畢業(yè)設(shè)計(jì)--300mw火力發(fā)電廠高備變繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電力系統(tǒng)是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可缺少的一種寶貴能源，它在各個(gè)領(lǐng)域中已獲得了廣泛的應(yīng)用，離開了電力，要想實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的物質(zhì)文明和精神文明是根本不可能的，要實(shí)現(xiàn)國(guó)家的現(xiàn)代化也是辦不到的。因此電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，及合理建設(shè)方式，涉及到國(guó)家經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，通

2、過(guò)設(shè)計(jì)可以鞏固所學(xué)到的專業(yè)理論知識(shí)，包括設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)步驟，和設(shè)計(jì)方法。由于本人將要到電力系統(tǒng)工作，為更好的熟悉設(shè)備及掌握繼電方面的知識(shí)，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇方向?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠繼電保護(hù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要完成2×300MW火力發(fā)電廠高備變繼電保護(hù)設(shè)計(jì)主要包括電廠運(yùn)行方式分析、短路電流計(jì)算、電廠各設(shè)備繼電保護(hù)配置、整定計(jì)算（選擇不同的設(shè)備進(jìn)行），繪制的圖紙主要由全廠主接線圖、保護(hù)配置圖、保護(hù)交流回

3、路展開圖、保護(hù)直流回路展開圖，在內(nèi)容上力求清楚、層次分明。</p><p>　　我的這次設(shè)計(jì)主要采用的保護(hù)有瓦斯保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)等其他保護(hù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g進(jìn)行的最后一個(gè)非常重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是我們學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練，同時(shí)還是我們將來(lái)走向工作崗位而奠定的基

4、本實(shí)踐。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。</p><p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理，直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故選擇保護(hù)方式時(shí)，滿足繼電保護(hù)的基本要求。選擇保護(hù)方式和正確的整定計(jì)算，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，高備變</p><p><

5、b>　　Abstract</b></p><p>　　The electrical power system develops the national economy essential one kind of precious energy, it has obtained the widespread application in each domain, left the electri

6、c power, if wants to realize human society's material civilization and the spiritual civilization is simply impossible, must accomplish the national modernization also not to be able to accomplish. Therefore the elec

7、tric power series's safe operation, and the reasonable construction way, involves to the state economy and the c</p><p>　　Graduated from the University of the final design is also a teaching aspect, thro

8、ugh the design can be learned from the consolidation of major theoretical knowledge, including design principles, design steps and design methods. I want to because of the power system will work for a better familiar wit

9、h the equipment and the knowledge master relay, so select the direction of graduate design of relay protection for the coal-fired power plants.</p><p>　　This design must complete 2*300MW Thermal power plant

10、Gao Beibian the relay protection design mainly to include the power plant movement way analysis, the short-circuit current computation, the power plant various equipment relay protection disposition, the installation com

11、putation (choice different equipment to carry on), the plan blueprint mainly by the entire factory owner wiring diagram, the protection disposition chart, the protection exchange return route developed view, the protecti

12、on coc</p><p>　　My this design mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the compound voltage to start the current protection, the load protection and

13、 so on other protections.</p><p>　　This design is we in school period carries on last very important comprehensive practice teaching link, is also our student utilizes comprehensively studies the basic theor

14、y, the specialized knowledge carries on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously we in the future will move toward the basic practice which the operating post will establi

15、sh. May strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem abilit</p><p>　　The electrical power system relay protection's design and disposes whether reasonably

16、, immediate influence electrical power system's safe operation, when choice guard mode, satisfies the relay protection the essential requirements. The choice guard mode and the correct installation computation, guara

17、ntee electrical power system's safe operation.</p><p>　　Key Words electrical power system, relay protection, Gao Beibian</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I

18、</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第1章 電氣主接線2</p><p>　　1.1 電氣主接線2</p><p>　　1.2 電氣主接線的原則2</p><p>　　1

19、.2.1電氣主接線的基本要求：- 2 -</p><p>　　1.2.2 電氣主接線的選擇3</p><p>　　第2章 運(yùn)行方式- 4 -</p><p>　　第3章 保護(hù)配置6</p><p>　　3.1 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置方案6</p><p>　　3.1.1 發(fā)電機(jī)的故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)6</p&

20、gt;<p>　　3.1.2 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置7</p><p>　　3.2 主變壓器的保護(hù)配置方案8</p><p>　　3.2.1 變壓器故障分析8</p><p>　　3.2.2 變壓器保護(hù)配置8</p><p>　　3.3 母線保護(hù)配置方案10</p><p>　　3.3.1 母線故障類

21、型- 10 -</p><p>　　3.3.2 母線保護(hù)配置- 10 -</p><p>　　3.4 高備變保護(hù)配置- 10 -</p><p>　　3.4.1 高備變保護(hù)配置- 10 -</p><p>　　3.4.2 變壓器保護(hù)原理說(shuō)明- 12 -</p><p>　　第4章 短路電流計(jì)算- 20 -&

22、lt;/p><p>　　4.1 參數(shù)計(jì)算- 20 -</p><p>　　4.2 短路計(jì)算- 20 -</p><p>　　4.3 保護(hù)整定計(jì)算- 22 -</p><p>　　4.3.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)計(jì)算整定- 22 -</p><p>　　4.3.2 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算- 24 -</

23、p><p>　　4.3.3 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算- 24 -</p><p>　　結(jié) 論- 25 -</p><p>　　致 謝- 26 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 27 -</p><p>　　附 錄- 28 -</p><p>　?。ˋ1.1）一次主接線圖- 28 -<

