變電所畢業(yè)設計---6010kv降壓變電所繼電保護部分初步設計

1、<p>　　龍灣二次60/10KV降壓變電所繼電保護部分初步設計</p><p>　　The relaying design for electrical part of Longwan60KV step down substation</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設計是一次

2、比較綜合的訓練，它是我們將在校期間所學的專業(yè)知識進行理論與實踐的很好結合，運用理論知識和所學到的專業(yè)技能進行工程設計和科學研究，提高分析問題和解決問題的能力。在完成此設計過程中，我們可以學習電力工程設計、技術問題研究的程序和方法，獲得搜集資料、查閱文獻、調查研究、方案比較、設計制圖等多方面訓練，并進一步補充新知識和技能。本畢業(yè)設計論文是60/10KV二次降壓變電所電氣部分初步設計。為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠期負荷的要求，按照遠期

3、負荷規(guī)劃進行設計建設，從而保證變電所能夠長期可靠供電。</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求，綜合所學專業(yè)知識及《變電所設計》等書籍的有關內容，設計過程中完成了主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、保護整定計算、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護和自動裝置的規(guī)劃等主要工作。在此期間，遇到的種種問題均通過反復比較、驗算，并請教老師得以解決。畢業(yè)設計論文由設計說明書、設計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、保護配置圖、保護

4、展開圖）組成。內容較為詳細，對今后擴建有一定的參考價值。</p><p>　　近年來，電力在世界各國能源和經(jīng)濟發(fā)展中的作用日益增長，它已成為現(xiàn)代社會實用最廣、需要最快的能源。變電所的合理設計與建設是一個極其重要的組成部分。本次設計是根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求，綜合所學專業(yè)知識及《變電所設計》等書籍的有關內容，在指導老師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的可靠性、經(jīng)濟性、靈

5、活性等諸多因素，最終完成本設計方案。通過完成此畢業(yè)設計論文，進一步領會我國電力工業(yè)建設的政策觀念和經(jīng)濟觀點，培養(yǎng)對工程技術、經(jīng)濟進行較全面的綜合分析能力。</p><p>　　關鍵詞 變電所, 短路計算，繼電保護，保護配置</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The professional graduat

6、e in system in electric power design is once more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for learning knowledge proceed theories and practice very good combination, make use of the

7、 theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study, increase analyze problem with problem-solving ability. In complete this design process, we can study th

8、e electric power engineering the des</p><p>　　This graduate design thesis is a 60/10 KV a declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design. For the sak

9、e of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or ge

10、t an electric shock can long-term dependable power supply.</p><p>　　Design the request of the mission book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and 《changing

11、giving or get an electric shock the 》 designed waiting dog's- ear relevantly contents, designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, e

12、lectricity equipments choosing, going together with electricity equipping, after give or get an electric shock the protection with the programmin</p><p>　　For this year, electric power is in international co

13、mmunity energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quickest energy. Change the reasonable design that give or get an el

14、ectric shock are a with developments very constituting the part importantly.</p><p>　　This design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care. Whole d

15、esign process inside, completely dependable, economic, vivid...etc. many factors that meticulous consideration engineering design, end complete this design project.</p><p>　　Pass to complete this graduate de

16、sign the thesis, further appreciating the our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint, educates to proceed to the engineering technique, economy more completely to syn

17、thesize the analytical skill.</p><p>　　Key words substation ,short circuit computing ,relaying ,Protect an allocation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b&

18、gt;</p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　第一篇 說明書2</b></p><p>　　第一章 主變壓器的選擇2</p><p>　　第二章 電氣主接線的選擇5</p>

19、<p>　　2.1 主接線的設計原則及基本要求5</p><p>　　2.2 本變電所主接線的選擇6</p><p>　　第三章 短路電流的計算說明9</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的9</p><p>　　3.2 短路的基本類型9</p><p>　　3.3 短路電流計算的基本假定

20、9</p><p>　　3.4 一般規(guī)定9</p><p>　　3.5 計算步驟10</p><p>　　3.6 計算方法10</p><p>　　第四章 變電所繼電保護配置11</p><p>　　4.1 變壓器保護原則11</p><p>　　4.2 保護配置說明12</

21、p><p>　　4.3 各種繼電保護原理16</p><p>　　第二篇 計算書28</p><p>　　第一章 主變壓器的選擇計算部分28</p><p>　　第二章 短路電流的計算30</p><p>　　2.1 各元件電抗計算公式30</p><p>　　2.2 系統(tǒng)計算電路圖和等值

