變電站設(shè)計(jì)側(cè)重變壓器二次保護(hù)--35_10kV變電站設(shè)計(jì).docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除變電站設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 前言： 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用?，F(xiàn)在，我國電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動(dòng)化、信息化發(fā)展的新時(shí)期。隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，電壓越來越高，電網(wǎng)調(diào)度、安全可靠供電要求以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和管理水平都形成了一種新的格局。利用微機(jī)實(shí)施監(jiān)控取代常規(guī)的控制保護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化，進(jìn)而施行無人值班，已成為各級(jí)電力部門的共識(shí)。在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電所采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班,而且在110 kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù),從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平,增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性,降低了電站建設(shè)的總造價(jià),這已經(jīng)成為不爭的事實(shí),也是目前變電所建設(shè)的主要模式?？梢姡冸娝C合自動(dòng)化技術(shù)取得了長足的進(jìn)展，同時(shí)已成為我國電力工業(yè)推行技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)之一。如何合理的設(shè)計(jì)一個(gè)變電所，使之在技術(shù)上、管理上適應(yīng)電力市場化體制和競爭需要，促使電網(wǎng)互聯(lián)范圍的不斷擴(kuò)大，是這次設(shè)計(jì)的主要目的。電力變壓器在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種類型的故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行會(huì)帶來嚴(yán)重影響，特別是大容量變壓器的損壞，對(duì)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。尤其是隨著電力事業(yè)的發(fā)展，超高壓輸電線路在我國的建設(shè)越來越普遍，大容量超高壓的大型電力變壓器的應(yīng)用也隨之?dāng)U大，其運(yùn)行是否正常直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的可靠性。因此必須根據(jù)電力變壓器容量的大小、電壓的高低和重要程度，設(shè)置性能良好，動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。變電站要求變電站容量：10 電壓等級(jí)：35/10kV負(fù)荷類型：一類 、二類 最大工作時(shí)間TMAX(h)：5000h功率因數(shù)：1電氣主接線設(shè)計(jì)及變壓器選型1.1 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求變電站電氣主接線圖如下圖1-1。圖1-1 電氣主接線圖1.2 主變壓器的選擇主變壓器容量確定的要求：（1）主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇。（2）根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。此變電站有重要負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在設(shè)計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性停運(yùn)，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的70%-80%。該站的電壓等級(jí)為35kV，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相接地電容電流值很小，故采用中性點(diǎn)不接地方式。綜上，該廠選用兩臺(tái)型容量均為的有載電力調(diào)壓變壓器，并采用互為備用的運(yùn)行方式，接線組別采用接線，型號(hào)為,主要參數(shù)如下表1-1。表1-1 SFZ9-8000/35變壓器參數(shù)額定容量 高壓 低壓 連接 空載損耗 負(fù)載損耗 空載電流 短路阻抗（） （） （） 組 （） （） （%） （%）8000 35 10 8.8 45.0 0.5 7.52 短路電流的計(jì)算2.1 短路電流短路電流是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中或三相四線系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。2.2 短路電流計(jì)算的目的（1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進(jìn)行必要的短路電流的計(jì)算。（2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠工作，同時(shí)又力求節(jié)儉資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流的計(jì)算。（3）在需按短路條件設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。2.3短路電流計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表2-1 短路電流計(jì)算值短路點(diǎn) 次暫態(tài)電流 沖擊電流 短路電流 短路容量 I（kA） ish（kA） 有效值ich (kA) （MVA） d1 5.344 13.62 8.12 342.7 d2 7.23 18.4 10.99 131.41 d3 0.671 1.71 1.02 12.47 d4 5.6 12.22 7.296 65.73 主要電氣設(shè)備與導(dǎo)體的選擇3.1 母線的選擇表3-1 母線選型結(jié)果項(xiàng)目截面尺寸條數(shù)及放置母線類型Ial35kV側(cè)母線10kV側(cè)母線6310636.3單條平放單條平放矩形鋁母線矩形鋁母線87211293.2 斷路器、隔離開關(guān)的選擇3.2.1 重要參數(shù)計(jì)算最大運(yùn)行方式下，和母線分別三相短路時(shí)的短路電流值，見表3-2:表3-2 最大運(yùn)行方式下短路電流值短路點(diǎn) 次暫態(tài)電流 沖擊電流 短路電流 短路容量 I（kA） ish（kA） 有效值ich (kA) （MVA） d1 5.344 13.62 