变电所继电保护设计 毕业设计

变电所继电保护设计毕业设计I摘要电力系统是发展国民经济不可缺少的一种宝贵能源，它在各个领域中已获得了广泛的应用，离开了电力，要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的，要实现国家的现代化也是办不到的。因此电力系统的安全运行，及合理的建设方式，涉及到国家经济和文化的发展。此次设计的主要内容是变电所的主变压器的选择、短路计算、配电装置等的选定进行设计，通过对变压器以及线路保护配置的选择，来保证电力系统的安全运行。其主要采用的保护有过负荷电保护、过电流保护、瓦斯保护、变压器差动保护。此次设计是我们在学生活期间进行的最后一个非常重要的综合性实践、总结所学理论知识的实践应用环节，也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计或研究的综合性训练，同时也是在我们即将走向工作岗位前的一次有利的训练，为以后的工作奠定了一个小小的实践基础，同时通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便能够更好地适应以后的工作需要。电力系统继电保护的设计与配置是否合理，直接影响电力系统的安全运行，故选择保护方式时，要满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的计算，以保证电力系统的安全运行。希望经过自己的努力，力求此次设计的内容清楚，层次分明。关键词电力系统；过电流；变压器差动保护；过负荷；瓦斯保护变电所继电保护设计毕业设计IIABSTRACTTHISIMPORTANTTASKOFTHISJUNANISPROTECTIVERELAYINGDESIGNOFSABSTATIONTHROUGHTHEPOOTECTIVEDISTRIBUTIONOFTHETRAMSFORMERANDLINESENSURETHEELECTRICPOWERSYSTEMSSAFEOPERATIONMAINLYUSESTHEPROTECTIONHASTHEGASTOPROTECT,THETRANSFORMERDIFFERENTIALMOTIONPROTECTION,THEELECTRICCURRENT,THELOAD,THEDISTANCEPROTECTIONTHISDESIGNISWEINSCHOOLPERIODCARRIESONLASTTHECOUNTFORMUCHCOMPREHENSIVEPRACTICETEACHINGLINK,ALSOISOURSTUDENTCOMPREHENSIVELYUTILIZESSTUDIESTHEBASICTHEORY,THESPECIALIZEDKNOWLEDGECARRYONTHEDESIGNTOTHEACTUALPROBLEMORRESEARCHTHECOMPREHENSIVETRAINING,SIMULTANEOUSLYORWEFUTUREWILLMOVETOWARDSTHEBASICPRACTICEWHICHTHEWORKPOSTWILLESTABLISHMAYSTRENGTHENUSTHROUGHTHISDESIGNTOUTILIZESTUDIESTHEKNOWLEDGEEXPLANATIONACTUALPROBLEMTHEABILITYANDTHEINNOVATIONABILITY,INORDERTOMEETSTHEWORKNEEDWELLTHEELECTRICPOWERSYSTEMSPROTECTIVERELAYINGDESIGNANDDISTRIBUTIONWHETHERISRATIONALDIRECTLYAFFECTSAFEOPERATIONWHONSELECTINGPROTECTIVEDUTYSHOULDSATISFYBASICREQUIRESOFPROTECTIVCRELAYINGSELECTINGPROTECTIVEDETTYANDRIGHTCALCULATEDSETTINGENSURESTHEELECTRICPOWERSYSTEMSSAFEOPERATIONKEYWORDSECTRICPOWERSYSTEMPROTECTION,TRANSFORMERDIFFERENTIALMOTIONPROTECTION,CROSSESTHEELECTRICCURRENT,CROSSESTHELOAD变电所继电保护设计毕业设计III目录摘要IABSTRACTII引言III第一篇说明书11继电保护概述111继电保护的基本要求112继电保护的基本原理213常用继电器42保护装置装设原则63运行方式分析和主接线的选择731最大运行方式732最小运行方式734主接线设计依据735主接线设计的基本要求84全所保护方案配置1041全所保护方案1042母线保护配置方案1143断路器失灵保护原则115各种继电保护原理1251变压器的纵差保护1452变压器的瓦斯保护1553变压器的过电流保护1754变压器的过负荷1855线路保护的选定1856保护整定计算及灵敏度校验1957电流速断保护2058单回路纵联差动保护2159线路保护原理22510继电器原理26511变压器元件参数27512短路计算结果表27变电所继电保护设计毕业设计第二部分计算书281短路计算2811短路计算的一般规定2812等值电路图及短路故障点的选择2913参数计算3014正常运行方式3015不正常运行方式3416变压器T2检修382整定计算4021变压器保护整定计算4022配电线路继电保护整定计算43结论46参考文献47致谢48附录49变电所继电保护设计毕业设计III引言继电保护在发电、供电和用电中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠运行和人们生产生活用电的关键技术。