220KV北關(guān)一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設(shè)計

沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計220KV北關(guān)一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設(shè)計摘要本文根據(jù)《繼電保護及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》對北關(guān)變電所做出了一套較為完善的保護配置方案，并配有詳細的原理說明。這次設(shè)計的主要內(nèi)容是北關(guān)變電所的主變壓器的選擇、主接線的選擇、短路計算、保護配置，繼電器整定計算等進行設(shè)計。通過對變壓器的選擇，來保證電力系統(tǒng)的安全運行。其主要采用的保護有繼電保護、瓦斯保護、變壓器差動保護，零序保護，過負荷保護等。本次設(shè)計是我們學(xué)生全面運用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識對實際問題進行設(shè)計（或研究）的綜合性訓(xùn)練，同時還是我們將來走向工作崗位而奠定的基本實踐。通過本次設(shè)計可以增強我們運用所學(xué)知識解釋實際問題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。電力系統(tǒng)繼電保護的設(shè)計與配置是否合理，直接影響電力系統(tǒng)的安全運行，故選擇保護方式時，滿足繼電保護的基本要求。選擇保護方式和正確的計算，以保證電力系統(tǒng)的安全運行。在此次設(shè)計中，我嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)定，認(rèn)真對待此次設(shè)計，最終完成了設(shè)計任務(wù)。由于新技術(shù)的不斷發(fā)展，加之自己的專業(yè)水平還有待提高、鞏固。所以設(shè)計中還存在不足，懇請老師批評指正。關(guān)鍵詞電力系統(tǒng)，繼電保護，保護配置，繼電器整定計算AbstractThisimportanttaskofthisdesignisprotectiverelayingdesignofsabstationthroughthepootectivedistributionofthetramsformerandlines.EnsuretheElectricpowersystem’ssafeoperation.Mainlyusestheprotectionhasthegastoprotect,thetransformerdifferentialmotionprotection,theelectriccurrent,theload,thedistanceprotection.Thisdesignisweinschoolperiodcarriesonlastthecountformuchcomprehensivepracticeteachinglink,alsoisourstudentcomprehensivelyutilizesstudiesthebasictheory,thespecializedknowledgecarryonthedesigntotheactualproblem(orresearch)thecomprehensivetraining,simultaneouslyorwefuturewillmovetowardsthebasicpracticewhichtheworkpostwillestablish.Maystrengthenusthroughthisdesigntoutilizestudiestheknowledgeexplanationactualproblemtheabilityandtheinnovationability,inordertomeetstheworkneedwell.TheElectricpowersystem’sprotectiverelayingdesignanddistributionwhetherisrationaldirectlyaffectsafeoperationwhonselectingprotectiveduty.Shouldsatisfybasicrequiresofprotectivcrelayingselectingprotectivedettyandrightcalculatedsettingensurestheelectricpowersystem’ssafeoperationKeyWordselectricpowersystem,relayprotection,setting(up)tocompute,sensitivitycalibration

目錄摘要 1Abstract 2目錄 3引言 6第一篇說明書 71變電所主變壓器的選擇 72變電所電氣主接線的選擇 92.1電氣主接線的設(shè)計原則 92.2電氣主接線的基本要求 92.3電氣主接線的設(shè)計程序 112.4主接線的擬定方案及選擇 113短路電流計算 133.1短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟 133.2三相短路電流的計算 144繼電保護及其自動裝置的規(guī)劃 164.1繼電保護及其設(shè)計 164.1.1220kV及中性點直接接地電網(wǎng)線路保護配置 164.1.2短線路縱差保護的整定計算 174.1.3變壓器保護的配置 174.1.4變壓器的保護配置方案 184.2主保護部分 204.2.1氣體保護(瓦斯保護) 204.2.2縱差動保護或電流速斷保護 204.2.3過負荷保護 204.2.4復(fù)合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護 214.2.5主變高壓側(cè)零序保護 214.2.6其他保護：變壓器溫度、信號監(jiān)測裝置 215各種繼電保護原理 235.1變壓器的各種保護 235.1.1瓦斯保護工作原理 235.1.2瓦斯保護的原理接線圖 245.1.3瓦斯保護評價 245.1.4瓦斯保護的反事故措施 255.1.5瓦斯保護原理電路 255.2變壓器縱差動保護 265.2.1BCH－2型差動保護 275.2.2變壓器差動保護的方式 285.3復(fù)合電壓起動的過電流保護 295.4主變高壓側(cè)零序保護 315.5過負荷保護 325.5.1過負荷保護 325.5.2過負荷的整定 325.6過激磁保護 335.7油溫監(jiān)測 33第二篇計算書 346主變壓器選擇的容量計算 346.1變電所60KV的用戶總?cè)萘?346.2折算到變壓器的容量 346.3據(jù)主變壓器容量選擇規(guī)則 348路電流計算 358.1三相對稱短路計算 358.2元件阻抗歸算到系統(tǒng)的標(biāo)幺值計算 358.3網(wǎng)絡(luò)化簡 378.4短路點計算 418.560kV側(cè)最小運行方式下的短路電流 458整定計算部分 478.1整定計算 478.1.1變壓器的整定計算原則及其整定計算 478.1.2變壓器瓦斯保護整定 478.1.3變壓器差動保護整定 478.1.4復(fù)合電壓起動的過電流整定計算 518.1.5零序電流保護 518.1.6過負荷保護的整定計算 528.2變壓器油溫監(jiān)測 52結(jié)論 53致謝 54參考文獻 55附錄 56引言本設(shè)計書是根據(jù)2013年畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求所編寫的，是為了讓畢業(yè)生適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展需要，使畢業(yè)生能更深刻、實際的接觸電力系統(tǒng)的個中相關(guān)知識。本設(shè)計的設(shè)計課題是關(guān)于北關(guān)變電所1號主變的繼電保護、選定進行設(shè)計。繼電保護是電力系統(tǒng)中最不可缺少的，電力系統(tǒng)在運行中不可避免的會出現(xiàn)各種故障或不正常運行狀態(tài)，這些故障或不正常運行狀態(tài)若不及時正確處理，都可能引發(fā)一系列的事故，造成電能質(zhì)量降低到不能允許的程度，造成人身傷亡及電氣設(shè)備損壞等，后果之嚴(yán)重是不可預(yù)示的，所以必須裝設(shè)繼電保護裝置，盡量防止故障的發(fā)生。所以在畢業(yè)設(shè)計中，繼電保護裝置的選擇是一個重要環(huán)節(jié)。在設(shè)計前期，我對繼電保護的作用及意義進行了較全面的分析，并在開題中進行了詳盡的說明。