22、電路圖30</p><p>　　第三章 變壓器繼電保護整定計算38</p><p>　　3.1 變壓器繼電保護整定38</p><p>　　3.2 變壓器瓦斯保護整定38</p><p>　　3.3 變壓器差動保護整定38</p><p>　　3.4 過電流保護的整定計算42</p><

23、p>　　3.4 過負荷保護的整定計算43</p><p><b>　　結 論44</b></p><p><b>　　參考文獻45</b></p><p><b>　　致 謝46</b></p><p><b>　　附 錄47</b>

24、</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　本畢業(yè)設計論文為龍灣二次60kv降壓變電所電氣部分設計，要求所設計的變電所能長期可靠為其負荷供電。設計過程中遵循國家的法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家經(jīng)濟建設的方針、政策和基本建設程序，運用系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理生產(chǎn)與生活、安全與經(jīng)濟等方面的關系，實行資源的綜合利用，節(jié)約能源和用地，對生產(chǎn)工藝、主

25、要設備和主體工程要做到可靠、適用、先進。</p><p>　　在上述原則基礎上，明確設計的目的，逐步完成主變的選擇、電氣主接線的擬定、短路電流的計算、繼電保護配置、保護整定計算和自動裝置的規(guī)劃設計、繪制圖紙等主要工作，形成較為完整的論文。</p><p>　　目前，電力技術已成為世界能源領域的主流技術，發(fā)電、輸電、配電技術的進步，提高了供電的能力、質量和可靠性，擴大了電力應用范圍，因此，變

26、電所的合理設計也變得尤為重要。設計工作是工程建設的關鍵環(huán)節(jié)。做好設計工作，對工程建設的工期、質量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。本論文即在遵循原則、合理規(guī)劃、反復校驗的基礎上完成。</p><p><b>　　第一篇 說明書</b></p><p>　　第一章 主變壓器的選擇</p><p>　　主

27、變臺數(shù)、容量的確定</p><p>　　1. 主變臺數(shù)的確定：</p><p>　　a. 對于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。</p><p>　　b. 對于地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性</p><p>　　c. 對于規(guī)劃只裝設兩臺主變

28、壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的1-2級設 計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。</p><p>　　2. 主變容量的確定原則：</p><p>　　a. 為保證供電的可靠性，變電所應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺。當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量選擇應該按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一級負荷或為變電所全部負荷的60%-75%，通常一次變電所采用75%，

29、二次變電所采用70%。</p><p>　　b. 同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化</p><p>　　c. 主變容量的確定根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃進行。變壓器輸出的視在功率按下式確定： </p><p><b>　　（1.1）</b></p><p><b>

30、　　（1.2）</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中K0為負荷同時系數(shù)；</p><p>　　

31、為按負荷等統(tǒng)計的綜合用電負荷。</p><p>　　3. 主變型式的選擇：</p><p>　　a. 主變壓器相數(shù)選擇：</p><p>　　主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其要考慮其運輸可能性，保證運輸尺寸不超過隧洞、涵洞、橋洞的允許通過限額，運輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具的允許承載能力

32、。當不受運輸條件限制時，330KV及以下（待設變電所為63/10KV）的變電所，均應選用三相變壓器。</p><p>　　b. 主變壓器繞組數(shù)量的選擇：</p><p>　　對深入引進至負荷中心，待設變電所具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。</p><p>　　c. 主變繞組連接方式的選擇：</p&g

33、t;<p>　　變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接，35KV亦采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組都采用Δ形連接</p><p>　　d. 主變調壓的選擇：</p><p>　　當系統(tǒng)有調壓要求時應采用有載調壓變壓器</p><p>　　e. 主變

34、自耦選擇：</p><p>　　與兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負荷較大或與高、中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器。</p><p>　　通過對原始資料的分析，根據(jù)負荷及經(jīng)濟發(fā)展的要求，同時考慮負荷的同時系數(shù)和線損率等因素，可由公式（1.4）</p><p>　　分析原始資料 P=14700KW；=0.9；線損率為5%；負荷的同時系數(shù)為0.92&l

35、t;/p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入公式可得變壓器的容量為15778KVA</p><p><b>　　由《規(guī)程》得</b></p><p>　　若選兩臺容量為16000KVA的變壓器，當一臺停運時，仍能保證70%的重要負荷供電。</p><p>　　查《電力設備手冊》確定兩臺主變壓器為60Kv級，雙繞變壓器。其型號SFL1

36、-16000/60。 </p><p>　　正常運行時，兩臺變壓器全部投入。當其中一臺停運檢修時，考慮變壓器的過負荷能力，另一臺仍能達到全部負荷的98%。主要參數(shù)如表1.1</p><p>　　表1.1變壓器主要參數(shù)表</p><p>　　本次設計的變電所采用2臺主變并列運行的方式。</p><p>　　第二章 電氣主接線的選擇</