24、/p><p>　　（A1.2）廠用備用變保護(hù)配置圖- 28 -</p><p>　?。ˋ1.3）廠用備用變保護(hù)交流回路展開圖- 28 -</p><p>　?。ˋ1.4）廠用備用變保護(hù)直流回來(lái)展開圖- 28 -</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)要完成2&#

25、215;300MW火力發(fā)電廠繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)主要包括電廠運(yùn)行方式分析、短路電流計(jì)算、電廠各設(shè)備繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置、整定計(jì)算（選擇不同的設(shè)備進(jìn)行），繪制圖紙等內(nèi)容。 </p><p>　　由于新技術(shù)總在不斷的發(fā)展，加之本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。</p><p>　　繼電保護(hù)在發(fā)電、供電和用電中處于極為重要的地位，是保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行和人們生產(chǎn)生

26、活用電的關(guān)鍵技術(shù)。繼電保護(hù)的設(shè)置、整定、維護(hù)和試驗(yàn)水平將直接影響供電的可靠性、質(zhì)量及用電設(shè)備的安全。</p><p>　　繼電保護(hù)技術(shù)是一個(gè)完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)、繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)構(gòu)成。繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心。繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置

27、應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。</p><p>　　建國(guó)后，我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。在60年

28、代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時(shí)代?？梢哉f(shuō)從90年代開始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)

29、代。國(guó)內(nèi)目前在電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控、遠(yuǎn)程、通信方面發(fā)展很快。大部分信息已經(jīng)數(shù)字化了，迫使繼電保護(hù)必須加快數(shù)字話進(jìn)程，使電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，如發(fā)電、輸電、配電及用戶端實(shí)現(xiàn)測(cè)量、保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)綜合自動(dòng)化、數(shù)字化、信息</p><p>　　電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展得天獨(dú)厚。</p>

30、<p><b>　　第1章 電氣主接線</b></p><p><b>　　1.1 電氣主接線</b></p><p>　　電氣主接線發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分，是電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選

31、擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。電氣主接線應(yīng)滿足其在電力系統(tǒng)中可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。</p><p>　　電氣主接線是由發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、互感器等一次電氣元件以及它們之間的導(dǎo)體所組成。本次設(shè)計(jì)為大型發(fā)電廠，根據(jù)需求裝設(shè)兩臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)機(jī)組。為了保證發(fā)電機(jī)電壓出線供電可靠性，接在發(fā)電機(jī)電壓母線的主變壓器不少于兩臺(tái)，每個(gè)繞組的通過(guò)功率應(yīng)達(dá)到該變壓器容量的15%以上，在每段

32、母線上發(fā)電機(jī)容量為24MW及以上時(shí)，采用雙母線分段接線，再由電抗器選擇其額定電流按母線上因事故切斷最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)可能通過(guò)電抗器的電流進(jìn)行，為發(fā)電機(jī)額定電流的50%--80%。</p><p>　　綜合以上應(yīng)主要考慮以下原則：</p><p>　?。?） 根據(jù)電力系統(tǒng)和用戶的要求，確保運(yùn)行的可靠性和供電質(zhì)量；</p><p>　?。?） 運(yùn)行操作的靈活性；</

33、p><p>　　（3） 發(fā)電廠建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)；</p><p>　?。?） 維護(hù)和檢修方便、安全；</p><p>　　（5） 具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性；</p><p>　?。?） 接線盡可能簡(jiǎn)單、可靠。</p><p>　　1.2 電氣主接線的原則</p><p>　　1.2.1電氣主接線

34、的基本要求：</p><p>　　可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和電力分配的主要要求：</p><p>　?。?）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電。</p><p>　?。?）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量停運(yùn)的回路疏忽停運(yùn)時(shí)間，并保證對(duì)上一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。</p><p>　　（3）盡量避免發(fā)電廠及變電所全部停運(yùn)的

35、可能。</p><p>　　（4）大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。</p><p>　　靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建是的靈活性：</p><p>　　（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活的操作、投入或切除某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。</p><p&

36、gt;　　（1）為了檢修的目的，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電。</p><p>　?。?）為了擴(kuò)建的目的，可以容易地從初期過(guò)渡到最終接線，在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，無(wú)論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足上述要求的前提下要做到經(jīng)濟(jì)合理，即：</p><p>　?。?）

37、主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資。</p><p>　?。?）要能使控制保護(hù)不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資。</p><p>　?。?）要能限制短路電流，以便選擇合理的電氣設(shè)備或輕型電器，在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)單器件。</p><p>　?。?）主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用

38、地和節(jié)省架構(gòu)導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　1.2.2 電氣主接線的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求確定其主接線為雙母帶旁路型接線，所以對(duì)雙母帶旁路接線作以介紹：</p><p>　　我所設(shè)計(jì)的300MW發(fā)電廠的主接線形式為

39、雙母線帶旁路母線接線。其主要優(yōu)點(diǎn)為了避免單母線在母線或母線隔離刀閘故障或檢修時(shí)引起長(zhǎng)時(shí)間停電，所以采用雙母線接線。這種接線兩條母線可同時(shí)運(yùn)行，電源和引出線適當(dāng)分配在兩組母線上。由于繼電保護(hù)的要求，一般引出線以固定連接方式運(yùn)行，以保證用戶供電的可靠性。其中220kV出線4回接入系統(tǒng)，接線采用雙母線帶旁路母線接線，裝設(shè)專用旁路和母聯(lián)斷路器。</p><p>　　為了在檢修出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該線路的供電，可以采用裝

40、有旁路母線的單母線或雙母線。</p><p>　　采用雙母線接線可以提高運(yùn)行可靠性和靈活性，即：</p><p>　?。?） 輪流檢修母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶的供電。</p><p>　　（2） 檢修任一組母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其它電路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行。</p><p>　?。?

