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1、<p><b> 《發(fā)電廠電氣設(shè)備》</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p> 題 目:110/10kV變電站繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) </p><p> 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 電氣工程及其自動(dòng)化102班
2、 </p><p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 學(xué)生姓名: </p><p> 指導(dǎo)教師: </p><p> 10.
3、5kV/110kV變電站設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b> 前言</b></p><p> 目前國(guó)際上關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有正式公布,國(guó)內(nèi)也沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的出臺(tái)遠(yuǎn)落后于技術(shù)的發(fā)展,導(dǎo)致變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇、通訊傳輸協(xié)議的采用方面存在很大的爭(zhēng)議,在繼電保護(hù)和變電站自動(dòng)化的關(guān)系及變電站自動(dòng)化的概念上還存在分歧。
4、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,不同廠家的設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)(軟硬件方面)差異甚大,各地方電力公司的要求也不盡相同,導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技術(shù)千差萬(wàn)別。</p><p> 改革開(kāi)放以來(lái),隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,各級(jí)調(diào)度中心需要獲得更多的信息以準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)和變電站的運(yùn)行狀況。同時(shí),為了提高電力系統(tǒng)的可控性,要求更多地采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視和控制,并逐步采用無(wú)人值班管理模式。顯然傳
5、統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。</p><p> 我國(guó)對(duì)變電站的技術(shù)研究的其中一個(gè)主要方面是在220kV及以下中低壓變電站中采用綜合自動(dòng)化技術(shù),全面提高變電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平,而且技術(shù)不斷得到完善和成熟??傮w來(lái)說(shuō),實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化,其優(yōu)越性主要有:提高了供電質(zhì)量、變電站的安全可靠運(yùn)行水平,降低造價(jià),減少了投資,促進(jìn)了無(wú)人值班變電站管理模式的實(shí)行。</p><
6、;p> 1. 主變壓器的選擇</p><p> 變壓器是變電所中最重要的和最貴重的是設(shè)備,變壓器的選擇在變電所中是比較重要的。它是變電站中關(guān)鍵的一次設(shè)備,其主要功能是升高或降低電壓,以利于電能的合理輸送,分配和利用。</p><p> 變壓器的分類(lèi)方法比較多,按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器,按相數(shù)分有單相和三相變壓器,按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組和鋁繞組變壓器,按冷卻方式和繞組
7、絕緣分有油浸式,干式兩大類(lèi),其中油浸式變壓器又有油浸自冷式,油浸風(fēng)冷式,油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。而干式變壓器又有澆注式,開(kāi)啟式,充氣壓(SF6)等。按用途又可分為普通變壓器和特種變壓器,按調(diào)壓方式分有無(wú)載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。安裝在總降壓變電所的變壓器通常被稱為主變壓器,6~10KV/0.4KV的變壓器常被叫做配電變壓器。</p><p> 在選擇變壓器時(shí),應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器,如S9系列或S
8、10系列。高損耗變壓器已被淘汰,不在采用,在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場(chǎng)所,應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器,供電系統(tǒng)中沒(méi)有特殊要求和民用建筑獨(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器 (S9,S10-M,S11,S11-M等);對(duì)于高建筑,地下建筑,發(fā)電廠化工等單位對(duì)消防要求較高的場(chǎng)所,宜采用干式電力變壓器(SC,SCZ,SG3,SG10,SC6等);對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的,為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器(SZ7,SFS
9、Z。SGZ3等)降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定。</p><p> 1.1. 主變壓器的選擇原則</p><p> 選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考率下列原則:</p><p> 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求,對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所,應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器,以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí),另一臺(tái)變壓器對(duì)一二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電.對(duì)只有二級(jí)負(fù)荷而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所,
10、也可以只采一臺(tái)變壓器,但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源或另有自備電源。</p><p> ?。?) 對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所也可以考慮采用兩臺(tái)變壓器。</p><p> ?。?) 除上述兩種情況外,一般車(chē)間變電所宜采用一臺(tái)變壓器.但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所,雖為三級(jí)負(fù)荷,也可以采用兩臺(tái)變壓器。</p><p
11、> ?。?) 在確定變電所主要變壓器臺(tái)數(shù)時(shí),應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展留有一定的余地。</p><p> 1.2. 變壓器容量的選擇</p><p> 主變壓器容量選擇應(yīng)考慮:(參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》一中的第五章)</p><p> (1)主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇,并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展,對(duì)城郊變電所,主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)
12、劃相結(jié)合。</p><p> (2)根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變?nèi)萘?,?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí),其余主變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷;對(duì)一般性變電站,當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí),其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60%。</p><p> (3)同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多,應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā),推行系列化,標(biāo)準(zhǔn)化。(主要考慮