37、p><p>　　2.1 主接線的設計原則及基本要求</p><p>　　電氣主接線是多種主要電氣設備（如發(fā)電機、變壓器、開關、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結圖，稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)

38、濟運行以及對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護擬定等都有著密切的關系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時完成的，所以主接線設計的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設計是一個綜合性問題。</p><p><b>　　1、靈活性</b></p><p>　　根據(jù)《220---500KV變電所設計技術規(guī)程》SDJ2—88規(guī)定，

39、變電所電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、電壓等級、回路數(shù)、所選設備特點、負荷性質等因素確定，滿足運行可靠性，簡單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。</p><p><b>　　2、可靠性</b></p><p>　　（1）研究主接線可靠性應注意的問題：</p><p>　　a、 應重視國內外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析；<

40、/p><p>　　b、 主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠性的綜合；</p><p>　　c、 主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設備可以簡化接線。</p><p>　?。?）可靠性的具體要求：</p><p>　　a、 斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電；</p><p>

41、;　　b、 斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間，并且保證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電；</p><p>　　c、 盡量避免全部停運的可能性。</p><p><b>　　3、 經(jīng)濟性:</b></p><p>　　投資?。ㄖ鹘泳€應力求簡單以節(jié)省一次設備，并使二次回路把過于復雜。）占地面積小主接線要為配電裝置創(chuàng)造條

42、件，盡量使占地面積減少），電能損失?。ń?jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因變壓而增加電能損失）。</p><p>　　此外還要滿足運行、檢修要求和擴建要求：</p><p>　?。?） 調度時，應可能靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。</p><p>　?。?） 檢修時可以方便

43、地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。</p><p>　?。?） 擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。</p><p>　　2.2 本變電所主接線的選擇</p><p>　　2.2.1 60K

44、V側主接線方案的確定</p><p><b>　　一、 方案</b></p><p>　　60KV側，規(guī)程上講，對于變電所的電氣主接線，當滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。待設變電所一次進線為兩回，故擬定方案一單母線分段接線如圖2.1，方案二內橋接線如圖2.2。</p><p>　　圖2.1 單母分段進線

45、</p><p><b>　　圖2.2 內橋進線</b></p><p>　　二、 兩種方案特點比較</p><p>　　就其特點而言，單母線分段進線是用斷路器把母線分段后，對主要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，通過旁路給重要負荷繼續(xù)供電，保證正常段母線不間斷供電和不致主要用戶停電。缺

46、點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電，且影響主變壓器的負荷分配；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建使需要向兩個方向均衡擴建。內橋接線的連接斷路器設置在內側其余兩臺斷路器連接在線路上。因此，線路的切除和投入比較方便，并且當線路發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器斷開，不影響其他回路運行。但變壓器故障時，則與該變壓器連接的兩臺斷路器也影響了一回未故障線路的運行。連接橋斷路器檢修時兩個回路須解列運

47、行。當輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器有不需要經(jīng)常切除時采用內橋接線比較合適。橋式接線設備少，接線簡單，操作不復雜，并且總投資少，占地面積和維修工作量也較少，也適用中小容量發(fā)電廠和變電所的35-220KV的配電裝置中。外橋是在線路斷路器的外側安裝一連橋。變壓器隨負荷變化投切方便，橋斷路器可作后備保護，若進線線路出現(xiàn)故障，由橋斷路器</p><p>　　2.2.2 10KV側主接線的確定</p>

48、<p>　　一、 10KV側，規(guī)程上講，對于變電所的電氣主接線，當滿足運行要求時，方案一單母線分段進線如圖2.3，方案二單母分段帶旁路進線如圖2.4。</p><p>　　圖2.3 單母線分段接線</p><p>　　圖2.4 單母線分段帶旁路接線</p><p>　　二、 兩種方案特點比較</p><p>　　規(guī)程上講，當變電

49、所裝有兩臺主變壓器時，6-10KV側宜采用分段單母線，線路為12回及以上時亦可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。待設變電所10KV側有12回出線，并帶有重要負荷，可行性的方案有單母線分段、單母分段帶旁路、雙母線。以下對兩種方案進行比較：</p><p>　　分析：單母線分段較單母線分段帶旁路和雙母線簡單、經(jīng)濟性好，但供電可靠性和靈活性較差，但通過對待設變電所所帶負荷進行分析，待設變電所所帶重要

