畢業(yè)設(shè)計（論文）公路隧道通風(fēng)自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計設(shè)計說明書本系統(tǒng)是一所地級降壓變電所，電壓等級為220/110/10kv，有兩臺主變壓器，各120mva.這里我們只設(shè)計各部分的二次繼電保護。首先，我們了解一下電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求： 對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求有可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。這些要求之間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別進行協(xié)調(diào)。 （1）可靠性。繼電保護可靠性是對電力系統(tǒng)繼電保護的最基本性能要求，它又分為兩個方面，即可信賴性與安全性?？尚刨囆砸罄^電保護在設(shè)計要求它動作的異?；蚬收蠣顟B(tài)下，能夠可靠地不動作。 （2）選擇性。繼電保護選擇性是指在對系統(tǒng)影響可能小的處所，實

2、現(xiàn)斷路器的控制操作，以終止故障或系統(tǒng)事故的發(fā)展。 （3）速動性。繼電保護速動性是指繼電保護應(yīng)以允許的可能最快速度動作于斷路器跳閘，以斷開故障或終止異常狀態(tài)發(fā)展。 （4）靈敏性。繼電保護靈敏性是指繼電保護對設(shè)計規(guī)定要求動作的故障及異常狀態(tài)能夠可靠地動作的能力。其次，我們應(yīng)了解一下繼電保護的基本內(nèi)容： 對被保護對象實現(xiàn)繼電保護，包括軟件和硬件兩方面的內(nèi)容：1）確定被保護對象在正常運行狀態(tài)和擬進行保護的異常或故障狀態(tài)下，有哪些物理量發(fā)生了可供進行狀態(tài)判別的量、質(zhì)或量與質(zhì)的重要變化，這些用來進行狀態(tài)判別的物理量，稱為故障量或起動量；2）將反應(yīng)故障量的一個或多個元件規(guī)定的邏輯結(jié)構(gòu)進行編排，實現(xiàn)狀態(tài)判別，

3、發(fā)出警告信號或斷路器跳閘命令的硬件設(shè)備。最后，我們也應(yīng)該了解一下什么是繼電保護河岸全自動裝置、以及各自的作用； 當電力系統(tǒng)中的電力元件或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運行的事件時，需要有向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備。實現(xiàn)這種自動化措施、用于保護電力元件的成套硬件設(shè)備，一般通稱為繼電保護裝置；用于保護電力系統(tǒng)的，則通稱為電力系統(tǒng)安全自動裝置。繼電保護裝置是保證電力元件安全運行的基本裝備，任何電力元件不得在無繼電保護的狀態(tài)下運行。電力系統(tǒng)安全自動裝置則用以快速恢復(fù)電力系統(tǒng)的完整性，防止發(fā)生和終止已開始發(fā)生的足以引

4、起電力系統(tǒng)長期大面積停電的重大系統(tǒng)事故，如失去電力系統(tǒng)穩(wěn)定、頻率崩潰或電壓崩潰等。（一）電力變壓器的不正常工作狀態(tài)和可能發(fā)生的故障及一般應(yīng)裝設(shè)的保護： 變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器內(nèi)部故障系指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相間短路，單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路，單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障等。變壓器外部故障系指變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的單相接地短路，引出線之間發(fā)生的相間故障等。 變壓器的不正常工作狀態(tài)主要包括：由于外部短路或過負荷引起的過電流、油箱漏油造成的油

5、面降低、變壓器中性點電壓升高、由于外加電壓過高或頻率降低引起的過勵磁等。 為了防止變壓器在發(fā)生各種類型故障和不正常運行是造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)連續(xù)安全運行，變壓器一般裝設(shè)以下繼電保護裝置：(1)瓦斯保護 對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源測的斷路器。 應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護的變壓器容量界限是，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。(2)縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護 對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，根據(jù)容量的不同，應(yīng)裝設(shè)差動保護或電流速斷保

6、護。 縱聯(lián)籌動保護適用于并列遠行的變壓器，容量為6300kva以上；單獨運行的變壓器，容量為10000kva以上；發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300kva以l。 電流速斷保護用于10000kva以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于0.5s。 對2000kva以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時裝設(shè)縱聯(lián)差動保。 上述各保護動作后均應(yīng)跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。 (3)外部相間短路時的保護 對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)采用下列保護： 1)過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝晝的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流； 2)復(fù)合電壓起動的過電

7、流保護，般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上； 3)負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器；4)阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當采用第2)、3)的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。(4)外部接地短路時的保護。 對于中性點直接接地電力網(wǎng)，由于外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應(yīng)該設(shè)零序電流保爐。對自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。當電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器