13、備用品,備件及維修方便。)</p><p> 由計(jì)算結(jié)果得知應(yīng)選擇容量為SSPL-150000/220型。</p><p> 1.3. 主變臺(tái)數(shù)的考慮原則及臺(tái)數(shù)的選擇</p><p> (1)對(duì)大城市的一次變,在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下,裝兩臺(tái)主變?yōu)橐恕?lt;/p><p> ?。?)對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專(zhuān)用變電所,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮
14、裝三臺(tái)的可能性。</p><p> (3)對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所,其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì),以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。</p><p> 由以上分析知應(yīng)選擇兩臺(tái)主變。</p><p> 表2-1 主變參數(shù)如下</p><p> 2. 電氣主接線設(shè)計(jì)</p><p> 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則
15、是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù),以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩,結(jié)合工程實(shí)際情況,在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便,盡可能的節(jié)省投資,就近取材,力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性,堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。</p><p> 電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線,按其功能要求組成接受和分配電能的電路,成為傳輸強(qiáng)電流,高電壓的網(wǎng)絡(luò),它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖
16、形符號(hào),并按工作順序排列,詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系,代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu),是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。</p><p> 設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此,我們要重視電氣主接線的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)主接線時(shí),主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活,必然要選用
17、高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)化的自動(dòng)裝置,從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此,主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮:</p><p> ?。?)投資省 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰,以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器數(shù)量,降低投資;要適當(dāng)采用限制短路電流的措施,以便選用價(jià)廉的電器或輕型電器;二次控制與保護(hù)方式不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜,以利于和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資。</p><p> (2)占地面積少
18、 主接線設(shè)計(jì)要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件,經(jīng)可能使占地面積減少。同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠或變電所,在可能和允許條件下,應(yīng)采取一次設(shè)計(jì),分期投資、投建,盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。</p><p> ?。?)電能損耗少 在發(fā)電廠或變電所中,正常運(yùn)行時(shí),電能損耗主要來(lái)自變壓器,應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺(tái)數(shù),盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。</p><p&
19、gt; 因此,主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng),發(fā)電廠或變電站的具體情況,全面分析正確處理好各方面的關(guān)系,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,合理的選擇主接線方案。決定電壓等級(jí)和出線回?cái)?shù)。因此,發(fā)電廠和變電站的主接線必須滿足以下基本要求:</p><p> 1. 根據(jù)發(fā)電廠變電站在電力系統(tǒng)中的地位,作用和用戶性質(zhì),保證必要的供電可靠行和電能質(zhì)量的要求。</p><p> 2.應(yīng)力求接線簡(jiǎn)單,運(yùn)行靈活和操作
20、方便。</p><p> 3.保證運(yùn)行,維護(hù)和檢修的安全和方便。</p><p> 4.應(yīng)盡量降低投資,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。</p><p> 5.滿足擴(kuò)建的要求,實(shí)現(xiàn)分期過(guò)度。</p><p> 我們?cè)诒容^各種電氣主接線的優(yōu)劣時(shí),主要考慮其可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。我們可以遵循以下原則來(lái)滿足其可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性。首先,在比較主接
21、線可靠性的時(shí)候,應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮: </p><p> (1)斷路器檢修時(shí),能否不影響供電; </p><p> ?。?)線路、斷路器或母線故障時(shí)以及母線或隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí),停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短,以及能否保證對(duì)Ⅰ、Ⅱ類(lèi)用戶的供電;</p><p> (3)變電站全部停電的可能性;</p><p&
22、gt; (4)大型機(jī)組突然停電時(shí),對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。</p><p> 其次,電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理,應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面考慮,來(lái)滿足其經(jīng)濟(jì)性:</p><p><b> (1)投資??;</b></p><p><b> ?。?)占地面積?。?lt;/b></p>
23、<p><b> (3)電能損耗少;</b></p><p> ?。?)擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能性。</p><p> 2.1. 主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求</p><p> 變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定,并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。<
24、/p><p><b> 2.2. 接線設(shè)計(jì)</b></p><p><b> ?。?)110KV側(cè)</b></p><p> 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案:</p><p> 列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較:</p><p> 由以上比較結(jié)果知,這兩種方案都有較好的可靠性和靈
25、活性。由于本變電站在整個(gè)系統(tǒng)中占有較重要的地位,要求保證某些重要的用戶不可中斷供電,故要求系統(tǒng)有更好的供電可靠性,綜合考慮,220KV側(cè)宜采用方案2。</p><p> 3)10.5KV側(cè) </p><p> 列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較:</p><p> 由表中分析可以知道,10KV 電壓級(jí),綜合考慮主接線的基本要求,合理考慮電力負(fù)荷的基本情況以及經(jīng)濟(jì)狀況,