50、負荷均為兩回線，我們可以對重要負荷從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電，提高了供電的可靠性，完全可以彌補單母線分段接線供電可靠性不高的缺陷。</p><p>　　最后，通過前面對一次側（60KV側）和二次側（10KV側）接線的經(jīng)濟性，可靠性，靈活性等各方面的綜合比較，同時考慮本所的進線，出線的回數(shù)以及重要負荷的分布等因素，一次側（60KV側）采用內橋的接線形式，二次側（10KV側）采用單母分段的接線形式。<

51、/p><p>　　第三章 短路電流的計算說明</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的</p><p>　　（1） 電氣主接線的選擇</p><p>　?。?） 選擇導體和電氣設備，保證設備在正常運行情況下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時保證不損壞。</p><p>　?。?） 選擇斷電保護裝置。<

52、;/p><p>　　3.2 短路的基本類型</p><p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，其中三相短路是對稱短路。</p><p>　　為了檢驗和選擇電氣設備和載流導體，以及為了繼電保護的整定計算，常用下述短路電流值。</p><p>　　：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時值。</p>

53、<p>　?。撼沧兓虼螘簯B(tài)短路電流的有效值，即第一周期短路電流周期分量有效值。</p><p>　?。悍€(wěn)態(tài)短路電流有效值。</p><p>　　3.3 短路電流計算的基本假定</p><p>　?。?） 正常運行時，三相系統(tǒng)對稱運行。</p><p>　　（2） 所有電源的電動勢相位角相同。</p><p&

54、gt;　　（3） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。</p><p>　?。?） 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。</p><p>　　（5） 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。</p><p>　?。?） 元件的計算參數(shù)取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍。</p><p>　　（7）

55、輸電線路和電容略去不計。</p><p><b>　　3.4 一般規(guī)定</b></p><p>　?。?） 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，確定適中電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式。而不按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p>　?。?

56、） 選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。</p><p>　　（3） 選擇導體的電器時，對不帶電抗器的回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。</p><p>　　（4） 導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流，一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓

57、器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。</p><p><b>　　3.5 計算步驟</b></p><p>　?。?） 畫等值電抗圖</p><p>　　① 首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷開關，線路電容，各元件電阻。</p><p>　　② 選取基準容量和基準電壓。</p><

58、;p>　?、?計算各元件的電抗標么值。</p><p>　?。?） 選擇計算短路點。</p><p>　?。?） 求各短路點在系統(tǒng)最大運行方式下的各點短路電流。</p><p>　?。?） 各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。</p><p>　　（5） 列出短路電流計算數(shù)據(jù)表。</p><p><b&

59、gt;　　3.6 計算方法</b></p><p>　　標么值法：取基準容量，基準電壓計算用公式：</p><p>　　變壓器： （3.1）</p><p>　　發(fā)電機： （3

60、.2）</p><p>　　線路: （3.3）</p><p>　　短路電流周期分量有效值： （3.4）</p><p>　　短路電流沖擊值：

61、 （3.5）</p><p>　　第四章 變電所繼電保護配置</p><p>　　4.1 變壓器保護原則</p><p>　　4.1.1 變壓器主保護設計原則</p><p>　　對電力變根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準，按照GB 1 4258—1993《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定：</p>

62、<p>　　變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，應按規(guī)定裝設相應的保護裝置。</p><p>　?。?） 繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相接地短路;</p><p>　?。?） 繞組的匝間短路；變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，應按本節(jié)的規(guī)定裝設相應的保護裝置。</p><p>　?。?） 外部相間短路引起的過電流；</p>&l

63、t;p>　?。?） 中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；</p><p><b>　?。?） 過負荷；</b></p><p><b>　?。?） 過勵磁；</b></p><p><b>　　（7） 油面降低；</b></p><p>　?。?/p>

64、8） 變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障；</p><p>　　上述第一、第二款的保護裝置應瞬時動作于跳閘，第三、第四的保護裝置應帶時限動作于跳閘，第五、第六款的保護裝置一般作用于信號。</p><p>　　對于0.8MVA及以上油侵式變壓器和0.4MVA及以上車間內侵式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當殼內故障產(chǎn)生輕微氣體或油面下降時，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

65、各側斷路器。帶負荷調壓的油侵式變壓器的調壓裝置，亦應裝設氣體保護。</p><p>　　對變壓器引出線、套管及內部的故障，應采用下列保護方式：</p><p><b>　　縱聯(lián)差動保護</b></p><p>　　用于6300千伏安及以上并列運行的變壓器；</p><p>　　用于10000千伏安及以上單獨運行的變壓器；