8.12 342.7 d2 7.23 18.4 10.99 131.41 d3 0.671 1.71 1.02 12.473.2.2 35kv側(cè)斷路器隔離開關(guān)表3-3 35KV 斷路器參數(shù)型號(hào) 額定 額定 額定 額定關(guān)合 4s額定 額定動(dòng) 固有合閘電壓 電流 開斷電流 電流峰值 熱穩(wěn)定電流 穩(wěn)定電流 分閘時(shí)間 UN（kV） IN（A） Idu (kA) Igu（kA） It（kA） imax（kA） tp（s）tb（s）LW8-35 35 1600 25 63 25 63 0.06 0.04表3-4 35KV隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA)額定熱穩(wěn)定電流(kA)GW5-35G/600-723560072163.2.3變壓器出線側(cè)斷路器，隔離開關(guān)的選擇表3-5 變壓器出線側(cè)斷路器參數(shù)型號(hào) 額定 額定 額定 額定關(guān)合 4s額定 額定動(dòng) 固有合閘電壓 電流 開斷電流 電流峰值 熱穩(wěn)定電流 穩(wěn)定電流 分閘時(shí)間 UN（kV） IN（A） Idu (kA) Igu（kA） It（kA） imax（kA） tp（s）tb（s）LW3-10/ 10 630 16 31.5 12.5 31.5 0.06 0.04630-16表3-6 變壓器出線側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)最高電壓（kV）額定電流(A)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA)額定熱穩(wěn)定電流4s(kA)GW9-10/6301011.563052203.2.4 10KV母線出線側(cè)斷路器，隔離開關(guān)的選擇表3-7 10KV母線出線側(cè)斷路器參數(shù)型號(hào) 額定 額定 額定 額定關(guān)合 4s額定 額定動(dòng) 固有合閘電壓 電流 開斷電流 電流峰值 熱穩(wěn)定電流 穩(wěn)定電流 分閘時(shí)間 UN（kV） IN（A） Idu (kA) Igu（kA） It（kA） imax（kA） tp（s）tb（s）LW3-10/ 10 630 6.3 16 6.3 16 0.06 0.04630-6.3表3-8 10KV母線出線側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)最高電壓（kV）額定電流(A)額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA)額定熱穩(wěn)定電流4s(kA)GW9-10/6301011.563052204 互感器及絕緣子的選擇4.1 電流互感器的選擇表4-1電流互感器的型號(hào)及參數(shù)位置型號(hào)額定電流比（A）級(jí)次組合二級(jí)負(fù)荷10%倍數(shù)1秒熱穩(wěn)定性倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定10kVLZZJB6-351000/50.5/B0.410417435kVLWC-35151000/50.5/345651004.2 電壓互感器選擇表4-2 電壓互感器參數(shù) 型式額定變比（V）在下列準(zhǔn)確等級(jí)下額定容量(VA)最大容量(VA)一次線圈二次線圈輔助線圈0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)單相(戶外式)JDZJ-35JDJJ-1035/0.1/0.1/3150250500100010/0.1/0.1/350802008004.3 絕緣子的選擇4.3.1 35kV側(cè)絕緣子的選擇根據(jù)母線額定電壓35kV和戶外裝設(shè)的要求，選用ZS-35型支柱絕緣子4.3.2 10kV側(cè)絕緣子的選擇根據(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5 繼電保護(hù)5.1 繼電保護(hù)的分類（1）按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等；（2）按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、方向保護(hù)、零序保護(hù)等；（3）按保護(hù)所反應(yīng)故障類型分類：相間短路保護(hù)、接地故障保護(hù)、匝間短路保護(hù)、斷線保護(hù)、失步保護(hù)、失磁保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)等；（4） 按繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類：機(jī)電型保護(hù)（如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù)）、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；（5）按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等；主保護(hù) ：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)； 后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種；（1）遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)；（2）近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)；（3）輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)。5.2 繼電保護(hù)的基本要求繼電保護(hù)技術(shù)上一般應(yīng)滿足可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性四個(gè)基本要求。(1)可靠性;要求保護(hù)裝置動(dòng)作可靠，既不誤動(dòng)也不拒動(dòng)。宜選擇最簡單的保護(hù)方式，應(yīng)采用由可靠的元件和盡可能簡單的回路構(gòu)成的性能良好的裝置，便于檢測調(diào)試、整定和維護(hù)。(2)選擇性;首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)（本級(jí)保護(hù)）切除故障。當(dāng)本級(jí)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰元件保護(hù)（上一級(jí)保護(hù)）切除故障。為保證選擇性，相鄰元件的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相互配合。(3)速動(dòng)性; 保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除故障，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、減輕故障設(shè)備或線路的損壞程度、縮小故障波及范圍。(4)靈敏性;在設(shè)備或線路保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置反應(yīng)故障能力，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。