26、通過(guò)比較,最后選擇第(Ⅱ)方案,即采用雙母線接線的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足各級(jí)電力負(fù)荷的用電要求,考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能,另外,由于進(jìn)出線回路數(shù)比較多,且各回路出線的負(fù)荷等級(jí)中一,二級(jí)負(fù)荷較多。綜上分析可以得出:,220KV電壓級(jí)采用單母線分段帶旁母的主接線形式,10KV電壓級(jí)采用單母線分段帶旁母主接線形式。變電站電氣主接線圖詳見(jiàn)附錄。</p><p> 3. 最大持續(xù)工作
27、電流節(jié)短路計(jì)算</p><p> 3.1. 各回路最大持續(xù)工作電流</p><p> 各回路最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式 </p><p><b> ?。?-1) </b></p><p> 式中 —— 所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量 </p><p> ——各電壓等級(jí)額定電壓</p>
28、<p> —— 最大持續(xù)工作電流</p><p><b> ?。?-2)</b></p><p> 基準(zhǔn)電壓: </p><p><b> 基準(zhǔn)容量:</b></p><p> 低壓側(cè)(10.5kV):</p><p><b> ?。?
29、-3)</b></p><p> 高壓側(cè)(110kV):</p><p><b> ?。?-4)</b></p><p> 3.2. 短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定</p><p> 短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的且很?chē)?yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加,它不僅會(huì)影響用戶的正常供電,而且會(huì)破壞電力系統(tǒng)
30、的穩(wěn)定性,并損壞電氣設(shè)備。因此,在發(fā)電廠變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,都必須對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。</p><p> 短路電流計(jì)算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器,并進(jìn)行有關(guān)的校驗(yàn)。按三相短路進(jìn)行短路電流計(jì)算,可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計(jì)算點(diǎn)有2個(gè)。如圖所示。</p><p> 圖4-1 短路點(diǎn)k1、k2的等值電路圖</p><p> 每公里電力線路的電抗
31、, 在工程計(jì)算中對(duì)于高壓架空電力線路一般可近似取. </p><p><b> 線路電抗標(biāo)么值:</b></p><p><b> ?。?-5)</b></p><p><b> 變壓器電抗標(biāo)么值:</b></p><p><b> (4-6)</
32、b></p><p><b> 當(dāng)K1點(diǎn)出現(xiàn)短路時(shí)</b></p><p> 當(dāng)K1電出現(xiàn)短路時(shí)110KV側(cè)相當(dāng)于無(wú)窮大容量電源,所以取阻抗標(biāo)幺值</p><p> 時(shí)間常數(shù):Ta=0.05s,沖擊系數(shù):</p><p> 則:系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗為:</p><p><b>
33、 (4-7)</b></p><p><b> d1點(diǎn)次暫態(tài)電流:</b></p><p><b> (4-8)</b></p><p><b> d1點(diǎn)短路沖擊電流</b></p><p><b> ?。?-9)</b></p&g
34、t;<p> d1點(diǎn)短路沖擊電流的有效值:</p><p><b> (4-10)</b></p><p> d1點(diǎn)處的短路容量:</p><p><b> (4-11)</b></p><p> 當(dāng)K2點(diǎn)出現(xiàn)短路時(shí):</p><p><b>
35、; 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗為:</b></p><p><b> (4-12)</b></p><p><b> d2點(diǎn)次暫態(tài)電流:</b></p><p><b> (4-13)</b></p><p> d2點(diǎn)短路沖擊電流:</p><p&
36、gt;<b> (4-14)</b></p><p> d2點(diǎn)短路沖擊電流的有效值:</p><p><b> (4-15)</b></p><p> d2點(diǎn)處的短路容量:</p><p><b> (4-16)</b></p><p> 表
37、4-1 短路點(diǎn)計(jì)算結(jié)果</p><p> 4. 主要電氣設(shè)備選擇</p><p><b> 4.1. 母線選擇</b></p><p> 選擇配電裝置中各級(jí)電壓母線,主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容:</p><p> 選擇母線的材料,結(jié)構(gòu)和排列方式;</p><p> 選擇母線截面的大小;<
38、/p><p> ?。?)檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定;</p><p> ?。?)對(duì)35kV以上母線,應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈;</p><p> ?。?)對(duì)于重要母線和大電流母線,由于電力網(wǎng)母線振動(dòng),為避免共振,應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。</p><p> 4.1.1. 10.5kV側(cè)母線選擇</p><p&g
39、t; 根據(jù)Tmax=6000h,查圖3-11,得到J=0.75A/mm2.求得母線經(jīng)濟(jì)截面:</p><p><b> (5-1)</b></p><p> 查手冊(cè),選用截面為雙槽導(dǎo)體截面為的槽型銅母線。其Ial=9900A,Kf=1.32,ri=7.9cm。</p><p><b> (5-2)</b></
40、p><p><b> (5-3)</b></p><p> 流過(guò)母線的最大工作電流</p><p><b> (5-4)</b></p><p> 由此可見(jiàn)可滿足母線正常發(fā)熱要求。</p><p> 110kV側(cè)母線選擇</p><p><
41、b> 母線額定電流:</b></p><p> 根據(jù)Tmax=5000h,查圖3-11,得到J=0.75kA/mm2.求得母線經(jīng)濟(jì)截面:</p><p><b> (5-5)</b></p><p> 查手冊(cè),選用截面為12510=1250的矩形鋁母線,導(dǎo)體平放,其Ial=2063A,</p><p
42、><b> (5-6) </b></p><p><b> (5-7) </b></p><p> 流過(guò)母線的最大工作電流</p><p><b> ?。?-8)</b></p><p> 因可滿足母線正常發(fā)熱要求。</p><p> 表
43、5-1 母線選型結(jié)果</p><p> 4.2. 斷路器的選擇:</p><p> 4.2.1. 高壓測(cè)斷路器的選擇</p><p> 由于沒(méi)有變壓器的并聯(lián)運(yùn)行因此變壓器高壓側(cè)斷路器與母線斷路器大小相等即:</p><p><b> ?。?-9)</b></p><p> 由Un=1
44、10KV,Igmax=0.276KA。查表使用:SW-6(220/1200)斷路器。SW-6(220/1200)斷路器的各項(xiàng)數(shù)據(jù):In=1.2KA, Ibr=21KA, It=21KA(4s), Imax=55KA,tb=0.04s,tp=0.2s。其中220KV側(cè)Ish=2.23KA,Ighp=1.33KA。</p><p> 校驗(yàn)開(kāi)斷能力t1=tp+tg>0.1s,則Ikt=Iimp<Ibr;故滿足條
45、件。</p><p> 校驗(yàn)熱穩(wěn)定:Ish=2.23KAImax 故滿足條件。</p><p> 校驗(yàn)熱穩(wěn)定:tk=0.2+0.04=0.24S<1S</p><p><b> (5-10)</b></p><p> Qk=Qp=214.7KASIt×4 =12100KAS 。故滿足條件。<
46、/p><p> 表5-2 高壓斷路器選擇</p><p> 4.2.2. 低壓測(cè)斷路器的選擇 </p><p> 由于沒(méi)有變壓器的并聯(lián)運(yùn)行因此變壓器高壓側(cè)斷路器與母線斷路器大小相等即: </p><p><b> ?。?-11)</b></p><p> 查有關(guān)手冊(cè)可知沒(méi)有10KV斷路器可滿足
47、條件故選用SN5-20G/12000斷路器參數(shù):Un=20KV,In=12000A,Ibr=87KA,Imax=300KA;It=173KA(1s)tb=0.15s,tp=0.65s。</p><p> 校驗(yàn)開(kāi)端能力:t1=tp+tb>0.1s,</p><p> Ikt=Iimp=37.9KA<Ibr=87KA;滿足條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定:</p><p>
48、; tk=tp+tb=0.8s<1s。 </p><p><b> ?。?-12)</b></p><p> Qk=Qp=9574.2KASIt×1 =29929KAS 所以滿足條件。</p><p> 表5-3 低壓斷路器選擇</p><p> 4.3. 隔離開(kāi)關(guān)的選
49、擇</p><p> 4.3.1. 110KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇</p><p> 由Igmax=0.266KA可知查有關(guān)手冊(cè)可知故選取GW6-220G Un=220KV,In=1000A,Ibr=50KA,It=21KA(5s)。</p><p> 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)<50KA 滿足要求,</p><p> 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)<