在短路電流計算中，我對每一點發(fā)生短路都進行了細致的計算，對繼電保護配置方案進行了具體的說明。此次設(shè)計中，我嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)定，認(rèn)定對待本次設(shè)計，最終完成了設(shè)計任務(wù)。本設(shè)計書編寫過程中曾遇到過各種各樣的問題和困難，指導(dǎo)老師李晶老師給予了寶貴的意見的精心指導(dǎo)，在此表示深切的謝意。第一篇說明書1變電所主變壓器的選擇主變選擇的一般原則1.主變臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超主變。當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝2～4臺主變。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)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%，二次變電所采用60%。2、變壓器形式的選擇（1）主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在220kv的邊電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓時，應(yīng)考率裝設(shè)備用相，當(dāng)主變超過一組，且各組容量滿足全所負荷的75%時，可不裝設(shè)備用相。（2）當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。對新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的觀點考慮，應(yīng)注意選用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內(nèi)是可以回收的。（3）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，但仍需作經(jīng)濟比較。（4）具有三種電壓的變電所，例如220kv、110kv、63kv，一般采用三繞組變壓器3、主變?nèi)萘康拇_定（1）為了正確的選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電所的年及日負荷曲線，并從該曲線得出變電所的年、日最高負荷和平均負荷。（2）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃進行。（3）變壓器最大負荷按下式確定：（1.1）式中負荷同時系數(shù)；按負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷。對于兩臺主變的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定：（1.2）總安裝容量為：（1.3）這樣，當(dāng)一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為40%，則可保證98%的負荷供電。根據(jù)計算，確定變壓器型號為SFP7-50000/220主要參數(shù)如下：高壓：UN1=220±2×2.5%kV低壓：UN2=46kV額定容量：S=50000kVA阻抗電壓：Uk%=12空載損耗：P0=61kW空載電流：I0%=1.0負載損耗：Pk=401kW連接組標(biāo)號：YN,d11本次設(shè)計的220kV降壓變電所采用2臺主變并列運行的方式。2變電所電氣主接線的選擇電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連，從而完成輸配電任務(wù)，它是變電所的重要組成部分。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬訂都有較大的影響。因此，主接線的設(shè)計必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理的選擇主接線方案。2.1電氣主接線的設(shè)計原則設(shè)計變電所電氣主接線時，所遵循的總原則：①符合設(shè)計任務(wù)書的要求；②符合有關(guān)的方針、政策和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程；③結(jié)合具體工程特點，設(shè)計出經(jīng)濟合理的主接線。為此，應(yīng)考慮下列情況：明確變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，來確定主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回數(shù)。2.2電氣主接線的基本要求1、可靠性供電的可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，停電會對國民經(jīng)濟各部門帶來巨大的損失，往往比少發(fā)電的價值大幾十倍，會導(dǎo)致產(chǎn)品報廢、設(shè)備損壞、人身傷亡等。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機會越小，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題如下：（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)要求相適應(yīng)。如：對于一個小型的終端變電所的主接線一般不要求過高的可靠性，而對于一個大型超高壓變電所，由于它在電力系統(tǒng)中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運行受到擾動，甚至失去穩(wěn)定，造成巨大損失，因此其電氣主接線應(yīng)采用供電可靠性高的接線方式。（2）變電所接入電力系統(tǒng)的方式。現(xiàn)代化的變電所都接入電力系統(tǒng)運行。其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級、負荷性質(zhì)以及地里位置和輸送電能距離等因素有關(guān)。（3）變電所的運行方式及負荷性質(zhì)。電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電、用電同一時刻完成。而負荷的性質(zhì)按其重要意義又分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類之分。當(dāng)變電所設(shè)備利用率較高，年利用小時數(shù)在5000h以上，主要供應(yīng)Ⅰ類、Ⅱ類負荷用電時，必須采用供電較為可靠的接線形式。（4）設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。電氣主接線是由電氣設(shè)備相互連接而成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計必須同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展大容量機組及新型設(shè)備投運、自動裝置和先進技術(shù)的使用，都有利于提高主接線的可靠性，但不等于設(shè)備及其自動化元件使用得越多、越新、接線越復(fù)雜就越可靠。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運行不便，將會導(dǎo)致主接線可靠性降低。因此，電氣主接線的可靠性是一次設(shè)備和二次設(shè)備在運行中可靠性的綜合，采用高質(zhì)量的元件和設(shè)備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡化接線。此外，主接線可靠性還與運行管理水平和運行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。2、靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活的進行運行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。同時設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。對靈活性的要求如下：（1）調(diào)度時，可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。