電力變壓器保護(hù)畢業(yè)設(shè)計

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1、 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目 電力變壓器保護(hù)設(shè)計 系（部） 電力工程系 學(xué)科專業(yè) 供用電技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二〇一六年四月二十三日 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

2、任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 設(shè) 計 題 目 電力變壓器保護(hù)設(shè)計 接受任務(wù)日期 完成任務(wù)日期 指 導(dǎo) 教 師 指導(dǎo)教師單位 設(shè)計目標(biāo) 利用計算機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn)對電力變壓器的保護(hù)，了解三相電力系統(tǒng)電力變壓器的保護(hù)方法，并分析電力變壓器微機(jī)保護(hù)的特點，設(shè)計出保護(hù)裝置的總原理圖及模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程。 設(shè)計要求 2016年3月1日選題 2016年3月2日--16日 查找資料與搜集數(shù)據(jù) 2016年3月17日--4月14日設(shè)計報告 2016年4月15日--4月26日修改報告 教師指導(dǎo)過程記錄 2016年3月1日講解各報告大綱分組

3、 2016年3月14日解答各組所遇到的問題 2016年3月27日學(xué)生教師會面查看進(jìn)度 2016年4月12日查看所有人員報告，并提出修改建議。 2016年4月26日答辯 參考資料 【1】 賀家李 宋從距.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.第三版 【2】 劉介才.工廠供電設(shè)計指導(dǎo). 【3】 劉笙.電氣工程基礎(chǔ). 【4】 何仰贊 翁增銀.電力系統(tǒng)分析.第三版 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計成績表 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 設(shè) 計 題 目 電力變壓器保護(hù)設(shè)計 考 核 項 目 考 核 內(nèi) 容 滿 分 評 分 一、 指導(dǎo)教師評分 1、工作態(tài)度與紀(jì)律 10

4、2、基本理論、基本知識、基本技能和外文水平 10 3、獨立工作能力、分析和解決問題能力 10 4、完成任務(wù)的情況與水平（論文與實物硬件質(zhì)量） 10 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 二、 評閱教師評分 1、論文質(zhì)量（正確性、條理性、創(chuàng)造性和實用性） 15 2、成果技術(shù)水平（理論分析、計算、實驗和實物性能） 15 評閱教師簽字： 年 月 日 三、 答辯小組評分 1、完成任務(wù)書所規(guī)定的內(nèi)容和要求 5

5、 2、論文與實物的質(zhì)量 5 3、課題設(shè)計內(nèi)容的講述 10 4、回答問題的正確性 10 答辯組長簽字： 年 月 日 四、答辯小組成績評定： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 五、答辯委員會意見： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 摘 要

6、 電力變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備，他的故障給供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)性能良好的、動作可靠的保護(hù)元件。 本文是筆者在閱讀了大量專業(yè)資料、咨詢了很多的專家和老師的前提下，按照指導(dǎo)老師所給的原始資料，通過系統(tǒng)的原理分析、精確的整定計算。做出的一套電力變壓器保護(hù)方案。 關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)故障，變壓器，繼電保護(hù)，整定計算 ABSTRACT The tr

7、ansformer is the essential equipment in the electrical power system． Its breakdown might bring the serious influence to the power supply reliability and the system safely operation．At the same time the large capacity power transformer is the extremely precious equipment． Therefore．We must install th

8、e reliable relay protection installment according to the transformer capacity rankand the important degree． The article is about the relay protection of the transformer.I had consulted many experts and teachers before I finished the article．At the same time the massive specialized materials was

9、 consulted by me． It is not diffcult to understand the logical organiztion of the article for readers． And the article will bring the usful help to the comrades who is working as a electrical engineer. Keywords Power System Fault Condition, Power Transformer, Relay Protection, Setting Calculatio

10、n 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1.2電力變壓器的型號 1 1.3電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài) 1 第二章 電力變壓器保護(hù)的類型 3 2.1 電力變壓器的保護(hù)類型 3 2.1.1 變壓器瓦斯保護(hù) 3 2.1.2 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù) 3 2.1.3電流速斷保護(hù) 6 2.1.4過電流保護(hù) 7 2.1.5零序電流保護(hù) 7 2.1.6過負(fù)荷保護(hù) 7 2.1.7過勵磁保護(hù) 8 第三章 短路電流計算 10 3.1 畫出短路等值電路 10 3.2 短路電流計算

11、 11 3.2.1 保護(hù)裝置的配置 12 第四章 各保護(hù)裝置的保護(hù)配置與整定計算 13 4.1電力變壓器保護(hù)配置 13 4.2電力變壓器的整定計算 16 4.2.2 110kV側(cè)復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)整定計算 18 4.2.3 38.5kV側(cè)方向過流保護(hù) 19 4.2.4 110kV零序過電流保護(hù) 19 4.2.5 變壓器氣體保護(hù)的整定 20 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 第一章 緒論 1.電力變壓器簡要介紹及型號 1.1電力變壓器的簡要介紹 在電力系統(tǒng)中廣泛地用電力變壓器來升高或降低電壓，故電力變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要電氣設(shè)備之一