50、2205 滿足要求。</p><p> 表5-4 隔離開(kāi)關(guān)選擇</p><p> 4.3.2. 10KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇</p><p> 由Igmax=9.09KA可知查有關(guān)手冊(cè)可知沒(méi)有10KV隔離開(kāi)關(guān)可滿足條件故選取GN14-20G Un=20KV,In=10000A,Ibr=224KA,It=105KA(5s)。</p><p&
51、gt; 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)<224KA 滿足要求,</p><p> 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)<55125 滿足要求。</p><p> 表5-5 隔離開(kāi)關(guān)選擇</p><p> 4.4. 熔斷器的選擇</p><p> 熔斷器是用于保護(hù)短路和過(guò)負(fù)荷的最簡(jiǎn)單的電器。但其容量小,保護(hù)特性較差,一般僅適用于35KV及以下電壓等級(jí),在發(fā)
52、電廠中主要用于電壓互感器短路保護(hù)。一般選用RN2型。</p><p> 表5-6 限流式熔斷器參數(shù)表</p><p> 4.5. 電壓互感器的選擇</p><p> 4.5.1. 電壓互感器型式的選擇:</p><p> 應(yīng)根據(jù)使用條件選擇。6—20KV 屋內(nèi)配電裝置,一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu),也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器;35
53、KV 配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器;110KV-220KV 用電容式電壓互感器或串級(jí)電磁式電壓互感器;220KV 以上,一般釆用電容式電壓互感器和六氟化硫斷路器。</p><p> 電壓互感器選擇的具體技術(shù)條件簡(jiǎn)述如下:</p><p> ?。?)一次電壓:0.9Un<U1,<1.1Un</p><p> (2)二次電壓: 根據(jù)使用情
54、況而定</p><p> ?。?)準(zhǔn)確等級(jí):應(yīng)根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表,繼電器和自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確等級(jí)來(lái)確定,在本次設(shè)計(jì)中不進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p> ?。?)二次負(fù)荷: Sn ??S 2 根據(jù)實(shí)際接入設(shè)備和接線方式而定,在本次設(shè)計(jì)中不進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p> 電壓互感器的選擇要根據(jù)各側(cè)的使用情況</p><p> 4.5.2. 電壓互感器的
55、選擇</p><p><b> 110kv側(cè):</b></p><p><b> 10.5KV側(cè):</b></p><p> 三側(cè)電壓互感器準(zhǔn)確等級(jí):0.5級(jí)</p><p> 表5-7 電壓互感器型號(hào)及參數(shù)</p><p> 4.6. 電流互感器的選擇:&l
56、t;/p><p> 4.6.1. 電流互感器型式的選擇</p><p> 電流互感器的型式應(yīng)該根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對(duì)于6-20kv 屋內(nèi)配電裝</p><p> 置,可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹(shù)脂澆注結(jié)構(gòu)的電流互感器。對(duì)于35kv 及以上的配電裝置,一</p><p> 般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器。有條件時(shí),應(yīng)盡量采用
57、套管式電流互</p><p><b> 感器。</b></p><p> 電流互感器選擇的具體技術(shù)條件簡(jiǎn)述如下:</p><p><b> 電壓:</b></p><p><b> (2)電流:</b></p><p><b> (3
58、)熱穩(wěn)定: </b></p><p><b> (4)動(dòng)穩(wěn)定:</b></p><p><b> ?。?)準(zhǔn)確等級(jí):.</b></p><p> 應(yīng)根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表,繼電器和自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確等級(jí)來(lái)確定,在本次設(shè)計(jì)中不進(jìn)</p><p><b> 行校驗(yàn)。</b>
59、;</p><p> (6)二次負(fù)荷: 根據(jù)實(shí)際接入設(shè)備和接線方式而定,在本次設(shè)計(jì)中不進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p> 4.6.2. 電流互感器的選擇</p><p><b> 10.5kV側(cè):</b></p><p><b> Ug=10.5kV</b></p><p&g
60、t;<b> ?。?-13)</b></p><p><b> 110kV側(cè):</b></p><p><b> Ug=110kV</b></p><p><b> ?。?-14)</b></p><p> 表5-8 電流互感器的型號(hào)及參數(shù)&l
61、t;/p><p> 4.6.3. 電流互感器的校驗(yàn)</p><p> 110KV側(cè)電流互感器</p><p><b> ?、?動(dòng)穩(wěn)定:</b></p><p><b> (5-15)</b></p><p><b> ?。?-16)</b></p
62、><p><b> 符合要求</b></p><p><b> ?、?熱穩(wěn)定:</b></p><p><b> 由校驗(yàn)斷路器可知:</b></p><p><b> (5-17)</b></p><p> 經(jīng)以上校驗(yàn)此電流互感
63、器滿足各項(xiàng)要求。</p><p> 2) 10.5KV側(cè)電流互感器</p><p><b> ① 動(dòng)穩(wěn)定:</b></p><p><b> ?。?-18)</b></p><p><b> ?。?-19)</b></p><p><b>
64、 符合要求</b></p><p><b> ?、?熱穩(wěn)定:</b></p><p><b> 由校驗(yàn)斷路器可知:</b></p><p><b> (5-20)</b></p><p> 經(jīng)以上校驗(yàn)此電流互感器滿足各項(xiàng)要求。</p><
65、p> 4.7. 絕緣子的選擇及校驗(yàn)</p><p><b> 1)10.5kV側(cè)</b></p><p> 根據(jù)母線額定電壓10KV和戶外裝設(shè)的要求,選用ZPD-10-35型支柱絕緣子,其抗彎破壞負(fù)荷</p><p> 作用在絕緣子上的電動(dòng)力為:</p><p><b> (5-21)</
66、b></p><p> 0.6=0.6*2000=1200N,因母線為兩片平放,此時(shí),可以認(rèn)為作用在絕緣子帽處,由于=745.5<1200,滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。</p><p><b> 2)110kV側(cè)</b></p><p> 根據(jù)母線額定電壓1100KV和戶外裝設(shè)的要求,選用ZS-220型支柱絕緣子。其抗彎破壞負(fù)荷</
67、p><p><b> ?。?-22)</b></p><p> , 因母線為兩片平放,此時(shí),可以認(rèn)為作用在絕緣子帽處,由于, 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。</p><p> 4.8. 導(dǎo)線的選擇</p><p> 導(dǎo)線的作用是傳輸電能。根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求選擇型號(hào)為L(zhǎng)GJQ-400的導(dǎo)線其中數(shù)據(jù)為 =0.1445 導(dǎo)線選擇需考慮電暈現(xiàn)
68、象對(duì)電力輸送的影響據(jù)如下公式計(jì)算電暈臨界相電壓</p><p> 得出滿足要求在正常情況下晴天時(shí)電力線路不會(huì)出現(xiàn)電暈現(xiàn)象.故所選導(dǎo)線符合要求。</p><p> 5. 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表</p><p><b> 6. 繼電保護(hù)</b></p><p> 6.1. 電力變壓器故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)<
69、/p><p> 電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電力設(shè)備之一,它的安全運(yùn)行對(duì)于保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和對(duì)供電的可靠性,以及電能質(zhì)量起著決定性的作用,同時(shí)大容量電力變壓器的造價(jià)也是十分昂貴。針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析,然后重點(diǎn)研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置,以及保護(hù)裝置的整定計(jì)算。</p><p> 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類(lèi),油箱內(nèi)故障主要包括繞
