城北变电所继电保护设计_毕业设计(编辑修改稿)

城北变电所继电保护设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

8 当变压器油箱内部短路时，短路点电弧使变压器油分解，形成瓦斯气体。 重瓦斯保护作用于断路器跳闸，为变压器的主保护；轻瓦斯作用于信号。 在保护线路中通常设有切换片 QP，也可将重瓦斯保护投入信号。 瓦斯继电器与变压器成套供应。 对双卷变压器，无论是间侧式双侧电源，均只在变压侧闭式复合电压启动的三相式过电流保护，电压元件由低压侧 电压互感器取得电压。 单侧电源时，保护的第一段时限跳开低压侧母线分段（或母联）断路器，第二段时限跳开高压侧断路器。 双侧电源时保护的第一段时限跳开变压器低压侧断路器。 第二段时限动作于总出口中间继电器。 该保护作为外部相间短路和内部相间短路后备，帮称为后备保护。 变压器的纵联差动保护 ： 变压器的纵差动保护通常采用环流法接线如图示出了双绕组变压器纵差动保护的单原理接线是将被保护元件两侧（高、低压）的电流互感器二次侧，靠近被保护元件的两端连在一起。 然后，将差动继电器并联到 两电流互感器上。 变压器纵差动保护在原理上是比较简单的，但在实现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同。 首先考虑对两侧电流进行相位补偿，然后进行数值补偿，才能保证正常运行和外部短路时流入继电器的电流在理想状态时等于零。 此外，还应考虑变压器励磁涌流的影响和其他一些使不平衡电流增大的因素。 变压器纵差保护单相原理接线图 12 所示 .在变压器纵动保护外部保护时一次侧流入的电流等于流出变压器的电流所以不平衡电流很小 .差动继电器不动作 .当 D2点短路时此时流过差动回路的电流为 I1+流，继电器动作跳闸 .在实现变压器差动保护时，应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位，一般讲它们都不同 .故在实现变压器差动保护时，应首先 考虑对两侧电流进行相位补偿，在进行数值补偿，都能保证正常运行和外部短路时继电器中的电流等于零 (理想 ).此外，在实现差动保护时，还应考虑两个特点，一个是变压器励磁涌流，另一个是变压器差动保护的不平衡保护 . 城北变电所继电 保护设计 9 图 12 变压器纵差保护单相原理接线图 按环流法接线变压器纵差是利用比较变压器的高压侧和低压侧的电流和幅值和相位的原理构成的 .它主要是由接于差动回路的 三个差动继电器组成 .为了扩大纵差保护范围，电流 互感器应尽量靠近断路器 .本设计的变压器容量为，因此采用的是 BCH2 型差动继电器 .它主要是用于两绕组或是三绕组电力变压器以及交流发电机的单向差动保护线路中的主保护，继电器能预防在非故障状态时出现的暂态电流作用 .BCH2 型差动继电器由两部分组成 :DL11/ 型电流继电器和一个带短路线圈的三柱式速饱和交流器。 当变压器正常运行或是外部短路时，注入差动继电器的电流为不平衡电流 .由于预先选择好两侧电流互感器的变比和接线方式，故该不平衡电流值很小， 注入电流继电器内的电流 (为两侧电流互感器二次侧电流之差 )，保护不动作 .当保护区内发生故障时，只要不平衡电流大于继电器的起动电流，则继电器动作，瞬时使变压器的两侧断路器 7DL 和 9DL 跳闸 . 注意 :由于本设计变压器为两绕组变压器，接法为 Y/D— 流互感器为星形接法，变压器星形侧电流互感器为角形接法 .这样做可以补偿幅值和相位 . — 2 型差动继电器工作原理 如图 13， BCH2 型差动继电器工作原理是由一个 DL11/ 型电流继电器和一个带短路线圈的三柱式速饱和变流器组成。 中 间 B 柱上绕有差动线圈 dN 、平衡线圈 1bN 、 2bN 和短路线圈 39。 kN ；左边 A柱上绕有一个短路线圈 39。 kN ，其中 39。 kN 和39。 kN 间的连接是同向串联的，右边 C 柱上绕有一个二次线圈 2N ， 2N 接有作为执沈阳工程学院毕业设计（论文） 10 行元件的电流继电器。 图 13 BCH2 型差动继电器结构原理图 图 14正常运行和外部故障的情况图。 