點的計算電抗為：②由計算曲線數(shù)字表查出短路電流的標幺值。③計算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標幺值和有名值如表4-5。表4-5短路電流表短路點時間系統(tǒng)S發(fā)電機短路點總電流/kA處短路4s標么值1.03標么值2.4413.94有名值/kA0.52有名值/kA13.42處短路4s標么值0.29標么值2.4713.73有名值/kA0.15有名值/kA13.59處短路4s標么值0.49標么值2.0111.31有名值/kA0.25有名值/kA11.064.4確定運行方式由4.3節(jié)的計算過程，統(tǒng)計系統(tǒng)各短路點短路時的短路電流如表4-6。表4-6各短路點短路時的電流總結表運行方式處短路時的短路電流/kA處短路時的短路電流/kA處短路時的短路電流/kA兩臺發(fā)電機同時運行14.2713.9014.13一臺變壓器停運，另一臺變壓器單獨工作12.16713.7926.80線路處開環(huán)運行31.9613.6313.96線路處開環(huán)運行13.9313.7613.78線路處開環(huán)運行13.9213.7311.31綜上所述：系統(tǒng)S側（處短路時）的最大運行方式為：線路處開環(huán)運行。最小運行方式為：當一臺發(fā)電機停運，另一臺單獨工作時。發(fā)電機-變壓器側（處短路時）的最大運行方式為：兩臺變壓器同時運行時。最小運行方式為：線路處開環(huán)運行。變壓器側（處短路時）的最大運行方式為：當一臺發(fā)電機停運，另一臺單獨工作時。最小運行方式為：線路處開環(huán)運行。4.4.1各種運行方式下各線路電流計算由圖4-18可知，系統(tǒng)S對短路點的轉移電抗為：=0.125所以系統(tǒng)折算到110kV的最小阻抗為：由圖4-21可知，系統(tǒng)S對短路點的轉移電抗為：=0.135系統(tǒng)折算到110kV的最小阻抗為：輸電線路長為100kM，因此（輸電線路電阻率為0.4/kM）短路電流為：同理，根據(jù)已知條件得：輸電線路短路電流為：輸電線路短路電流為：輸電線路短路電流為：4.5各輸電線路兩相短路和三相短路電流計算(1)各輸電線路在最小運行方式下的兩相和三相短路電流系統(tǒng)電抗=0.135發(fā)電機電抗=0.13各輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：同理可得，輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：各輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：(2)各輸電線路在最大運行方式下的三相短路電流輸電線路三相短路電流為：同理可得，輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：5電網(wǎng)輸電線路的整定5.1整定計算的概念及目的5.1.1繼電保護整定計算的目的繼電保護裝置與安全自動裝置(一下簡稱繼電保護)屬于而次系統(tǒng),但是,它是電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行起著極為重要的作用,特別是在現(xiàn)代的超高壓,大容量的電力系統(tǒng)中,對繼電保護提出了更高的要求,重點是提高起速動性。總之,電力系統(tǒng)一時一刻也不能離開繼電保護,沒有繼電保護的電力系統(tǒng)是不能運行的。5.1.2繼電保護整定計算的步驟(1)按繼電保護功能分類擬定短路計算的運行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計算條件。(2)進行短路故障計算，錄取結果。(3)按同一功能的保護進行整定計算，選取整定值并做出定值圖。(4)對整定結果分析比較，以選出最佳方案；最后應歸納出存在的問題，并提出運行要求。(5)畫出定制圖。5.2輸電線路的整定5.2.1距離保護的整定對于110kV及以上電壓級的輸電線路，我們根據(jù)經(jīng)驗可以直接考慮用距離保護，所以這里的110kV側我直接進行距離保護的整定計算和靈敏度校驗。取=0.8，=1.2,=1,=1.15。線路的最大靈敏角根據(jù)經(jīng)驗也一般取60o～80o,取=80o。對于輸電線路L3距離Ⅰ段：距離Ⅲ段：最小負荷阻抗為：動作阻抗為:由于=80o，=0.85得=31.78o。整定阻抗所以，>1.5,滿足要求。5.2.2零序保護的整定要對零序保護進行整定計算必須先求出發(fā)生接地短路故障時,故障點的最大零序電流,而只有發(fā)生接地故障時,才會出現(xiàn)零序電流,所以只考慮單相短路和兩相接地短路。當點發(fā)生短路時，空載不包括在各序網(wǎng)絡中。變壓器中性點接地應包括在零序網(wǎng)絡中。正序網(wǎng)絡化簡過程如下：將支路19、22和23并聯(lián)得等值電勢和輸入電抗：正序網(wǎng)絡如圖5-1所示。圖5-1正序網(wǎng)絡負序網(wǎng)絡化簡過程如下：負序網(wǎng)絡輸入電抗：負序網(wǎng)絡如圖5-2所示。圖5-2負序網(wǎng)絡零序網(wǎng)絡化簡過程如下：零序網(wǎng)絡輸入電抗：零序網(wǎng)絡如圖5-3所示。圖5-3零序網(wǎng)絡所以，各序的輸入阻抗分別為：=1.4=0.25=0.28單相短路時，因為，電源電勢用次暫態(tài)電勢：取，所以0秒時的短路正序電流為：處發(fā)生短路時，短路點的零序電流為：兩相短路時，因為，電源電勢用次暫態(tài)電勢：取，所以0秒時的短路正序電流為：處發(fā)生短路時，短路點的零序電流為：綜上所示，當發(fā)生短路時的短路點最大零序電流為：故110kV發(fā)生短路時各線路的零序電流保護整定如下：零序Ⅰ段：零序Ⅲ段：線路線路線路線路其中，是可靠系數(shù)，這里取1.15；是非周期分量影響系數(shù)，采用自動重合閘時加速為1.5~2.0，其它為1；是電流互感器的同型系數(shù)，相同為0.5，不同為1；是電流互感器誤差，取0.1；6變壓器保護與整定6.1電力變壓器保護的重要性電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設備，它的安全運行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器有區(qū)別于發(fā)電機，它無旋轉部件，是一種靜止的電氣設備，結構比較簡單，運行可靠性較高，發(fā)生故障的機會相對較少。但是，變壓器是連續(xù)運行的，停電機會很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。另外，變壓器時刻受到外接負荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的威脅較大。因此，電力變壓器在運行中，仍然有可能發(fā)生各種類型的故障或出