精品資料（2021-2022年收藏）熱電廠繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

1、摘 要本文主要設(shè)計(jì)某個(gè)新建的熱電廠繼電保護(hù)。熱電廠內(nèi)各種電氣設(shè)備種類多而復(fù)雜，電氣設(shè)備包括一次設(shè)備與二次設(shè)備，由于一次設(shè)備價(jià)格昂貴且容易發(fā)生故障，必須要對(duì)其配備繼電保護(hù)來保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。首先，根據(jù)熱電廠原始資料而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電氣接線圖，對(duì)熱電廠的繼電保護(hù)的經(jīng)濟(jì)與可靠性考慮，以及在滿足速動(dòng)性、選擇性、靈敏性的條件下，確定該熱電廠發(fā)電機(jī)、變壓器、出口輸電線路、母線等一次設(shè)備的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方案。然后在分別對(duì)各個(gè)一次設(shè)備的繼電保護(hù)進(jìn)行具體的整定，其中有整定值的計(jì)算與靈敏系數(shù)計(jì)算。最后基于理論的整定計(jì)算在對(duì)熱電廠的故障進(jìn)行Matlab仿真分析，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)特性能有直觀的考察，同時(shí)還驗(yàn)證了Mat

2、lab對(duì)電力系統(tǒng)的重要性。關(guān)鍵詞：熱電廠；電氣設(shè)備；繼電保護(hù)；整定計(jì)算；Matlab仿真；IVThe Relay Protection Design of Thermal Power PlantAbstract：This thesis is mainly for the relay protection design of thermal power plant. Many kinds of electrical equipment in the power plant are complex, electrical equipment including primary equipment

3、and secondary equipment. because primary equipment is expensive and easy to happen accident, it must be equipped with relay protection to ensure the stable operation of the power system. First of all, according to the original data of thermal power plant to design Electrical wiring diagram. on the o

4、ne hand,thermal power plants of relay protection must consider economy and reliability, on the other hand, it also need to meet the speed and mobility, selectivity, sensitivity of conditions. Determining the design of the power plants generator , transformer, export transmission lines, buses and oth

5、er primary equipment of relay protection.Then each one relay device need to specific calculating separately, including calculating setting value and sensitivity coefficient.Finally, based on the theory of setting calculation, using Matlab simulation in thermal power plant failures, it is having a go

6、od observe in transient characteristics of the power system, and also verifying the importance of Matlab in the power system.Key words： Power Plant; electrical equipment; relay; setting calculation; Matlab simulation;目 錄第1章 前 言11.1 熱電廠及其電氣設(shè)備簡述11.2 繼電保護(hù)原理及其要求21.3 熱電廠的特點(diǎn)及其原始資料4第2章 熱電廠電氣設(shè)備的故障、異常運(yùn)行62.1

7、電氣設(shè)備的典型故障62.1.1 發(fā)電機(jī)故障62.1.2 變壓器故障72.1.3 輸電線路、母線故障82.2 電氣設(shè)備的異常運(yùn)行8第3章 發(fā)電機(jī)的保護(hù)與整定103.1 引言103.2 定子繞組短路故障的保護(hù)103.2.1 比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)103.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)133.3 定子繞組單相接地的保護(hù)143.4 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)153.5 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路接地保護(hù)163.5.1絕緣檢查裝置173.5.2直流電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)173.6 汽輪機(jī)的超速保護(hù)17第4章 變壓器的保護(hù)與整定194.1 變壓器的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)194.2 變壓器的相間短路的后備保護(hù)214.4 變壓器的其他保護(hù)244.4.1

8、過勵(lì)磁保護(hù)244.4.2瓦斯保護(hù)25第5章 輸電線路、母線的保護(hù)與整定265.1 110KV出口線路的保護(hù)與整定265.1.1相間距離保護(hù)265.1.2零序電流保護(hù)285.2 10.5KV母線的保護(hù)與整定30第6章 Matlab故障仿真316.1 Matlab軟件簡介316.2 Matlab故障仿真31結(jié) 論38致 謝39參考文獻(xiàn)40第1章 前 言 電能是現(xiàn)代社會(huì)必不可少的能量，它被廣泛用于國家工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、民用等各個(gè)領(lǐng)域。我國是人口大國，對(duì)電能的需求很大，在前幾十年造成了供電少于用電的情況，引起了能源大恐慌。電力系統(tǒng)主要是指發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，當(dāng)其中某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，電

9、能就不能滿足供電要求。電能質(zhì)量由三部分組成，為頻率、電壓、波形，我國的規(guī)定頻率為50HZ，波形為正弦波，我國規(guī)定了各種電壓等級(jí)，在輸電中還使用了特高壓直流輸電，交流電壓有220V、6KV、10KV、35KV、100KV、220KV、500KV、1000KV等，直流電壓等級(jí)有100KV、500KV、800KV等。電力系統(tǒng)的運(yùn)行有一定的基本要求，可以總結(jié)為安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)。這三者既有矛盾又有統(tǒng)一，因此處理原則就是在保證安全和電能質(zhì)量符合要求的情況下使電力系統(tǒng)的運(yùn)行能夠最經(jīng)濟(jì)。因?yàn)殡娔軣o法大量儲(chǔ)存，所以電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時(shí)間內(nèi)完成，發(fā)電必須每時(shí)每刻與用電保持平衡。1.1 熱電廠及其

10、電氣設(shè)備簡述 1. 發(fā)電廠的分類隨著現(xiàn)代電力科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生電能的方式各種各樣，如按發(fā)電廠使用的能源來分類大概可分為火電、水電、核電、地?zé)岚l(fā)電、風(fēng)電以及太陽能發(fā)電等。火電廠又可以分為凝汽式發(fā)電廠和熱電廠，主要區(qū)別是前者向外只供電，后者是既供電又供熱，使用的是熱電聯(lián)產(chǎn)方式。火電廠主要是使用原煤、石油、CNG、余熱、易燃燒的垃圾等來生產(chǎn)電能?；痣姀S中能量轉(zhuǎn)變過程。我國的發(fā)電廠主要以火電廠為主，其次是水電廠，如今正大力發(fā)展核電，因?yàn)楹穗姲l(fā)電效率高又是清潔能源。國內(nèi)比較出名的火電廠是國電浙江北侖發(fā)電廠、大唐國際托克托發(fā)電廠等。水電廠可以分為常規(guī)水電廠、抽水蓄能水電廠和潮汐水電廠，它是使用水能來生產(chǎn)