41、） 工作母線發(fā)生故障時(shí)，能利用備用母線使無(wú)故障電路迅速地恢復(fù)正常工作。</p><p><b>　　第2章 運(yùn)行方式</b></p><p>　　發(fā)電廠設(shè)計(jì)中，不僅要考慮正常運(yùn)行的情況，而且要考慮發(fā)生故障的情況，最嚴(yán)重的是發(fā)生短路故障。一般情況下，最嚴(yán)重的短路故障是三相短路。僅當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)，兩相短路電流才有可能大于三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單相短路可能發(fā)生在中性點(diǎn)

42、接地系統(tǒng)或中性點(diǎn)引出的四線制系統(tǒng)中。</p><p>　　短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使導(dǎo)體和電氣設(shè)備損壞，甚至燒毀；短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的不對(duì)稱的交變磁場(chǎng)，對(duì)輸電線路附近的通信線路產(chǎn)生很大的電磁干擾；而短路電流造成的電壓降，有可能造成系統(tǒng)中部分發(fā)電機(jī)因功率送不出而過(guò)速，另一部分發(fā)電機(jī)因過(guò)載而減速，甚至造成系統(tǒng)解列，使異步電動(dòng)機(jī)停運(yùn)等等。由于短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生上述嚴(yán)重后果。</p><p>

43、　　確定短路電流時(shí)所采用的發(fā)電廠及電網(wǎng)的接線方式，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路正常接線方式，不考慮僅在切換過(guò)程中短時(shí)出現(xiàn)的接線方式。一般要計(jì)算出系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的三相短路電流值。其計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在短路電流為最大地點(diǎn)。在繼電保護(hù)計(jì)算中，不僅要用到最大運(yùn)行方式下的三相短路電流值，尚須應(yīng)用最小運(yùn)行方式下的兩相或單相短路電流值來(lái)校驗(yàn)靈敏度。電廠與電器連接的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。應(yīng)計(jì)算出對(duì)短路電流影響的所有元件(如發(fā)電機(jī)、變壓器、

44、電抗器及線路等)的電抗。對(duì)1kV及以上的高壓電網(wǎng)忽略其電阻，僅當(dāng)短路回路中的總電阻大于總電抗三分之一時(shí)，才計(jì)其電阻。忽略所有元件的電容和變壓器的勵(lì)磁電流，并認(rèn)為短路前三相系統(tǒng)是對(duì)稱的。本次設(shè)計(jì)是對(duì)300MW的火力發(fā)電廠進(jìn)行短路計(jì)算：</p><p>　　在選擇保護(hù)方式及對(duì)其進(jìn)行整定運(yùn)行時(shí),都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來(lái)的影響。所選用的保護(hù)方式，應(yīng)在各種系統(tǒng)運(yùn)行方式下都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對(duì)過(guò)量保護(hù)來(lái)說(shuō)，通

45、常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來(lái)確定保護(hù)的整定值，以保證選擇性，因?yàn)橹灰谧畲筮\(yùn)行方式下能保證選擇性，在其他運(yùn)行方式也一定能保證選擇性；靈敏度符合要求，在其他運(yùn)行方式下，靈敏度也一定能滿足要求。對(duì)某些保護(hù)(例如電流電壓連鎖速斷保護(hù)和電流速斷保護(hù))，在整定計(jì)算時(shí)，還要按正常運(yùn)行方式來(lái)決定動(dòng)作值或計(jì)算靈敏度。</p><p><b>　?。?）最大運(yùn)行方式</b></p><p&

46、gt;　　根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行(或大部分投入運(yùn)行)以及選定的接地中性點(diǎn)全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式，對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，是短路時(shí)通過(guò)保護(hù)的短路電流最大的運(yùn)行方式。</p><p><b>　?。?）最小運(yùn)行方式</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式稱為最小運(yùn)行

47、方，.對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，是短路時(shí)通過(guò)保護(hù)的短路電流最小的運(yùn)行方式。</p><p><b>　?。?）正常運(yùn)行方式</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的運(yùn)行方式稱為正常運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年之內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。對(duì)更復(fù)雜的系統(tǒng)，最大、最小運(yùn)行方式的判斷是比較困難的，有時(shí)需要經(jīng)過(guò)多次計(jì)算才能確定。對(duì)于某些特殊運(yùn)

48、行方式，運(yùn)行時(shí)間很短，對(duì)保證保護(hù)的選擇性或靈敏性有困難時(shí)，且在保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)不會(huì)引起大面積停電的情況下，可不予考慮。</p><p>　?。?）雙電源供電的運(yùn)行方式</p><p>　　根據(jù)任務(wù)書的給定的條件，本次設(shè)計(jì)的最大運(yùn)行方式是兩臺(tái)變壓器，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并列投入運(yùn)行，容量為2×300MW，根據(jù)短路點(diǎn)的位置選擇短路電流的路徑，可得到流過(guò)斷路器的最大電流。</p>&

49、lt;p><b>　　第3章 保護(hù)配置</b></p><p>　　3.1 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置方案</p><p>　　3.1.1 發(fā)電機(jī)的故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)</p><p><b>　　發(fā)電機(jī)的常見故障：</b></p><p>　?。?） 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中定子繞組還可能發(fā)生相間短路，短路電流流過(guò)