70、組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險(xiǎn),由于變壓器內(nèi)充滿了變壓器油,故障時(shí)的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化,可能產(chǎn)生大量的可燃性氣體(瓦斯),很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常和運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過(guò)電流和零序過(guò)電流,負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低,以及過(guò)電壓、過(guò)礪磁等。</p>
71、<p> 6.2. 電力變壓器繼電保護(hù)的配置原則</p><p> 針對(duì)電力變壓器的故障類(lèi)型及不正常運(yùn)行狀態(tài),應(yīng)對(duì)變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置,其任務(wù)就是反映上述故障或異常運(yùn)行狀態(tài),并通過(guò) 斷路器切除故障變壓器,或發(fā)出信號(hào)告知運(yùn)行 人員采取措施消除異常運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí),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—1991《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如
72、下保護(hù)。</p><p><b> (1)瓦斯保護(hù)</b></p><p> 為反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低,對(duì)于0.8 MV.A及以上的油浸式變壓器和0.4 MV.A及以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。</p><p> (2) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù) </p><p> 為反映電力變壓
73、器引出線、套管及內(nèi)部短路 故障。對(duì)于6.3 MV.A以下廠用工作變壓器和并列 運(yùn)行的變壓器,以及10MV.A以下廠用備用變壓器 和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5s 時(shí),應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對(duì)于6.3 MV.A及以上的廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器,10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,以及2 MV.A及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不滿足要求的變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(以下簡(jiǎn)稱差動(dòng)保護(hù))。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及
74、以上的變壓器,可裝設(shè)雙重差動(dòng)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),發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒(méi)有斷路器時(shí),100MW及以下發(fā)電機(jī)與變壓器組共用差動(dòng)保護(hù);100MW以上發(fā)電機(jī),除發(fā)電機(jī)變壓器組共用差動(dòng)保護(hù)外,發(fā)電機(jī)還應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù);對(duì)200~300MW的發(fā)電機(jī)變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù),即采用雙重快速保護(hù)。</p><
75、;p> (3) 過(guò)電流保護(hù) </p><p> 為反映外部相間短路引起的過(guò)電流并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備,應(yīng)采用下列保護(hù)。</p><p> ?、龠^(guò)電流保護(hù),一般用于降壓變壓器。</p><p> ?、趶?fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù),一般用于升壓變壓器及過(guò)電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。</p><p>
76、 ③負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù),一般用于63MVA及以上大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。</p><p> ?、茏杩贡Wo(hù),對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器,當(dāng)采用第②③的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí),可采用阻抗保護(hù)。</p><p> (4) 零序電流保護(hù) </p><p> 為變壓器外部接地短路時(shí)零序電流設(shè)的保護(hù)。</p>&l
77、t;p> (5) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) </p><p> 為反映變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流。對(duì)于400kV.A及以上的變壓器,當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或 單獨(dú)運(yùn)行并作為其他符合的備用電源時(shí),應(yīng)根據(jù)過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。</p><p> (6) 過(guò)勵(lì)磁保護(hù) </p><p> 為反映變壓器的過(guò)勵(lì)磁引起的過(guò)電流。對(duì)于高壓側(cè)為500kV的變壓器的額定磁密近
78、于飽和密度,頻率降低或電壓升高時(shí)容易引起變壓器過(guò)勵(lì)磁,導(dǎo)致鐵心飽和,勵(lì)磁電流劇增,鐵心溫度上升,嚴(yán)重過(guò)熱會(huì)使變壓器絕緣劣化,壽命降低,最終造成變壓器損壞,故需裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。</p><p><b> (7) 其他保護(hù)</b></p><p> 對(duì)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)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求,裝設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的保護(hù),如溫度保護(hù)等。
79、</p><p> 6.3. 設(shè)計(jì)選用的繼電保護(hù)裝置</p><p> 6.3.1. 變壓器的差動(dòng)保護(hù)</p><p> 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來(lái)反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護(hù)故障,是變壓器的主保護(hù)。原理接線圖如圖7-1所示</p><p> 圖7-1 變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖</p><p>
80、; 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)這種比較,在變壓器兩側(cè)各裝設(shè)一組電流互感TA1、TA2,其二次側(cè)按環(huán)流法連接,即若變壓器兩端的電流互感器一次側(cè)的正極性端子均置于靠近母線的一側(cè),則將它們二次側(cè)的同極性端子相連接,再將差動(dòng)繼電器的線圈按環(huán)流法接入,構(gòu)成縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。變壓器的縱差保護(hù)與輸電線的縱聯(lián)差動(dòng)相似,工作原理相同,但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同,為了保證變壓器縱差保護(hù)的正常運(yùn)行
81、,必須選擇好適應(yīng)變壓器兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式,保證變壓器在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)兩側(cè)的二次電流不同。其保護(hù)范圍為兩側(cè)電流互感TA1、TA2之間的全部區(qū)域,包括變壓器的高、低壓繞組、套管及引出線等。</p><p> 從7-1可見(jiàn),正常運(yùn)行和外部短路時(shí),流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為Ir=I1+I2,在理想的情況下,其值等于零。但實(shí)際上由于電流互感器特性、變比等因素,流過(guò)繼電器的電流為不平穩(wěn)電流。變壓器內(nèi)部故障時(shí),