继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供电的可靠性、质量及用电设备的安全。继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。国内目前在电力系统的计算机监控、远程、通信方面发展很快。大部分信息已经数字化了，迫使继电保护必须加快数字话进程，使电力系统各环节，如发电、输电、配电及用户端实现测量、保护、控制、调节综合自动化、数字化、信息化等。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术的发展得天独厚，也将具有良好的前景。变电所继电保护设计毕业设计1第一部分说明书第一章继电保护概述11继电保护的基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性四个基本要求。对于作用于断路器跳闸的继电保护，应同时满足这四个基本要求，对于作用于信号以及只反应不正常运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。111选择性所谓继电保护装置的动作选择性就是指当系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备和线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的设备或断路器拒绝动作时，应由相邻的设备或线路的保护将故障切除。虽然扩大了停电范围，但控制了故障的扩大，它起着对下一段线路的后备保护作用112速动性快速切除故障，可以提高电力系统运行的稳定性，减轻故障设备的损坏程度，防止故障的扩展，提高自动重合闸的成功率，减少对用电单位的影响，迅速恢复系统的正常运行。故障切除的时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和，对于反应故障的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于1快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性；2快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率，因为快速切除故障，对提高故障点饿灭弧速度，缩小短路持续时间，防止出现接地故障发展为相间故障；两相短路发展为三相短路；暂时性故障发展为永久性故障等。3快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间，加速恢复正常运行的过程，保证厂用电及用户工作的稳定性。4快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度，短路电流通过的时间愈长，则设备损坏的程度就愈严重，甚至烧毁，特别在发电机变压器的内部短路时，是不允许带时限切除故障的。从上述理由可知，快速切除故障，对提高电力系统运行的可靠性具有重大意义。变电所继电保护设计毕业设计2一般快速保护的动作时间为008012S，一般断路器的跳闸时间为01027S，因此，一般快速保护切除故障的时间为018027S；最快速保护的动作时间为002003S，最小的断路器跳闸时间为004005S，所以最快速保护切除故障的时间为006008S。113灵敏性所谓灵敏性，即在保护范围内发生故障和不正常工作情况下，继电保护装置的反应能力，也就是在保护范围内故障时，不论短路点的位置以及短路的类型如何，都能敏锐且正确的反应。继电保护的灵敏性以灵敏系数来衡量。SENK1对于反应故障时参数量增加的保护装置。灵敏系数保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置动作参数的整定值如过电流保护的灵敏系数为（11）ACTKSENIMIN式中保护区末端金属性最小短路电流二次值MINKI保护装置的二次动作电流ACT2对于反应故障时参数量降低的保护装置灵敏系数保护装置动作参数的整定值保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值。114可靠性继电保护装置对它所保护的范围内发生各种故障和不正常运行状态时，不应该拒绝动作。而在保护范围内之外发生的各种故障和不正常运行状态时，不应该误动作。这种性能称为可靠性。在实际的运行中，可靠性用动作正确率来表示。由上述可知，对继电保护装置的四个基本要求筹兼顾，相互联系且又相互制约的。12继电保护的基本原理电力系统发生故障后，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流与电压间相位的变化。