12、。它的安全運行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器有別于發(fā)電機(jī)，它無旋轉(zhuǎn)部件，是一種靜止的電氣設(shè)備，是連續(xù)運行的，停電機(jī)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，電力變壓器時刻受到外接負(fù)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，仍然可能發(fā)生各種類型故障或出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)。它的故障對電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運行會帶來嚴(yán)重影響，特別是大容量變壓器的損壞，對系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。尤其是隨著電力事業(yè)的發(fā)展，超高壓輸電線路在我國的建設(shè)越來越普遍，大容量超高壓的大型電力變壓器的應(yīng)用也隨之?dāng)U大，其運行正常直接關(guān)系到整個電網(wǎng)可靠性。因此必須根據(jù)電力變壓器容量的大小

13、、電壓的高低和重要程度，設(shè)置性能良好、動作可靠的繼電保護(hù)裝置。要求電力變壓器繼電保護(hù)不僅可靠，而且要快速。 1.2電力變壓器的型號 電力變壓器的型號有35kV級S9-~系列油浸式電力變壓器 S(B)H-M非晶合金卷鐵芯電力變壓器 20KV級SC(B)10系列環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器 SGB11-R卷鐵芯H級非包封線圈干式電力變壓器 SG10型H級絕緣干式電力變壓器 SC(B)9/10干式變壓器 10KV級ZPSG系列干式整流變壓器 SG-系列三相干式隔離變壓器 KBSG礦用防爆干式變壓器 QZB系列自耦變壓器 雙電壓無勵磁調(diào)壓干式配電變壓器 20KV級S11系列油浸式電力變壓器 35

14、KV級ZS系列油浸整流變壓器 10kV級S9、S11系列油浸式電力變壓器 10kv S13型級超低損耗三角形卷鐵心無勵磁調(diào)壓油浸式配電變壓器 CKSC系列串聯(lián)電抗器等。 1.3電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài) 要完成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先必須“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正常工作和故障三種運行狀態(tài)，“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。而要進(jìn)行“區(qū)別和甄別”，必須尋找電力元件在這三種運行狀態(tài)下的可測參數(shù)量(繼電保護(hù)主要測電氣量)的“差異”，提取和利用這些可測參數(shù)量的“差異”，實現(xiàn)對正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分”。依據(jù)可測電氣量的不同差異，可以構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)

15、。 （1）電力變壓器的故障類型 電力變壓器的故障通?？梢苑譃橛拖鋬?nèi)部故障和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部故障主要是指發(fā)生在變壓器油箱內(nèi)包括高壓側(cè)或低壓側(cè)繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路以及鐵芯的繞損等。變壓器內(nèi)部故障是很危險的，因為故障時產(chǎn)生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。所以，繼電保護(hù)應(yīng)快地切除這些故障。油箱外部故障最常見的主要是變壓器繞組引出線和絕緣套管上發(fā)生的相間短路和接地短路(直接接地系統(tǒng)側(cè))。 （2）電力變壓器的不正常工作狀態(tài) 變壓器的不正常運

16、行狀態(tài)主要有：變壓器外部相問短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；負(fù)荷長超過額定容量引起的過負(fù)荷：油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高。此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度，因此，在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。這些不正常的運行狀態(tài)會使繞組、鐵芯和其他金屬構(gòu)件過熱，威脅變壓器絕緣。 第二章 電力變壓器保護(hù)的類型 2.1 電力變壓器的保護(hù)類型 針對電力變壓器的上述故障類型及不正常運行狀態(tài)，應(yīng)對變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。其任務(wù)就是反應(yīng)上述故障或異常運行狀態(tài)，并通

17、過斷路器切除故障變壓器，或發(fā)出信號告知運行人員采取措施消除異常運行狀態(tài)。同時，變壓器保護(hù)還應(yīng)能作相鄰電氣元件的后備保護(hù)故根據(jù)DL400--91《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)：瓦斯保護(hù)、縱連差動保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過勵磁保護(hù) 2.1.1 變壓器瓦斯保護(hù) 變壓器瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護(hù)；故障嚴(yán)

18、重時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，在該氣體作用下形成強(qiáng)烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作，接點閉合，這時作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護(hù)。 2.1.2 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù) 1）構(gòu)成變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原則 所謂變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)裝置，一般用來保護(hù)變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護(hù)。 縱聯(lián)差動保護(hù)裝置由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，電流繼電器的電流等于兩