8、(低壓側(cè)有電源)仍帶接地故障繼續(xù)運行，應(yīng)根據(jù)具體情況，裝設(shè)專用的保護裝置，如零序過壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。(5)過負荷保護 對400kva以上的變壓器當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護接于一相電流上，并延時作用于信號。對于無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于自動減負荷或跳閘(6)過勵磁保護 高壓側(cè)電壓為500kv及以上的變壓器，頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升尚，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護、在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，保護作用于信號當過勵磁超過允許值時可動作于跳閘。過勵磁保護反應(yīng)于實際工作磁密

9、和額定工作磁密之比(稱為過勵磁倍數(shù))而動作。（7)其他保護 對于變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)的故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標推的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。（二）母線繼電保護的類型及裝設(shè)原則： 發(fā)電廠和變電所的母線是電力系統(tǒng)中的一個重要組成元件。當母線上發(fā)生故障時，將使連接在故障母線的所有元件在修復(fù)故障母線期間，或轉(zhuǎn)換到另一組無故障的母線上運行以前被迫停電。此外，在電力系統(tǒng)中樞紐變電所的母線上發(fā)上生故障時，還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，造成嚴重的后果，因此必須引起足夠的重視。對此可根據(jù)各母線電壓等級，以及在系統(tǒng)中的連接位置和連接方式的不同有不同的處理方法。 般說來，不必采用專門的母線

10、保護，而是利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如： 1)如圖91所示的發(fā)電廠采用單母線接線，此時母線上的故障就可以利用發(fā)電機的過電流保護使發(fā)電機的斷路器跳閘而予以切除。 2)如圖92所示的降壓變電所，其低壓側(cè)的母線正常時分開運行，則低壓母線上的故障就可以由相應(yīng)變壓器的過電流保護使變壓器的斷路器跳閘予以切除；3)如圖93所示的雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)(或環(huán)形網(wǎng)絡(luò))，當變電所b母線k點短路時，則可以由保護l和4第2段動作予以切除，等等。當利用供電元件的保護裝置切除母線故障時切除的時間一般較長。此外，當雙母線同時運行或母線為分段單母線時，上述保護不能保證打選擇件地切除故障母線。因此，在下列情況下應(yīng)裝設(shè)

11、專門的母線保護：1）在110kv及以上的雙母線和分段單盡線上，為保證有選擇性地切除任一組(或段)母線上所發(fā)生的故障，而另組(或段)無故障的母線仍能繼續(xù)運行，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護：2)110 kv及以卜的單母線重要發(fā)電廠的35kv母線或高壓側(cè)為110kv及以上的重要降壓變電所的35kv母線，按照裝設(shè)全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，應(yīng)裝沒專用的母線保護。 為滿足速動性和選擇性的要求，母線保護都是按差動原理構(gòu)成的。實現(xiàn)母線差動保護所必須考慮的問題是在母線上一般連接著較多的電氣元件(如線路、變壓器、發(fā)電機等)。因此，就不能像發(fā)電機的差動保護那樣，只用簡單的接線加以實現(xiàn)。但不管母線上元件有

12、多少，實現(xiàn)差動保護的基本原則仍是適用的，即： 1)在正常運行以及母線范圍以外發(fā)生故障時，在母線上所有連接元件中，流人的電流和流出的電流相等 2)當母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接的元件都向故障點供給短路電流，而在供電給負荷的連接元件中電流等于零。 3)如從每個連接元件中的電流的相位來看，則在正常運行以及外部故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體說來，就是電流流人的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當母線故障時，除電流等于零的元件以外，其他元件中的電流則是同相位的。（三）輸電線路的繼電保護與裝設(shè)原則：（1）輸電線的高頻距離保護 高頻距離保護，即在線路距離保護

13、的基礎(chǔ)上增加高頻通信部分，以構(gòu)成高壓線路全線速動切除區(qū)內(nèi)故障的保護。 它把高頻保護和距離保護二者相結(jié)合使得內(nèi)部發(fā)生故障時能瞬時動作，而在外部故障時具有不向的時限特性，起到相鄰線路后備保護的作用。 高頻保護是以輸電線載波作為通信通道的縱聯(lián)保護。高頻保護廣泛應(yīng)用于高壓和超高壓輸電線路，是比較成熟和完善的一種無時限快速縱聯(lián)保護。 對雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，利用方向阻抗元件或同時比較兩端電流的相位或功率方向，能有效地區(qū)分保護范圍內(nèi)部和外部的故障。高頻電流保護是將線路兩端的電流相位(或功率方向)轉(zhuǎn)化為高頻信號，然后利用輸電線路本身構(gòu)成一高頻(載波)電流的通道，將此信號送至對端，進行比較。因為它不反應(yīng)被保護輸電線范