因此电力系统中所用的各种继电保护，大多数是利用故障时物理量与正常运行时物理量的差别来构成的。例如，反应电流增加的过电流保护反应电流与电压间的相位角变化的方向保护等，反应降低（或升高）的低压（或过电压）保护等。继电保护原理结构方框图如下变电所继电保护设计毕业设计3图131继电保护原理继电保护原理结构方框图由三大部分组成，分别为测量部分，用来测量被保护设备输入的有关信号（电流、电压等级），并和已给定的整定值进行比较判断是否应该起动；逻辑部分，根据测量部分各输出量的大小或性质及其组合或输出顺序，使保护按照一定的逻辑程序工作，并将信号传输给执行部分，执行部分根据逻辑部分传输的信号最后去完成保护装置所负担的任务，给出跳闸或信号脉冲。下图为线路过电流保护的基本原理示意图，用以说明继电保护的成和基本原理KALTKTIIQSQF图132继电保护原理在图中电流继电器KA的线图接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，即保护的测量回路，他检察被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行的情况下，当线路中电流通过最大负荷电流时，继电保护不动作，当被保护线路K点发生短路时，线路上的电流突然增大，电流互感器TA二次侧的电流大于整定值时，继电器立即动作触点闭合，接通逻辑电路中时间继电器KT的线路回路，时间继电器启动并根据短路故障持续的时间，做出保护动作的逻辑判断。时间继电器KT动作，其延时触点闭合接同执行回路中的信号继电器KS和断路器QF的跳闸线圈回路，使断路器跳开，切除故障。变电所继电保护设计毕业设计4继电保护装置的分类继电保护实际上是一种自动控制装置。以控制过程信号性质的不同可以分为模拟型和数字型两大类。模拟型继电保护又可以分为机电型急电保护的静态型继电保护两类。模拟型继电保护是由若干个不同功能的继电器所组成。这些继电器都具有机械的可动部分和接点，故称为机电型继电保护器。由这类继电器组成的继电保护装置称为机电型继电保护。静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路等电子元件来实现的。由若干跟不同功能的回路，如测量、比较或比相、触发延时、逻辑和输出等回路相连接所组成。数字型的计算机继电保护是把由保护设备或线路输入的模拟电气质量经摸数转换器（A/D）变换为数字量利用计算机进行处理和判断。电力系统的继电保护根据被保护的对象不同，分为发电厂变电所电气设备的继电保护和输电线路的继电保护，简称元件保护。后者是指电力网及电力系统中输电线路的继电保护，简称线路保护。按作用的不同继电保护又可分为主保护、后备保护和辅助保护。主保护是指被保护元件内部发生各种短路故障时。能满足系统分顶及设备安全的要求的有选择性的切除被保护设备或线路故障的保护。后备保护是指当主保护或者断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种，远后备是指主保护或断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。辅助保护则是指为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。13常用的继电器1继电器的作用继电保护装置由若干继电器组成，继电器是一种能自动动作的电器，只要施加一个物理量或当施加的物理量达到一定数值时，它就动作，这种动作特性称为继电特性。继电器一般由三个主要部分组成感受元件，比较元件和执行元件。2继电器的分类继电器的种类很多，目前一般分类方法如下A按动作和构成原理分电磁型、感应型、整流型、热力型等。B按反应物理量的性质分电流、电压、功率方向、阻抗等。这些继电器又隶属于反应电气量上升和反映电气量下降两大类。前者为过量继电器如过电流继电器等，后者为低量继电器如低电压继电器等。还有反应非电器量参数而动作的一类继电器，如瓦斯继电器，温度继电器等。3继电器的型号我国继电器型号的编制是以汉语拼音字母表示的，由动作原理代号，主要功能代变电所继电保护设计毕业设计5号，设计序号及主要规格代号所组成，其表示形式如下动作值主要规格代号设计序号主要功能代号工作原理代号4与继电器有关的概念动作电流使用电流继电器动作的最小电流值，称该继电器的动作电流，用IKACT表示。B返回电流使过电流继电器返回的最大电流值，称该继电器的返回电流，用IKRE表示。C返回系数返回电流与动作电流的比值，即KREKREACT返回系数是继电器的重要质量指标之一，对于反应参数增加的继电器，返回系数总是小于一，反应系数减小的继电器，返回系数总是大于一。变电所继电保护设计毕业设计6第二章保护装置装设原则1当被保护元件发生短路或足以破坏系统正常运行的情况时，保护装置应动作于调闸，在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。2保证系统非故障部分的正常运行。保护装置应以足够小的动作时限切除故障。3系统故障时，保护装置要有选择地动作于调闸，在必须加快动作时可无选择性调闸，而由自动复合闸来补救保护的无选择性动作。4满足第二项要求或用作后备保护时，保护装置容许带一定时限切除故障。5保护装置所用的继电器越少越好，并使其接线最简单可靠。