22万变电站主变压器保护设计毕业设计论文(编辑修改稿)

22万变电站主变压器保护设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

式中 Kss—— 自起动系数，其值与负荷性质及用户与电源间的电气距离有关，在 110KV降压变电 站，对 6～ 10KV侧， KSS=～ ； 35KV 侧， KSS=～。 IL,max—— 正常运行时的最大负荷电流。 保护装置的灵敏校验 Ksen= opI 式中 —— 最小运行方式下，在灵敏度校验发生两相短路时，流过保护装置的最小短路电流。 在被保护变压器受电侧母线上短路时，要求 senK =； 在后备保护范围末端短路时，要求 senK 保护装置的动作时限应与下一级过电流保护配合，要比下一级保护中最大动作时限大一个时限级差 Δt 低电压起动的过电流保护 低电压起动的过电流保护单相原理接线如图 36 所示。 保护的起动元件包括电流继电器和低电压继电器。 电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定。 即2 方案论证与设计 20 I op= KreKrel I N。 B （ 18） 故其动作电流比过电流保护的起动电流小，提高了保护的灵敏性。 低电压继电器的动作电压 Uop= 电流元件的灵敏系数按式 （ 18 ） 校验，电压元件的灵敏系数按下式校验，即 Ksen= opUU 式中 —— 最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保护安装处的最大电压。 对装设在变压器低压侧的低电压继电器，若在变压器高压侧短路，其灵敏系数不能满足要求时，可在变压器高压侧再装一套低电压继电器，两套低电压继电器的接点并联。 复合电压起动的过电流保护 若低电压起动的过电流保护的低电压继电器灵敏系数不满足要求，可采用复合 电压起动的过电流保护。 电压起动的过电流保护的过电流保护的原理图与低电压起动的过电流保护基本相同，不同的是用一个低电压继电器和一个负序电压继电器代替了低电压起动的过电流保护中的三个低电压继电器，使得保护的灵敏度提高了很多。 负序电2 方案论证与设计 21 压继电器由负序电压滤过器和一个低电压继电器构成。 (1)负序电压滤过器 负序电压滤过器从三相电压中取出负序电压分量。 由电阻、电容构成的单相式负序电压滤过器应用广泛，其原理接线如图所示。 滤过器的输入端接 UABY与 UBC。 由于线电压不包含零序分量，所以，从输入端即避免了零序分量电压进入滤过器，为了避免正序电压通过滤过器，两个阻抗臂的参数应取为 clXR 31  , 22 31 CXR  ,21 CXR  滤过器的输出电压为 .. CRmn UUU  当输入正序电压时，滤过器的相量图。 因为 clXR 31  ，电流 ABI 超前01.. 30ABU。 因为 22 31 CXR  ，电流BCI. 超前 01.. 60BCU。 滞后 0. 90BCI ， 与ABI. 同相。 因 . CR UU  ，故 ..  CRmn UUU 当输入负序电压时， 2.. ABU 滞后 02.. 120BCU ，由图可见， . jRC eUU  ,故 )1( .. jRCRmn eUUUU  （ 19） 由于 .. CRAB UUU  ，且 . 3 jCR UU  ，因此，03002..1. 30c o s jABR eUU  ，以此代入（ 19）得 00 306002..2.. )1(30cos jjABmn eeUU  00 .. jAjAB eUeU  （ 110） 由式（ 110）可见， 滤过器的输出电压与输入的负序电压成正比，相位超前输入 A 相负序电压 02. 30AU。 实际上，当系统正常运行时， 负序电压滤过器仍有一个不平衡电压 unbU. 输出。 2 方案论证与设计 22 产生不平衡电压的原因主要是各阻抗元件参数的误差及输入电压中有谐波分量。 由于 5 次谐 波属负序性质，它可以通过滤过器。 通常在滤过器的输出端加设 5次谐波滤过器，消除 5 次谐波的影响。 (2) 复合电压起动的过电流保护的工作原理 在正常运行时，由于电压没有 负序分量，所以负序电压继电器 KVZ 的动断触点闭合，将线电压加入低电压继电器 KV的线圈上， KV动断触点断开，保护装置不动作。 