82、流入差動(dòng)繼電器的電流為Ir=I1+I2,即為短路點(diǎn)的短路電流。當(dāng)該電流大于KD的動(dòng)作電流時(shí),KD動(dòng)作。</p><p> 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同,因此,為了保護(hù)其縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作,必須適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器的變比,使得正常運(yùn)行和外部短路時(shí),差動(dòng)回路內(nèi)沒(méi)有電流。如圖1中,應(yīng)使</p><p><b> (7-1)</b></p>&l
83、t;p> 式7-1中——高壓側(cè)電流互感器的變比;</p><p> ——低壓側(cè)電流互感器的變比。</p><p> 式(7-1)說(shuō)明,要實(shí)現(xiàn)雙繞組變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。因此,在變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)中,要實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電流的正確比較,必須先考慮變壓器變比的影響。</p><p> 實(shí)際上,由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及
84、勵(lì)磁涌流等因素的影響,即使?jié)M足式(7-1)條件,差動(dòng)回路中仍回流過(guò)一定的不平衡電流Iunb, Iunb越大,差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流也越大,差動(dòng)保護(hù)靈敏度就越低。因此,要提高變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度,關(guān)鍵問(wèn)題是減小或消除不平衡電流的影響。</p><p> 勵(lì)磁涌流就是變壓器空載合閘時(shí)的暫態(tài)勵(lì)磁電流。由于在穩(wěn)態(tài)工作時(shí),變壓器鐵心中的磁通應(yīng)滯后于外加電壓900。所以,如果空載合閘正好在電壓瞬間值u=0的瞬間接通,則
85、鐵心中就具有一個(gè)相應(yīng)的磁通-φmax,而鐵心中的磁通又是不能突變的,所以在合閘時(shí)必將出現(xiàn)一個(gè)+φmax磁通分量。此分量的磁通將按指數(shù)規(guī)律自由衰減,故稱為非周期性的磁通分量。如果這個(gè)非周期性的磁通分量的衰減比較慢,那么,在最嚴(yán)重的情況下,經(jīng)過(guò)半個(gè)周期后,它與穩(wěn)態(tài)磁通相疊加的結(jié)果,將使鐵心中的總磁通達(dá)到2φmax的數(shù)值,如果鐵心中還有方向相同的剩余磁通φres,則總磁通將為2φmax +φres。此時(shí)由于鐵心高度飽和,使勵(lì)磁電流劇烈增加,從
86、而形成的勵(lì)磁涌流。該圖中與φmax對(duì)應(yīng)的為變壓器的額定電流的最大值,與2φmax +φres對(duì)應(yīng)的則為勵(lì)磁涌流的最大值。隨著鐵心中非周期磁通的不斷衰減,勵(lì)磁電流也逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)值。以上分析是在電壓瞬時(shí)值u=0時(shí)合閘的情況。當(dāng)然,當(dāng)變壓器在電壓瞬時(shí)值為最大的瞬間合閘時(shí),因?qū)?yīng)的穩(wěn)態(tài)磁通等于零,故不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流,合閘后變壓器將立即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作。但是,對(duì)于三相式變壓器,因三相電壓相位差1200,空載合閘</p><p&g
87、t; 由于變壓器的勵(lì)磁電流只流經(jīng)它的電源側(cè),故造成變壓器兩側(cè)電流不平衡,從而在差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流。在正常運(yùn)行時(shí),此勵(lì)磁電流很小,一般不超過(guò)變壓器額定電流的3%~5%。外部故障時(shí),由于電壓降低,勵(lì)磁電流也相應(yīng)減小,其影響就更小。因此由于正常勵(lì)磁電流引起的不平衡電流不大,可以忽略不計(jì)。但是,當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí),可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁涌流,其值可以達(dá)到變壓器額定電流的6~8倍。因此,勵(lì)磁涌流將在差動(dòng)回路中產(chǎn)生很大的
88、不平衡電流,可能導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作。</p><p> 差動(dòng)保護(hù)是一切電氣主設(shè)備的主保護(hù),它以其靈敏度高,選擇性好,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在發(fā)電機(jī)、電抗器、電動(dòng)機(jī)和母線等主設(shè)備上。鑒于差動(dòng)保護(hù)在以上設(shè)備中應(yīng)用的成功,以及過(guò)去技術(shù)水平的限制,人們別無(wú)選擇地在變壓器保 護(hù)上同樣采用差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)。它不但能 正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障,而且不需要與其他元件配合,可以無(wú)延時(shí)地切除區(qū)內(nèi)各種故障,具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 </p&g
89、t;<p> 6.3.2. 變壓器的瓦斯保護(hù)</p><p> 如果變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝間短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時(shí),往往差動(dòng)保護(hù)及其他保護(hù)均不能動(dòng)作,而瓦斯保護(hù)卻能動(dòng)作。因此,瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)部故障最有效的一種主保護(hù)。瓦斯保護(hù)主要由氣體繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn),安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導(dǎo)油管中。氣體繼 電器有兩個(gè)輸出觸點(diǎn):一個(gè)反映變壓器內(nèi)部不正常情況或輕微
90、故障的“輕瓦斯”;另一個(gè)反映變壓器嚴(yán)重故障的“重瓦斯”。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào),使運(yùn)行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理;重瓦斯動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù) 動(dòng)作后,應(yīng)從氣體繼電器上部排氣口收集氣體,進(jìn)行分析。根據(jù)氣體的數(shù)量、顏色、化學(xué)成分和可燃性等,判斷保護(hù)的原因和故障性質(zhì)</p><p> 瓦斯繼電器只能反映變壓器內(nèi)部的故障,包括漏油、漏氣、油內(nèi)有氣、匝間故障、繞組相間短路等。而對(duì)變壓器外部端子上的故障情況則
91、無(wú)法反映。因此,除設(shè)置瓦斯保護(hù)外,還要設(shè)置過(guò)電流,差動(dòng)等保護(hù)。</p><p> 常用的瓦斯繼電器有兩種:一是浮子式;二是擋板式。擋板式瓦斯繼電器是將浮子式的下浮子改為擋板結(jié)構(gòu)。兩者的區(qū)別是,擋板式的擋板結(jié)構(gòu)不隨油面下降而動(dòng)作,而是在油的流速達(dá)到0.6~1.0m/s時(shí)才動(dòng)作,所以擋板式瓦斯繼電器遇到油面下降或嚴(yán)重缺油時(shí),不會(huì)造成重瓦斯誤動(dòng)跳閘。瓦斯繼電器收集氣體判別故障,瓦斯繼電器動(dòng)作后,如果不能明確判別是不是
92、變壓器內(nèi)部故障所致,就應(yīng)立即收集瓦斯繼電器內(nèi)聚積的氣體,通過(guò)鑒別氣體的性質(zhì),做進(jìn)一步判別。</p><p> 瓦斯保護(hù)的原理接線如圖7-2所示。氣體繼電器的輕瓦斯觸點(diǎn)由開(kāi)口杯控制,構(gòu)成輕瓦斯保護(hù),其動(dòng)作后發(fā)出警報(bào)信號(hào),重瓦斯觸點(diǎn)由擋板控制,構(gòu)成重瓦斯保護(hù),其動(dòng)作或經(jīng)信號(hào)發(fā)生器啟動(dòng)出口中間繼電器,兩端觸點(diǎn)分別使斷路器1QF、2QF跳閘,從而切斷故障電流。</p><p> 為了防止變壓器
93、內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)因油速不穩(wěn)定,造成重瓦斯觸點(diǎn)時(shí)通時(shí)斷的不可靠動(dòng)作,必須選用帶自保持電流線圈的出口中間繼電器。在保護(hù)動(dòng)作后,借助于斷路器的輔助觸點(diǎn)1QF1和2QF1來(lái)接觸出口回路的自保持。在變壓器加油或換油后及氣體繼電器試驗(yàn)時(shí),為了防止重瓦斯誤動(dòng)作,可以利用切片,使重瓦斯暫時(shí)改接到信號(hào)位置,只發(fā)信號(hào)。</p><p> 瓦斯保護(hù)具有靈敏度高,動(dòng)作迅速,接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于瓦斯保護(hù)不能單獨(dú)作為變壓器的主保護(hù),所以通常