（2）檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)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。（3）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，投入變壓器或線路而不互相干擾，并對一次和二次部分的改建工作量最少。3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。與使主接線可靠、靈活，必然要選高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。一般從以下方面考慮：（1）投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；②使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；③限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器；④如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kv及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。（2）占地面積小。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失少。在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩回。2.3電氣主接線的設(shè)計程序電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計思路、方法和驟相同。其具體設(shè)計步驟和內(nèi)容如下。（1）對原始資料進行分析，具體內(nèi)容如下：1）本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運行方式等。2）電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠期發(fā)展規(guī)劃（5～10年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點地方式等。3）負荷情況。負荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計時尚應(yīng)予以辨證地分析。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。4）環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)予以重視。對重型設(shè)備的運輸條件也應(yīng)充分考慮。5）設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進性，經(jīng)濟性和可靠。（2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計書任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠期）。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個或三個技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得最優(yōu)秀的技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。（3）主接線經(jīng)濟比較。（4）短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。（5）電器設(shè)備的選擇。2.4主接線的擬定方案及選擇本變電所的電壓等級為220kV/60kV，220kV側(cè)有進線2回，60kV側(cè)有出線12回。根據(jù)主接線設(shè)計必須滿足供電可靠性，保證電能質(zhì)量，滿足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟性的原則，初步在兩側(cè)各擬定兩個主接線方案，進行選擇：220kV側(cè)主接線采用單母線分段和雙母線接線2種接線方案。60kV側(cè)主接線采用單母線分段帶旁路接線和雙母線帶旁路接線2種接線方案。下面列表比較各種方案的特點，根據(jù)設(shè)計要求從中選出最佳方案.表2.1220kV側(cè)母線接線比較方式方案項目單母線分段接線雙母線接線可靠性①對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。①可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。②檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該路。③母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。靈活性①當(dāng)出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。②擴建時需向兩個方向均勻擴建。①調(diào)度靈活。②擴建方便。③便于試驗。經(jīng)濟性①接線簡單清晰，設(shè)備較少。增加了母線的長度、隔離開關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。隔離開關(guān)容易誤操作，需在隔離開關(guān)和短路器之間裝設(shè)聯(lián)鎖裝置。表2.260kV側(cè)母線接線比較方式方案項目雙母線帶旁路接線單母線分段帶旁路接線可靠性1.可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。2.檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該回路，旁路提高供靠性。3.母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。1.對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。2.當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電，帶旁路保證供電可靠性。靈活性1.調(diào)度靈活。2.擴建方便。3.便于試驗。1.當(dāng)出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。2.擴建時需向兩個方向均勻擴建。經(jīng)濟性1.投資較小。1.接線簡單清晰，設(shè)備較少根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設(shè)計變電所的實際情況，一次側(cè)為2回進線，而且根據(jù)負荷的不同變化需要經(jīng)常改變主接線的運行方式，二次側(cè)出線，有12回出線，并且用戶基本都是有重要負荷的，因此決定主接線的一次側(cè)采用雙母線接線；二次側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線。3短路電流計算產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。3.1短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟1.短路電流計算的主要目的:1).電氣主接線的比較與選擇。2).選擇斷路器等電器設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。3).為繼電保護的設(shè)計以及調(diào)試提供依據(jù)。4).評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。5).分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響2.短路電流計算一般規(guī)定1).接線方式計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2).計算容量應(yīng)按工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的5～10年。3).一般按三相短路計算4).