当外部发生不对称短路时，故障相电流起动元件 KA 动作，负序电压继电器中的 负序电压滤过器 KUG 输出负序电压， 负序电压继电器 KVZ 动作，其动断触点断开， 低电压继电器 KV线圈失磁，其动断触点闭合，起动中间继电器 KC的线圈，其动合触点 闭合，使时间继电器 KT 动作，经过其整定时限后， KT 的延时触点闭合，起动出口中间继电器 KCO，将变压器两侧断路器 1QF、 2QF 跳闸，切断故障电流。 当发生三相短路时，低电压继电器 KV线圈失磁而返回，其动断触点闭合，同时，电流继电器 KA 动作，按低电压起动的过电流保护的方式，作用于 1QF、2QF 跳闸。 (3) 复合电压起动的过电流保护的整定计算 2 方案论证与设计 23 ① 电流元件的动作电流与低压起动的过电流保护中的电流元件的动作整定值相同。 低电压元件的动作电流为 BNop UU . 式中 BNU. —— 变压器额定电压。 低压元件的灵敏度为： .  k reopsen U KUK 式中 —— 相邻元件末端三相金属性短路时，保护安装处的最大线电压； reK —— 低压元件的返回系数。 ② 负序电压元件的动作元件的动作电压按避开正常运行的不平衡负序电压整定。 其起动电压 U2op 取为   BNop UU ..2 ~ 负序电压元件灵敏度： opKsen UUK.2 式中 —— 相邻元件末端不对称短路故障时的最小负序电压。 ③ 方向元件的整定： a 三侧有电源的三绕组生压变压器，在高压侧和中压侧加功率方向元件，其方向可指向该侧母线； b 高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组降压变压器的联络变压器，在高压侧和中压侧加功率方向元件，其方向宜指向变压器。 ④ 动作时限按大于相邻主变压 器后备保护的动作时限整定。 2 方案论证与设计 24 ⑤ 相间方向元件的电压可取本侧或对侧的，取对侧的，两侧绕组接线方式应一样。 ⑥ 复合电压元件可取本侧的，也可取变压器各侧“或”的方式。 过负荷保护 变压器的过负荷，在大多数情况下是三相对称的。 所以过负荷保护只须用一个电流继电器接于一相电流即可。 为了防止外部短路时不误发过负荷信号，保护经延时动作于信号。 过负荷保护的动作电流，按躲过变压器的额定电流整定，即 BNrelop IKKIre. 式中 relK — 可靠系数，取 reK — 返回系数；取 变压器过负荷保护的动作时限比变压器的后备保护动作时限大一个 Δ t。 电力变压器的温度保护 当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短路和过负荷时，变压器的油温将升高。 变压器的油温越高，油的劣化速度越快，使用年限减少。 当油温达 115～150℃时劣化更明显，以致不能使用。 油温越高将促使变压器绕组绝缘加速老化影香其寿命。 因此，《变压器运行规程》规定：上层油温最高允许值为 95℃，正2 方案论证与设计 25 常情况下不应超过 85℃ ， 所以运行 中对变压器的上层油温要进行监视。 凡是容量在 1000KVA 及以上的油侵式变压器均要装设温度保护，监视上层油温的情况；对于变电所，凡是容量在 315KVA 及以上的变压器，通常都要装设温度保护；对于少数用户变电站，凡是容量在 800KVA 左右的变压器，都应装设温度保护，但温度保护只作用于信号。 温度继电器的工作原理： 当变压器油温升高时，受热元件发热升高使连接管中的液体膨胀，温度计中的压力增大，可动指针向指示温度升高的方向转动。 当可动指针与事先定位的黄色指针接触时，发出预告信号并开启变压器冷却风扇。 如经强风冷后变压器 的油温降低，则可动指针逆时针转动，信号和电风扇工作停止；反之，如变压器油温继续升高，可动指针顺时针转动到与红色定位指针接触，这是未避免事故发生而接通短路器跳闸线圈回路，使短路器跳闸，切除变压器，并发出声响灯光信号。 温度继电器的结构： 变压器油温的监视采用温度继电器 Kθ，它由变压器生产厂成套提供。 它是一种非电量继电器。 常用的电触头压力式温度继电器的结构图，它由受热元件、温度计及附件组成，是按流体压力原理工作的。 温度计是一只灵敏的流体压力表，他有一支可动指针和两支定位指针分别为黄色和红色。 铜质连接管内充有乙 醚液体或氯甲烷、丙酮等：受热元件插在变压器油箱定盖的温度测孔内。 