50、故障點(diǎn)可能產(chǎn)生高溫電弧燒毀發(fā)電機(jī)，甚至引起火災(zāi)。</p><p>　?。?） 發(fā)電機(jī)定子繞組還可能發(fā)生一相匝間短路，這種故障的機(jī)會(huì)雖然不多，但一旦發(fā)生將產(chǎn)生很大環(huán)流，引起故障處溫度升高，從而使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發(fā)展為單相接地或相間短路，擴(kuò)大發(fā)電機(jī)損壞范圍。</p><p>　?。?） 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地，是指定子繞組碰殼，這時(shí)流過(guò)定子繞組的電流為發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)的電容電流之和

51、。當(dāng)這一電流較大時(shí)，特別是大型發(fā)電機(jī)，可能使鐵芯局部熔化，修復(fù)鐵芯工作復(fù)雜且修復(fù)工期長(zhǎng)。</p><p>　?。?） 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地，由于沒有構(gòu)成電流通路，對(duì)發(fā)電機(jī)沒有直接危害，但若再發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，就會(huì)造成兩點(diǎn)接地，從而使轉(zhuǎn)子繞組被短接，不但會(huì)燒毀轉(zhuǎn)子繞組，而且由于部分繞組短接會(huì)破壞磁路的對(duì)稱性，從而引發(fā)發(fā)電機(jī)的強(qiáng)烈振動(dòng)，尤其是凸極式轉(zhuǎn)子的水輪發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)兩點(diǎn)短路，特別危險(xiǎn)。</p>

52、<p>　　發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)：</p><p>　?。?） 轉(zhuǎn)子失磁。由于轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵(lì)磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動(dòng)等原因。造成轉(zhuǎn)子失磁。失磁后，在轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行時(shí)，定子電流增大、電壓下降、有功功率下降、無(wú)功功率反向等，這些電氣量的變化，在一定條件下，將破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，威脅發(fā)電機(jī)本身安全（定子端部過(guò)熱）。</p><p>　　（2） 過(guò)電流。由于外部短路、非同期合閘以

53、及系統(tǒng)振蕩等原因引起的過(guò)電流。</p><p>　?。?） 過(guò)負(fù)荷。由于負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定值，或負(fù)序電流超過(guò)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許值所造成的對(duì)稱或不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷。</p><p>　　（4） 過(guò)電壓。發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起過(guò)電壓，特別是水輪發(fā)電機(jī)，因其調(diào)速系統(tǒng)慣性大和中間再熱式大型汽輪發(fā)電機(jī)功頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程比較遲緩，在突然甩負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速急劇上升從而引起過(guò)電壓。</p><p&g

54、t;　　（5） 逆功率。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未斷開時(shí)，發(fā)電機(jī)變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收有功而過(guò)渡到同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，這對(duì)發(fā)電機(jī)并無(wú)危害，但對(duì)汽輪機(jī)葉片特別是尾葉，由于鼓風(fēng)損失，葉片有可能過(guò)熱而損壞。</p><p>　?。?） 發(fā)電機(jī)失步。發(fā)電機(jī)失步時(shí)，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)發(fā)生振蕩，當(dāng)振蕩中心落在發(fā)電機(jī)-變壓組內(nèi)時(shí)，高、低壓母線電壓將大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重威脅廠用電的安全。此外，振蕩電流會(huì)使定子繞組過(guò)熱，并使其端部遭

55、受機(jī)械損傷。</p><p>　?。?） 頻率降低。當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到汽輪機(jī)葉片的自振頻率時(shí)，將導(dǎo)致葉片共振，使葉片疲勞甚至出現(xiàn)斷裂。此外，頻率降低還會(huì)引起發(fā)電機(jī)、變壓器的過(guò)勵(lì)磁。</p><p>　　3.1.2 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置</p><p><b>　　發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置</b></p><p>　　為保證電力系統(tǒng)安全

56、穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照GB14258—1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，發(fā)電機(jī)裝設(shè)以下保護(hù)裝置：</p><p><b>　?。?）縱差保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.3.3條規(guī)定：對(duì)于1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.3.3條規(guī)

57、定：對(duì)100MW及以上發(fā)電機(jī)變壓器組，應(yīng)裝設(shè)雙重主保護(hù)，每一套主保護(hù)宜具有發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能。</p><p>　?。?）定子繞組匝間短路保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.5.2條規(guī)定：50MW及以上發(fā)電機(jī)，當(dāng)定子繞組為星形接線，中性點(diǎn)只有三個(gè)引出端子時(shí)，根據(jù)用戶和制造廠的要求，也可裝設(shè)專用的匝間短路保護(hù)。</p><p>　　（3

58、）定子繞組單相接地保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.4.3條規(guī)定：發(fā)電機(jī)變壓器組：對(duì)100MW以下發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于90%的定子接地保護(hù)，對(duì)100MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于停機(jī)。 為檢查發(fā)電機(jī)定子繞組和發(fā)電機(jī)回路的絕緣狀況，保護(hù)裝置應(yīng)能監(jiān)視發(fā)電機(jī)端零序電壓值。</p><p>　?。?）發(fā)電機(jī)外部相間

59、短路和發(fā)電機(jī)保護(hù)的后備保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.6.3條規(guī)定：50MW及以上的發(fā)電機(jī)，可裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)和單元件低壓起動(dòng)過(guò)電流。負(fù)序電流元件的動(dòng)作電流可取為0.5～0.6倍額定值；電流元件的動(dòng)作電流可取1.3～1.4倍額定值；低電壓元件的動(dòng)作電壓可取0.6倍額定值（對(duì)于氣輪發(fā)電機(jī)）負(fù)序電壓元件動(dòng)作電壓可取0.06～0.12倍額定值。</p><p>　?。?）定子繞組異