短路計算點在正常接線方式時，通過設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。5).短路計算方法在工程設(shè)計中，短路電流計算均應(yīng)采用實用計算法。即在一定的假設(shè)條件下計算出短路電流的各個分量。3.計算步驟實用計算法1).選擇計算短路點。2).繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖）。3).化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。4).求計算電抗。5).由運算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。6).計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。7).計算短路電流周期分量有名值和短路容量。8).計算短路電流沖擊值。9).繪制短路電流計算結(jié)果表。3.2三相短路電流的計算1.等值網(wǎng)絡(luò)的繪制1).網(wǎng)絡(luò)模型的確定計算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡化模型，即忽略負荷電流；發(fā)電機用次暫態(tài)電抗表示；認(rèn)為各發(fā)電機電勢模值為1，相角為0。2).網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計算短路電流的計算通常采用標(biāo)幺值進行近似計算。常取基準(zhǔn)容量為一整數(shù)100MW或1000MW而將各電壓級的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓即==1.05，從而是計算大為簡化。2.化簡等值網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)簡化法將等值電路逐步化簡，求出各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移電抗。在工程計算時，為進一步簡化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，長將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類型發(fā)電機可以合并；直接接于短路點的發(fā)電機一般予以單獨考慮，無限大容量的電源應(yīng)該單獨計算。3.三相短路電流周期分量任意時刻的計算進行網(wǎng)絡(luò)簡化時，求出各個等值電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移電抗，再將其換算成以等值電源容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，即為該電源的計算電抗。=（3.1）式中第i個等值電源的額定容量，MVA；i=1，2，…，n。1).無限大容量電源當(dāng)供電電源為無限大容量或計算電抗≥3.45時，則可以認(rèn)為其周期分量不衰減，此時（3.2）2).有限容量電源當(dāng)供電電源為有限容量時，其周期性分量是隨時間衰減的。這時工程上常采用運算曲線法來求得任意時刻短路電流的周期分量。3).總的短路電流周期分量的有名值最后將得到的各電源在某同一時刻供出的短路電流的標(biāo)幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點某一時刻的三相短路電流周期分量，即（3.3）式中有限容量供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值；無限大容量電源供給的短路電流的標(biāo)幺值；短路點t秒短路電流周期性分量的有效值，kA。4.三相短路電流沖擊值的計算三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個周期，當(dāng)f=50Hz時，發(fā)生在短路后0.01s，此峰值被稱為沖擊電流。其計算式為式中沖擊系數(shù)。（發(fā)電機出口1.9；其他地點1.8）本次設(shè)計所選的短路點取為變電所兩臺主變高壓側(cè)的點和低壓側(cè)并列運行時的。計算結(jié)果如下： 表3.1短路電流周期分量有效值短路點0/S2/S4/S0.083kA0.083kA0.083kA0.373kA0.387kA0.433kA點沖擊電流：點沖擊電流：4繼電保護及其自動裝置的規(guī)劃4.1繼電保護及其設(shè)計4.1.1220kV及中性點直接接地電網(wǎng)線路保護配置在220kV中性點直接接地電網(wǎng),線路得相間短路及單相接地短路保護均應(yīng)動作于短路器跳閘.在下列的情況下,應(yīng)裝設(shè)一套全線速動保護:(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時.(2)線路發(fā)生三相短路時,如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值(一般約為70%額定電壓),且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時.(3)如電力網(wǎng)的某些主要線路采用全線速動保護后,不僅改善本線路保護性能,而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能時.對220kV線路,符合下面條件之一時,可裝設(shè)二套全線速動保護:(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求.(2)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,后備保護整定配合有困難時.對于需要裝設(shè)全線速動保護的電纜短線路及架空短線路,可采用倒引線保護或光纖通道的縱聯(lián)保護作為主保護,另裝設(shè)多段式電流電壓保護或距離保護作為后備保護.220kV線路宜采用近后備方式.但某些線路,如能實現(xiàn)遠后備,則宜采用遠后備,或同時采用遠近結(jié)合的后備方式.220kV線路保護可按下列原則配置:(1)反映接地短路的保護配置對220kV線路,當(dāng)接地電阻不大于100時,保護應(yīng)能可靠地,有選擇地切除故障.如已滿足裝設(shè)一套或二套全線速動保護的條件,則除裝設(shè)全線速動保護外,還應(yīng)裝設(shè)接地后備保護,宜裝設(shè)階段式反時限零序電流保護;也可采用接地距離保護,并輔以階段式或反時限零序電流保護.(2)反映相間短路的保護裝置對于220kV線路,首先考慮是否裝設(shè)全線速動保護.如裝設(shè)全線速動保護.則除此,還要裝設(shè)相間短路后備保護(如相間距離后備保護)和輔助保護(如電流速短保護).對單側(cè)電源單回220kV線路,如不裝設(shè)全線速動保護,可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護作為本線路的主保護及后備保護,如不能滿足靈敏性及速動性的要求時,則應(yīng)裝設(shè)相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護.對雙側(cè)電源單源單回,如不裝設(shè)全線速動保護,應(yīng)裝設(shè)相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護.正常運行方式下,保護安裝對短路,電路速短保護的靈敏系數(shù)在1.2以上時,可裝設(shè)電流速短保護作為輔助保護.對于平行線間的相間短路,一般可裝設(shè)橫差動電流方向保護或電流平衡保護作為主保護.當(dāng)靈敏度和速動性不能滿足要求時,應(yīng)在每一回線路上裝設(shè)縱聯(lián)保護作主保護,裝設(shè)帶方向后不帶方向元件的多段式電流保護或距離保護作后備保護,并作為單回線運行時的主保護和后備保護.當(dāng)采用近后備保護方式時,后備保護分別接于每一回線路上;當(dāng)采用遠后備方式時,則應(yīng)接入雙回線路的電流.對于平行線路的接地短路宜裝設(shè)零序橫差動保護作為主保護;裝設(shè)接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流保護作為后備保護,當(dāng)作遠后備保護時,可接兩線路零序電流之和,以提高靈敏度.4.1.2短線路縱差保護的整定計算3～4km及以下的短線路（包括110kV及以上電壓等級），無論是采用電流電壓保護還是采用距離保護，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差保護以適應(yīng)系統(tǒng)運行的需要。