94、是將瓦斯保護(hù)與縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)配合作為變壓器的主保護(hù)。</p><p> 圖7-2 變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖</p><p> 6.3.3. 氣體繼電器構(gòu)成和動(dòng)作原理 </p><p> 瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的氣體繼電器構(gòu)成的,如圖7-3所示。為了不妨礙氣體的流動(dòng),在安裝具有氣體繼電器的變壓器時(shí),變壓器頂蓋與水平面應(yīng)具有1%~1.5
95、%的坡度,通往氣體繼電器的連接管具有2%~4%的坡度,安裝油枕一側(cè)方向向上傾斜。這樣,當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),可使氣流容易進(jìn)入油枕,并能防止氣泡積聚在變壓器的頂蓋內(nèi)。</p><p> 在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi),上部是一個(gè)密封的浮筒,下部是一塊金屬檔板,兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時(shí),繼電器內(nèi)充滿油,浮筒浸在油內(nèi),處于上浮位置,水銀接點(diǎn)斷開(kāi);檔板則由于本身重量而下垂,其水銀接點(diǎn)
96、也是斷開(kāi)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí),氣體產(chǎn)生的速度較緩慢,氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間,使油面下降,浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合,接通延時(shí)信號(hào),這就是所謂的“輕瓦斯”;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體,油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增,產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊,因油流沖擊檔板,檔板克服彈簧的阻力,帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng),使水銀觸點(diǎn)閉合,接通跳閘回路,使斷路器跳閘,這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動(dòng)作,立
97、即切斷與變壓器連接的所有電源,從而避免事故擴(kuò)大,起到保護(hù)變壓器的作用。</p><p> 瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開(kāi)口杯式等不同型號(hào)。目前大多采用QJ-80型繼電器,其信號(hào)回路接上開(kāi)口杯,跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作,即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開(kāi)口杯的信號(hào)回路接點(diǎn)閉合,光字牌燈亮。</p><p> QJ1—80型氣體繼電器分輕瓦斯和重瓦斯兩部分。輕瓦斯部分主要是由開(kāi)口
98、杯、固定在開(kāi)口杯上的永磁鐵、干簧觸點(diǎn)構(gòu)成的。重瓦斯部分主要有擋板、固定在擋板的磁鐵、重瓦斯干簧觸點(diǎn)及流速整定螺桿構(gòu)成。</p><p><b> 。</b></p><p> 圖7-3 瓦斯繼電器在變壓器上的安裝示意圖</p><p> 1-變壓器油箱 2-聯(lián)通管 3-瓦斯繼電器 4-油枕</p><p> 瓦斯
99、保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速,靈敏度高,安裝接線簡(jiǎn)單且能反映油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障。缺點(diǎn)是不能反映油箱以外的套管以及引出線等部位發(fā)生的故障。故不能作為變壓器唯一的主保護(hù),需與差動(dòng)保護(hù)配合共同作為變壓器主保護(hù)</p><p> 6.3.4. 變壓器的后備過(guò)電流流保護(hù)</p><p> 變壓器后備保護(hù)作為變壓器自身的近后備和各側(cè)母線及線路的遠(yuǎn)后備。雙繞組變壓器,后備保護(hù)應(yīng)裝在主電源側(cè),根據(jù)主接線
100、情況,保護(hù)可帶一段或兩段時(shí)限,以較短的時(shí)限縮小故障影響范圍,跳母聯(lián)或分段斷路器;較長(zhǎng)的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器。</p><p> 過(guò)電流保護(hù)為電力變壓器相間短路的后備保護(hù), 當(dāng)流過(guò)被保護(hù)元件中的電流超過(guò)預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí),保護(hù)裝置啟動(dòng),并用時(shí)限保證動(dòng)作的選擇性,使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號(hào),這種繼電保護(hù)稱為過(guò)電流保護(hù)。該保護(hù)一般用于容量較小的降壓變壓器上,其單相原理接線如圖7-4所示。</p>
101、<p> 圖7-4 變壓器過(guò)電流保護(hù)單相原理接地圖</p><p> 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為下級(jí)線路主保護(hù)拒動(dòng)和斷路器拒動(dòng)時(shí)的遠(yuǎn)后備保護(hù),同時(shí)作為本線路主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)的近后備保護(hù),也作為過(guò)負(fù)荷時(shí)的保護(hù),一般采用過(guò)電流保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的保護(hù),當(dāng)電流的幅值超過(guò)最大負(fù)荷電流值時(shí)啟動(dòng)。過(guò)電流保護(hù)有兩種:一種是保護(hù)啟動(dòng)后出口動(dòng)作時(shí)間是固定的整定時(shí)間,稱為定時(shí)限過(guò)電流保
102、護(hù);另一種是出口動(dòng)作時(shí)間與過(guò)電流的倍數(shù)相關(guān),電流越大,出口動(dòng)作越快,稱為反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)不啟動(dòng),而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),則能反應(yīng)與電流的增大而動(dòng)作。在一般情況下,它不僅能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng),而且保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng),可以起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。</p><p> 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器1KA與2KA、時(shí)間繼電器KT和信號(hào)繼電器KS組成。其中,1KA、2KA是測(cè)量元件,用來(lái)判斷通過(guò)線路電流是
103、否超過(guò)預(yù)設(shè)值;KT為延時(shí)元件,它以適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來(lái)保證裝置動(dòng)作有選擇性;KS用來(lái)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作的信號(hào)。圖7-5為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖和展開(kāi)圖。</p><p> 圖7-5定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理圖和展開(kāi)圖</p><p> (a)原理圖 (b)展開(kāi)圖</p><p> 正常情況下,斷路器QF閉合,保持正常供電,線路中流過(guò)正常電流,此時(shí)電流繼電器不會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)線路發(fā)生相
104、間短路故障時(shí),線路中流過(guò)的電流迅速增加,使電流繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作,啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT,經(jīng)過(guò)延時(shí),KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合,使串聯(lián)的信號(hào)繼電器(電流型)KS和中間繼電器KM動(dòng)作,KS觸點(diǎn)閉合接通報(bào)警線路,KM觸點(diǎn)閉合,接通跳閘線圈YR回路,使斷路器QF跳閘,切除短路故障。在短路故障切除后,繼電保護(hù)裝置除KS外的其他所有繼電器都自動(dòng)返回起始狀態(tài),而KS需手動(dòng)復(fù)位。</p><p> 6.3.5. 變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)<