6保护装置的电压葫芦断线时，如果可能造成保护装置的误动作，则应装设电压回路断线监视或闭锁装置。7在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器以利于运行人员分析和统计保护动作情况。8主保护装置除完成主保护任务外，如有可能还应作为相邻元件的后备保护。9当保护装置因动作原理而不能启动相邻元件后备保护时，应在所有或相邻元件后备保护时，应在所有或部分断路器上装设单独的后备保护。10为了起到相邻元件后备保护作用而使得保护装置复杂化或不能达到完成的后备作用时，允许缩短后备范围。11在实际可能出现的最不利运行方式和故障类型下，保护装置应有足够的灵敏系数。12保护装置的灵敏性还应该与相邻设备或线路配合。13保护装置所用的电流互感器在最不利条件下其误差应小于10。变电所继电保护设计毕业设计7第三章运行方式分析和主接线的选择在选择保护方式及进行继电保护的整定计算时，对大多数保护都必须认真分析与考虑哪种运行方式来作为计算的依据，一般而言所选用的保护方式，应在系统的各种故障参数增加而动作的过量保护，如电流保护，通常应根据系统最大运行方式来确定保护的定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性。那么，在其他运行方式下，必然能保证选择性；而对灵敏性校验，则应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下，灵敏性合格，那么在其他运行方式下的灵敏性就会更好，对反映鼓掌参数减小而动作的欠量保护。如低压保护，刚刚好相反，此时应根据最小运行方式来整定，而根据最大运行方式来校验灵敏性。31最大运行方式根据系统最大负荷的需要,电力系统中的发电设备都投入运行或大部分投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式对继电保护来说,是短路时通过保护的短路电流最大的运行方式根据任务书的给定的条件,本次设计的最大运行方式是富荣电厂和新立变电所在同一侧同时为黑山变电所容量为210MW,根据短路点的位置选择短路电流的路径,可得到流过短路器的最大电流32最小运行方式根据系统最小负荷,投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式对继电保护来说,是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式本设计题目中，变电所的最小运行方式为，变压器单台投入时的运行方式。33正常运行方式根据系统正常负荷的需要,投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式这种运行方式在一年之内的运行时间最长对更复杂的系统最大、最小运行方式的判断是比较困难的,有时需要经过多次计算才能确定对于某些特殊运行方式,运行时间很短,对保证保护的选择性或灵敏性有困难时,且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况下,可不予考虑34主接线选择电气主接线是发电厂电气设计的首要部分,是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据,也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。电气主接线应满足其在电力系统中可靠性、灵变电所继电保护设计毕业设计8活性和经济性三项基本要求。341变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为330500千伏地区重要变电所,电压为220330千伏，一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110千伏，但也有220千伏。342变电所的分期和最终建设规模变电所根据510年电力系统发展规模进行设计。一般装设两台（组）主变压器；当技术经济比较合理时，330500千伏枢纽变电所也可装设34台（组）主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。343负荷大小和重要性1对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。2对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。3对于三级负荷一般只需一个电源供电。344系统备用容量大小1装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该所的70的全部负荷，在涉及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。2系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如检修母线或断路器时，是否允许切除的线路、变压器和机组数量等。设计主接线时，应充分考虑这个因素。345系统专业对电气主接线提供的具体资料1出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线截面等。