各類短路保護(hù)的靈敏系數(shù)應(yīng)不小于GB50062-1992電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。5.3 設(shè)計(jì)方案的要求 根據(jù)所給變電站的基本數(shù)據(jù)（如表5-1），并結(jié)合一次回路的數(shù)據(jù)，選擇相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。表5-1 變電站基本數(shù)據(jù)序號(hào)容量（MVA）電壓等級(jí)(kV)負(fù)荷類型負(fù)荷功率因數(shù)91035/10一類0.3，二類0.7COS=0.8給出各保護(hù)裝置的控制回路圖、保護(hù)回路圖、測量回路圖、信號(hào)回路圖，了解各回路圖的工作原理，結(jié)合一次回路數(shù)據(jù)對(duì)各保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算。6 繼電保護(hù)的配置6.1 電力變壓器故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)在電力系統(tǒng)中廣泛得用變壓器來升高或降低電壓。變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的非常重要的電力設(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。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，油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、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)生的相問短路和接地短路。對(duì)于變壓器上發(fā)生的各種故障，保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地將變壓器切除。電力變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵(lì)磁等。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)氣嚴(yán)重程度，發(fā)出告警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。6.2 電力變壓器繼電保護(hù)的配置原則針對(duì)電力變壓器的故障類型及不正常運(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)DL4001991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)如下保護(hù)。(1)瓦斯保護(hù)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0.8MVA及以上的油浸式變壓器和0.4MVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)有輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘。(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)對(duì)變壓器繞組，套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，斷開變壓器各側(cè)的斷路器。對(duì)于6.3MVA以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，以及10MVA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6.3MVA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2MVA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)裝沒縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(以下簡稱差動(dòng)保護(hù))。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。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)裝發(fā)差動(dòng)保護(hù)；對(duì)200300MW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)。(3)過電流保護(hù)為反映外部相問短路引起的過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)。j電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器。復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器及過電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。l負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(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。阻抗保護(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l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)。(4)零序電流保護(hù)對(duì)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，由外部接地短路引起過電流時(shí)，如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，因裝設(shè)零序電流保護(hù)。(5)過負(fù)荷保護(hù)變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因發(fā)熱而受到損傷。為反映變壓器對(duì)稱過負(fù)荷引起的過電流。對(duì)于400kVA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)過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。(6)過勵(lì)磁保護(hù)為反映變壓器的過勵(lì)磁引起的過電流。對(duì)于高壓側(cè)為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時(shí)容易引起變壓器過勵(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)過勵(lì)磁保護(hù)。在變壓器允許的的過勵(lì)磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號(hào)，當(dāng)勵(lì)磁超過了允許值時(shí)，可動(dòng)作于跳閘。過勵(lì)磁保護(hù)反應(yīng)于實(shí)際工作磁密和額定磁密之比（稱過勵(lì)磁倍數(shù)）而動(dòng)作。(7)其他非電氣量保護(hù)（反映變壓器油溫,冷卻系統(tǒng)）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)裝置，如溫度保護(hù)等。