11、電能，水能包括水的動(dòng)能與勢能，水能的大小取決于水流的快慢與水頭的高低。水電廠能量轉(zhuǎn)變過程是。我國已建造了很多大型水電站，如三峽水電站、向家壩水電站、龍灘水電站、錦屏一、二級(jí)水電站、瀑布溝水電站等。核電廠又可分為壓水堆核電廠、重水堆核電廠和快堆核電廠，使用的燃料是鈾，讓原子核裂變釋放的核能來生產(chǎn)電能。核電廠能量轉(zhuǎn)變過程是原子核裂變的核能熱能機(jī)械能電能。目前我國的核電廠裝機(jī)容量在全國裝機(jī)規(guī)模的比重還達(dá)不到世界平均水平，法國核電裝機(jī)比重世界最大。我國也已經(jīng)造了一批核電廠，如中核秦山核電、田灣核電、中廣核大亞灣核電等3。 2. 發(fā)電廠的電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電和用電過程中，為了滿足電力工業(yè)技

12、術(shù)要求，電力系統(tǒng)中安裝了許多各式各樣的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)中起Start、轉(zhuǎn)換、監(jiān)測、檢測、調(diào)整、Protect、切換和Stop等作用。按所起的作用不同，可以分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備是直接用于生產(chǎn)和使用電能的設(shè)備，它比控制回路中的所有二次設(shè)備電壓高的電氣設(shè)備。一次設(shè)備有各種類型的發(fā)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、各種電壓等級(jí)的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、接觸器、刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、串聯(lián)并聯(lián)的電容器、靜止補(bǔ)償器等等。一次回路（一次接線系統(tǒng)）是由互相連接的一次設(shè)備，來組成發(fā)電、輸電、配電和用電的電氣主接線圖。二次設(shè)備的作用是對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，檢測，控制，保護(hù)，調(diào)節(jié)，二次

13、設(shè)備也是不直接和電能發(fā)生關(guān)聯(lián)的設(shè)備。二次設(shè)備有熔斷器、控制開關(guān)、各種繼電器、控制電纜、自動(dòng)化儀器儀表、信號(hào)裝置、自動(dòng)裝置等7。1.2 繼電保護(hù)原理及其要求 1. 繼電保護(hù)基本原理隨著電力自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行后，電力系統(tǒng)應(yīng)能快速的甄別出哪個(gè)電氣設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)異常，此時(shí)就要靠繼電保護(hù)裝置起作用。繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)能夠安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行,它的特點(diǎn)是斷續(xù)控制，動(dòng)作速度快，有很強(qiáng)的選擇性。它的首要職責(zé)是當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí),向現(xiàn)場工作人員及控制電氣主設(shè)備的斷路器發(fā)出信號(hào)于報(bào)警或跳閘，讓維修人員進(jìn)行故障處理，來達(dá)到無故障部分繼續(xù)生產(chǎn),并有效阻止異常運(yùn)行

14、狀態(tài)給系統(tǒng)造成更嚴(yán)重的故障與事故。繼電保護(hù)裝置一定要有準(zhǔn)確判斷被保護(hù)元件是處于正常工作狀態(tài)還是發(fā)生了故障或異常運(yùn)行，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要裝置。但是繼電保護(hù)設(shè)備若要準(zhǔn)確擁有這一重大功能，其重要基本思路是需要清楚知道當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障后與故障前的電氣量與非電氣量的變化特征。 其中當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變和測量阻抗發(fā)生變化等。正常運(yùn)行和發(fā)生三相短路時(shí)，系統(tǒng)只有正序分量。但是當(dāng)有不對(duì)稱短路發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)三序分量即正序、負(fù)序和零序。若發(fā)生兩相接地短路及單相接地短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)負(fù)序與零序分量；若發(fā)生兩相相間短路后，則只會(huì)有負(fù)序電壓

15、和負(fù)序電流。利用短路故障時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。如反應(yīng)發(fā)生短路時(shí)電流急劇增大的過電流保護(hù)、反應(yīng)短路時(shí)母線電壓降低的低電壓保護(hù)、反應(yīng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)出現(xiàn)零序、負(fù)序分量的零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和距離保護(hù)（低阻抗保護(hù)）、反應(yīng)被保護(hù)元件兩端電氣量的變化特征并用以比較的縱聯(lián)保護(hù)等等。另外，上面所述都是使用工頻電氣量作為依據(jù)的保護(hù)，由于某些電力系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)造等特點(diǎn)可以用某些非電氣量作為保護(hù)的依據(jù)。例如變壓器的瓦斯保護(hù)；反應(yīng)電機(jī)繞組溫度升高的過熱保護(hù)等等2。 2.繼電保護(hù)的基本要求隨著繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)際使用中要滿足四個(gè)基本要素,即可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。這四者既有矛盾

16、性又有統(tǒng)一性，因此在使用中并不能做到十全十美，但只要能做到符合電力系統(tǒng)要求就行。可靠性即安全性與信賴性，安全性指不該動(dòng)作就不動(dòng)作，信賴性指該動(dòng)作就動(dòng)作，這是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的最根本要求；選擇性是指當(dāng)發(fā)生故障時(shí)由保護(hù)本身確定發(fā)生故障的元件并動(dòng)作于跳閘或信號(hào)，讓無故障元件繼續(xù)安全可靠運(yùn)行。選擇性能否達(dá)到目的主要是由保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與靈敏度來完成；靈敏性是對(duì)故障與不正常運(yùn)行的反應(yīng)能力，任何原因引起的都應(yīng)可靠反應(yīng)，一旦不能反應(yīng)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)事故。因此繼電保護(hù)裝置中就要有滿足實(shí)際要求的靈敏系數(shù)，它與繼電保護(hù)中的整定值有關(guān)；速動(dòng)性是指當(dāng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置要快速的反應(yīng)于跳閘或發(fā)信號(hào),以減輕受損后果。