19、側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。在正常情況下或保護(hù)范圍外發(fā)生故障時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相同，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護(hù)作用。 變壓器縱差保護(hù)是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，變壓器縱差保護(hù)的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護(hù)區(qū)（縱差保護(hù)區(qū)為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護(hù)不動作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護(hù)的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流

20、相等。 2）不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法 1.不平衡電流產(chǎn)生的原因： 不平衡電流產(chǎn)生的原因主要有：⑴變壓器的勵磁涌流。⑵變壓器兩側(cè)電流相位不同。⑶計算變比與實際變比的不同。⑷兩側(cè)電流互感器型號不同。⑸變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭。 2.對差動保護(hù)的影響和消除方法： ⑴由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流 變壓器的勵磁涌流僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，它通過電流互感器反應(yīng)到差動回落中不能被平衡，在正常運行情況下，此電流很小，一般不超過額定電流的2--10。在外部故障時，由于電壓降低，勵磁涌流減小，它的影響就很小。但是在變壓器空載投入和外部故障切除恢復(fù)時，由于變壓器的鐵芯嚴(yán)重飽

21、和，勵磁電流將劇烈增大，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，可達(dá)額定電流的5—10倍。（通常稱為勵磁涌流）勵磁涌流中含有大量的非周期分量和高次諧波分量（以二次諧波為主）它不是正弦波。而是尖頂波，往往使涌流偏于時間軸的一側(cè)。勵磁涌流的大小和衰減速度、合閘瞬時外加電壓的相位鐵芯中剩磁的大小和方向、電流容量的大小、回路的阻抗、變壓器的容量和鐵芯性質(zhì)等有關(guān)系。例如，正好在電壓瞬時值為最大時合閘，就不會出現(xiàn)勵磁涌流，而只有正常時的勵磁電流。對于三相變壓器而言，無論在任何瞬間合閘，至少有兩相要出現(xiàn)程度不同的勵磁涌流。 變壓器差動保護(hù)中減小勵磁涌流影響的方法：防止勵磁涌流的影響，采用BCH型具有速飽和變流

22、器的繼電器是國內(nèi)目前廣泛采用的一種方法。當(dāng)外部故障時，所含非周期分量的最大不平衡電流能使速飽和變流器的鐵芯很快單方面的飽和，致使不平衡電流難以傳變到差動繼電器的差動線圈上，保證差動保護(hù)不會誤動。內(nèi)部故障時，速飽和變流器的一次線圈中雖然也有非周期分量，但它的衰減速度相當(dāng)快，一般2個周期衰減完畢，以后變流器中通過的全是周期性的短路電流，所以繼電器能靈敏動作。鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別，它是利用整流后的波形在動作整定值下存在時間長短來判定是內(nèi)部故障還是勵磁涌流。利用二次諧波制動，差動保護(hù)在變壓器空載投入和外部故障切除電壓恢復(fù)時，利用二次諧波進(jìn)行制動，內(nèi)部故障時，利用比例制動回路躲過不平衡電流。

23、 ⑵由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器通常采用Y，d11的接線方式，因此，其兩側(cè)電流的相位相差30度，即使變壓器兩側(cè)的電流大小相等，反映到差動繼電器中也回出現(xiàn)不平衡電流。為了消除這種不平衡電流的影響，可用相位補(bǔ)償法，通常將變壓器的星形側(cè)的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)接方式后可把二次電流的相位校正過來。相位補(bǔ)償后，在互感器接成三角形側(cè)的差動一臂中，電流又增大了1.732倍。為了保證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側(cè)電流互感器的變比加大1.732倍（在微機(jī)保護(hù)中，通過程序中的平衡系數(shù)來平衡

24、），以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。 ⑶由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比，而變壓器的變比也是一定的，因此，兩側(cè)互感器的變比與變壓器的變比很難滿足要求，此時差動回路中將有電流流過。在實際選擇互感器時，通常是根據(jù)互感器的定型產(chǎn)品來確定一個比較接近的變比。 為了消除此不平衡電流，常采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器利用它的平衡線圈來消除此差電流的影響。一般平衡線圈接于保護(hù)臂電流小的一側(cè)，因為平衡線圈和差動線圈共同繞在繼電器的中間磁柱上。適當(dāng)選擇平衡線圈的平衡匝數(shù)，使它產(chǎn)生懂得磁勢與差流在差動線圈中產(chǎn)生的磁勢

25、相抵消。因此在鐵芯中沒有磁通，繼電器不可能動作。但實際上平衡線圈只能按整匝數(shù)進(jìn)行選擇，所以還會有一殘余的不平衡電流存在，在整定計算時應(yīng)加以考慮。 ⑷由兩側(cè)電流型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流（歸算到同一側(cè)）也就不同，因此在外部故障時差動回路中所產(chǎn)生的不平衡電流就較大。此時應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)，并適當(dāng)提高差動保護(hù)的動作電流。 ⑸由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流 帶負(fù)荷調(diào)整分接頭是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器來調(diào)整電壓的常用方法，實際上改變分接頭就是改變變壓器的變比，假如差動保護(hù)已按某一變比調(diào)整好（