105、/p><p> 在大多數(shù)情況下,變壓器過(guò)負(fù)荷是三相對(duì)稱的,故保護(hù)裝置只采用一只電流繼電器接于一相上,并經(jīng)一定延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。雙繞組變壓器,過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝在主電源側(cè)。單側(cè)電源三繞組降壓變壓器,若三側(cè)繞組容量相同,過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝 在電源側(cè);若三側(cè)繞組容量不相同,則只有電源 側(cè)和繞組容量較小的一側(cè)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器,三側(cè)均裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。一側(cè)無(wú)電源的三繞組升壓變壓器,過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝于發(fā)電
106、機(jī)側(cè)和無(wú)電源側(cè);當(dāng)三側(cè)都有電源時(shí),各側(cè)均裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理如圖7-6</p><p> 圖7-6 變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理圖</p><p> 運(yùn)行中的變壓器如果過(guò)負(fù)荷,可能出現(xiàn)電流指示超過(guò)額定值,有功、無(wú)功功率表指示增大,或出現(xiàn)變壓器“過(guò)負(fù)荷”信號(hào)、“溫度高”信號(hào)和音響報(bào)警等信號(hào)。</p><p> 值班人員發(fā)現(xiàn)上述異?,F(xiàn)象或信號(hào),應(yīng)按下
107、述原則處理:</p><p> (1)恢復(fù)警報(bào),匯報(bào)班長(zhǎng)、值長(zhǎng),并作好記錄。</p><p> (2)及時(shí)調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式,若有備用變壓器,應(yīng)立即投入。</p><p> (3)及時(shí)調(diào)整負(fù)荷的分配,與用戶協(xié)商轉(zhuǎn)移負(fù)荷。</p><p> (4)如屬正常過(guò)負(fù)荷,要可根據(jù)正常過(guò)負(fù)荷的倍數(shù)確定允許時(shí)間,若超過(guò)時(shí)間,應(yīng)立即減小負(fù)荷;同時(shí),
108、要加強(qiáng)對(duì)變壓器溫度的監(jiān)視,不得超過(guò)允許溫度值。</p><p> (5)如屬事故過(guò)負(fù)荷,則過(guò)負(fù)荷的允許倍數(shù)和時(shí)間,應(yīng)據(jù)制造廠規(guī)定執(zhí)行。</p><p> (6)對(duì)變壓器及有關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查,若發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)立即匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)并進(jìn)行處理。</p><p> 6.3.6. 變壓器的零序電流保護(hù)</p><p> 中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無(wú)例
109、外地都采用零序過(guò)電流保護(hù)作為變壓器接地后備保護(hù)。零序過(guò)電流保護(hù)通常采用兩段式。零序電流保護(hù)Ι段與相鄰元件零序電流保護(hù)Ι段相配合;零序電流;零序電流保護(hù)Ⅱ段與相鄰元件零序電流保護(hù)后備段(注意,不是Ⅱ段)相配合。與三繞組變壓器相間后備保護(hù)類(lèi)似,零序電流保護(hù)在配置要考慮縮小故障影響范圍的問(wèn)題。根據(jù)需要,每段零序電流保護(hù)可設(shè)兩個(gè)時(shí)限,并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍,以較長(zhǎng)的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。</p><p>
110、; 圖7-7所示的為雙繞組變壓器零序過(guò)電流保護(hù)的原理接線和保護(hù)邏輯電路。零序過(guò)電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。由于是雙母線運(yùn)行,在另一條母線故障時(shí),零序電流保護(hù)應(yīng)該跳開(kāi)母線斷路器QF,是變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流保護(hù)Ⅰ段和Ⅱ段均采用兩個(gè)時(shí)限,短時(shí)限t1、t3跳開(kāi)母聯(lián)斷路器QF,長(zhǎng)時(shí)限t2、t4跳開(kāi)變壓器兩側(cè)斷路器。</p><p> 圖7-7零序過(guò)電流保護(hù)的原理接線和保護(hù)邏輯電路</p&g
111、t;<p> 6.3.7. 變壓器的溫度保護(hù)</p><p> 當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過(guò)負(fù)荷時(shí),變壓器的油溫將升高。變壓器的油溫越高,油的劣化速度越快,使用年限減少。當(dāng)油溫達(dá)115~150℃時(shí)劣化更明顯,以致不能使用。油溫越高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影香其壽命。因此,《變壓器運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定:上層油溫最高允許值為95℃,正常情況下不應(yīng)超過(guò)85℃,所以運(yùn)行中對(duì)變壓器的上層油溫
112、要進(jìn)行監(jiān)視。凡是容量在1000kVA及以上的油侵式變壓器均要裝設(shè)溫度保護(hù),監(jiān)視上層油溫的情況;對(duì)于變電所,凡是容量在315kVA及以上的變壓器,通常都要裝設(shè)溫度保護(hù);對(duì)于少數(shù)用戶變電站,凡是容量在800kVA左右的變壓器,都應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù),但溫度保護(hù)只作用于信號(hào)。</p><p> 溫度繼電器的工作原理:當(dāng)變壓器油溫升高時(shí),受熱元件發(fā)熱升高使連接管中的液體膨脹,溫度計(jì)中的壓力增大,可動(dòng)指針向指示溫度升高的方向轉(zhuǎn)
113、動(dòng)。當(dāng)可動(dòng)指針與事先定位的黃色指針接觸時(shí),發(fā)出預(yù)告信號(hào)并開(kāi)啟變壓器冷卻風(fēng)扇。如經(jīng)強(qiáng)風(fēng)冷后變壓器的油溫降低,則可動(dòng)指針逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),信號(hào)和電風(fēng)扇工作停止;反之,如變壓器油溫繼續(xù)升高,可動(dòng)指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到與紅色定位指針接觸,這是未避免事故發(fā)生而接通短路器跳閘線圈回路,使短路器跳閘,切除變壓器,并發(fā)出聲響燈光信號(hào)。</p><p> 溫度繼電器的結(jié)構(gòu):變壓器油溫的監(jiān)視采用溫度繼電器Kθ,它由變壓器生產(chǎn)廠成套提供。它是一
114、種非電量繼電器。常用的電觸頭壓力式溫度繼電器的結(jié)構(gòu)圖,它由受熱元件、溫度計(jì)及附件組成,是按流體壓力原理工作的。溫度計(jì)是一只靈敏的流體壓力表,他有一支可動(dòng)指針和兩支定位指針?lè)謩e為黃色和紅色。銅質(zhì)連接管內(nèi)充有乙醚液體或氯甲烷、丙酮等,受熱元件插在變壓器油箱定蓋的溫度測(cè)孔內(nèi)。</p><p><b> 6.4. 整定計(jì)算</b></p><p> 6.4.1. 變壓器縱
115、差保護(hù)整定計(jì)算及其校驗(yàn)</p><p><b> 差動(dòng)繼電器的選型</b></p><p> 所選用的差動(dòng)繼電器的型號(hào)為BCH-2E型,其參數(shù)如下所示:</p><p> (1)額定值(輸入激勵(lì)量)</p><p> 交流頻率為50Hz;</p><p> 交流額定電流為5A。</
116、p><p><b> (2)動(dòng)作值</b></p><p> 無(wú)直流分量時(shí),繼電器的動(dòng)作安匝AW0=60±4。</p><p> (3)電流整定有效范圍</p><p> 當(dāng)繼電器用于保護(hù)三繞組電力變壓器時(shí),其動(dòng)作電流可在3-12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定(AW0=60)。當(dāng)用于保護(hù)兩繞組電力變壓器或交流發(fā)電機(jī)時(shí),
117、其動(dòng)作電流可以在1.55-12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。</p><p><b> (4)動(dòng)作特性</b></p><p> 繼電器直流助磁特性e=f(k)可以用改變短路繞組匝數(shù)的方法進(jìn)行分階調(diào)整。</p><p> 當(dāng)K=0.4時(shí),所有e值均應(yīng)小于2.5;</p><p> 當(dāng)K=0.6時(shí),e值應(yīng)不低于下表4-1的規(guī)
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