6.3 設(shè)計(jì)選用的繼電保護(hù)裝置6.3.1 變壓器的差動(dòng)保護(hù)電流縱差保護(hù)不但能夠正確區(qū)分內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件的保護(hù)配合，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用來當(dāng)作變壓器的主保護(hù)。變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來反映變壓器繞組、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61所示圖61 變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖縱聯(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TAl、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，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TAl、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。從61可見，正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，流過差動(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，流過繼電器的電流為不平穩(wěn)電流。變樂器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為Ir=11+12，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。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)沒有電流。如圖6-1中，應(yīng)使 I12=I22=I1nTA1=I2nTA2 （6-1） 式61 nTA1高壓側(cè)電流互感器的變比； nTA2低壓側(cè)電流互感器的變比。式(6-1)說明，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。實(shí)際上，由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及勵(lì)磁涌流等因素的影響，即使?jié)M足式(6-1)條件，差動(dòng)回路中仍回流過一定的不平衡電流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)鍵問題是減小或消除不平衡電流的影響。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90o。所以，如果空載合閘正好在電壓瞬間值u=0的瞬間接通，則鐵心中就具有一個(gè)相應(yīng)的磁通-max，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)+max磁通分量。此分量的磁通將按指數(shù)規(guī)律自由衰減，故稱為非周期件的磁通分量。如果這個(gè)非周期件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2max的數(shù)值，如果鐵心中還有方向相同的剩余磁通res，則總磁通將為2max+res。此時(shí)由于鐵心高度飽和，使勵(lì)磁電流劇烈增加，從而形成的勵(lì)磁涌流。該圖中與對(duì)應(yīng)的為變壓器的額定電流的最大值I，與2max+res對(duì)應(yīng)的則為勵(lì)磁涌流的最大值Imax。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120o，空載合閘時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流是不可避免的。根據(jù)以上分析可以看出，勵(lì)磁涌流的大小與合閘瞬間電壓的相位、變壓器容量的大小、鐵心中剩磁的大小和方向及鐵心的特性等因素有關(guān)。而勵(lì)磁涌流的衰減速度則隨鐵心的飽和程度及導(dǎo)磁性能的不同而變化。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，一般不超過變壓器額定電流的35。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68倍。因此，勵(lì)磁涌流將在差動(dòng)回路中產(chǎn)生很大的不平衡電流，可能導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作。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)簡單而廣泛地應(yīng)用在發(fā)電機(jī)、電抗器、電動(dòng)機(jī)利母線等主設(shè)備上。鑒于差動(dòng)保護(hù)在以上設(shè)備中應(yīng)用的成功，以及過去技術(shù)水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保護(hù)上同樣采取制差動(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，可以無延時(shí)地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。6.3.2 變壓器的瓦斯保護(hù) 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)作于跳開變壓器兩側(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)。 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無法反映。因此，除設(shè)置瓦斯保護(hù)外，還要設(shè)置過電流，差動(dòng)等保護(hù)。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0.61.0m/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，通過鑒別氣體的性質(zhì)，做進(jìn)一步判別。瓦斯保護(hù)的原理接線如圖62所示。氣體繼電器的輕瓦斯觸點(diǎn)由開口杯控制，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。 為了防止變壓器內(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2QF2來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)何置，只發(fā)信號(hào)。瓦斯保護(hù)具有靈敏度高，動(dòng)作迅速，接線簡單等優(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)。圖6-2 變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖6.3.3 氣體繼電器構(gòu)成和動(dòng)作原理瓦斯保護(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6-2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%的坡度，通往氣體繼電器的連接管只有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)。