26、如利用平衡線圈），則當(dāng)分接頭改變時就會產(chǎn)生新的不平衡電流流入差動回路，此時不可能再用重新選擇平衡線圈的方法來消除這個不平衡電流，為了避免不平衡電流的影響，在整定保護(hù)的動作電流時應(yīng)予以考慮，通常是提高保護(hù)的動作整定值。 綜上所述，由變壓器兩側(cè)電流相位不同和計算變比與實際變比的不同產(chǎn)生的不平衡電流可適當(dāng)?shù)剡x擇電流互感器二次線圈的接法和變比、以及采用平衡線圈的方法，可使其降到最小。但由勵磁涌流、互感器的型號不同和帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流是不可能消除的。因此變壓器的縱差動保護(hù)必須躲過這不平衡電流的影響。不平衡電流越小，保護(hù)的靈敏度就越高，從而保證變壓器安全可靠運行。 2.1.3電

27、流速斷保護(hù) 1）電流速斷保護(hù)的原理分析 電流速斷保護(hù)按被保護(hù)設(shè)備的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過整定值時，側(cè)保護(hù)裝置 動作，斷路器跳閘，電流速斷保護(hù)一般沒有時限，不能保護(hù)線路全長（為避免失去選 擇性），即存在保護(hù)的死區(qū)．為克服此缺陷，常采用略帶時限的電流速斷保護(hù)以保護(hù) 線路全長．時限速斷的保護(hù)范圍不僅包括線路全長，而深入到相鄰線路的無時限保護(hù) 的一部分，其動作時限比相鄰線路的無時限保護(hù)大一個級差． 電流速斷保護(hù)的特點 接線簡單，動作可靠，切除故障快，但不能保護(hù)線路全長，保護(hù)范圍受到系統(tǒng)運 行方式變化的影響較大。 速斷保護(hù)是一種短路保護(hù)， 為了使速斷保護(hù)動作具有選擇性， 一般電力系統(tǒng)中速斷保護(hù)

28、其實都帶有一定的時限，這就是限時速斷，離負(fù)荷越近的開 關(guān)保護(hù)時限設(shè)置得越短，末端的開關(guān)時限可以設(shè)置為零，這就成速斷保護(hù)，這樣就能 保證在短路故障發(fā)生時近故障點的開關(guān)先跳閘，避免越級跳閘。定時限過流保護(hù)的目 的是保護(hù)回路不過載，與限時速斷保護(hù)的區(qū)別在于整定的電流相對較小，而時限相對 較長。這三種保護(hù)因為用途的不同，不能說各有什么優(yōu)缺點，并且往往限時速斷和定 時限過流保護(hù)是結(jié)合使用的。 2.1.4過電流保護(hù) 當(dāng)電流超過預(yù)定最大值時，使保護(hù)裝置動作的一種保護(hù)方式。 過電流保護(hù)主要包括短路保護(hù)和過載保護(hù)兩種類型。短路保護(hù)的特點是整定電流大、瞬時動作。電磁式電流脫扣器(或繼電器)、熔斷器

29、常用作短路保護(hù)元件。過載保護(hù)的特點是整定電流較小、反時限動作。熱繼電器、延時型電磁式電流繼電器常用作過載保護(hù)元件。 在沒有太大沖擊電流的情況下，熔斷器也常用作過載保護(hù)元件。 在TN系統(tǒng)中，采用熔斷器作短路保護(hù)時，熔體額定電流應(yīng)小于單相短路電流的1/4；用斷路器保護(hù)時，斷路器瞬時動作或短延時動作過電流脫扣器的整定電流應(yīng)小于單相短路電流的2/3。 2.1.5零序電流保護(hù) 中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流，利用零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可以作為一種主要的接地短路保護(hù)。零序過流保護(hù)不反應(yīng)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(chǎn)生，所以它有較好

30、的靈敏度。但零序過流保護(hù)受電力系統(tǒng)運行方式變換影響較大，靈敏度因此降低，特別是短距離線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護(hù)范圍太小，甚至沒有保護(hù)范圍，致使零序電流保護(hù)各段的性能嚴(yán)重惡化，使保護(hù)動作時間很長，靈敏度很低。 2.1.6過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷是指電氣設(shè)備或?qū)Ь€的功率和電流超過了銘牌規(guī)定值，它是設(shè)備或線路的一種運行狀態(tài)。導(dǎo)體、電磁鐵心、絕緣介質(zhì)在電流及其磁場的作用下都會產(chǎn)生熱量，發(fā)熱程度可以用溫度物理量來表征。正常情況下電氣設(shè)備或線路的保護(hù)裝置，在選型得當(dāng)、整定值正確時，能夠過負(fù)荷設(shè)備或線路從電源切除，設(shè)備和線路不會過熱，溫度升高，就不會引發(fā)火災(zāi)危險。但是，出現(xiàn)電氣設(shè)備