66、</p><p>　　用于6300千伏安及以上的廠用工作變壓器。對廠用備用變壓器，可裝設電流速斷保護代替差動保護。</p><p>　　如變壓器的縱差動保護對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設零序差動保護?？v聯(lián)差動保護的整定值可小于額定電流。</p><p><b>　　電流速斷保護：</b></p><p>　　用于

67、10000千伏安以下的變壓器，且其過電流保護時限大于0.5秒時。2000千伏安及以上的變壓器，如電流速斷靈敏性不符合要求，則宜裝設差動保護。</p><p>　　上述各種保護裝置動作后，應斷開變壓器各電源側的斷路器。</p><p>　　4.1.2 變壓器后備保護設計原則</p><p>　　變壓器后備保護應作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備。但當為滿足遠后備而使

68、接線大為復雜化時，允許縮短對相鄰線路的后備保護范圍。</p><p>　　變壓器后備保護對各側母線上的三相短路應具有必要的靈敏系數(shù)。</p><p>　　變壓器后備保護應盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替。</p><p>　　變壓器后備保護應能保護電流互感器與斷路器之間的故障。</p><p>　　對由外部相間短路引起的變壓器過電流，一

69、般采用下列保護方式：</p><p>　　（1） 過電流保護：一般用于將壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。</p><p>　?。?） 復合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護：一般用于升壓變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。</p><p>　?。?） 負序電流和單相式低電壓起動的過電流：一般用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡

70、變壓器。</p><p>　　外部相間短路保護應裝于變壓器下列各側：</p><p>　　雙繞組變壓器，應裝設于主電源測；</p><p>　　三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝設于主電源側（經(jīng)常不斷開的電源側）及另一側，主電源側的保護應帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護側的斷路器。當上述方式不符合靈敏性的要求性時，則可在所有各側均裝設保護裝置。各側保護裝置應根據(jù)選

71、擇性的要求裝設方向元件；</p><p>　　3） 供電給分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側裝設保護裝置外，還應在每個供電支路裝設保護裝置；</p><p>　　4） 對發(fā)電機－變壓器組，在變壓器低壓側不應另設保護裝置，而利用發(fā)電機的外部短路過電流保護。但在廠用分兩段時限，以便在外部短路時仍能保證廠用負荷的供電。</p><p>　　上述各種保護裝置的接線宜考慮

72、能保護電流互感器與斷路器之間的故障。</p><p>　　4.2 保護配置說明</p><p>　　4.2.1 變壓器的保護配置方案</p><p>　　電力變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，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。由于絕大部分安裝在戶外，受自然條件的影響較大，同時受到連接負荷的影響和電力系統(tǒng)短路故障的威脅，變壓器在運行中有可能出現(xiàn)各種類型

73、的故障和不正常運行狀態(tài)。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。</p><p>　　變壓器的故障分為內部故障和外部故障。內故障指的是變壓器油箱內繞組之間發(fā)生相間短路、一相繞組中發(fā)生的匝間短路、繞組與鐵芯或引出線與外殼發(fā)生的單項接地短路。外部故障指的是油箱外部引出線之間發(fā)生的各種相間短路、引出線因絕緣套管閃落或破碎通過油箱外殼發(fā)生的單項接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對電網(wǎng)或變壓器帶來危險，

74、特別是發(fā)生內部故障，短路電流產(chǎn)生發(fā)高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，導致變壓器外殼局部變形、破壞甚至引起爆炸。因此，變壓器發(fā)生故障時，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。</p><p>　　變壓器不正常運行狀態(tài)主要指過負荷、油箱漏油造成的油面降低以及外部短路引起的過電流。對于大容量變壓器，因其鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以系統(tǒng)電壓過高或系統(tǒng)頻率降低時，容易過勵

75、磁。過勵磁也是變壓器的一種不正常運行狀態(tài)，變壓器處于不正常運行狀態(tài)時，應發(fā)出信號。</p><p>　　為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，并將故障或不正常運行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照GB 14258—1993《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應裝設以下保護裝置。</p><p>　　對電力變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，應按本節(jié)的規(guī)定裝設相應的保護裝置。</p>

76、<p>　　（1） 繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相接地短路;</p><p>　?。?） 繞組的匝間短路；</p><p>　?。?） 外部相間短路引起的過電流；</p><p>　　（4） 中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；</p><p><b>　?。?） 過負荷

77、；</b></p><p><b>　?。?） 過勵磁；</b></p><p><b>　?。?） 油面降低；</b></p><p>　?。?） 變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障；</p><p>　　上述第一、第二款的保護裝置應瞬時動作于跳閘，第三、第四的保護裝置應帶時限動作