17、一般主保護(hù)都應(yīng)要快速動(dòng)作，后備保護(hù)才要帶有一定的時(shí)限才能動(dòng)作4。1.3 熱電廠的特點(diǎn)及其原始資料熱電廠與其他類型電廠的區(qū)別就是使用了熱電聯(lián)產(chǎn)方式，顧名思義，熱電聯(lián)產(chǎn)就是給用戶既供電又供熱。在化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能過程中，會(huì)抽出一部分可調(diào)節(jié)的熱能用于取暖用熱，剩余的由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，兩者之間可調(diào)節(jié)，既可供電多供熱少，也可供電少供熱多8。該新建熱電廠裝機(jī)三臺(tái)，凝氣式機(jī)組210+14MW,總共24MW，三臺(tái)機(jī)組額定電壓均為10.5KV，10.5KV母線為單母線接線方式，三臺(tái)機(jī)組均通過10.5KV母線與121KV /10.5KV的升壓變壓器相連，升壓之后直接把電能輸送到110KV變電站。廠用電系統(tǒng)可由

18、上述10.5KV母線通過10.5/0.4KV降壓變壓器進(jìn)行降壓通過0.4KV母線供給廠用電或者外接10KV母線通過10.5/0.4KV降壓變壓器供給廠用電。該新建熱電廠的一次電氣主接線圖如圖1-1所示：圖1-1該新建熱電廠的電氣一次主接線圖第2章 熱電廠電氣設(shè)備的故障、異常運(yùn)行2.1 電氣設(shè)備的典型故障2.1.1 發(fā)電機(jī)故障 發(fā)電機(jī)為汽輪發(fā)電機(jī)雙水內(nèi)冷式，型號(hào)分別為QFSN-10-2與QFSN-4-2，發(fā)電機(jī)極數(shù)均為2極，Ue均為10.5KV，COS=0.8（滯后),10MW的額定電流為687.3A，4MW的額定電流為274.9A，發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 發(fā)電機(jī)簡易結(jié)構(gòu)圖 發(fā)電

19、機(jī)的主要故障為： 定子繞組的相間短路。發(fā)電機(jī)的定子繞組設(shè)計(jì)為全絕緣結(jié)構(gòu)，但可能由于使用時(shí)間過長或者保養(yǎng)不夠周全而發(fā)生絕緣老化、過電壓沖擊等，從而在A、B、C三相中的某一相定子繞組絕緣受損而導(dǎo)致對(duì)地?fù)舸?，在短路的地方產(chǎn)生燒斷現(xiàn)象，把多匝導(dǎo)線熔斷，短路電流急速增大，對(duì)定子繞組等有極大的沖擊和損傷。 定子一相繞組內(nèi)的匝間短路。發(fā)電機(jī)的A、B、C三相中的每一相由多個(gè)分支構(gòu)成，分支又由很多匝的線圈捆在一起，當(dāng)某一相中的分支與另一分支或者同一分支不同匝之間發(fā)生絕緣損壞就會(huì)造成匝間短路，產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)震動(dòng)加劇、發(fā)電機(jī)無功功率下降。 定子繞組發(fā)生單相接地短路。發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、鐵芯等構(gòu)成，當(dāng)

20、定子線圈與鐵芯之間的絕緣發(fā)生穿孔現(xiàn)象而產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，產(chǎn)生一定數(shù)值的電流，當(dāng)此電流持續(xù)時(shí)間過長會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生更嚴(yán)重的故障。轉(zhuǎn)子繞組的故障。包括接地、匝間短路和斷線故障。接地和匝間短路障礙主要是由于絕緣降低和損壞引起的，接頭開焊和熱變形會(huì)引起斷線9。2.1.2 變壓器故障 升壓變壓器三相油浸風(fēng)冷式，型號(hào)為SF9-31500/110，額定容量為31500KVA，額定電壓為110KV，變比為（121+22.5%）/10.5KV，短路電壓百分?jǐn)?shù)Uk=10.5%，連接形式為YN，d11。變壓器的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，圖2-2 變壓器內(nèi)部簡易結(jié)構(gòu)圖 變壓器的主要故障有： 套管和引出線上發(fā)生相間短路。變壓器的套

21、管和引出線不是密封的而是裸露在外面，套管和引出線周圍非常容易有污垢存在，在大霧或小雨的天氣條件下會(huì)在其的絕緣表面上留有導(dǎo)電通道，使它的絕緣效果降低，從而在高電壓的條件下發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，因此會(huì)發(fā)生相間短路。 套管和引出線上發(fā)生接地短路。變壓器的套管和引出線不是密封的而是裸露在外面，套管和引出線周圍非常容易有污垢存在，在大霧或小雨的天氣條件下會(huì)在其的絕緣表面上留有導(dǎo)電通道，使它的絕緣效果降低，從而在高電壓的條件下發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，因此會(huì)發(fā)生接地短路。 繞組的相間短路。當(dāng)變壓器的主絕緣老化或者降低時(shí)，變壓器油的擊穿電壓降低，更嚴(yán)重情況下會(huì)發(fā)生相間短路。 某相中繞組的匝間短路。當(dāng)變壓器由于長時(shí)間

22、的過載運(yùn)行而導(dǎo)致主絕緣老化或者降低時(shí)，某相繞組的匝與匝之間就會(huì)發(fā)生短路，使變壓器油溫升高，油中有時(shí)候會(huì)有“吱吱”聲。某相繞組的接地短路。由于雷電大氣過電壓及操作過電壓的作用使繞組受到短路電流的沖擊發(fā)生變形，主絕緣損壞、折斷而發(fā)生接地短路。接地短路后有變壓器油受潮后絕緣強(qiáng)度降低、油質(zhì)變壞等嚴(yán)重后果9。2.1.3 輸電線路、母線故障 輸電線路起傳輸電能的作用，該新建熱電廠的出口線路電壓等級(jí)為110KV，輸電線路為三相線路分別為A、B、C相。其中輸電線路的主要故障為： 某一相發(fā)生接地短路。主要原因有導(dǎo)線由于質(zhì)量原因發(fā)生斷線、在惡劣條件下絕緣子發(fā)生擊穿、被樹木鳥類短接而發(fā)生瞬時(shí)性故障等而發(fā)生單相接地短