2主变压器台数、容量和形式；变压器各侧的额定电压、阻抗、调压范围及各种运行方式下通过变压器的功率潮流。35主接线设计的基本要求351可靠性1研究主接线可靠性应注意的问题（1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析，主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算变电所继电保护设计毕业设计9结果不够准确因而目前仅作为参考。（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应的二次部分在运行中可靠性的综合。（3）要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。2主接线可靠性的具体要求（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷或大部分二级负荷的供电。352灵活性（1）调度时，应可以灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便的停运断路器、母线及继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。353经济性（1）投资省（2）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（3）要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（4）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备。（5）占地面积小（6）电能损失小经济合理的选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。变电所继电保护设计毕业设计10第四章全所保护方案配置41全所保护方案电力变压器是电力系统中经常使用的重要电气设备,它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重后果,同时大容量变压器也是非常贵重的元件因此,必须根据变压器容量和重要程序装设性能,动作可靠的保护变压器故障可分为油箱内部和油箱外部故障油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路油箱内部故障对变压器来说是非常危险的,高温电弧不仅会烧毁绕组和铁心,而且还会使变压器油绝缘受热分解产生大量气体,引起变压器油箱爆炸的严重后果变压器油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或是过负荷引起的过电流、油面降低和过励磁等对于上述故障和不正常工作状态,根据的规定,我为变压器配置了以下保护1第232条规定,为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低,对08MVA及以上的油浸式变压器和04MVA以上油浸式变压器均应装设瓦斯保护本设计的变压器容量为210MVA因此在变压器上装设了瓦斯保护当壳内故障产生轻气体斯或油面降低时应瞬时动作于信号当产生大量气体时,应动作于断开变压器各侧断路器2第233条规定,为反应变压器绕组和引出线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护对于63MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器,以及63MVA及以上的厂用变压器,应装设纵差保护且差动保护应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。3为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护或电流速断保护的后备,应装设过电流保护4变压器长期过负荷运行、促使绝缘变化、影响绕组绝缘寿命因此还应装设过负荷保护5为防止外部相间短路引起的变压器过电流和作为变压器纵差保护、瓦斯保护的后备,变压器应装设后备保护可以采用以下保护装置作为后备保护A过电流保护，宜用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。B复合电压起动过电流保护,宜用于升压变压器系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。C负序过电流保护，D低阻抗保护，变电所继电保护设计毕业设计116为反应保护的安装地点要能够反应变压器所有绕组的过负荷情况,具体配置原则如下E在双绕组升压变压器上,过负荷保护通常在变压器的低压侧即主电源侧F在双绕组降压变压器上,过负荷保护装于高压侧7第2311条规定,04MVA及以上的变压器。当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的设备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护采用单相式带延时动作于信号8第2312条对变压器温度升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。