变压器的冷却系统 大型电力变压器常用的冷却方式一般分为 3 种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。 油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。 而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。 加装风机后可使变压器的容量增加 30%～ 35%。 强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷 2 种，它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却 器后再复回油箱，油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。 这种方式若将油的循环速度比自然对流时提高 3 倍，则变压器可增加容量 30%。 风冷变压器又分为 2 种冷却方式，即冷却器冷却和片式散热器冷却，2 方案论证与设计 26 其原理基本相同。 目前我国大型电力变压器的冷却装置配置情况是：根据变压器容量的大小，配置数组风冷油循环冷却装置，每组风冷油循环冷却装置由 1 台油泵和 3～ 4 台风扇组成。 运行 )、其余所有冷却器全部投入运行。 此配置有其不尽人意的地方。 在夏季高 运行中为满足变压器的各种运行工况，一般要求冷却器 1 台备 用 (运行冷却器故障时可自动投入运行 )、 1 台辅助 (变压器负荷电流大于 70% i e 或上层油温高于某一定值时自动投入 温季节，机组满负荷运行，变压器冷却装置全部投入，但其上层油温仍高达 70℃ 左右 (有时变压器油枕油位因气温变化而高出指示范围 )。 但在夜间尤其是在暴雨过后的夜间，因负荷和气温骤降，虽然已将变压器辅助冷却器停运，但变压器油温仍降至 30℃ 以下，也就是油温的变化幅度超过了环境温度的变化。 在冬季负荷较低或特别寒冷的季节，变压器因油温过低，不得不对其进行加油，这对变压器的安全运行和寿命将是十分不利的。 即使日常负荷 变化和气温变化没有如此之大，但变压器的温度变化是实际存在的。 第 4 章 针对 220KV 主变压器保护的配置 220KV 变压器保护配置的原则 主 保护 (1)差电流速断保护； （ 2）比例制动保护差动采用二次谐波制动原理； （ 3）比例制动保护差动采用间断角闭锁原理； （ 4）设有 CT 二次回路断线检查告警信号或闭锁差动保护（不包括差流速断）的功能。 主保护瞬时启动跳 3 侧开关。 后备保护 A 220KV侧 a 复合电压闭锁方向电流保护（方向原件可指向母线，也可指向变压器，方向原 件的改变可用控制字实现）， I 段 2 级时限，第 1 级时限动作跳本侧母联断路器，第 2 级时限动作跳本侧断路器； 2 方案论证与设计 27 b 复合电压闭锁过流保护， I 段 1 级时限，动作后跳 3 侧断路器； c 零序电压闭锁零序方向电流保护（ 方向原件可指向母线，也可指向变压器，方向原件的改变可用控制字实现 ） 分 2 段，每段 2 级时限， 2 段第 1 级时限动作跳本侧母联断路器， 2 段第 2 级时限动作跳本侧断路器； d 零序电压闭锁零序过流保护， 1 段 2 级时限，第 1 时限动作跳 3 侧断路器，第 2 级时限留作备用； e 间隙过流保护， 1 段 1 级时限，跳 3 侧断路器； f 间隙过电压保护 ， 1 段 1 级时限，跳 3 侧断路器； g 过负荷保护，发信号； h 设置过负荷联切 110KV以及 35KV线路启动回路； i 设断路器失灵启动回路； j 设置非全相保护。 B 110KV侧 a 复合电压闭锁方向电流保护（方向原件可指向母线，也可指向变压器，方向原件的改变可用控制字实现）， 1 段 2 级时限，第 1 级时限动作跳本侧母联断路器，第 2 级时限动作跳本侧断路器； b 复合电压闭锁过流保护， 1 段 1 级时限，动作后跳 3 侧断路器； c 零序电压闭锁零序方向电流保护（方向原件可指向母线，也可指向变压器，方向原件的改变可用控制字实现），分 2 段，每段 2 级时限， 2 段第 1 级时限动作跳本侧母联断路器， 2 段第 2 级时限动作跳本侧断路器；。