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)。浮筒和擋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；檔板則由于本身的重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開的。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。瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號(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)上開口杯的信號(hào)回路接點(diǎn)閉合，光字牌燈亮。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口杯、固定在開口杯上的永磁鐵、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。圖63 瓦斯繼電器在變壓器上的安裝示意圖1- 變壓器油箱 2-聯(lián)通管 3-瓦斯繼電器 4-油枕 瓦斯保護(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)。6.3.4 變壓器的后備過電流流保護(hù) 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；較長的時(shí)限斷開變壓器各側(cè)的斷路器。過電流保護(hù)為電力變壓器相間短路的后備保護(hù)，當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(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6-4所示。圖6-4 變壓器過電流保護(hù)單相原理接地圖 定時(shí)限過電流保護(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)，也作為過負(fù)荷時(shí)的保護(hù)，一般采用過電流保護(hù)。過電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)，當(dāng)電流的幅值超過最大負(fù)荷電流值時(shí)啟動(dòng)。過電流保護(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)限過電流保護(hù)；另一種是出口動(dòng)作時(shí)間與過電流的倍數(shù)相關(guān)，電流越大，出口動(dòng)作越快，稱為反時(shí)限過電流保護(hù)。過電流保護(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，而且保護(hù)相鄰線路的全長，可以起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。定時(shí)限過電流保護(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是測量元件，用來判斷通過線路電流是否超過預(yù)設(shè)值；kT為延時(shí)元件，它以適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證裝置動(dòng)作有選擇性；KS用來發(fā)出保護(hù)動(dòng)作的信號(hào)。圖5-5為定時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖和展開圖。圖6-5 定時(shí)限過電流保護(hù)原理圖和展開圖(a)原理圖 (b)展開圖正常情況下，斷路器QF閉合，保持正常供電，線路中流過正常電流，此時(shí)電流繼電器不會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)線路發(fā)生相問短路故障時(shí)，線路中流過的電流迅速增加，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)S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。6.3.5 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)在大多數(shù)情況下，變壓器過負(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，過負(fù)荷保護(hù)裝在電源側(cè)；若i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)過負(fù)荷保護(hù)。一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝于發(fā)電機(jī)側(cè)和無電源側(cè)；當(dāng)三側(cè)都有電源時(shí)，各側(cè)均裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。變壓器的過負(fù)荷保護(hù)原理如圖66所示圖6-6 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)原理圖運(yùn)行中的變壓器如果過負(fù)荷，可能出現(xiàn)電流指示超過額定值，有功、無功功率表指示增大，或出現(xiàn)變壓器“過負(fù)荷”信號(hào)、“溫度高”信號(hào)和音響報(bào)警等信號(hào)。值班人員發(fā)現(xiàn)上述異?，F(xiàn)象或信號(hào)，應(yīng)按下述原則處理：(1)恢復(fù)警報(bào)，匯報(bào)班長、值長，并作好記錄。(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)市即投入。(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。(4)如屬正常過負(fù)荷，要可根據(jù)正常過負(fù)荷的倍數(shù)確定允許時(shí)間，若超過時(shí)間，應(yīng)立即減小負(fù)荷；同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)變壓器溫度的監(jiān)視，不得超過允許溫度值。(5)如屬事故過負(fù)荷，則過負(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。(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)市即匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)并進(jìn)行處理。6.3.6 變壓器的零序電壓保護(hù)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，零序電流的大小和分布與變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和位置有關(guān)。為了使零序保護(hù)有穩(wěn)定的保護(hù)范圍和足夠的靈敏度，在發(fā)電廠和變電所中，將部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行。因此，這些變壓器的中性點(diǎn)，有時(shí)接地運(yùn)行，有時(shí)不接地運(yùn)行。