因为此设计中，变压器容量为10000KVA，且为油浸式变压器，综合考虑确定瓦斯保护和差动保护做为变压器的主保护，过电流保护、过负荷保护作为变压器的后备保护，还要加装温度信号装置来监视变压器的油温。42线路保护配置方案电力系统是把由发电机、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。变电所线路中出现各种故障，根据故障的不同需要的保护装置也不同。在66KV及以下电压等级的电力系统中，采用中性点不接地、经高电阻或经消弧线圈接地的工作方式。在这三种接地方式中，当一相发生接地故障时，故障电流是各元件对地的电容电流，往往比负荷电流小得多，所以这种系统又叫小接地电流系统。为了保证选择性、灵敏性及快速切除故障的要求，就必须采用性能更加完善的保护装置距离保护。平行线路一般装设平行线行差保护（横联差动保护或电流平衡保护）作为主保护，以接于两回线电流之和的电流保护或距离保护作为两回线同时运行的后备保护，及一回线断开后的主保护及后备保护。线路的保护（1）三段阶梯电流保护2）纵联差动保护43母线保护配置方案当发电厂和重要变电所的高压母线为双母线时，为了提高供电的可靠性，常采用双母线同时运行，母线联络短路器处于投入状态。按照一定要求，没组母线上都固定连接约1/2的供电电源和输电线路。这种母线成为固定连接母线。当任一组母线故障时只切除接与该母线上的元件，而另一组母线上的连接元件则照常运行，从而缩小的停电范围，并变电所继电保护设计毕业设计12提高了供电了可靠性。因此，双母线差动保护要有1、能区别那一组母线故障的选择元件；2、能区别区内故障和区外故障的起动元件。发电厂和变电所的母线，由于绝缘子和套管的污秽或闪络，运行人员的误操作等，都可能引起单项接地或相间短路故障。在发生母线故障时将使停电的范围扩大，停电的时间增长，并将破坏系统的稳定运行。因此，为了避免事故的扩大，应装设母线保护装置，使可以有选择地和快速得切除故障的母线段。在母线保护装置动作时，连接在母线上的所有供电元件将同时被断开，因此要求母线保护装置在工作原理、接线和组成元件方面都有很高的可靠性，避免在母线保护误动作或误碰时带来严重的后果。对发电厂和变电所的35千伏及以上的母线,在先列情况下应装设专用的母线保护装置（1）110千伏及以上的双母线和分段单母线；（2）根据稳定运行的要求，或使发电厂或重要用户的电压底于06倍的额定电压，必须快速切除母线故障时，在110千伏及以上的单母线，重要发电厂得35千伏母线或高压侧为110千伏及以上的重要降压变电所的35千伏母线。对于发电厂和大容量变电所610千伏的分段母线和并联运行的双母线在下列情况下应装射专用的母线保护（1）必须快速和有选择性的切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂和重要负荷的运行。（2）当线路装有电抗器，并且不允许短路器切除电抗器前的短路时。对于110千伏及以上的中性点直接接地系统，母线保护装置应反映各种相间和接地短路故障，保护装置由三相式组成。对于中性点非直接接地系统，母线保护装置只应反应各种相间短路故障，保护装置可由两相式组成。母线保护1单母线保护用母线完全电流差动保护2双母线保护用双母线固定连接的母线全差动保护44断路器失灵保护原则断路器失灵保护应符合要求第一条为提高动作可靠性，断路器失灵保护应在同时具备下列条件十启动1故障线路或设备的保护装置出口继电器动作后不返回；2）在被保护范围内仍存在故障。当母线上连接的回路较多时，一般采用检查母线故障电压的方式；当回路较少或一套保护动作于几个断路器（如采用多角形接线时）及采用单相重合闸时，一般采用检查通过每个或每相断路器的故障电流的方式，同时作为判变电所继电保护设计毕业设计13别据动断路器用；如保护只要求反应接地故障时，可采用检查变压器零序电流的方式。第二条断路器失灵保护的动作时限应大于故障线路或设备的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和。第三条断路器失灵保护动作后，应仅断开据动断路器或与故障点相邻的对侧有电源的断路器。为了简化，有些情况可仅断开母联或分段断路器。变电所继电保护设计毕业设计14第五章各种继电保护原理51变压器的纵差动保护变压器纵差动保护单相原理接线图18所示在变压器纵差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I1I2此时电流大于差动继电器动作电流，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II1LH2LHD2D1I1I1I2I2图11变压器差动保护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10MVA,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DL/02型电流继电器和一个带短路线圈的素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1DL和5DL变电所继电保护设计毕业设计15跳闸注意由于本设计变压器为两绕组变压器，接法为Y/D11所以变压器角形侧电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变压器差动保护整定计算原则差动继电器动作电流的整定计算应考虑以下几种情况在正常运行时，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当不能确定时，用变压器的MAXLIAXLI额定电流代替即（510）AXIKIRELACT式中可靠系数取13RELK2躲过外部短路时的最大不平衡电流此时有（511）MAXUBRELRELII式中可靠系数取13；REL区外故障时的最大不平衡电流。