31、容量或?qū)Ь€截面選擇的小，使用中負(fù)荷會增加，保護(hù)裝置拒懂，設(shè)備線路長期處于過負(fù)荷故障狀態(tài)的情況下，溫度會升高到約160度以上，絕緣軟化、老化加速，壽命縮短，由過負(fù)荷形成的過熱溫度就可能將絕緣或周圍可燃材料點燃著火。 在電路中，當(dāng)回路電流超過過負(fù)荷保護(hù)裝置預(yù)設(shè)值時，過負(fù)荷保護(hù)裝置自動斷開電流回路，起到保護(hù)有效負(fù)載的作用。過負(fù)荷、過電流的區(qū)別。過負(fù)荷，顧名思義就是超過了額定的負(fù)荷，即電力系統(tǒng)中用電負(fù)荷超出發(fā)電機(jī)的實際功率或變壓器的額定功率，引起設(shè)備過載。由于短時過負(fù)荷不會引起系統(tǒng)或電力設(shè)備的安全問題，但長時間會引起系統(tǒng)或電力設(shè)備本身的安全或穩(wěn)定問題，或用電設(shè)備的安全故過負(fù)荷一般保護(hù)延時作

32、用于信號和跳閘。過電流，即大于回路導(dǎo)體額定載流量的回路電流都是過電流。它包括過載電流和短路電流。 一定要區(qū)分高壓和低壓系統(tǒng)，這里只談前者。高壓過負(fù)荷保護(hù)，本質(zhì)上針對于設(shè)備本身的熱容量，對于高壓輸電線路，還是要針對系統(tǒng)穩(wěn)定的。一般的哇，就相當(dāng)于低壓系統(tǒng)里的長延時保護(hù)，即低壓系統(tǒng)的過載保護(hù)。一般變壓器過負(fù)荷保護(hù)的整定時間也是9 15秒，動作電流要略大于變壓器額定電流。此外高壓電容器和電動機(jī)也可能用到過負(fù)荷保護(hù)。對線路而言一般不用。在選擇性配合及動作出口上它與設(shè)備的熱載能力進(jìn)行配合，一般不會啟動重合閘，有時可能還有有聯(lián)切的設(shè)計。高壓過電流保護(hù)，一般是針對于短路故障的保護(hù)，線路出現(xiàn)了故障，但又不在速

33、斷的保護(hù)范圍內(nèi)而設(shè)置的。如單相接地等，要求在一定的時間內(nèi)跳閘。類似于低壓系統(tǒng)里的短延時保護(hù)。在選擇性配合及動作出口上它要與相鄰裝置中針對短路故障的保護(hù)段進(jìn)行配合 最終出口是把保護(hù)范圍隔離出來，對于線路，有時還會啟動重合閘。一般而言，低壓系統(tǒng)不談“過電流保護(hù)”而經(jīng)常說“短路保護(hù)”高壓系統(tǒng)不提“過載保護(hù)”而代之以“過負(fù)荷保護(hù)”。過負(fù)荷保護(hù)的定值比過流保護(hù)的定值要低得多，但要大于正常負(fù)荷，防止設(shè)備過載運行，而且為了躲過設(shè)備起動電流還要加入一定的延時。當(dāng)某種原因使過流保護(hù)拒動時，過負(fù)荷保護(hù)還可作為過流保護(hù)的后備。 2.1.7過勵磁保護(hù) 磁通的交聯(lián)、互感是變壓器原邊、副邊傳遞功率的原理?？蛰d變

34、壓器原邊線圈在接通電源電壓時，流入的電流是勵磁電流也叫激磁電流，這個電流的大小與漏磁、線圈直流電阻成正比。如果忽略這兩個因素，則U0=E0=4.44NφF ，激磁電流=0 。式中U0是電源電壓，E0是線圈自感電勢。但是由于實際上線圈電阻雖然很小，漏磁也很小，畢竟不是0，因此，U0稍微大于E0，這個差值就造成了激磁電流不是0. 對于民用小型號小功率變壓器來說，一個40瓦的6燈電子管收音機(jī)變壓器空載時的電流只有二十幾個毫安。對于滿負(fù)荷的約200毫安來說只占十分之一左右。 當(dāng)變壓器次級帶負(fù)載時，激磁電流仍然存在，還是原來那么大，初級的總電流等于激磁電流+次級折算到初級的電流。