23、路，單相接地短路是占輸電線路故障的80%以上。 某兩相之間發(fā)生接地短路和兩相短路。A、B、C三相中的某兩個(gè)相之間的絕緣在惡劣條件下或質(zhì)量原因而遭到擊穿或閃絡(luò)放電現(xiàn)象，發(fā)生兩相短路。 三相短路。A、B、C三相中的相之間的絕緣在惡劣條件下或質(zhì)量原因而遭到擊穿或閃絡(luò)放電現(xiàn)象，發(fā)生三相短路。 某一相斷線。當(dāng)發(fā)生單相斷線或兩相斷線，系統(tǒng)就處于非全相運(yùn)行。 某兩相斷線。 母線起傳輸、分配電能的作用，該新建熱電廠的母線為10.5KV，其中母線的主要故障為： 各種類型的接地短路。包括單相接地和兩相接地短路。 各種類型的相間短路。包括兩相短路和三相短路。2.2 電氣設(shè)備的異常運(yùn)行1、 發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行有： 由

24、于外部發(fā)生各種類型的短路而引起的定子繞組過電流現(xiàn)象。 由于負(fù)荷長期超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的對(duì)稱過負(fù)荷現(xiàn)象。 由于外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流現(xiàn)象。 突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓現(xiàn)象。 勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷。 汽輪機(jī)主汽門突然失閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。2、 變壓器的不正常運(yùn)行有： 由于變壓器外部短路引起的過電流現(xiàn)象。 由于負(fù)荷長時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷現(xiàn)象。 由于風(fēng)扇故障或漏油引起冷卻能力的下降等12。第3章 發(fā)電機(jī)的保護(hù)與整定3.1 引言發(fā)電機(jī)的保護(hù)有：反映相間短路的發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)(比率制動(dòng)式縱差保護(hù))；反映定子繞組匝間短路的發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)

25、保護(hù)；反映定子繞組單相接地短路的定子接地保護(hù)；反映發(fā)電機(jī)外部相間短路時(shí)的后備保護(hù)；反映勵(lì)磁回路接地的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)與轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)；反映低勵(lì)磁和失磁的失磁保護(hù);反應(yīng)汽輪機(jī)超速的超速保護(hù)。3.2 定子繞組短路故障的保護(hù)定子繞組內(nèi)部故障包括相間短路、同相不同分支間短路、同相同分支匝間短路和定子繞組的分支開焊故障?，F(xiàn)針對(duì)以上故障分別配置了比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)與橫差動(dòng)保護(hù)。3.2.1 比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理如下：如圖3-1所示，將發(fā)電機(jī)兩側(cè)變比和型號(hào)相同的電流互感器TA二次側(cè)如下圖示極性端縱向連接起來，差動(dòng)繼電器KD接于其差回路中，規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)為正方向。當(dāng)正常運(yùn)行或外部K1故

26、障時(shí)，與反向流入KD，KD的電流為 （3-1）因此KD不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部K2故障時(shí)，與同向流入KD，KD的電流為 （3-2）當(dāng)大于KD的整定值，KD就動(dòng)作。上述情況實(shí)在理想情況下討論的，但實(shí)際上由于兩側(cè)TA的勵(lì)磁特性、飽和特性并不是完全一樣，所以正常運(yùn)行或外部K1故障時(shí)總有一定量值的不平衡電流流入KD，故內(nèi)部K2故障時(shí)必須大于這一不平衡電流才能正確動(dòng)作。圖3-1 變壓器縱差保護(hù)接線圖實(shí)際運(yùn)用中，上述保護(hù)的靈敏系數(shù)較低而且不滿足靈敏度的要求，所以為了提高保護(hù)的靈敏系數(shù)，專門采用了比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)來代替上述的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。比率制動(dòng)式原理如圖3.2：圖3-2 比率制動(dòng)差動(dòng)接線圖差動(dòng)電流可表示為

27、： （3-3） 制動(dòng)電流可表示為： （3-4）比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程為： （3-5） 其中為拐點(diǎn)電流，為最小啟動(dòng)電流，K為制動(dòng)線斜率（圖3.3所示BC的斜率）。圖3-3當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或發(fā)生外部短路時(shí)，差動(dòng)電流接近為零，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，而在發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，差動(dòng)電流明顯增大，而與相位接近相反，減小了制動(dòng)量，從而靈敏動(dòng)作。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微故障時(shí)，雖然有負(fù)荷電流制動(dòng)，但制動(dòng)量比較小，保護(hù)一般也能可靠動(dòng)作。、K為具有比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)的三要素。比率制動(dòng)特性縱差保護(hù)整定如下：（1）.確定最小啟動(dòng)電流：最小啟動(dòng)電流計(jì)算公式為 （3-6） 參數(shù)代表含義如下表3-1：表3-1 參數(shù)發(fā)電機(jī)的

28、額定電流，1#、2#發(fā)電機(jī)為687.3A，3#發(fā)電機(jī)為274.9A。發(fā)電機(jī)的電流互感器的變比，變比為1000/5。在計(jì)算公式中取0.2倍，則將具體值代入式（3-6）得1#、2#機(jī)組的最小啟動(dòng)電流687.30.21000/5=0.6873A，3#機(jī)組的274.90.2400/5=0.6873A。 （2）.確定拐點(diǎn)電流：拐點(diǎn)電流的大小，決定保護(hù)開始產(chǎn)生制動(dòng)作用的電流的大小，當(dāng)最小動(dòng)作電流及動(dòng)作特性曲線的斜率K相同的情況下，最小啟動(dòng)電流越小，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)越小，而制動(dòng)區(qū)增大；反之亦反。因此，拐點(diǎn)電流的大小，直接影響差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度?；谝陨显颍m當(dāng)?shù)販p小拐點(diǎn)電流，現(xiàn)整定計(jì)算公式為 （3-7）

29、將具體值代入（3-7）得1#、2#機(jī)組0.8687.31000/5=2.7492A，3#機(jī)組0.8274.9400/5=2.749A。（3）.確定斜率K：斜率可整定為 （3-8）其中為最大短路電流，在實(shí)際整定中一般取K=0.3。綜上所得，比率式制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下：，3.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組每一相都由多個(gè)并聯(lián)的支路組成，每個(gè)支路都由多匝線圈組成，在同一支路或同相不同的支路繞組間容易發(fā)生匝間短路。傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)，所以要配置橫差動(dòng)保護(hù)來反應(yīng)匝間短路。當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)，由于正常運(yùn)行時(shí)的各繞組的分支等電動(dòng)勢的情況發(fā)生改變而形成電勢差從而在繞組的分支間產(chǎn)生環(huán)流，利用這個(gè)環(huán)流來構(gòu)