60、常過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第2.2.7.2條規(guī)定：對(duì)于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)。其整定值根據(jù)定子繞組的絕緣狀況決定。在一般情況下，動(dòng)作電壓可取為1～3倍額定電壓，動(dòng)作時(shí)限可取0.5S，過(guò)電壓保護(hù)宜動(dòng)作解列滅磁。</p><p>　?。?）定子繞組、勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第2.2.8.1條規(guī)定：在定子繞組、

61、勵(lì)磁繞組上裝設(shè)定時(shí)限和反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷，降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘，解列滅磁。</p><p><b>　　（7）負(fù)序電流保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.2.6.2條規(guī)定：100MW及以上A＜10的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成的轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷保護(hù)。</p><

62、;p>　　定時(shí)限部分。動(dòng)作電流按躲過(guò)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值，和按躲過(guò)最大負(fù)荷下負(fù)序電流濾過(guò)器的不平橫電流值整定，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。</p><p>　　反時(shí)限部分。動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力確定，動(dòng)作于解列或程序跳閘。保護(hù)應(yīng)能反映電流變化時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱積累過(guò)程。不考慮在靈敏系數(shù)和時(shí)限方面與其它相間短路保護(hù)相配合。</p><p>　?。?）勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地保護(hù)

63、</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第2.2.11.3條規(guī)定：對(duì)于100MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，并可裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，一點(diǎn)接地保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)；兩點(diǎn)接地保護(hù)應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于停機(jī)。</p><p><b>　?。?）失磁保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第2.2.12.1條規(guī)定：對(duì)于100MW以上發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)

64、失磁保護(hù)。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于減出力以便縮短異步運(yùn)行時(shí)間盡快恢復(fù)同步，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁。</p><p><b>　　（10）逆功率保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第2.2.14條規(guī)定：對(duì)于容量在200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)由靈敏的功率繼電器構(gòu)成，并動(dòng)作于信號(hào)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于解

65、列。</p><p>　　3.2 主變壓器的保護(hù)配置方案</p><p>　　3.2.1 變壓器故障分析</p><p>　　變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩類。內(nèi)部故障只要是變壓器繞組的相間短路 匝間短路和單相接地短路。內(nèi)部故障是很危險(xiǎn)的，因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油受熱分解會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，可能引起變壓器

66、油箱的爆炸。變壓器最常見的外部故障包括引出線及絕緣套管處產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。</p><p>　　變壓器的不正常工作情況有：由于外部短路或過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流，油面降低和過(guò)勵(lì)磁等。</p><p>　　3.2.2 變壓器保護(hù)配置</p><p>　　為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照GB14258—1993《繼電保護(hù)

67、和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，發(fā)電機(jī)裝設(shè)以下保護(hù)裝置：</p><p><b>　　氣體保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.2條規(guī)定：0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p&g

68、t;<p>　　帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 </p><p>　　瓦斯保護(hù)應(yīng)采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動(dòng)等引起瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作。</p><p><b>　?。?）差動(dòng)保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.3.2條規(guī)定：電壓在10kV以上、容量在10MVA及以上的變壓器，采用縱差保護(hù)

69、。對(duì)于電壓為10kV的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)也可采用縱差保護(hù)。</p><p>　　對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，為提高快速性，在機(jī)端還宜增設(shè)復(fù)合電流速斷保護(hù)，或在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱差保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)方式。</p><p>　?。?）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動(dòng)的過(guò)流

70、保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.5條規(guī)定對(duì)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護(hù)。保護(hù)帶延時(shí)跳開相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護(hù)宜選用過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線間電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)（負(fù)序電流和單相式電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)）。</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.5.2條規(guī)定：110kV～500kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓

71、器，相間短路后備保護(hù)用過(guò)電流保護(hù)不能滿足靈敏性要求時(shí)，宜采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。</p><p>　?。?）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序過(guò)電流保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.7.1條規(guī)定：在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對(duì)單相接地引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)可由兩段組成，其動(dòng)作電流與相關(guān)線路零序過(guò)電

72、流保護(hù)相配合。每段保護(hù)可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，或動(dòng)作于本側(cè)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.8.1條規(guī)定：全絕緣變壓器 應(yīng)按4.3.7.1條規(guī)定裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)，滿足變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的要求。此外，應(yīng)增設(shè)零序過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)變壓器所連接的電力網(wǎng)失去接地中性點(diǎn)時(shí)，零序過(guò)電壓保護(hù)經(jīng)0.3s～0.5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器。 &l

73、t;/p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.8.2條規(guī)定：分級(jí)絕緣變壓器 </p><p>　　為限制此類變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的中性點(diǎn)過(guò)電壓，在變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)放電間隙。此時(shí)應(yīng)裝設(shè)用于中性點(diǎn)直接接地和經(jīng)放電間隙接地的兩套零序過(guò)電流保護(hù)。此外，還應(yīng)增設(shè)零序過(guò)電壓保護(hù)。用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器按4.3.7.1條的規(guī)定裝設(shè)保護(hù)。用于經(jīng)間隙接地的變壓器，裝設(shè)反應(yīng)間隙放電的零序電流保護(hù)和

74、零序過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)變壓器所接的電力網(wǎng)失去接地中性點(diǎn)，又發(fā)生單相接地故障時(shí)，此電流電壓保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)0.3s～0.5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p><b>　?。?）過(guò)負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.11條規(guī)定：0.4MVA及以上數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺(tái)運(yùn)行變壓器，根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷情況，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保