由图 14可知，变压器纵联差动保护装置的保护范围，就是两侧电流互感器之间的范围。 而在保护范围之外发生故障时，保护不动作。 因此，不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上配合，可以构成无时限的速断保护。 城北变电所继电 保护设计 11 差动继电器动作电流的整定计算应考虑以下几种情况 (1)在正常运 行时，防止电流互感器二次回路断线时引起的差动保护误动作。 所以保护装置的启动电流应大于变压器的最大负荷电流 maxLI (当 maxLI 不能确定时，用变压器的额定电流代替 )即 m axL IKI relact （ 11） relK —— 可靠系数取 (2)躲过外部短路时的最大不平衡电流此时有 m ax ubrelrel IKI （ 12） relK —— 可靠系数取 maxubI —— 区外故障时的最大不平衡电流 (3)躲过励磁涌流的影响 Nact II  NI —— 变压器的额定电流 运行经验证明 ,当 actI 时 ,可以躲过励磁涌流的影响 ,但最 后还必须经过空载合闸实验差动保护的灵敏度实验 此时有 2m a x actKKsen IIK （ 13） minKI —— 在单侧电源供电 ,且系统为最小运行方式下 ,保护范围内部故障时 ,流过继电器的最小短路电流 变压器瓦斯保护 瓦斯保护主要是有瓦斯继电器组成，它安装在油箱与油枕之间的管道上，如下图所示 .FJ380 型复合式瓦斯继电器结构如左图所示 .这类继电器有较好的防震性能 .它是由挡板和开口杯复合而成的，上下方各有一个带干簧触点的开口杯，正常时，上下开口杯都浸在油内 .由于开口杯及附件在油内的策略所产生的力矩比平衡锤 4产生的力矩小，因此，开口杯处于上升位置，干簧触点 3断开。 沈阳工程学院毕业设计（论文） 12 当发生轻微故障时，分解出少量气体，此气体上升并聚集在瓦斯继电器上部，使瓦斯继电器中油面下降，上开口杯露出油面 .此时，开口杯及附件在空气中的重力加上杯中油的重量，所产生的力矩大于在油中平衡锤所产生的力矩，因此，开口杯顺时针方向转动，带动磁 铁靠近，使上方的干簧触点闭合，发出轻瓦斯动作信号 .当发生严重故障时，产生大量气体，在气流和油流的冲击下，挡板带动下开口杯转动，使下干簧触点闭合，发生挑闸脉冲 .当严重漏油时，油面极度下 降，与上开口杯动作原理相同，也可是下开口杯动作于跳闸 . 图 15 瓦斯保原理电路 工作原理 :1 是瓦斯继电器。 2 是信号继电器。 3 是出口继电器。 4 是连片 .当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器的上触点闭合，作用于延时信号。 发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经信号继电器 ，发出报警信号，同时通过连片使出口继电器动作使短路器跳闸 .瓦斯继电器的下触点闭合，也可以利用切换片 XB切换位置，只给出报警信号 . 为了消除复合式瓦斯继电器的下触点在发生重瓦斯时可能有跳动 (接触不稳定 )现象，出口继电器有自保持触点 .只要瓦斯继电器的下触点一闭和， CKJ 就动作并自保持 .当短路器跳闸后，短路器的辅助触点断开自保持回路，使 CKJ 恢复起始位置 . 变压器的过电流保护 至 延 时 信号+12 34R++C K JL P由 变 压 器 其 他保 护 来R f信 号城北变电所继电 保护设计 13 I t+ ++++跳 1 D L跳 2 D L1 D L2 D L信 号图 6 3 变 压 器 过 电 流 保 护 单 相 原 理 接 线 图 图 16 变压器过电流保护单项原理接线图 变压器的过电流保护主要是装设在降压 变压器的高压侧 .过电流保护的测量元件为电流继电器，延时元件时间继电器 ,其保护单相原理如图 16所示 .当短路电流达到或超过电流继电器的动作定值时 ,电流继电器动作并起动时间继电器，经给定的延时后时间继电器的动合触点闭合，出口继电器将变压器从运行的设备中切除保证电网的正常运行 . 