30、成橫差動(dòng)保護(hù)。如圖3-4是同分支匝間短路時(shí)構(gòu)成的裂相橫差動(dòng)保護(hù)，此時(shí)在差動(dòng)回路中將會(huì)有,當(dāng)大于啟動(dòng)電流時(shí)保護(hù)動(dòng)作。但是當(dāng)短路匝數(shù)較小時(shí)，環(huán)流也較小，如果此時(shí)的小于啟動(dòng)電流，保護(hù)就不會(huì)動(dòng)作，所以橫差動(dòng)保護(hù)有死區(qū)。如圖3-5是同相不同的分支發(fā)生匝間短路的單元件橫差動(dòng)保護(hù)，只要發(fā)生匝間短路的兩分支間存在電勢差也會(huì)有環(huán)流存在，當(dāng)差動(dòng)回路中的大于啟動(dòng)電流保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，但是當(dāng)1=2時(shí)，兩分支不會(huì)存在電勢差就不會(huì)有環(huán)流存在，因此保護(hù)不能動(dòng)作，此時(shí)保護(hù)存在死區(qū)1。圖3-4同分支匝間短路的裂相橫差動(dòng)保護(hù)圖3-5同相不同的分支匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)橫差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流整定如下：由于發(fā)電機(jī)不同中性點(diǎn)之間有不平衡電流存在

31、，保護(hù)的啟動(dòng)電流必須要克服不平衡電流，通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以整定得到啟動(dòng)電流為 （3-9）其中為發(fā)電機(jī)的額定電流，電流互感器為1000/5，取0.3倍，則將數(shù)據(jù)代入（3-9）得1#、2#機(jī)組的0.3687.31000/5=1.0310A。3#機(jī)組的0.3274.91000/5=0.4123A。3.3 定子繞組單相接地的保護(hù)由于該新建三臺(tái)發(fā)電機(jī)組直接與10.5KV母線相連接，當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地時(shí)，此時(shí)不需考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用，當(dāng)單相接地故障電流即接地電容電流小于4A時(shí)，不需要裝設(shè)保護(hù)，但是接地電容電流大于4A時(shí)，就必須裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置10。假設(shè)A相定子繞組中發(fā)生金屬性接地故障，故

32、障點(diǎn)距離中性點(diǎn)，由電力系統(tǒng)分析知識(shí)可以得到故障零序電壓為 （3-10）當(dāng)故障點(diǎn)離發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)越遠(yuǎn)時(shí)，零序電壓越高。如圖3-6反應(yīng)的是零序電壓與與的變化關(guān)系圖。其中為零序電壓定子接地保護(hù)的動(dòng)作電壓。圖3-6 零序電壓與的關(guān)系 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以整定為10V。3.4 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的失磁是指勵(lì)磁突然消失或部分消失（低勵(lì)），此時(shí)的勵(lì)磁電流下降到零或下降到靜態(tài)穩(wěn)定極限所對(duì)應(yīng)殺我勵(lì)磁電流以下。失磁后，發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢隨著勵(lì)磁電流的下降而下降，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（制動(dòng)轉(zhuǎn)矩）小于機(jī)械轉(zhuǎn)矩（加速轉(zhuǎn)矩），發(fā)電機(jī)將加速運(yùn)轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)的功角增大，當(dāng)增大到超過靜態(tài)穩(wěn)定極限角時(shí)，發(fā)電機(jī)與其所連接的系統(tǒng)就會(huì)失去同步

33、。該新建的熱電廠發(fā)電機(jī)組采用汽輪機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)在很小的轉(zhuǎn)差下可以異步運(yùn)行一段時(shí)間。該新建發(fā)電機(jī)組的失磁保護(hù)由機(jī)端測量阻抗元件和轉(zhuǎn)子低電壓保護(hù)構(gòu)成。阻抗元件在阻抗復(fù)平面上的動(dòng)作特性為異步邊界阻抗圓，當(dāng)測量阻抗位于圓內(nèi)且轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組電壓小于啟動(dòng)電壓時(shí)，失磁保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生失磁后，發(fā)電機(jī)端測量阻抗的變化如圖3-7所示，由電機(jī)學(xué)知識(shí)可得以下公式 ， （3-11）其中為發(fā)電機(jī)的同步電動(dòng)勢，為無窮大系統(tǒng)的相電壓，為功角，為系統(tǒng)電抗之和。當(dāng)發(fā)電機(jī)從失磁到是不前，發(fā)電機(jī)端的測量阻抗為 （3-12）由于、P、Q、為常數(shù)，因此它是個(gè)等有功阻抗圓，如圖3.7中的等有功圓；當(dāng)發(fā)電機(jī)在臨界失步點(diǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)端測量阻

34、抗為 （3-13）此時(shí)測量阻抗在圓周上，如圖3.7中的b點(diǎn)；當(dāng)靜態(tài)穩(wěn)定破壞后處于異步運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)端測量阻抗為 （3-14）此時(shí)測量阻抗如圖3.7中的C點(diǎn)2。圖3-7 機(jī)端測量阻抗在失磁后的變化軌跡當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓會(huì)出現(xiàn)一定程度的減低，當(dāng)降低到且小于某一啟動(dòng)電壓時(shí)，保護(hù)就會(huì)動(dòng)作?，F(xiàn)整定該啟動(dòng)電壓公式如下： （3-15）其中為發(fā)電機(jī)的空載勵(lì)磁電壓。3.5 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路接地保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程中可能由于某些人為、質(zhì)量原因而造成絕緣破壞會(huì)引起勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障，如未及時(shí)切除則會(huì)造成更嚴(yán)重的兩點(diǎn)接地故障，將會(huì)嚴(yán)重降低發(fā)電機(jī)的壽命。因此則要裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)。3.