75、護(hù)。自耦變壓器和多繞組變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。 </p><p>　　過(guò)負(fù)荷保護(hù)可為單相式，具有定時(shí)限或反時(shí)限的動(dòng)作特性。對(duì)經(jīng)常有人值班的廠、所過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)；在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作跳閘或切除部分負(fù)荷。</p><p>　　3.3 母線保護(hù)配置方案</p><p>　　3.3.1 母線故障類型</p>

76、;<p>　　電力系統(tǒng)中的母線是具有很多進(jìn)、出線的公共電氣連接點(diǎn)，它起著匯總和分配電能的作用。所以，發(fā)電廠和變電所中的母線是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成元件。母線運(yùn)行是否安全可靠，將直接影響發(fā)電廠、變電所和用戶工作的可靠性，在樞紐變電所的母線上發(fā)生故障時(shí)，甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>　　引起母線短路故障的主要原因有：由于空氣污穢，導(dǎo)致短路器套管及母線絕緣子的閃絡(luò)；母線電壓和電流互感器的故障

77、；運(yùn)行人員的誤操作，如帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)、帶接地線合短路器等。</p><p>　　母線故障的類型，主要是單相接地和相間短路故障。與輸電線路故障相比較，母線故障的幾率較小，但其造成的后果卻十分嚴(yán)重。因此必須采取措施來(lái)消除或減少母線故障所造成的后果</p><p>　　3.3.2 母線保護(hù)配置</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，為切除母線故障，可采用以下兩種方式：</

78、p><p>　?。?）利用母線上其他供電元件的保護(hù)裝置來(lái)切除故障。</p><p>　?。?）采用專門的母線保護(hù)。</p><p>　　我為母線配備了完全差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　母線完全差動(dòng)保護(hù)的工作原理：在母線的所有連接元件上必須裝設(shè)專用的電流互感器，而且要求這些電流互感器的變比和特性完全相同，并將所有電流互感器的二次繞組在母線側(cè)的端子

79、互相連接，在外側(cè)的端子也互相連接，差動(dòng)繼電器則接于兩連接線之間，差動(dòng)電流繼電器中流過(guò)的電流是所有電流互感器二次電流的相量和。這樣，在一次側(cè)電流總和為零時(shí)，在理想的情況下，二次側(cè)電流的總和也為零。</p><p>　　3.4 高備變保護(hù)配置</p><p>　　3.4.1 高備變保護(hù)配置</p><p>　　為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限

80、制到最小范圍，按照GB14285—1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，發(fā)電機(jī)裝設(shè)以下保護(hù)裝置：</p><p><b>　?。?）氣體保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.2條規(guī)定：0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量

81、瓦斯時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p>　　帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 </p><p>　　瓦斯保護(hù)應(yīng)采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動(dòng)等引起瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作。</p><p><b>　?。?）差動(dòng)保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.3.2條規(guī)定：電壓在

82、10kV以上、容量在10MVA及以上的變壓器，采用縱差保護(hù)。對(duì)于電壓為10kV的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)也可采用縱差保護(hù)。</p><p>　　對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，為提高快速性，在機(jī)端還宜增設(shè)復(fù)合電流速斷保護(hù)，或在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱差保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)方式。</p><p&

83、gt;　?。?）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.5條規(guī)定對(duì)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護(hù)。保護(hù)帶延時(shí)跳開相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護(hù)宜選用過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線間電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)（負(fù)序電流和單相式電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)）。</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.5.2條規(guī)定：

84、110kV～500kV降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護(hù)用過(guò)電流保護(hù)不能滿足靈敏性要求時(shí)，宜采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。</p><p>　?。?）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序過(guò)電流保護(hù)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.7.1條規(guī)定：在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對(duì)單相接地引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序

85、過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)可由兩段組成，其動(dòng)作電流與相關(guān)線路零序過(guò)電流保護(hù)相配合。每段保護(hù)可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，或動(dòng)作于本側(cè)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.8.1條規(guī)定：全絕緣變壓器 應(yīng)按4.3.7.1條規(guī)定裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)，滿足變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的要求。此外，應(yīng)增設(shè)零序過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)變壓器所連接的電力網(wǎng)失去接地中性點(diǎn)時(shí)，零序過(guò)電壓保

86、護(hù)經(jīng)0.3s～0.5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器。 </p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.8.2條規(guī)定：分級(jí)絕緣變壓器 ,為限制此類變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的中性點(diǎn)過(guò)電壓，在變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)放電間隙。此時(shí)應(yīng)裝設(shè)用于中性點(diǎn)直接接地和經(jīng)放電間隙接地的兩套零序過(guò)電流保護(hù)。此外，還應(yīng)增設(shè)零序過(guò)電壓保護(hù)。用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器按4.3.7.1條的規(guī)定裝設(shè)保護(hù)。用于經(jīng)間隙接地的變壓器，裝設(shè)反應(yīng)間隙放電的

87、零序電流保護(hù)和零序過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)變壓器所接的電力網(wǎng)失去接地中性點(diǎn)，又發(fā)生單相接地故障時(shí)，此電流電壓保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)0.3s～0.5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p><b>　　（5）過(guò)負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程第4.3.11條規(guī)定：0.4MVA及以上數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺(tái)運(yùn)行變壓器，根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷情況，

88、應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。自耦變壓器和多繞組變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。 </p><p>　　過(guò)負(fù)荷保護(hù)可為單相式，具有定時(shí)限或反時(shí)限的動(dòng)作特性。對(duì)經(jīng)常有人值班的廠、所過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)；在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作跳閘或切除部分負(fù)荷。</p><p>　　3.4.2 變壓器保護(hù)原理說(shuō)明</p><p>　　3.4.2.1 變壓器