35、 只要初級接通電源，不論空載還是帶負(fù)荷，勵磁電路總是存在的。 對于雙繞組變壓器，后備保護(hù)可以只配置一套，裝于降壓變壓器的高壓側(cè)（或升壓變壓器的低壓側(cè)）；三繞組變壓器，后備保護(hù)可以配置兩套；一套裝于高壓側(cè)做為變壓器的后備保護(hù)，另一套裝于中壓側(cè)或低壓的電源側(cè)，作相鄰后備保護(hù)。 第三章 短路電流計算 用標(biāo)幺值計算短路電流參數(shù)，確定短路計算點，計算短路電流值。 3.1 畫出短路等值電路 如圖3.1所示， 圖3.1 短路等值電路圖 計算各元件電抗參數(shù)，取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓為，；基準(zhǔn)電流為

36、： ， （1） 計算電源系統(tǒng)基準(zhǔn)電抗的標(biāo)幺值。 ， （2） 變壓器各側(cè)阻抗標(biāo)幺值。 ， ， （3） 線路的基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值。 3.2 短路電流計算 由主接線分析可知，變壓器的主保護(hù)為一臺變壓器單獨運行為保護(hù)的計算方式，保護(hù)時，變壓器后備保護(hù)作保護(hù)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時，要校驗k3、k4兩點的靈敏系數(shù)，因此，除需要計算k1、k2兩點最大、最小運行方式短路電流外，還需計算k3、k4兩點的最小短路電流。 （1） k1點短路電流計算

37、 （2） 求k2點短路電流 （3） 求k3點短路電流 （4） 求k4點短路電流 3.2.1 保護(hù)裝置的配置（表3.1） 表3.1 變壓器保護(hù)裝置的配置 序號 保護(hù)名稱 選擇繼電器型號 1 縱差保護(hù) BCH—1 2 110kV側(cè)復(fù)合電壓啟動的過流保護(hù) DY—4，DL—11，DY—25 3 35kV側(cè)方向過流保護(hù) LG—11，DL—11 4 110kV側(cè)零序過電流保護(hù) DL—13 5 氣體保護(hù)

38、 QJ—80 第四章 各保護(hù)裝置的保護(hù)配置與整定計算 4.1電力變壓器保護(hù)配置 根據(jù)變壓器不同的故障和容量情況我們一般按下面介紹來選取保護(hù)方案： ①當(dāng)容量為0.8MAV及以上的油侵式變壓器和0.4MAV以上的車間內(nèi)油侵式變壓器，均應(yīng)該安裝瓦斯保護(hù)，當(dāng)油面下降的時候應(yīng)該瞬時動作于跳閘信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)該動作于跳閘，使其變壓器撤除運行，達(dá)到保護(hù)目的。 ②當(dāng)引出線、及套管內(nèi)部的短路故障，應(yīng)按下列方案進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)短路器。 1）6.3MVA以上的廠用電系統(tǒng)和并列變壓器，以及10MVA以下的廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時限大于0

39、.5S時，裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 2） 對于6.3MVA以上的廠用電系統(tǒng)和并列變壓器，以及10MVA以下的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(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。 3） 對于高壓側(cè)電壓330KV及以上的變壓器，要裝設(shè)雙重差動保護(hù)。 4） 對于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有短路時，按發(fā)電機(jī)變壓器組的方法來處理。 ③縱聯(lián)差動保護(hù)應(yīng)符合下列要求： 1） 裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)時應(yīng)該躲過變壓器的勵磁涌流和外部產(chǎn)生的不平衡電流。 2） 應(yīng)該在變壓器過勵磁時不誤動作。 3） 差動保護(hù)應(yīng)該考慮變壓器的套管及引出線。 ④對外部相間短路引起

40、的變壓器過電流，應(yīng)按照下列裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)和后備保護(hù)。保護(hù)動作后，應(yīng)帶時限動作于跳閘。 1） 過電流保護(hù)一般用于降壓變壓器，保護(hù)整定值應(yīng)考慮事故可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。 2） 負(fù)荷電壓啟動的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 3） 序電流和單向式低壓啟動的過電流保護(hù)，一般用于63MVA及以上的升壓變壓器。 4） 當(dāng)采用復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)及負(fù)序電流和單相式低壓過電流保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性時，可采用阻抗保護(hù)。 ⑤外部相間短路保護(hù)應(yīng)該裝設(shè)于變壓器下列各側(cè)，各項保護(hù)的接線，應(yīng)該考慮要能反映電流互感器與斷路器之間的故障。 1) 雙繞組變壓