35、5.1絕緣檢查裝置當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，兩電壓表的讀數(shù)相等，但是當(dāng)勵(lì)磁回路對(duì)地絕緣水平下降時(shí)，兩電壓表讀數(shù)不相等。但缺點(diǎn)是：在勵(lì)磁繞組中點(diǎn)接地時(shí)，兩電壓表讀數(shù)也相等，即存在動(dòng)作死區(qū)。3.5.2直流電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)通過合理選擇、調(diào)整各臂電阻值?？勺龅絼?lì)磁繞組正常運(yùn)行時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，電橋失去平衡，流過繼電器的電流大于其動(dòng)作電流，保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)勵(lì)磁繞組上的某一點(diǎn)d經(jīng)過渡電阻Rg接地后，電橋失去平衡，流過電流繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流時(shí)保護(hù)就會(huì)動(dòng)作。但缺點(diǎn)是：接地點(diǎn)靠近中點(diǎn)M時(shí)，保護(hù)無法動(dòng)作，即保護(hù)有死區(qū)5。圖3-8直流電橋勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)消除死區(qū)措施：在電阻R

36、1的橋臂中串接了非線性元件穩(wěn)壓管，其阻值隨外加勵(lì)磁電壓的大小而變化，因此，保護(hù)裝置的死區(qū)隨勵(lì)磁電壓改變而移動(dòng)位置。這樣在某一電壓下的死區(qū)，在另一電壓下則變?yōu)閯?dòng)作區(qū)，從而減小了保護(hù)拒動(dòng)的機(jī)率。轉(zhuǎn)子偏心和磁路不對(duì)稱等原因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子繞組的交流電壓，使轉(zhuǎn)子繞組中點(diǎn)對(duì)地電壓不保持為零，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。利用這個(gè)波動(dòng)的電壓來消除保護(hù)死區(qū)。3.6 汽輪機(jī)的超速保護(hù)汽輪機(jī)超速是指汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過本身額定轉(zhuǎn)速的112%。在火電廠及熱電廠中，當(dāng)有汽輪機(jī)超速事故發(fā)生時(shí)，此時(shí)是汽輪機(jī)最為危險(xiǎn)的事故之一。因?yàn)楫?dāng)汽輪機(jī)發(fā)生嚴(yán)重超速，輕則由于離心力過大造成轉(zhuǎn)動(dòng)部件的損壞，嚴(yán)重時(shí)造成大軸斷裂、推力支承軸承碎裂，葉片斷裂，汽

37、輪機(jī)動(dòng)靜部分嚴(yán)重摩擦，有時(shí)還會(huì)因?yàn)橛蛪旱纳?，造成機(jī)組油系統(tǒng)著火，引發(fā)機(jī)組報(bào)廢性事故。因此在熱電廠的安規(guī)中要多方面地杜絕發(fā)生汽輪機(jī)嚴(yán)重超速事故，并且要專門制定汽輪機(jī)嚴(yán)重超速時(shí)的安全操作制度。汽輪機(jī)超速發(fā)生在汽輪發(fā)電機(jī)組空載的時(shí)候，當(dāng)汽輪機(jī)的蒸汽量大于其本身空載所需維持的蒸汽量時(shí)就會(huì)發(fā)生超速事故。這種一般會(huì)發(fā)生在汽輪機(jī)瞬間甩掉電負(fù)荷或汽負(fù)荷而對(duì)應(yīng)地切掉汽輪機(jī)進(jìn)汽措施失效的情況下。其具體原因如下表3-2：表3-2 超速原因表（1） 調(diào)速系統(tǒng)故障或有缺陷。具體有調(diào)速汽門不能關(guān)閉或者漏氣量大；抽汽逆止門不嚴(yán)或拒絕動(dòng)作；運(yùn)行方式不合理或調(diào)整不當(dāng)?shù)?。?） 汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)故障。具體有危急保安器不動(dòng)作或

38、動(dòng)作轉(zhuǎn)速過高；危急保安器滑閥卡澀無法動(dòng)作；自動(dòng)主汽門和調(diào)速汽門卡澀等。（3）運(yùn)行中操作調(diào)整不當(dāng)。具體有油質(zhì)管理不善；檢修質(zhì)量不良；運(yùn)行中蒸汽品質(zhì)不良等。汽輪機(jī)的超速保護(hù)有OPC保護(hù)、DEH超速保護(hù)和TSI超速保護(hù)。其中OPC保護(hù)是指當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高至額定轉(zhuǎn)速的103%(3090rpm）時(shí)，OPC保護(hù)動(dòng)作，調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令并動(dòng)作于迅速關(guān)閉所有調(diào)速汽門和抽汽逆止閥讓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低。DEH和TSI超速保護(hù)是指汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高至額定轉(zhuǎn)速的110%（3300rpm）時(shí)，電超速保護(hù)動(dòng)作，讓DEH、TSI超速保護(hù)發(fā)出打閘指令動(dòng)作于迅速關(guān)閉主汽門、調(diào)速汽門和抽泣逆止閥，以此來完成停機(jī)過程。 第4章 變壓器的

39、保護(hù)與整定變壓器保護(hù)有：反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)；反映變壓器外部相間短路和繞組內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過電流保護(hù)；反映變壓器中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)；反映內(nèi)部短路和液面降低的非電量保護(hù)，即瓦斯保護(hù)；反映變壓器長時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行的過負(fù)荷保護(hù)和變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)。4.1 變壓器的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)變壓器和發(fā)電機(jī)相同，均采用電流縱差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，兩者保護(hù)的原理一樣，實(shí)際情況下現(xiàn)場均采用比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)以達(dá)到外部短路不會(huì)誤動(dòng)和內(nèi)部短路提高靈敏度的目的。但是變壓器縱差保護(hù)和發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)在實(shí)際使用中還是有多個(gè)方面不同，具體如下

40、表：表4-1 變壓器縱差保護(hù)和發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的區(qū)別（1）主變壓器采用YN,d11的連接方式，造成了變壓器一次、二次側(cè)的額定電流、額定電壓均不相等，在變壓器一次、二次側(cè)的電流互感器TA的要采取不同的接線方式，即一次側(cè)TA采用d11(三角型）接線，二次側(cè)TA采用Y（星型）接線，這樣才會(huì)消除兩側(cè)電流不對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的暫態(tài)不平衡電流。（2）由于變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的電流互感器TA的變比關(guān)系為（K為變壓器的變比）,但是實(shí)際使用的電流互感器TA的規(guī)格種類是有限的不一定就會(huì)滿足上述關(guān)系的變比，因此就會(huì)產(chǎn)生一定的不平衡電流?？v差保護(hù)整定計(jì)算必須要考慮。（3） 變壓器變比為（12122.5%）/10.5KV，一般變壓