為了限制短路電流并保證系統(tǒng)中零序電流的大小和分布不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，變電站中通常只有部分變壓器的中性點(diǎn)接地。變壓器中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式有時(shí)根據(jù)需要也可以切換為中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式。(1)全絕緣變壓器。全絕緣變壓器除了裝設(shè)零序電流保護(hù)作為變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)外，還應(yīng)增設(shè)零序電壓保護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)。原理如圖6-7所示。圖67 零序電壓保護(hù)的原理接線和保護(hù)邏輯電路變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，零序電流保護(hù)投入；變壓器中性點(diǎn)如不接地運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障且失去中性點(diǎn)時(shí)，中性點(diǎn)不接地的變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電壓，放電間隙擊穿，間隙零序電流啟動(dòng)，跳開變壓器，將事故切除，避免間隙放電時(shí)間過長。如果萬一放電間隙拒動(dòng)，則零序電壓啟動(dòng)將變壓器切除。(2)中性點(diǎn)不設(shè)放電間隙的分級(jí)絕緣變壓器。對(duì)中性點(diǎn)不設(shè)放電間隙的分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)絕緣水平較低。為了防止中性點(diǎn)絕緣在工頻過電壓作用下?lián)p壞，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，應(yīng)采用零序電壓保護(hù)先斷開中性點(diǎn)不接地的變壓器，后采用零序電流保護(hù)斷開中性點(diǎn)接地的變壓器。6.3.7 變壓器的溫度保護(hù)當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負(fù)荷時(shí)，變樂器的油溫將升高。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)115150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響其壽命。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85，所以運(yùn)行中對(duì)變壓器的上層油溫要進(jìn)行監(jiān)視。凡是容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器均要裝設(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)。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)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)并開啟變壓器冷卻風(fēng)扇。如經(jīng)強(qiáng)風(fēng)冷卻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，這是為避免事故發(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)。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K，它由變壓器生產(chǎn)廠成套提供。它是一種非電量繼電器。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)是一靈敏的流體壓力表，他有一支可動(dòng)指針和兩支定位指針分別為黃色和紅色。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孔內(nèi)。7 各保護(hù)裝置的整定計(jì)算7.1 變壓器縱差保護(hù)整定計(jì)算及其校驗(yàn)表7-1 各參數(shù)參數(shù)變壓器高壓側(cè)計(jì)算數(shù)值變壓器低壓側(cè)計(jì)算數(shù)值額定電壓（kV）一次側(cè)額定電流（kA） 電流互感器接線方式選用電流互感器變比電流互感器二次則額定電流（A）350.132D300/55100.46Y1000/55從上表中可以看出 ，所以選擇較大者10kV側(cè)為基本側(cè)。計(jì)算變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并將其歸算到基本側(cè)。確定保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流：(1) 躲過外部故障時(shí)的最大不平衡電流： Iset=KrelIunb.max=13.1.81=2.35 kA (7-1) Iunb.max=f+U+0.1KnpKstIk.max =0.05+0.05+0.11.517.23 =2.35 kA (7-2)式中Krel：可靠系數(shù)，查閱工程手冊(cè)選用1.3。 f由電流互感器計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的誤差，取0.05; U由變壓器調(diào)壓引起的誤差，取為0.05; Knp非周期分量系數(shù)，取1.5； Kst電流互感器同型系數(shù)，取1； Ik.max外部短路故障時(shí)的最大短路電流；(2) 躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流Iset=KrelIl.max=1.30.69=0.897 kA (7-3)式中Krel可靠系數(shù)，取1.3； Il.max最大負(fù)荷電流； Il.max=KssIN=1.50.46=0.69 kA (7-4) Kss綜合負(fù)荷自啟系數(shù)，取1.5；（3）躲過變壓器最大勵(lì)磁涌流： Iset=KrelKuIN=1.340.46=2.39 kA (7-5)式中 ku勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)，取4； Krel可靠系數(shù)，取1.3； IN變壓器低壓側(cè)額定電流；按上面三個(gè)條件計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選取最大者為動(dòng)作電流：Iset=2.39kA 縱差動(dòng)保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限由變壓器供電的線路保護(hù)裝置的一段時(shí)限階段，一般取0.5s0.7s，這里取0.5s比較合適。 縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn)式：Ksen=Ik.minIset32=5.62.3932=2.022 (7-6)所以靈敏度要求。式中各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流，即系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下的短路電流。