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器電源線），一般距離較短，宜裝設(shè)縱差動保護。4.1.3變壓器保護的配置變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運行，特別是大容量變壓器，一旦因故障損壞造成的損失就更大。因此必須真對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。一般包括：（1）反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護，又稱瓦斯保護。（2）反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的差動保護，或電流速斷保護（3）作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護的過電流保護（或帶有復(fù)合電壓起動的過電流保護或負序電流保護或阻抗保護）。（4）反映中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護。（5）反映大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護。（6）反映變壓器過負荷的變壓器過負荷。（7）反映變壓器非全相運行的非全相保護。1、縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護是變壓器的主保護之一。對6.3MVA及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，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。對高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護。2、變壓器相間短路的后備保護為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器主保護的后備，變壓器配置相間短路的后備保護。保護動作后，應(yīng)帶時限動作于跳閘。（1）相關(guān)的規(guī)程規(guī)定：1）過電流保護宜用于將壓變壓器。2）復(fù)合電壓（包括負序電壓及線路電壓）起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。3）負序電流和單相式低壓啟動的過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器。（2）外部相間短路保護應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各相保護的接線，宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。其中對雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，較短的時限用于縮小故障影響范圍；較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。3、變壓器接地短路后備保護在中性點直接接地系統(tǒng)中，接地短路是常見的故障形式，所以處于該系統(tǒng)中的變壓器要裝設(shè)接地保護，以反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相鄰母線、線路接地保護的后備保護。電力系統(tǒng)接地保護時，國內(nèi)，在220kV系統(tǒng)中，廣泛采用中性點絕緣水平較高的分級絕緣變壓器，其中性點可接地運行或不接地運行。如果中性點絕緣水平較低，則中性點必須直接接地運行。4、變壓器過負荷保護對于6.3MVA及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過負荷的情況。過負荷保護采用單項式，帶時限作用于信號。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。5、變壓器非電量保護變壓器非電量保護主要包括瓦斯保護、溫度及壓力保護等。由于非電量保護動作量不需電氣量運算。通常根據(jù)運行經(jīng)驗、測試等方法獲得。其配置原則為：（1）瓦斯保護。瓦斯保護是油侵式變壓器的主保護之一。當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。輕微瓦斯動作于信號，大量瓦斯動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。（2）變壓器溫度及壓力保護。對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。4.1.4變壓器的保護配置方案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(yán)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(shè)性能良好、動作可靠的保護。變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)故障指的是變壓器油箱內(nèi)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，特別是發(fā)生內(nèi)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(dǎo)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。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(yīng)發(fā)出信號。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GB14258—1993《繼電保護和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護裝置。對電力變壓器的下列故障及異常運行狀態(tài)，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。（1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相接地短路;（2）繞組的匝間短路；（3）外部相間短路引起的過電流；（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；（5）過負荷；（6）過勵磁；（7）油面降低；（8）變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障；上述第一、第二款的保護裝置應(yīng)瞬時動作于跳閘，第三、第四的保護裝置應(yīng)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。對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號裝置。變壓器保護部分：初步裝設(shè)方案（變壓器B1﹑B2）：主保護：變壓器瓦斯保護﹑差動保護主變高壓側(cè)零序保護后備保護：復(fù)合電壓起動的過電流保護﹑過負荷保護其它保護：裝設(shè)變壓器油溫監(jiān)測4.2主保護部分4.2.1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(nèi)侵式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微氣體或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量氣體時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應(yīng)裝設(shè)氣體保護。查《繼電保護和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.2條。4.2.2縱差動保護或電流速斷保護對變壓器引出線、套管及內(nèi)部的短路故障，應(yīng)按下列規(guī)定，裝設(shè)相應(yīng)的保護作為主保護，保護瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。