14、圍以外的故障，在定值選擇上也無需與下條線路相配合，故不帶動作延時。高頻電流保護，按其工作原理的不同可以分為兩大類，即方問高頻保護和相差高頻保護。方向南頻保護的基本原理是比較被保護線路兩端的功率方向；而相差高頻保護的基本原理則是比較兩端電流的相位。在實現(xiàn)以上兩類保護的過程中，都需要解決一個如何將功率方向或電流相位轉(zhuǎn)化為高頻信號，以及如何進行比較的問題。（2）單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護 根據(jù)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和運行要求，電流保護可分為電流速斷、限時電流速斷和定時過流保護等幾種， 構(gòu)成這些保護的基本元件是電流繼電器，在機電式繼電保護中電流繼電器有自己獨立的結(jié)構(gòu)形式，而微機保護電流元件的硬件與

15、其他繼電保護功能元件兼容，無明顯獨立結(jié)構(gòu)。電流元件只需輸入電流量，經(jīng)裝置的電平變換、ad轉(zhuǎn)換、運算處理等再與定值進行比較判斷，即可完成起動功能，它是最簡單的反應(yīng)電氣量而動作的保護元件之一。 （3）單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)相間短路的距離保護 電流保護的主要優(yōu)點是簡單、經(jīng)濟、工作可靠，但出于保護整定值的選擇、保護范圍及靈敏系數(shù)等方面都直接受電網(wǎng)接線方式及系統(tǒng)運行方式的影響，一般在35kv及以上電壓等級的電網(wǎng)中很難滿足選擇性、靈敏性和快速切除故障的要求。因此必須采用性能更加完善的保護裝置。反應(yīng)故障點到保護安裝處的阻抗大小以判斷故障是否發(fā)生在被保護區(qū)內(nèi)為原理的距離保護(或阻抗保護)，其性能受電網(wǎng)接線及運行方式

16、影響較小，能夠較好地滿足高壓電網(wǎng)繼電保護的要求。 (4) 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路保護 三段式電流保護和距離保護的前提條件是單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)，各保護都安裝在被保護線路靠近電源的一側(cè)，在發(fā)生故障時短路電流從母線流向被保護線路(在無串聯(lián)電容也不考慮分布電容的線路上短路時，認為短路電流內(nèi)電源流向短路點)。在此基礎(chǔ)上按照選擇性的條件協(xié)調(diào)配合工作。 （5） 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路保護 當中性點直接接地的電網(wǎng)(又稱大接地電流系統(tǒng))中發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流，而在正常運行情況下它們幾乎是不存在的，因此利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護，就具有顯著的優(yōu)點。 （6） 中性點非直接接地電網(wǎng)單相接地保護

17、 在中性點非直接接地電網(wǎng)(又稱小接地電流系統(tǒng))中發(fā)生單相接地時，由于故障點的電流很小，而且二相之間的線電壓仍然保持對稱，對負荷的供電沒有影響，因此，在報情況下都允許再繼續(xù)運行12小時，而不必立即跳閘。這也是采用中性點非直接接地運行的主要優(yōu)點。但是在單相接地以后，其他兩相的對地電壓要升劇3倍。為了防止故障進一步擴大成兩點或多點接地短路，就應(yīng)及時發(fā)出信號，以便運行人員采取措施予以消除。 因此，在單相接地時，一般只要求繼電保護能有選擇性地發(fā)出信號，而不必跳閘。但當單相接地對人身和設(shè)備的安全石。危險時，則應(yīng)動作于跳閘。（7） 輸電線快速縱聯(lián)保護 為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對于某些重要線路和超高壓線路必

18、須要求保護在全線范圍內(nèi)快速切除故障。因此需采用線路雙端信息的縱聯(lián)快速保護，以實現(xiàn)全線范圍內(nèi)故障的無時限切除。 所謂輸電線縱聯(lián)保護，就是用某種通信手段將輸電線兩端的保護裝置縱向聯(lián)系起來，將各端的信息傳送到對端進行比較判別，以確定故障是在區(qū)內(nèi)還是保護區(qū)外，將被保護線路故障有選擇性地無時限切除。（8） 自動重合閘在電力系統(tǒng)中的作用 電力系統(tǒng)中的故障，大多數(shù)是送電線路的故障，架空線路故障大多是“瞬時性”的，例如雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起的碰線，通過鳥類以及樹枝等掉落在導(dǎo)線引起的短路等。當線路被繼電保護迅速斷開以后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度更新恢復(fù)外界物體被移開或燒掉而消失。此時，如果把斷

19、開的線路斷路器再合上，就能夠恢復(fù)正常的供電，因此，稱這類故障是“瞬時性故障”。除此之外也有“永久件故障”，例如由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘?。這時，即使再合上電源，由于故障依然存在線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復(fù)正常的供電。 存4l力系統(tǒng)中采用重合間技術(shù)有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效果： 1)可大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)，這對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著； 2)在高壓輸電線路上采用重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性； 3)在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中，有些情況下出于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資； 4)因