78、于跳閘，第五、第六款的保護裝置一般作用于信號。</p><p>　　對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行電力變壓器的標準規(guī)定，裝設信號裝置。</p><p><b>　　變壓器保護部分：</b></p><p>　　初步裝設方案（變壓器B1﹑B2）：</p><p>　　主保護：變壓器瓦斯保護﹑差動保護</p&

79、gt;<p>　　后備保護：復合電壓起動的過電流保護﹑過負荷保護</p><p>　　4.2.1.1 氣體保護(瓦斯保護) 對于0.8MVA及以上油侵式變壓器和0.4MVA及以上車間內侵式變壓器，均應裝設氣體保護。當殼內故障產(chǎn)生輕微氣體或油面下降時，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斷路器。帶負荷調壓的油侵式變壓器的調壓裝置，亦應裝設氣體保護。</p><

80、p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.2條。</p><p>　　4.2.1.2 縱差動保護或電流速斷保護 對變壓器引出線、套管及內部的短路故障，應按下列規(guī)定，裝設相應的保護作為主保護，保護瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器。</p><p>　　對6.3MVA以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時

81、限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。</p><p>　　對6.3MVA以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不負荷要求的變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護。對于高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護。</p><p>　　用于10000千伏安以下的變壓器，且其過電流保護時限大于0.5s時，

82、2000千伏安及以上的變壓器，如電流速斷靈敏性不符合要求，則宜裝設差動保護。</p><p>　　上述各種保護裝置動作后，應斷開變壓器各電源側的斷路器。</p><p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.3條。</p><p><b>　　變壓器后備保護：</b></p><p>　　后備保護方案

83、：過電流保護、復合電壓保護、 過負荷保護。</p><p>　　4.2.1.3 過電流保護 對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應按下列規(guī)定，裝設相應的保護作為后備保護，保護動作后，應帶時限動作于跳閘。</p><p>　?。?） 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值，應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。</p><p>　　（2） 復合電壓起動的過電流保護，宜用于升

84、壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過電流保護不負荷靈敏性要求的降壓變壓器。</p><p>　?。?） 負序電流和單項式低電壓起動的過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器。</p><p>　?。?） 當復合電壓起動的過電流保護或負序電流和單相式低壓起動的過電流保護不能滿足靈敏度性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。</p><p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程

85、》的規(guī)定，第2.3.5條。</p><p>　　變壓器后備保護設計原則：</p><p>　　（1） 變壓器后備保護應作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備。但當為滿足遠后備而使接線大為復雜化時，允許縮短對相鄰線路的后備保護范圍。</p><p>　?。?） 變壓器后備保護對各側母線上的三相短路應具有必要的靈敏系數(shù)。</p><p>　　（3）

86、 變壓器后備保護應盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替。</p><p>　?。?） 變壓器后備保護應能保護電流互感器與斷路器之間的故障。</p><p>　　最中采用復合電壓起動的過電流保護。因為過電流保護的動作電流按最大負荷電流整定，靈敏度往往滿足不了要求。低電壓起動的過電流保護，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度有所提高，但低電壓繼電器只裝在變壓器一側，當在另一側發(fā)生

87、相間短路時，低壓繼電器的靈敏度往往不夠，為此在變壓器兩側都需要裝設低電壓繼電器，這就使其接線復雜化了，這里也不采用。而負序過電流保護雖然也滿足設計要求，但其整定計算比較復雜，一般只用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，不符合此設計的具體情況，因此也不予以采用。復合電壓起動的過電流保護，其電壓起動元件是由低電壓繼電器和負序電壓繼電器組成。當發(fā)生三相短路時，短路初瞬總會出現(xiàn)負序電壓，負序電壓繼電器動作，斷開加在低壓繼電器上的電壓，從而使其動

88、作。負序電壓消失后，雖然低壓繼電器重新接于線電壓上，但由于三相短路電壓較低，不能返回而于動作狀態(tài)。當發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，負序電壓繼電器動作，致使低電壓繼電器動作，最終將變壓器兩側斷路器斷開。這里的低電壓繼電器和負序電壓繼電器相當于接在一個或門上，然后在和相電流繼電器相接于與門上，相成了此邏輯關系，從而完成了對</p><p>　　4.2.1.4 零序電流保護 110kV及以上中性點直接接地的電

89、力網(wǎng)中，如變壓器的中性點直接運行，對外部單相接地引起的過電流，應裝設零序電流保護。用作變壓器外部接地短路時的后備保護。保護直接動作于跳閘。</p><p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.8條。</p><p>　　4.2.1.5 過負荷保護 0.4MVA及以上變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。對自耦