MAXUBI3躲过励磁涌流的影响（512）NACTI31式中变压器的额定电流。NI运行经验证明,当13时,可以躲过励磁涌流的影响,但最后还必须经过空载合ACTINI闸实验差动保护的灵敏度实验，此时有（513）2MAXCTKSENI式中在单侧电源供电,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MINKI最小短路电流。52变压器的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变电所继电保护设计毕业设计16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瓦斯保原理电路1234RCKJLPRF图61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恢复起始位置瓦斯继电器的整定A轻瓦斯容积的范围为250300CM2。变压器容量在10MVA及以上时，一般正常整定值为250CM2。气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。B重瓦斯流速的整定范围为0615M/S。在整定流速时是以导油管中油管流速为准。因为不同容量的变压器采用导油管直径不同，管径越小流量越大；反之管径越大流速越小。变电所继电保护设计毕业设计17瓦斯保护对油箱外部套管的故障不能反应，因此不能够作为变压器的唯一的主要保护，还须与纵差保护或电流速断保护共同使用而构成变压器的主要保护。53变压器的过电流保护IT1DL2DL1DL2DL63图62变压器的过电流保护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19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（514）VERLLACTKIMAX式中可靠系数，一般取1213；RELK返回系数，一般取085；V变压器的最大负荷电流，其值可以按以下情况考虑。MAXLI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（515）1MAXIINL变电所继电保护设计毕业设计18式中并列运行变压器的最少台数；M每台变压器的额定电流。NI对降压变压器应考虑由电动机启动时的最大电流，即（516）MAXMAXLASLIKI式中自启动系数，其数值与负荷性质及用户与电流的电气距离有关；ASK正常的最大负荷电流。MAXLI保护装置的灵敏度，按下式检验（517）ACTKSENIMIN被保护变压器低压母线发生短路时，要求152而在后备保护范围末端短路时，SEN要求12。SENK54变压器的过负荷由于本次设计的变压器容量10MVA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,发出信号报警过负荷保护原理图图63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。即变电所继电保护设计毕业设计19（518）VELNKIACT式中保护安装侧的额定电流；NI可靠系数取105；VELK返回系数取085。过负荷保护的动作时限，应大于过电流保护动作时限12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。55线路保护的选定（105KV）规程第2、3、4条规定，对单侧电源线路可装设两段过电流保护第一段为不带时限的电流速断保护，第二段为带时限的过电流保护，可采用定时限或反时限特性的继电器。保护装置仅装在线路电源侧。对并列运行的平行线路宜装设横联差动保护作为主保护，以接于两回线电流之和的电流保护、作为两回路同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。选定电流速断保护作为单回线的主保护，定时限过电流保护作为单回线的后备保护。选定横差保护作为双回线的主保护，过电流保护为双回线的后备保护。56保护整定计算及灵敏度校验差动保护用最大运行方式下，变压器单台投入时，其二次侧的三相短路电流来整定；用最小运行方式下变压器单台投入时，其二次侧的二相短路电流来校验灵敏度。过电流保护取105KV侧最大负荷电流来整定，灵敏度校验取变压器二次侧最小运行方式下二相短路电流。过负荷保护按变压器一次侧额定电流来整定。双回线保护A）横差保护按照躲过外部短路时流经保护装置的最大平衡电流。灵敏度校验按双回线末端最小运行方式下的两相短路电流校验。