过电流保护的电流互感器采用三相完全星形接线方式，这样可以提高灵敏度。 动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即： verellact K KII m a x （ 14） 式中 relK —— 可靠系数，一般取 — ； veK —— 返回系数，一般取 ； maxlI —— 变压器的最大负荷电流，其值可以按以下情况考虑。 ⑴．对并列运行的变压器，应考虑切除一台时所产生的过负荷，如各台变压器容量相等，可按下式计算： 1m a x  m mII Nl （ 15） 沈阳工程学院毕业设计（论文） 14 式中 m —— 并列运行变压器的最少台数； NI —— 每台变压器的额定电流。 ⑵．对降压变压器应考虑由电动机启动时的最大电流，即： 39。 m a xm a x   LASl IKI （ 16） 式中 ASK —— 自启动系数，其数值与负荷性质及用户与电流的电气距离有关； 39。 maxLI —— 正常的最大负荷电流。 保护装置的灵敏度，按下式检验： actKKsen IIK min （ 17） 被保护变压器低压母线发生短路时，要求 senK =— 2 而在后备保护范围末端短路时，要求 senK。 变压器的过负荷保护 由于本次设计的变压器容量 属于中、小型变压器。 所以采用的是定时限过负荷保护 ,反应变压器三相对称过负荷 ,变压器的过负荷原理与发电机相似也是由电流继电器和 SJ 组成。 因为是反应三相对称过负荷 ,所以只需在一相中接入电流继电器动作后延时发出信号。 正常运行时电流继电器不动作，当出现过负荷电流时 ,故障电流大于电流继电器动作值或定值，电流继电器动作时间继电器开始计时 ,到达设定时间后故障仍未消失 ,发出信号报警。 城北变电所继电 保护设计 15 图 17 过负荷保护原理图 过负荷的保护的动作电流，按躲过额定电流来整定。 即： vevelNKKIactI （ 18） 式中 NI —— 保护安装侧的额定电流； velK —— 可靠系数取 ； veK —— 返回系数取。 过负荷保护的动作时限，应大于过电流保护动作时限 1— 2 个时限级差。 过负荷保护动作只发生信号，过负荷保护与过电流保护合用一组电流互感器。 7 线路的保护配置方案 电力系统是由发电机、变压器、输电线路以及负荷所组成的总体 .因此，输电线路的保护也至关重要的 . 中性点不接地电网故障的现象 . (1)发生接地后，全系统出现零 序电压和零序电流 . (2)非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流 .容性无功功率是由母线沈阳工程学院毕业设计（论文） 16 指向非故障线路 . (3)故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和 .而容性无功功率是由故障线路指向母线，即其功率方向与非故障线路方向相反 . 根据以上线路故障是出现的现象， DL40091 规程对线路的保护配置提出了以下要求 . (1)100KV200KV 直接接地电力网的线路，应装设反应相间短路和接地短路的保护 . (2)110KV 线路宜采用远后备方式 . (3)对接地短路，应按下列之一装设保护 : (4)可采用接地距离保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护 . (5)对相间短路，应按下列规定装设保护装置 : 1)单侧电流单回路 可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护。 根据以上规程的要求，我为大新线路配置了距离保护、中性点不接地系统的接地保护 (零序电流保护 )以及绝缘监视装置 . 线路配置方案 : 1. 距离保护。 2. 绝缘监视装置 . 单回线路的电流速断保护 1电流速断保护 电流速断保护的保护范围限制在本段线路，保护的启动电流整定，这样就不需要考虑与下一段线路在动作时间上相配合，瞬时动作。 (1)限 时电流速此类保护的工作原理与整定 1）原理 : 由于要求限时电流速断保护必须保护线路全长，这样它的保护范围。