90、變壓器和多繞組變壓器，保護應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。</p><p>　　過負荷保護應能反映變壓器各繞組的過負荷情況。對雙繞組升壓變壓器應裝設發(fā)電機電壓側；對雙繞組降壓變壓器應設在高壓側，當三側都有電源時，則三側都應裝過負荷保護，對于單側電源的三繞組降壓變壓器，若三側繞組容量相同，則過負荷保護只裝在電源側；若三繞組容量不同，則在電源側和容量較小的一側分別裝設過負荷保護；對于雙側電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)

91、絡變壓器，三側均應裝設過負荷保護。</p><p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.11條。</p><p>　　4.2.1.6 過勵磁保護 高壓側電壓500KV的變壓器，對頻率降低和電壓升高引起的變壓器工作磁密過高，應裝設過勵磁保護。保護由兩段組成，低定值段動作于信號，高定值段動作于跳閘。</p><p>　　查《繼電保護和安裝自動裝置技

92、術規(guī)程》的規(guī)定。</p><p>　　4.2.1.7 復合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護 一般用于升壓變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。</p><p>　　外部相間短路保護應裝于變壓器下列各側：</p><p>　　1） 雙繞組變壓器，應裝設于主電源測；</p><p>　　2） 三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝

93、設于主電源側（經(jīng)常不斷開的電源側）及另一側，主電源側的保護應帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護側的斷路器。當上述方式不符合靈敏性的要求性時，則可在所有各側均裝設保護裝置。各側保護裝置應根據(jù)選擇性的要求裝設方向元件；</p><p>　　3） 供電給分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側裝設保護裝置外，還應在每個供電支路裝設保護裝置；</p><p>　　4） 對發(fā)電機－變壓器組，在變壓器

94、低壓側不應另設保護裝置，而利用發(fā)電機的外部短路過電流保護。但在廠用分兩段時限，以便在外部短路時仍能保證廠用負荷的供電。</p><p>　　4.2.1.8 其他保護 對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統(tǒng)，應按現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝設可作為用于信號或動作于跳閘的裝置。所以外加設相應的保護來監(jiān)控變壓器自身的運行，包括油溫和啟動風扇的保護。</p><p>　　溫度信號裝置：變壓器油溫的

95、監(jiān)視采用溫度信號裝置，其基本元件是帶電觸點的壓力式溫度計。該溫度計是按流體壓力計原理制成的，由受熱器連接管和溫度指示器組成，當被測物溫度升高時，受熱器中液體膨脹，溫度指示計中的流體壓力計應部分所受壓力增大，指針位置改變，當指針位置達到定位指針預先放置的位置時，使定時指針的一對觸點接通，發(fā)出信號或采取變壓器冷卻風扇，溫度計可以有兩個定位針給定溫度的上下限，而作為兩位式調節(jié)。</p><p>　　上述各種保護裝置的接

96、線宜考慮能保護電流互感器與斷路器之間的故障。</p><p><b>　　本次變壓器保護：</b></p><p>　　1、 氣體保護(瓦斯保護)</p><p><b>　　2、 縱差動保護</b></p><p><b>　　3、 過電流保護</b></p>

97、<p><b>　　4、 復合電壓保護</b></p><p><b>　　5、 過負荷保護</b></p><p>　　6、 保護裝置，除預先規(guī)定以外，都不允許系統(tǒng)因震蕩引起的誤動作；</p><p>　　7、 正常情況下，當電壓互感器的二次回路或其他故障能使保護誤動作時，應裝設線路閉鎖或其他措施。</p

98、><p>　　4.3 各種繼電保護原理</p><p>　　4.3.1 瓦斯保護原理</p><p>　　瓦斯保護是反應變壓器油箱內部氣體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。</p><p><b>　　瓦斯保護工作原理：</b></p><p&

99、gt;　　由于短路點電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構成瓦斯保護。</p><p>　　瓦斯繼電器是構成瓦斯保護的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，</p><p>　　為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時應使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1％～1.5％的升高坡度，通往繼電器的連接管具有2％～4％的升高坡度

100、開口杯擋板式瓦斯繼電器，其內部結構如下圖所示。正常運行時，上、下開口杯2和l都浸在油中，開口杯和附件在油內的重力所產(chǎn)生的力矩小于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩，因此開口杯向上傾，干簧觸點3斷開。</p><p>　　油箱內部發(fā)生輕微故障時，少量的氣體上升后逐漸聚集在繼電器的上部，迫使油面下降。而使上開口杯露出油面，此時由于浮力的減小，開口杯和附件在空氣中的重力加上杯內油重所產(chǎn)生的力矩大于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩，于是上開口杯2