41、器，應(yīng)裝于主電源側(cè)，根據(jù)接線情況，保護(hù)可帶一段或兩段時限，較小的時限用于縮小故障的影響范圍；較長一段用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 2) 三繞組變壓器和自耦變壓器，宜裝設(shè)于主電源側(cè)和主負(fù)荷側(cè)，主電源側(cè)的保護(hù)應(yīng)帶兩個時限，以較短的時限斷開未裝保護(hù)側(cè)的斷路器。當(dāng)上述法是不符合靈敏性要求時，可在所有各側(cè)均裝設(shè)保護(hù)，各側(cè)保護(hù)應(yīng)該根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。 3) 有分支，并接至分開運行母線端的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護(hù)外，還應(yīng)在每個支路裝設(shè)保護(hù)。 4) 對發(fā)電機(jī)變壓器組，在變壓器低壓側(cè)，不應(yīng)該另設(shè)保護(hù)，而利用發(fā)電機(jī)反應(yīng)外部短路的后備保護(hù)。在廠用分支線上，應(yīng)裝設(shè)單獨的保護(hù)，并使發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)帶

42、兩段時限，以便在外部短路時，仍能保證廠用負(fù)荷的供電。 ⑥對多繞組變壓器的外部相間短路保護(hù)，根據(jù)其形式及接線的不同，可按下述原則進(jìn)行簡化。 1）220KV及以下三相多繞組變壓器，除主電源側(cè)外 ，其他各測保護(hù)可僅作為本測相鄰電路設(shè)備和線路的后備保護(hù)。 2） 保護(hù)對母線的各種故障應(yīng)該符合靈敏性的要求。保護(hù)作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備時，可適當(dāng)降低對保護(hù)靈敏系數(shù)的要求。 ⑦110KV及以上中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，如變壓器的中性點直接接地運行，對外部單相接地引起的過電流，應(yīng)該裝設(shè)零序電流保護(hù)。零序電流保護(hù)可以分為兩段組成。 1）110、220KV中性點直接接地的變壓器，每段可帶兩個時限，并均以較小

43、的時限動作縮小故障的影響范圍，或動作與本測斷路器，以較長的時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 2） 對于自耦變壓器和高、中壓測中性點都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時，應(yīng)該裝設(shè)方向性元件。 3） 雙繞組及三繞組變壓器的零序過電流保護(hù)，應(yīng)接到中性點引出線上的電流互感器上，零序電流方向保護(hù)也可接入高、中壓側(cè)電流互感器的零序回路。自耦變壓器的電流零序保護(hù)，應(yīng)接入高、中壓側(cè)電流互感器的零序回路。當(dāng)自耦變壓器斷開一側(cè)后，內(nèi)部又發(fā)生單相接地時，若零序電流保護(hù)的靈敏性不符合要求，則可在中性點增設(shè)零序過電流保護(hù)。 ⑧110、220KV中性點直接接地的變壓器，如低壓側(cè)有電源的變壓器中性點可能接地運行

44、或不接地運行時，則對于外部單相接地引起的過電流，以及對因失去接地中性點引起的電壓升高，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護(hù)。 1） 絕緣電壓應(yīng)按第⑦點的規(guī)定裝設(shè)零序電流保護(hù)，并裝設(shè)零序過電壓保護(hù)。當(dāng)電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點時，零序過電壓保護(hù)經(jīng)0.3-0.5S時限動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。 2） 分級絕緣變壓器： a.中性點裝設(shè)放電間隙時，應(yīng)按第⑦點的規(guī)定裝設(shè)零序電流保護(hù)，并增設(shè)反映零序電壓和放電間隙放電電流的零序電流電壓保護(hù)。當(dāng)電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點時，零序過電壓保護(hù)經(jīng)0.3-0.5S時限動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。 b.中性點不裝設(shè)放電間隙時，應(yīng)裝設(shè)兩段零序電流保護(hù)和一套零序電流

45、電壓保護(hù)。零序電流第一段裝設(shè)一個時限，第二段裝設(shè)兩個時限，當(dāng)每組母線上至少有一臺中性點接地變壓器時，第一段和第二段的較小時限動作縮小故障的影響范圍，零序電流電壓保護(hù)用于變壓器中性點不接地時保護(hù)變壓器，其動作時限與零序保護(hù)第二段時限相配合，用于先切除中性點不接地變壓器，此時零序電流保護(hù)可采用一段，并帶一個時限。 ⑨一次電壓為10KV及以上繞組為星形—星形連接，低壓側(cè)中性點接地變壓器，對低壓側(cè)單相接地短路應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)之一： 1） 接在低壓側(cè)中性線上的零序電流保護(hù)。利用高壓側(cè)的過電流保護(hù)，保護(hù)宜采用三項式，以提高靈敏性。 2） 護(hù)帶兩個時限動作于跳閘。當(dāng)變壓器低壓側(cè)有分支時，宜用分支過電流保