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(dāng)后備保護時限大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。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(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。對于高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護。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，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(shè)差動保護。上述各種保護裝置動作后，應(yīng)斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器。查《繼電保護和安裝自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，第2.3.3條。變壓器后備保護：后備保護方案：過電流保護、復(fù)合電壓保護、過負荷保護。4.2.3過負荷保護0.4MVA及以上變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負荷的情況。過負荷保護應(yīng)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(yīng)裝設(shè)發(fā)電機電壓側(cè)；對雙繞組降壓變壓器應(yīng)設(shè)在高壓側(cè)，當(dāng)三側(cè)都有電源時，則三側(cè)都應(yīng)裝過負荷保護，對于單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相同，則過負荷保護只裝在電源側(cè)；若三繞組容量不同，則在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)分別裝設(shè)過負荷保護；對于雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。4.2.4復(fù)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。外部相間短路保護應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)：(1)雙繞組變壓器，應(yīng)裝設(shè)于主電源測；(2)三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝設(shè)于主電源側(cè)（經(jīng)常不斷開的電源側(cè)）及另一側(cè)，主電源側(cè)的保護應(yīng)帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護側(cè)的斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏性的要求性時，則可在所有各側(cè)均裝設(shè)保護裝置。各側(cè)保護裝置應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件；(3)供電給分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護裝置外，還應(yīng)在每個供電支路裝設(shè)保護裝置；(4)對發(fā)電機－變壓器組，在變壓器低壓側(cè)不應(yīng)另設(shè)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。4.2.5主變高壓側(cè)零序保護在中性點直接接地系統(tǒng)中，接地短路是常見的故障形式，所以處于該系統(tǒng)中的變壓器要裝設(shè)接地保護，以反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相鄰母線、線路接地保護的后背保護。電力系統(tǒng)接地短路時，零序電流的大小和分布于變壓器中性點接地數(shù)目和位置的關(guān)系及變壓器中性點接地的原則已在前面討論過。國內(nèi)，在220kV系統(tǒng)中，廣泛采用中性點絕緣水平較高的分級絕緣變壓器，其中性點可接地運行或不接地運行。如果中性點絕緣水平較低，則中性點必須直接接地運行。4.2.6其他保護：變壓器溫度、信號監(jiān)測裝置對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作為用于信號或動作于跳閘的裝置。所以外加設(shè)相應(yīng)的保護來監(jiān)控變壓器自身的運行，包括油溫和啟動風(fēng)扇的保護。溫度信號裝置：變壓器油溫的監(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(dāng)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(yīng)部分所受壓力增大，指針位置改變，當(dāng)指針位置達到定位指針預(yù)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(fēng)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(diào)節(jié)上述各種保護裝置的接線宜考慮能保護電流互感器與斷路器之間的故障。本次變壓器保護：1.氣體保護(瓦斯保護)2.縱差動保護3.復(fù)合電壓保護4.主變高壓側(cè)零序保護5.過負荷保護6.變壓器的溫度信號裝置5各種繼電保護原理5.1變壓器的各種保護5.1.1瓦斯保護工作原理瓦斯保護是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)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(nèi)各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。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(gòu)成瓦斯保護。瓦斯繼電器是構(gòu)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，如下圖所示。圖5.1瓦斯繼電器安裝位置圖

為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時應(yīng)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。開口杯擋板式瓦斯繼電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)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。油箱內(nèi)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(nèi)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順時針方向轉(zhuǎn)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.油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)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(zhuǎn)，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“重瓦斯”保護動作。當(dāng)變壓器出現(xiàn)嚴(yán)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。圖5.2瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)圖5.1.2瓦斯保護的原理接線圖上面的觸點表示“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。圖5.3瓦斯保護原理接線圖5.1.3瓦斯保護評價主要優(yōu)點：動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。主要缺點：不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。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(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。5.1.4瓦斯保護的反事故措施