101、順時針方向轉動，帶動永久磁鐵10靠近干簧觸點3，使觸點閉合，發(fā)生“輕瓦斯”保護。</p><p><b>　　如下圖所示：</b></p><p>　　圖4.1 瓦斯繼電器安裝位置圖</p><p>　　油箱內部發(fā)生嚴重故障時，大量氣體和油流直接沖擊擋板8，使下開口杯l順時針方向旋轉，帶動永久磁鐵靠近下部干簧的觸點3使之閉合，發(fā)出跳閘脈沖，表示

102、“重瓦斯”保護動作。當變壓器出現(xiàn)嚴重漏油而使油面逐漸降低時，首先是上開口杯露出油面，發(fā)出報警信號，繼之下開口杯露出油面后亦能動作，發(fā)出跳閘脈沖。</p><p>　　瓦斯保護的原理接線圖：</p><p>　　上面的觸點表示“輕瓦斯保護”，動作后經(jīng)延的發(fā)出報警信號。下面的觸點表示“重瓦斯保護”，動作后起動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。 </p><p>&

103、lt;b>　　瓦斯保護評價：</b></p><p>　　主要優(yōu)點：動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應油箱內部發(fā)生的各種故障。</p><p>　　主要缺點：不能反應油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。 </p><p>　　因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內、外及引出

104、線上發(fā)生的各種故障。</p><p>　　瓦斯保護的反事故措施： </p><p>　　瓦斯保護動作，輕者發(fā)出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關，導致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可*性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施：    （1） 將

105、瓦斯繼電器的下浮筒改為擋板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性。   （2） 為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。    （3） 瓦斯繼電器引出線應采用防油線。    （4） 瓦斯繼電器的引出線和電纜應分別連接在電纜引線端子箱內的端子上。</p><p>　　圖4.2 瓦斯繼電器結構圖</p>

106、<p><b>　　瓦斯保護原理電路：</b></p><p>　　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是聯(lián)片。當變壓器內部發(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，作用于至延時信號；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，同時通過聯(lián)片使出口繼電器動作使斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可以利用切換片

107、XB切換位置，只給出報警信號。（如圖4.3所示）</p><p>　　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合，CKJ就動作并自保持。當斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點斷開自保持回路，使CKJ恢復起始位置。</p><p>　　瓦斯保護的整定：輕氣體保護的動作值采用氣體容積表示。通常氣體容積的整定范圍為2

108、50－300立方厘米。對于容量在10MVA以上變壓器，多采用250－300立方厘米。氣體容積的調整可通過改變重錘位置來實現(xiàn)。重氣體保護的動作值采用油流流速表示。一般整定范圍在0.6－1.5m/s，該流速指的是導油管中油流速度。</p><p>　　圖4.3 瓦斯保護原理接線圖</p><p>　　圖4.4 變壓器瓦斯保護原理圖</p><p>　　4.3.2 變壓器

109、縱差動保護</p><p>　　變壓器縱聯(lián)差動保護是一種比較完善的快速保護。它能反映變壓器繞組的相間短路、匝間短路、引出線的相間短路以及中性點直接接地、系統(tǒng)側繞組和引出線上的接地短路、是大、中型電力變壓器的主要保護方式。</p><p>　　電力變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原理用輔助導線或引出線將變壓器兩側電流引入差動繼電器，比較兩端電流的大小和方向，從而判斷被保護的變壓器是否發(fā)生短路，以決定

110、保護是否動作。變壓器縱差動保護單相原理接線圖所示。在變壓器縱差動保護外部保護時一次側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。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、低壓兩側電流的大小和相位，一般講它們都不同。故在實現(xiàn)變壓器差動保護時，應先考慮對兩側電流進行相位補償，再進行數(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

111、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。</p><p>　　按環(huán)流法接線變壓器縱差是利用比較變壓器的高壓側和低壓側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16MVA，因此采用的是BCH-2型差動繼電器。她主要是用于兩繞組或三繞組電力

112、變壓器以及變流發(fā)電機的單相差動保護線路中作為主保護，繼電器能預防在非故障狀態(tài)時出現(xiàn)的暫態(tài)電流的作用。BCH-2型差動繼電器由兩部分組成：DL-11型電流繼電器和中間速飽和變流器。</p><p>　　當變壓器正常運行或外部故障時，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，注入電流繼電器內的電流（為兩側電流互感器二次側電流之差），保護不動作。當保護區(qū)內發(fā)生