89、氣體保護(hù)</p><p>　　圖3-1 FJ3-80復(fù)合式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1-下開口杯；2-上開口杯；3-干簧觸點(diǎn)；4-平衡錘； 5-放氣閥；</p><p>　　6-探針；7-支架；8-擋板；9-進(jìn)油擋板； 10-永久磁鐵</p><p>　?。?） 瓦斯保護(hù)主要是有瓦斯繼電器組成，它安裝在油箱與油枕之間的管道上，如

90、下圖所示：FJ3-80型復(fù)合式瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)如圖所示：這類繼電器有較好的防震性能，它是由擋板和開口杯復(fù)合而成的，上下方各有一個(gè)帶干簧觸點(diǎn)的開口杯，正常時(shí)，上下開口杯都浸在油內(nèi)。由于開口杯及附件在油內(nèi)的策略所產(chǎn)生的力矩比平衡錘4產(chǎn)生的力矩小，因此，開口杯處于上升位置，干簧觸點(diǎn)3斷開。當(dāng)發(fā)生輕微故障時(shí)，分解出少量氣體，此氣體上升并聚集在瓦斯繼電器上部，使瓦斯繼電器中油面下降，上開口杯露出油面。此時(shí)，開口杯及附件在空氣中的重力加上杯中油的重量

91、，所產(chǎn)生的力矩大于在油中平衡錘所產(chǎn)生的力矩，因此，開口杯順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)磁鐵靠近，使上方的干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，在氣流和油流的沖擊下，擋板帶動(dòng)下開口杯轉(zhuǎn)動(dòng)，使下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)生跳閘脈沖。當(dāng)嚴(yán)重漏油時(shí)，油面極度下降，與上開口杯動(dòng)作原理相同，也可是下開口杯動(dòng)作于跳閘。</p><p>　　對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。

92、a.繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路； b.繞組的匝間短路； c.外部相間短路引起的過(guò)電流； d.中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓； e.過(guò)負(fù)荷； f.過(guò)勵(lì)磁； g.油面降低； h.變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。</p><p>　　帶負(fù)荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)</p>

93、<p><b>　　瓦斯保護(hù)原理電路</b></p><p>　　圖3-2瓦斯保護(hù)原理圖</p><p>　　工作原理：1是瓦斯繼電器；2是信號(hào)繼電器；3是出口繼電器；4是連片。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器的上觸點(diǎn)閉合，作用于延時(shí)信號(hào)；發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，經(jīng)信號(hào)繼電器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)連片使出口

94、繼電器動(dòng)作使短路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，也可以利用切換片XB切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)在發(fā)生重瓦斯時(shí)可能有跳動(dòng)(接觸不穩(wěn)定)現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點(diǎn)，只要瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)一閉和，CKJ就動(dòng)作并自保持。當(dāng)短路器跳閘后，短路器的輔助觸點(diǎn)斷開自保持回路，使CKJ恢復(fù)起始位置。</p><p>　　3.4.2.2 變壓器縱差保護(hù)&

95、lt;/p><p>　?。?）縱差保護(hù)的基本原理 </p><p>　　變壓器縱差保護(hù)通常采用環(huán)流法。是將被保護(hù)元件兩側(cè)（高、低壓）的電流互感器二次側(cè)，靠近被保護(hù)元件的兩端連在一起。然后將差動(dòng)繼電器并聯(lián)到兩電流互感器上。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)在原理上是比較簡(jiǎn)單的，但在實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)考慮變壓器高、低壓側(cè)電流的大小和相位不同。首先考慮對(duì)兩側(cè)電流進(jìn)行相位補(bǔ)償，然后進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償，才能保證正常運(yùn)行和外部短路時(shí)流入繼

96、電器的電流在理想狀態(tài)時(shí)等于零。此外還應(yīng)考慮變壓器勵(lì)磁涌流的影響和其他一些使不平衡電流增大的因素。</p><p>　　相位補(bǔ)償和數(shù)值補(bǔ)償：電力變壓器廣泛采用YN，d11接線方式，d側(cè)電流會(huì)超前YN側(cè)電流30°。如果變壓器縱差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)的電流互感器二次繞組都用星形，則環(huán)流回路兩臂上的二次電流也有30°相位差。這樣，即使兩臂電流數(shù)值相等，差動(dòng)回路中也會(huì)有不平衡電流。為了消除這種不平衡電流，對(duì)于YN

97、，d11接線的變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)采用相位補(bǔ)償接線，將變壓器d側(cè)電流互感器二次側(cè)接成星形，YN側(cè)電流互感器二次側(cè)接成三角形。</p><p>　　變壓器星形側(cè)電流互感器按角形接線?；ジ衅髯儽葹?</p><p><b>　　（3.1）</b></p><p>　　變壓器角側(cè)電流互感器按按星形接線。互感器變比為：</p><

98、p><b>　　(3.2）</b></p><p>　　式中 、——分別為變壓器YN,d側(cè)的額定線電流。</p><p>　　當(dāng)按式（3.1）、式（3.2）計(jì)算出電流互感器變比后，還需計(jì)算變比選取與其接近的、較大的標(biāo)準(zhǔn)變比互感器。這樣，由于電流互感器變比標(biāo)準(zhǔn)化后，在兩差動(dòng)臂中仍然存在差動(dòng)電流。因此，還需要在電流互感器二次側(cè)裝設(shè)自藕變流器或采用速飽和變流器上的平