B）过电流保护最大负荷电流作为整定计算的条件按双回线末端最小运行方式下两相短路电流来校验灵敏度。单回线路保护A电流速断保护变电所继电保护设计毕业设计20B以线路末端最大运行方式下三相短路电流来整定以线路首端最小运行方式下二相短路电流来校验。定时限过电流保护按最大负荷电流来整定。作为本线路的后备保护时，按本线路末端最小运行方式下两相短路电流校验57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。保护整定的计算（518）MAXKRELACTKII式中可靠系数，考虑继电器整定的误差，以及短路电流中非周期分量的RELK影响，一般取1213。灵敏度校验整定了限时电流整断保护的动作电流和动作时限，使之满足选择性要求。但其是否能在任何情况下都能保护线路的全长，还需进行校验。为了保护线路全长，限时电流速断保护必须在最小运行方式下，被保护线路末端发生两相短路时，具有足够的灵敏度。作为主保护时灵敏系数应按下式校验（519）232MINACTKRENI式中保护安装处两相短路电流；2MINKI继电器的一次动作电流。3ACT如果灵敏度不符合要求，可以采用纵联差动保护，用以实现瞬时切除故障。油温监测变压器油的温度越高，劣化速度越快，使用年限减少。当油温达115时，C012油开尺劣化，而到140时劣化更明显，以致不能使用。油温越高将促使变压器绕C015组绝缘加速老化而影响其寿命。运行中规定变压器上层油温度最高允许值为，正常情况下不应超过，因C095085此运行中对变压器的上层油温要进行监视。变压器油温的监视采用温度信号装置。其基本元件是带电触点的压力式温度计，该温度计是流体压力原理工作的。由受热器、连接细管和温度指示表计组成。变电所继电保护设计毕业设计2158单回线纵联差动保护纵联差动保护的基本原理所谓带辅助导线的纵联差动保护，就是被保护线路一端的电流状况与经过辅助导线传送过来的另一端的电流状况进行比较，以辨别短路时是发生在被保护线路的内部还是外部，从而判断保护是否应该动作的一种保护方式。辅助导线所传送的电流状况大致上可分为两大类。一类是传送电流的大小（瞬时值），另一类是传送电流的方向。根据传送电流的大小（瞬时值）以辨别内部抑或外部的短路的保护方式，按照在辅助导线中电流的流动方式分为环流式和均压式。在下图可知，在被保护线路两侧装有相间变化的电流互感器，把线路两侧电流互感器二次侧带号的极性端子且辅助导线联接起来，把线路两侧电流互感器二次侧非号的极性端子也用辅助导线联接起来，电流继电器接在差流回路上。在正常运行和外部（指两电流互感器所包围的范围以外）D1点短路时，流入继电器线圈的电抗为（520）2IIJ在理想情况下，经线路两侧的一次电流相等，于是两侧电流互感器的二次电流和2I也相等，并在辅助导线构成的回路中形成环流，这时L侧的一次电流方向不变。2I1III侧的一次电流方向与外部短路时的正好相反（上图虚线所示）所以流入继电器的电流I为（521）DIIIJKKI11式中电流互感器的变化；IK故障点的短路电流。DI当流入继电器的电流大于继电器的动作电流时，继电器动作，当故障线路自两侧JI同时切除。由此分析可看出，纵联差动保护范围，就是两侧电流互感器所包括的范围。在保护范围内短路时，保护能瞬时动作，在保护范围外短路时，保护不能动作，因此不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合。纵联差动保护的整定与灵敏度校验1整定计算纵联差保护的动作电流按以下二式整定，并取其中较大者作为差动继电器的整定值。变电所继电保护设计毕业设计22躲过外部短路的最大不平衡电流（522）IKSUPRELUBRELACTKDIIIMAXMAX10式中可靠系数，一般取1213；REL01电流互感器可能产生的最大误差（按10误差曲线校验）；非周期分量系数，当采用附有速饱合变流器的差动继电器时取1；UP电流互感器同型系数，两端电流互感器型号相同时取05，不同时取SK1；外部短路时，渡过保护装置的最大短路电流。MAXI为防止电流互感器二次回路一相断线而导致保护动作，应躲过被保护线路可能KDACTI流过的最大负荷电流，即（523）ILRELKDIIMAX式中可靠系数，取1213。RELK根据式选其中大者确定继电器整定值，当电流互感器发生二次回路断线时，差动保护不会动作。还可装设断线监视装置，它动作后自动地将差动保护退出工作，这样为二次回线时同时又发生外部短路时，可防止差动保护无选择性地动作。2纵联差动保护灵敏度应满足（524）ACTKIKDSENIMN式中系统最小运行方式下，单侧电源供电时，被保护线路末端短路，流MINKI过保护装置的最小短路电流。59线路保护原理591无限时电流速断保护电流速断保护根据对继电保护速动性的要求，在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上力求装设快速动作的保护。无限时电流速断保护（又称I段电流保护）就是这样的保护，它是反应电流升高而不带时限的一种电流保护。无限时电流速断保护的选择性是靠动作电流来保证的，灵敏性是用其最小保护范围来衡量的，最小保护范围不应小于线路全厂的1520。无限时电流速断保护是有电流继电器KA，中间继电器KM和信号继电器KS组成。变电所继电保护设计毕业设计23正常运