41、器高壓繞組有調(diào)壓分接頭，當(dāng)不是使用主分接頭時(shí)，這樣也會(huì)破壞之前已經(jīng)調(diào)整為平衡的變壓器兩測電流，因此就會(huì)產(chǎn)生一定的不平衡電流?？v差保護(hù)整定計(jì)算必須要考慮。（4）縱差保護(hù)不能反映發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)的匝間短路，但卻能保護(hù)變壓器各側(cè)繞組的匝間短路，這是因?yàn)樽儔浩麒F芯磁路的耦合作用，兩側(cè)電流的大小與相位均發(fā)生了變化，變壓器發(fā)生匝間短路相當(dāng)于在變壓器的一個(gè)新繞組發(fā)生首端短路。（5）由于變壓器鐵芯有剩磁的存在和變壓器鐵芯在空載合閘情況易飽和的 情況，空載合閘就是變壓器二次側(cè)不帶負(fù)載情況下將一次側(cè)合閘接入額定電壓，這樣就會(huì)產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流，這也是屬于不平衡電流，而且最大值可以達(dá)到48倍的額定電流。在縱差保

42、護(hù)必須考慮這個(gè)勵(lì)磁涌流的存在。變壓器比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)與發(fā)電機(jī)比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)原理一樣，如上述五條差別所述，變壓器的在具體的三要素整定計(jì)算中與發(fā)電機(jī)的不一致，具體整定計(jì)算如下：(1) .確定最小啟動(dòng)電流：由于勵(lì)磁涌流是額定電流48倍，所以在的整定計(jì)算不考慮勵(lì)磁涌流的影響，在之后的二次諧波制動(dòng)保護(hù)來考慮勵(lì)磁涌流。因此應(yīng)躲過變壓器最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流，即 （4-1） 參數(shù)具體含義如下表4-2所示：表4-2 比率制動(dòng)參數(shù)表1可靠系數(shù)，取值為1.4。變壓器分接頭引起的相對(duì)額定電壓誤差。電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致引起的誤差。額定電流的二次值。計(jì)算公式為315001101.732121/1

43、0.52500/5=9.5A 現(xiàn)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)取最小啟動(dòng)電流為 0.4=0.4315001101.732121/10.52500/5=3.8A。(2) .確定拐點(diǎn)電流:取拐點(diǎn)電流為 （4-2） 即9.5A。(3) .確定斜率K:對(duì)兩繞組變壓器，外部短路時(shí)的最大不平衡電流為 （4-3） 斜率為 （4-4）參數(shù)含義如下表4-3：表4-3 比率制動(dòng)參數(shù)表2電流互感器的比值誤差，一般取0.1。電流互感器的非周期系數(shù)，對(duì)于TP型取1；對(duì)于5P/10P型取1.52。變壓器由于調(diào)壓引起的相對(duì)誤差。由于電流互感器的計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致而引起的誤差。外部短路的最大電流值。 按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)取K=0.45。最后代入

44、動(dòng)作方程，最后得變壓器比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作方程： ， 由于變壓器勵(lì)磁涌流的作用，現(xiàn)采用二次諧波制動(dòng)保護(hù)來消除勵(lì)磁涌流的影響。這是因?yàn)樽儔浩鲃?lì)磁涌流中有大量的高次諧波分量，以二次諧波分量為主，在三相變壓器中至少有一相繞組的二次諧波分量含量比較大。所以二次諧波制動(dòng)保護(hù)判據(jù)就是 （4-5） 參數(shù)含義見下表4-4：表4-4 二次諧波制動(dòng)參數(shù)表變壓器二次諧波電流分量。變壓器基波電流分量。 按實(shí)際經(jīng)驗(yàn)整定可取K=20%，即當(dāng)差動(dòng)保護(hù)閉鎖，反之保護(hù)跳閘。4.2 變壓器的相間短路的后備保護(hù)變壓器作為電力系統(tǒng)重要且昂貴的一次設(shè)備，都會(huì)配置主保護(hù)和后備保護(hù)，變壓器后備保護(hù)有相間短路和接地短路的后備保護(hù)，變壓器

45、相間短路的后備保護(hù)主要作用是防止當(dāng)變壓器外部短路時(shí)引起繞組過電流，和作為相鄰線路或者母線保護(hù)或變壓器主保護(hù)的后備。后備保護(hù)一般都會(huì)帶有一定的動(dòng)作時(shí)限，當(dāng)主保護(hù)不可靠動(dòng)作時(shí)，時(shí)間繼電器KT計(jì)時(shí)當(dāng)時(shí)限條件滿足時(shí)后備保護(hù)就會(huì)可靠動(dòng)作于跳閘，給電力系統(tǒng)帶來更小的故障威脅。低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)保護(hù)比前者的靈敏度高，因此該新建熱電廠的主變壓器采用低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，此保護(hù)完全可以滿足靈敏度的要求。低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)邏輯接線圖如圖4.1所示，當(dāng)保護(hù)安裝處所流過的電流大于保護(hù)整定的啟動(dòng)電流時(shí)，過電流保護(hù)元件就會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)保護(hù)安裝處所檢測的電壓小于保護(hù)整定的啟動(dòng)電壓時(shí)，低電壓保護(hù)元件就會(huì)啟動(dòng)。只有當(dāng)保護(hù)

46、的電流元件與電壓元件能同時(shí)動(dòng)作，整套保護(hù)才能啟動(dòng)經(jīng)延時(shí)后才能跳閘6。圖4-1 低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)的邏輯接線圖啟動(dòng)電流、啟動(dòng)電壓和動(dòng)作時(shí)限t的整定具體如下： （1）的整定：由于采用低電壓繼電器后，的整定可以不用考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大負(fù)荷電流，而是按大于變壓器的額定電流進(jìn)行整定，即 （4-6） 參數(shù)含義見下表4-5：表4-5 后備保護(hù)參數(shù)表電流繼電器的返回系數(shù)，取0.9。可靠系數(shù)，取1.2。變壓器額定電流的二次值，計(jì)算公式見后整定計(jì)算。 把數(shù)據(jù)代入（4-7）可得1.231500/(1.73211012110.52500/5)0.9=5.08A。（2）的整定：對(duì)于熱電廠的升壓變壓器，負(fù)荷是在高