99、衡線圈進(jìn)行第二次補(bǔ)償。盡管如此，最后在兩差動(dòng)臂中的電流還是有差值，不可能得到100%補(bǔ)償，這就是造成變壓器差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流的原因之一。</p><p>　?。?）2次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　圖3-3示出由LCD-15型差動(dòng)繼電器構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖。它由比率制動(dòng)部分、差動(dòng)部分、2次諧波制動(dòng)部分、差動(dòng)電流速斷部分和極化繼電器所組成。若將執(zhí)行元件（極化繼電器）

100、換成零指示器，它就成為一晶體管型繼電器。 </p><p>　　比率制動(dòng)部分是用于防止外部短路時(shí)，由于不平衡電流影響而造成誤動(dòng)作。2次諧波制動(dòng)部分的作用，是防止變壓器空載投入時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流而造成保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，短路電流很大，使電流互感器嚴(yán)重飽和，其二次電流中可能出現(xiàn)很大的各次諧波分量。為防止差動(dòng)繼電器拒動(dòng)和加快切除故障，繼電器中設(shè)有差動(dòng)電流速斷部分。</p><p>

101、;　　圖3-3 LCD-15型差動(dòng)繼電器構(gòu)成的變壓器縱差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　3.4.2.3 變壓器相間短路的后備保護(hù)</p><p>　?。?）保護(hù)的工作原理</p><p>　　復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏度要求的降壓變壓器。保護(hù)的三相原理接線如圖3-4所示。</p><p>　　

102、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器1KA、2KA、3KA,低電壓繼電器KVU、負(fù)序電壓繼電器KVN和中間繼電器KM、時(shí)間繼電器KT、信號(hào)繼電器KS、出口繼電器KCO組成。</p><p>　　為了更好地說(shuō)明其工作原理，圖3-5畫出復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的展開圖。正常運(yùn)行時(shí)，因無(wú)負(fù)序電壓，所以負(fù)序電壓繼電器KVN不動(dòng)作，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，將線電壓U加在低電壓繼電器KVU上，其動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，保護(hù)裝置不動(dòng)作。</

103、p><p>　　保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生各種不對(duì)稱短路故障時(shí)，負(fù)序電壓過(guò)濾器Z有較高的輸出電壓，故KVN動(dòng)作，動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，低電壓繼電器KVN失壓，KVU動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KM勵(lì)磁。此時(shí)，電流繼電器至少有兩個(gè)動(dòng)作，于是起動(dòng)時(shí)間繼電器KT，經(jīng)預(yù)定延時(shí)，動(dòng)作于跳閘。</p><p>　　保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路故障時(shí)，因無(wú)負(fù)序電壓，所以KVN不動(dòng)作，同時(shí)三相電壓均</p><p

104、>　　降低，低電壓繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)，起動(dòng)中間繼電器KM。KM起動(dòng)后，動(dòng)作情況與不對(duì)</p><p>　　圖3-4 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理接線圖</p><p>　　圖3-5復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的展開圖</p><p>　　稱短路相同。應(yīng)當(dāng)指出，若三相短路故障時(shí)短路出現(xiàn)負(fù)序電壓，則保護(hù)的正確動(dòng)作更靈敏。</p><p>　　當(dāng)

105、電壓互感器二次回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓繼電器動(dòng)作，而整套保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作，故只通過(guò)中間繼電器發(fā)出斷線信號(hào)，由運(yùn)行人員進(jìn)行處理。</p><p>　　3.4.2.4 變壓器接地保護(hù)的后備保護(hù) 電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要方式，因此大電流接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護(hù)，作為相鄰元件及變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)。</p><p>　　110kV及以上中性點(diǎn)直接接地

106、的電力網(wǎng)中，如變壓器的中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對(duì)外部單相接地引起的過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。用作變壓器外部接地短路時(shí)的后備保護(hù)。保護(hù)直接動(dòng)作于跳閘。</p><p>　　零序保護(hù)原理框圖如圖3-6所示。當(dāng)接地運(yùn)行時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；當(dāng)不接地運(yùn)行時(shí)，為防止電網(wǎng)單相接地故障點(diǎn)處出現(xiàn)間隙電弧引起過(guò)電壓損壞變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序電壓保護(hù)；零序電流元件用來(lái)反應(yīng)放電間隙擊穿的情況。</p><p>　　

107、圖3-6變壓器零序保護(hù)的原理框圖</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器由其零序電流保護(hù)動(dòng)作于切除；若高壓母線上已沒有中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器時(shí)，中性點(diǎn)將發(fā)生過(guò)電壓可導(dǎo)致放電間隙擊穿，此時(shí)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器將由反應(yīng)間隙放電電流的零序電流保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于切除；如果中性點(diǎn)過(guò)電壓不足以使放電間隙擊穿，則可由零序電壓保護(hù)經(jīng)延時(shí)t切除。</p><p>　　零序電流保護(hù)的動(dòng)作

108、電流與相鄰元件零序后備保護(hù)動(dòng)作電流配合整定，即</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　式中 ——配合系數(shù)，取1.1；</p><p>　　——零序電流分支系數(shù)，其值為在最大運(yùn)行方式下，相鄰元件零序電流后備保護(hù)的保護(hù)范圍末端發(fā)生單相接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的零序電流與流過(guò)相鄰元件零序電流之比；</p>&l

109、t;p>　　——相鄰元件零序后備保護(hù)動(dòng)作電流。</p><p>　　動(dòng)作時(shí)限與相鄰元件零序電流后備保護(hù)的時(shí)限配合整定，一般取</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　式中 ——相鄰元件零序電流后備保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限。&