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(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施：(1)將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性。(2)為防止瓦斯繼電器漏水而短路，應(yīng)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(yīng)采用防油線。(4)瓦斯繼電器的引出線和電纜應(yīng)分別連接在電纜引線端子箱內(nèi)的端子上。5.1.5瓦斯保護原理電路工作原理：1是瓦斯繼電器；2是信號繼電器；3是出口繼電器；4是聯(lián)片。當(dāng)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，作用于至延時信號；發(fā)生嚴(yán)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XB切換位置，只給出報警信號。為了消除復(fù)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(dāng)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(fù)起始位置。圖5.4變壓器瓦斯保護原理圖瓦斯保護的整定：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250－300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(diào)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(dǎo)油管中油流速度。5.2變壓器縱差動保護變壓器縱聯(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(cè)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。電力變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原理用輔助導(dǎo)線或引出線將變壓器兩側(cè)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(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(dāng)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(yīng)考慮變壓器高、低壓兩側(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(yīng)先考慮對兩側(cè)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等于零（理想）。此外，在實現(xiàn)差動保護時，還應(yīng)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(gòu)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(yīng)盡量靠近斷路器。本設(shè)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(yù)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。當(dāng)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(yù)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(dāng)保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，只要不平衡電流大雨繼電器的啟動電流，則繼電器動作，瞬時使變壓器的兩側(cè)斷路器19DL和20DL跳閘。由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，故須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使它們的變比等于變壓器的變比。此外，在實現(xiàn)變壓器差動保護時，還應(yīng)考慮變壓器勵磁涌流和變壓器差動保護的不平衡電流。變壓器的勵磁涌流只在電源側(cè)流過，它反應(yīng)倒變壓器差動保護中，就構(gòu)成不平衡電流不過正常運行時勵磁電流只不過時額定電流的3％－5％。當(dāng)外部短路時由于電壓下降。則此時的勵磁電流也相應(yīng)的減少，其影響就變小。故可不考慮。圖5.5變壓器縱差動保護原理接線在變壓器空載投入或外部故障切除后，電壓恢復(fù)時的勵磁電流很大?？蛇_額定電流的5－10倍。所以。必須考慮勵磁涌流的影響以便更好的躲過勵磁涌流。勵磁涌流含有很大的非周期分量。并且偏向時間軸一側(cè)。勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量，其中2次諧波占較大比例，額短路電流中2次諧波成分很小。有間斷角。變壓器差動保護中不平衡電流主要由電流互感器誤差不一致、電流互感器和自耦變壓器變比標(biāo)準(zhǔn)化等因素產(chǎn)生。注意：由于本設(shè)計變壓器為兩繞組變壓器，接法為Y/D-11。所以變壓器角型側(cè)電流互感器為星型接法，變壓器星型測側(cè)電流互感器為角型接法。這樣做可以補償幅值和相位。5.2.1BCH－2型差動保護BCH－2型差動繼電器由一個執(zhí)行元件DL－11/0.2型電流繼電器和一個帶短路繞組的三柱鐵芯速飽和變流器組成。平衡繞組的作用：由于差動保護中兩側(cè)電流互感器的磁路不可能完全相同，且計算變比與選用變比不相同，所以平時總有不平衡電流流過繼電器，為了減少它的影響，可把平衡繞組接入差動保護的一臂中，起到電流數(shù)值的補償作用。有了短路繞組后，當(dāng)差動繞組中通過含有非周期分量電流時，能自動增大繼電器動作電流的程度將比沒有短路繞組時更顯著，這就是BCH－2型可靠地躲過外部短路時暫態(tài)不平衡電流或變壓器空載投入時的勵磁涌流的原因。5.2.2變壓器差動保護的方式采用BCH――2型差動繼電器的差動保護變壓器差動保護的整定計算（一）差動繼電器動作電流的整定計算應(yīng)考慮以下幾種情況（1）在正常運行時，防止電流互感器二次回路斷線時引起差動保護誤動作。所以保護裝置的起動電流應(yīng)大于變壓器的最大負荷電流（當(dāng)不能確定時，用變壓器的額定電流代替）。躲過變壓器的勵磁電流:即：（5.1）式中——可靠系數(shù)，取1.3；——變壓器基本側(cè)的額定電流；（2）躲過外部短路時的最大不平衡電流（5.2）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，先用0.05進行計算。(3)躲開電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負荷電流（5.3）式中——變壓器正常時歸算到基本側(cè)的最大負荷電流。差動保護的靈敏度校驗按變壓器內(nèi)部短路故障時最小短路電路校驗（5.4）式中——內(nèi)部短路故障式流入繼電器的最小短路電流，已歸算到基本側(cè)；——基本側(cè)保護一次動作電流；若為單側(cè)電源變壓器，應(yīng)為電源側(cè)保護一次動作電流。5.3復(fù)合電壓起動的過電流保護復(fù)合電壓起動的過電流保護宜用于升壓變電器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護不滿足靈敏度要求的降壓變壓器。保護的三相原理接線圖如圖：復(fù)合電壓起動的過電流保護由電流繼電器1KA、2KA、3KA，低電壓繼電器KVU、負序電壓繼電器KVN和中間繼電器KM、時間繼電器KT、信號繼電器KS、出口繼電器KCO組成。圖5.6復(fù)合電壓起動的過電流保護原理圖正常運行時，因為負序電壓，所以負序電壓繼電器KVN不動作，動斷觸點閉合，將線電壓Uac加在低電壓繼電器KVU上，其動斷觸點打開，保護裝置不動作。