7.2 變壓器過電流保護(hù)的整定計(jì)算 Iset=KrelKreIl.max=1.30.850.69=1.06 kA (7-7)式中：Krel可靠系數(shù)，一般采用1.3； Kre返回系數(shù)，一般采用0.85； Il.max變壓器的最大負(fù)荷電流；過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)限。動(dòng)作時(shí)限由變壓器供電的線路保護(hù)裝置的最大時(shí)限大一時(shí)限階段，取0.5s0.7s，這里取0.5s(當(dāng)過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，增設(shè)電流速斷保護(hù)）。保護(hù)裝置的靈敏校驗(yàn): Ksen=IminIset=35.621.06=4.51.2 (7-8)所以選用的保護(hù)裝置滿足要求。式中:Imin最小運(yùn)行方式下，在靈敏度校驗(yàn)發(fā)生兩相短路時(shí)，流過保護(hù)裝置的最小短路電流。7.3 過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算IOP=KrelKreIN=1.050.850.46=0.568 kA (7-9)式中：Krel可靠系數(shù)，一般采用1.05； Kre返回系數(shù)，一般取0.85； IN低壓側(cè)額定電流。電力變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限一般取1015s過負(fù)荷保護(hù)無需檢驗(yàn)。7.4 變壓器零序電壓保護(hù)中性點(diǎn)不接地變壓器裝設(shè)零序電壓保護(hù)，在線路單相接地情況下中性點(diǎn)位移電壓升高時(shí)保護(hù)變壓器，避免絕緣破壞損壞變壓器。其零序電壓（3U0）定值一般整定為100V，保護(hù)動(dòng)作后帶0.3到0.5秒的延時(shí)跳變壓器各側(cè)斷路器。在制造時(shí)，其輔助二次繞組的變比按100/3的電壓設(shè)計(jì)，而不是按100/3線電壓設(shè)計(jì)，所以，在開口處出現(xiàn)100V零序電壓，當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，開口處的零序電壓小于100V。但電壓繼電器的整定值只需躲過正常運(yùn)行時(shí)的三相不平衡電壓和電壓互感器誤差等引起的零序電壓，一般為15V，所以發(fā)生單相接地時(shí)，通常都能使繼電器動(dòng)作。三相五柱式電壓互感器常用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中。在這種系統(tǒng)中如果發(fā)生單相接地，接地相對(duì)地電壓為零，非接地相對(duì)地電壓升高3倍。在這種情況下，五柱式的兩旁軛為產(chǎn)生的零序磁通提供了暢通的磁路，這就避免了普通互感器因零序磁路磁阻太大導(dǎo)致電流過大而發(fā)熱損壞。圖7-2為一臺(tái)三相五柱式電壓互感器接線，一次繞組接成星型，且中性點(diǎn)接地?；径卫@組也接成星型，并中性點(diǎn)接地，即可測量線電壓又可以測量相電壓。附加二次繞組每相的額定電壓按1003V設(shè)計(jì)，接成開口三角形，亦要求一點(diǎn)接地。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱，開口三角繞組引出端子上的電壓Ua1，X1為三相二次電壓之相量和，其值為零，但實(shí)際上因漏磁等因素的影響，Ua1，X1一般不為零，而有幾伏的不平衡電壓。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，電壓互感器一次側(cè)的零序電壓也感應(yīng)到二次側(cè)，因三相零序電壓大小相等、相位相同，故開口三角繞組兩端出現(xiàn)100V電壓，供給絕緣監(jiān)視繼電器，使之發(fā)出一個(gè)故障信號(hào)圖7-2 一臺(tái)三相五柱電壓互感器接線表7-1 三相五柱式電壓互感器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）二次額定容量(VA)最大容量(VA) 一次線圈二次線圈輔助線圈3級(jí)JSJW-101030.130.134809608.1瓦斯保護(hù)繼電器的選型8.1.1瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)的簡介及瓦斯保護(hù)原理查找相關(guān)規(guī)定我們可以知道800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝瓦斯保護(hù)。本設(shè)計(jì)采用瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)之一，瓦斯保護(hù)是反映變壓器內(nèi)部故障最有效最靈敏的保護(hù)裝置，是最重要的變壓器的保護(hù)之一 ，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護(hù)動(dòng)作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)裝置。對(duì)于變壓器油箱內(nèi)的故障，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)反應(yīng)。又如變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝的匝間短路,雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會(huì)造成局部繞組嚴(yán)重過熱產(chǎn)生強(qiáng)烈的油流向油枕方向沖擊,但表現(xiàn)在相電流上卻并不大,因此差動(dòng)保護(hù)沒有反應(yīng),但瓦斯保護(hù)對(duì)此卻能靈敏地加以反應(yīng),這就是差動(dòng)保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)的原因。瓦斯保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，對(duì)緩慢發(fā)展的故障，其靈敏性比變壓器的差動(dòng)保護(hù)優(yōu)越，能夠反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障，但對(duì)變壓器油箱外部套管引出線上的短路不能反應(yīng)，對(duì)絕緣突發(fā)性擊穿的反應(yīng)不及差動(dòng)保護(hù)；而且在強(qiáng)烈地震期間和變壓器新投入時(shí)，瓦斯保護(hù)不能投到跳閘位置,所以瓦斯保護(hù)一般與差動(dòng)保護(hù)共同使用構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。本設(shè)計(jì)采取的瓦斯保護(hù)的原理如下圖8-1所示。瓦斯保護(hù)不但在發(fā)生故障和危險(xiǎn)的時(shí)候動(dòng)作，也在變壓器內(nèi)部出現(xiàn)空氣和油的沖擊時(shí)動(dòng)作，其中輕瓦斯保護(hù)作用于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于跳閘或轉(zhuǎn)回信號(hào)。重瓦斯動(dòng)作，會(huì)立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大