47、壓側(cè)端，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)低壓側(cè)母壓實(shí)際上更高，由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可取70V。（3）t的整定：一般主保護(hù)都會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作，基本上可以認(rèn)為不帶時(shí)限動(dòng)作，因此后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t為，的數(shù)值一般在0.3到0.5之間，一般取t=0.5S。4.3 變壓器的接地短路的后備保護(hù) 變壓器的連接形式為YN，d11,是屬于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，在直接接地系統(tǒng)（大電流接地系統(tǒng)）中，接地短路時(shí)非常常見的故障，一般都要求裝設(shè)相應(yīng)的接地（零序電流）保護(hù)來反映變壓器接地短路、變壓器主保護(hù)及相鄰元件（母線或線路）的后備保護(hù)，并帶有一定動(dòng)作時(shí)限，當(dāng)時(shí)限條件滿足時(shí)后備就可靠動(dòng)作并跳閘。在大電流接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，中性點(diǎn)上就會(huì)出現(xiàn)零序電流，

48、其零序電流的大小取決于中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置。變壓器零序過電流保護(hù)邏輯接線圖如圖4.2所示，該新建熱電廠的變壓器零序過電流保護(hù)采用兩段式過電流保護(hù)，當(dāng)流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的零序電流大于電流繼電器KA的動(dòng)作電流時(shí)，電流元件啟動(dòng)一段動(dòng)作時(shí)限后后備保護(hù)動(dòng)作。其中保護(hù)段作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，保護(hù)段作為相鄰元件接地故障的后備保護(hù)。兩段式過電流保護(hù)各帶了兩個(gè)時(shí)限，以較短的動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作于本側(cè)斷路器即QF，目的是為了縮小故障影響范圍；以較長的動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作變壓器兩側(cè)的斷路器QF1與QF2。因?yàn)榱阈螂娏鞒霈F(xiàn)在中性點(diǎn)上，所以零序電流保護(hù)的電流互感器TA應(yīng)接到變壓器中性點(diǎn)的引出線上。圖4-2 變壓器零序電流保護(hù)邏輯

49、零序電流保護(hù)的段動(dòng)作電流、段動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限t1、t2、t3、t4的整定如下： （1）段動(dòng)作電流：應(yīng)與相鄰元件的零序過電流段相配合，即 （4-7） 參數(shù)含義見下表4-6：表4-6 零序電流保護(hù)參數(shù)表1電流繼電器的返回系數(shù)，取1.2分支系數(shù)，取1。相鄰元件線路的零序過電流段的動(dòng)作電流,零序電流保護(hù)參數(shù)表1值為84A。 將參數(shù)值代入（4-8）得=1.2184605=8.4A。 （2）段動(dòng)作電流：應(yīng)與相鄰元件零序過電流保護(hù)的后備保護(hù)（或段）相配合，即 （4-8） 參數(shù)含義見下表4-7：表4-7 零序電流保護(hù)參數(shù)表2相鄰元件線路的零序過電流保護(hù)的后備保護(hù)（或段）的動(dòng)作電流，值為68/52A。與段取值

50、相同。 將參數(shù)值代入（4-9）得=1.2168/52605=6.8/5.2A。 （3）動(dòng)作時(shí)限t1、t2、t3、t4：段短時(shí)限取t1=0.5s，長時(shí)限t2=t1+=0.5+0.5=1s。段短時(shí)限取t3=1.2s，長時(shí)限t4=t3+=1.2+0.5=1.7s。4.4 變壓器的其他保護(hù)4.4.1過勵(lì)磁保護(hù)變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)又被稱為壓頻保護(hù)，其中變壓器的過勵(lì)磁倍數(shù)K是指變壓器鐵芯中實(shí)際運(yùn)行工作的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與額定運(yùn)行的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn之比，當(dāng)過勵(lì)磁倍數(shù)超過正常運(yùn)行所規(guī)定的最大過勵(lì)磁倍數(shù)時(shí)，過勵(lì)磁保護(hù)就會(huì)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或跳閘。變壓器產(chǎn)生過勵(lì)磁的原因是由公式B=KU/f（其中K為常數(shù)）可得，當(dāng)電壓U的升高或

51、頻率f的降低均會(huì)引起磁感應(yīng)強(qiáng)度B的升高，就會(huì)讓鐵芯飽和，勵(lì)磁電流急劇增大（即勵(lì)磁涌流），這樣就會(huì)造成過勵(lì)磁作用。當(dāng)長時(shí)間的過勵(lì)磁會(huì)使變壓器上的金屬構(gòu)件的損耗增加使這些金屬構(gòu)件絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)冃?，極大影響變壓器的使用壽命，因此要配置過勵(lì)磁保護(hù)保護(hù)變壓器。變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)采用兩段式定時(shí)限保護(hù)，具體整定如下:(1) 取第段的K=1.2，動(dòng)作時(shí)限t=5s，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)及時(shí)采取相應(yīng)措施防止勵(lì)磁電流繼續(xù)增大 (2)第段的K=1.4，動(dòng)作時(shí)限t=120s，動(dòng)作于跳閘。4.4.2瓦斯保護(hù)上述變壓器保護(hù)均是反應(yīng)電氣量的特征，但是對(duì)于變壓器內(nèi)部的某些輕微故障，有些卻不能滿足靈敏度的要求，因此就可以配置反應(yīng)非電氣量特征的保護(hù)，例如瓦斯保護(hù)、溫度及壓力保護(hù)。瓦斯保護(hù)是油浸式變壓器的主保護(hù)之一，而該新建電廠主變采用油浸式變壓器，因此可配置瓦斯保護(hù)來作為主保護(hù)，用來反應(yīng)繞組發(fā)生輕微的匝間短路、鐵芯燒損等輕微故障。這些輕微故障發(fā)生時(shí)，在故障電流與電弧的作用下，變壓器油和一些絕緣材料會(huì)因?yàn)槭軣岱纸猱a(chǎn)