保護區(qū)內(nèi)發(fā)生各種不對稱短路故障時，負序電壓濾過器Z有較高的輸出電壓，幫KVN動作，動斷觸點打開，低電壓繼電器KVU失壓，KVU動作，其動斷觸點閉合，使中間繼電器KM勵磁。此時，電流繼電器到少有兩個動作，于是起動時間繼電器KT，經(jīng)預(yù)定延時，動作于跳閘。保護區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路故障時，因為負序電壓，所以KVN不動作，同時三相電壓均降低，低電壓繼電器處于動作狀態(tài)，起動中間繼電器KM。KM起動后，動作情況與不對稱短路相同。應(yīng)當(dāng)指出，即使三相短路故障時出現(xiàn)負序電壓，也不會影響保護的正確動作。當(dāng)電壓互感器二次回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器動作，而整套保護裝置不會動作，故只通過中間繼電器發(fā)出斷線信號，由運行人員進行處理。根據(jù)以下規(guī)定：對由外部相間短路引起的變壓器過電流應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護作為后備保護。保護動作后，應(yīng)帶時限動作于跳閘。過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。外部相間短路保護應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各項保護的接線，宜考慮能反應(yīng)電流互感器與斷路器之間的故障。雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)。根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，較短的時限用于縮小故障影響范圍，較長的時限用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。和變壓器后備保護設(shè)計原則：變壓器后備保護應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備。但當(dāng)為滿足遠后備而使接線大為復(fù)雜化時，允許縮短對相鄰線路的后備保護范圍。變壓器后備保護對各側(cè)母線上的三相短路應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。（3）變壓器后備保護應(yīng)盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替。（4）變壓器后備保護應(yīng)能保護電流互感器與斷路器之間的故障。最終采用復(fù)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，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，但若低電壓繼電器只裝在變壓器一側(cè)，當(dāng)在另一側(cè)發(fā)生相間短路時，低電壓繼電器的靈敏度往往不夠，為此在變壓器兩側(cè)都需要裝設(shè)低電壓繼電器，這就使其接線復(fù)雜化了，這里也不采用。而負序過電流保護雖然也滿足設(shè)計要求，但其整定計算比較復(fù)雜，一般只用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，不符合此次設(shè)計的具體要求，因此也不予以考慮。復(fù)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(dāng)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，從而使其動作。負序電壓消失后，雖然低電壓繼電器重新接于線電壓上，但由于三相短路電壓較低，不能返回于動作狀態(tài)。當(dāng)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(cè)斷路器斷開。這里的低電壓繼電器和負序電壓繼電器相當(dāng)于接在一個或門上，然后再和相電流繼電器相接于與門，形成了此邏輯關(guān)系，從而完成了對變壓器相間故障的保護。依據(jù)以上的綜合分析后，選擇復(fù)合電壓起動的過電流保護作為設(shè)計使用方案，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度也有所提高。5.4主變高壓側(cè)零序保護圖1—12當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，在零序電流和零序電壓的作用下，電流繼電器動其常閉接點斷開，從而將本變壓器保護的電壓繼電器解除動作。電流繼電器常開接點閉合后啟動的時間繼電器，它的瞬時接點閉合，于是小母線帶電，并經(jīng)中性點不接地變壓器保護的電壓繼電器已經(jīng)閉合的常開接點和電流繼電器的常閉接點，直接加在時間繼電器上，該繼電器動作時將中性點不接地變壓器首先切除，由于時間繼電器的動作時限比時間繼電器的動作時限大，因此中性點接地運行變壓器晚一步才被切除。為了防止由于繼電器偶然動作而誤切除變壓器，應(yīng)利用中性點接地的變壓器的零序電流保護來啟動中性點不接地變壓器的保護。因此設(shè)有公用小母線，當(dāng)全廠任一臺中性點接地的變壓器的零序電流保護動作時．即可通過小母線的正電源，從而使電壓繼電器獲得正電源。零序電流保護作為變壓器中性點接地運行時的接地保護，零序電流從接地中性點回路的電流互感器TA二次側(cè)取得。為提高動作的可靠性，保護設(shè)I，II兩段，每段設(shè)有兩個時限。保護動作后，以較小的時限、斷開母聯(lián)斷路器QF：以較長的時限、斷開高壓側(cè)斷路器1QF。零序電壓保護由零序電壓元件3Uo和時間元件T組成，3Uo用來反應(yīng)高壓側(cè)的接地短路故障，零序電流元件3Io用來反應(yīng)放電間隙擊穿情況。當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時，中性點接地運行變壓器的零序電流保護動作，將中性點接地運行的變壓器切除。如果故障點依然存在，在放電擊穿時，3Io元件會立即動作，無時限的切除變壓器。若放電間隙未擊穿，則3Uo元件動作，經(jīng)延時t將變壓器切除5.5過負荷保護5.5.1過負荷保護變壓器長期處于過負荷運行狀態(tài)，將會使絕緣老化，減短繞組壽命，因為還需要裝設(shè)過負荷保護。變壓器過負荷時三相電流一般情況下是對稱的，所以過負荷保護只需在一相上裝設(shè)一個電流繼電器，為了防止外部短路或短時過負荷時發(fā)出不必要信號，過負荷保護要經(jīng)過延時動作于信號。過負荷保護安裝側(cè)的選擇，應(yīng)能反應(yīng)所有繞組的過負荷情況，通?？紤]如下：雙繞組降壓變壓器的過負荷保護應(yīng)裝在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)容量相同，過負荷保護僅裝設(shè)在電源側(cè)；若三側(cè)容量不同，則在電源側(cè)和容量較小側(cè)分別裝設(shè)過負荷保護。雙側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。圖5.8過負荷保護原理圖過負荷保護的動作電流，按躲過變壓器額定電流整定，即Iper=Krel/KresIN（5.5）式中KreL——可靠系數(shù)，取1.05；Kres——返回系數(shù)，取0.85；IN——保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。過負荷保護的動作時間，應(yīng)比變壓器后備保護的最大時限大1——2個時限級差。5.5.2過負荷的整定變壓器的過負荷電流，在大多數(shù)情況下都是三相對稱的，所以過負荷保護只需在一相上裝一個電流繼電器。為了防止在外部短路或在短時過負荷時發(fā)出不必要的信號，過負荷保護通常都經(jīng)過延時作用于信號。過負荷保護的動作電流，按躲過額定電流來整定。即（5.6）式中——可靠系數(shù)，取1.05；——返回系數(shù)，取0.85；——保護安裝側(cè)的額定電流。過負荷保護的動作時限，應(yīng)大于過電流保護動作時限1—2個時限級差。過負荷保護動作只發(fā)出信號。過負荷保護與過電流保護合用一組電流互感器5.6過激磁保護因變壓器低壓側(cè)額定電壓等于發(fā)電機的額定電壓，所以過激勵保護的動作值按發(fā)電機的磁密整定，能保證發(fā)電機和變壓器的安全報警降勵磁動作于跳閘。圖1—14當(dāng)Uc的整流值大于整定電壓Us