46、護(hù)，有選擇性的切除各分支回路故障。 ⑩0.4MVA及以上變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列或單獨運行，并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能的過負(fù)荷情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況。同時在過負(fù)荷保護(hù)采用單項式，帶時限動作于信號。另外在無人經(jīng)常值班的變電所，必須時過負(fù)荷可動作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。其次對于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)要求，裝設(shè)可作用于信號或動作與跳閘的裝置。 4.2電力變壓器的整定計算 4.2.1 縱差保護(hù)的整定計算 （1）計算變壓器差動臂中電流，由表4.2計算可知，110kV側(cè)差動臂中的電流

47、最大，故110kV側(cè)為計算的基本側(cè)。 表4.2 計 算 結(jié) 果 名稱 變壓器各側(cè)數(shù)據(jù) 額定電壓（kV） 110 38.5 11 變壓器的額定電流(A) TA接線方式 選擇TA的標(biāo)準(zhǔn)變比 差動臂中的電流（A） 2 （2）確定制動繞組的接線方式，制動繞組接入38.5kV側(cè)，因為，該側(cè)的外部發(fā)生故障時，穿越變壓器的短路電流很大。 （3）計算差動保護(hù)的一側(cè)動作電流。 1）按躲過110kV外部故障的最大不平衡電流整定，即 =

48、 2）按躲過變壓器勵磁涌流計算，即 3）按躲過電流互感器二次回路斷線，即 4）取上述各條件中最大的作為基本側(cè)一次動作電流即,差動繼電器基本側(cè)動作電流為 確定差動繞組匝數(shù) 匝 取整定匝數(shù)匝，則繼電器動作電流為A，保護(hù)裝置實際動作電流為。 5）其他各側(cè)工作繞組和平衡繞組的匝數(shù)。 38.5kV側(cè)的平衡繞組為 匝 11kV側(cè)的平衡繞組為 匝 取平衡繞組整定匝數(shù) 匝 去工作繞組匝數(shù) 匝 6）整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不

49、等引起的相對誤差為 7）制動系數(shù)和制動繞組匝數(shù)計算。由于系單側(cè)電源，故制動系數(shù)計算為 = 制動繞組的計算匝數(shù) 匝 取整定匝數(shù) 匝 8）校驗靈敏系數(shù) k1點最小短路電流折算到110kV基本側(cè)為 對11kV側(cè)工作安匝 匝 匝 由繼電器特性曲線查得匝，安匝時，動作安匝整定為安匝，則靈敏性滿足要求。 4.2.2 110kV側(cè)復(fù)合電壓啟動過電流

50、保護(hù)整定計算 （1） 電流元件的動作電流 （2） 電壓元件的動作電壓 ，取 （3） 負(fù)序電壓元件的動作電壓 ，取 （4） 校驗靈敏系數(shù) 作11kV線路后備保護(hù) 滿足要求。 電壓元件裝設(shè)在11kV側(cè)，故僅需校驗作為線路的后備保護(hù)即可 滿足要求。 需要說明，若110kV側(cè)僅采用單獨過電流保護(hù)，則，則靈敏系數(shù)，不滿足要求，這正說明采用復(fù)合電壓啟動過流保護(hù)可提高保護(hù)的靈敏性。 4.2.3 38.5kV側(cè)方向過流保護(hù) 功率方

51、向元件的動作方向，為自變壓器指向35kV母線方向，方向元件的動作電流為 作線路l3后備保護(hù)靈敏系數(shù) 不合要求。 4.2.4 110kV零序過電流保護(hù) 由主接線圖可知，該變電所為終端變電所，接地保護(hù)不需要與下級配合，故零序過電流保護(hù)的動作值按躲開最大不平衡電流，即 電壓元件的動作電壓為 動作時限整定：①以跳中性點不接地運行的變壓器；②以跳中性點接地運行的變壓器。 4.2.5 變壓器氣體保護(hù)的整定 采用QJ—80型開口杯擋板式氣體繼電器，輕瓦斯按氣體容

52、量整定 重瓦斯按汽油流的流速整定： （對導(dǎo)油管直徑） 結(jié)論 六個星期的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在這次的畢業(yè)設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事，如何去做一件事，又如何去完成一件事。畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程，通過這次畢業(yè)設(shè)計，本人在很多方面都有所提高，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計能力以及綜合運用知識能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，

53、從而加以彌補(bǔ)。 致謝 三年的大學(xué)生活還有一個多月就要結(jié)束了。回顧這三年，最讓我難以忘懷的是那些可親可敬的老師和善良友好的同學(xué)。我真的很感謝他們，是他們幫助我成長，是他們幫助我解決一個又一個的困難。在此我衷心的祝愿你們一切順利、事事順心。 參考文獻(xiàn) 【5】 賀家李 宋從距.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.第三版 【6】 劉介才.工廠供電設(shè)計指導(dǎo). 【7】 劉笙.電氣工程基礎(chǔ). 【8】 何仰贊 翁增銀.電力系統(tǒng)分析.第三版