20、斷路器本身出于機構(gòu)不良或繼電保護動作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。對于重合閘的經(jīng)濟效益，應(yīng)該用無重合閘時，因停電而造成的國民經(jīng)濟損失來衡量：由于重合閘裝置本身的投資很低，工作可靠，因此，在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。（9） 自動重合閘裝置的基本要求 1)優(yōu)先采用由控制開關(guān)的位置與斷路器位置不對應(yīng)的原則來起動重合閘，即當控制開關(guān)在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，使重合閘起動，這樣就可以保證在非正常操作情況下，不論是任何原因使斷路器跳閘以后，都可以進行一次重合。)當用手動操作控制使斷路器跳閘以后，控制開關(guān)與斷路器的位置仍然是對府的。因此，重合閘就不會起動。 在某些情況下(如使用單相重

21、合閘時)，當利用保護裝置來起動重合閘時，由于保護裝置動作很快，可能使更合閘來不及起動，因此，必須采取措施(如用自保持或記億功能等)，來保證重合閘能可靠動作。 2)自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次式重合閘就應(yīng)該只動作一次，當重合于永久式故障而再次跳閘以后，就不應(yīng)該再動作。對二次式重合閘就應(yīng)該能夠動作兩次，當?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l以后，它不應(yīng)該再動作。 3)自動重合閘裝置應(yīng)有可能在重合以前或重合以后加速繼電保護的動作以便更好地和繼電保護相配合，加速故障的切除。 當采用重合閘后加速保護時，如果合閘瞬間所產(chǎn)生的沖擊電流或斷路器二相觸頭不同時合閘所產(chǎn)生的零序電流有可能引起繼電保護誤

22、動作時，則應(yīng)采取措施予以防止。 4)在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源間的同步問題，并滿足所提出的要求，例如必須保證兩側(cè)斷路器完全跳開后再重合等。5)自動重合間在動作以后，一般應(yīng)能自動復(fù)位準備好下一次再動作。（11） 雙側(cè)電源送電線路重合閘方式的選擇原則 在雙側(cè)電源的送電線路上實現(xiàn)重合閘時，除應(yīng)滿足前面提出的各項基本要求以外，還必須考慮如下問題： )當線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護裝置可能以不向的時限動作于跳間，例如在一側(cè)為第i段動作，另一側(cè)為第2段動作，此時為了保證故障點電弧的熄火和絕緣強度的恢復(fù)，以使重合閘有可能成功，線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳閘以后，再進行

23、重合。 2)當線路上發(fā)生故障跳閘以后，常常存在著重合閘時兩側(cè)電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題。因此，雙側(cè)電源線路上的重合閘，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和運行情況，在單側(cè)電源重合閘的基礎(chǔ)上，用檢測待并兩側(cè)同步和待并對側(cè)無壓為重合條件.（12） 自動重合閘裝置的基個要求 1)優(yōu)先采用由控制開關(guān)的位量與斷路器位置不對應(yīng)的原則來起動重合閘，即當控制開關(guān)在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，位重合閘起動，這樣就pf以保證在非正常操作情況下，不論是任何原因使斷路器跳閘以后，都可以進行一次重合。)當用手動操作控制開關(guān)使斷路器跳閘以后，控制開關(guān)與斷路器的位旨仍然是對府的。因此，重合閘就不會起動。 在

24、某些情況下(如使用單相重合閘時)，當利用保護裝置來起動重合閘時，由于保護裝置動作很快，可能使重合閘來不及起動，因此，必須采取措施(如用自保持或記億功能等)，來保證重合閘能可靠動作。 2)自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次式重合閘就應(yīng)該只動作一次，當重合于永久性故障而再次跳閘以后，就不應(yīng)該再動作。對二次式重合閘就應(yīng)該能夠動作兩次，當?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l以后，它不應(yīng)該再動作。（13） 重合閘動作時限的選擇原則 (1)單側(cè)電源線路的三相重合閘為了盡可能縮短電源中斷的時間重合閘的動作時限原則上應(yīng)越短越好：因為電源中斷后，電動機的轉(zhuǎn)速急劇下降，電動機被其負荷所制動，當重合閘成功恢復(fù)

25、供電以后，很多電動機要自起動。此時由于自起動電流很大，往往會引起電網(wǎng)內(nèi)電壓的降低，因而又造成自起動的困難或拖延其恢復(fù)正常工作的時間。電源中斷的時間越長則影響就越嚴重。重合間為什么要帶有時限，其原因如下；1)在斷路器跳閘后，要使故障點的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強度是需要一定時間的，必須在這個時間以后進行合閘才有可能成功。在考慮上述時間時，還必須計及負荷電動機向故障點反饋電流所產(chǎn)生的影響，因為它是使絕緣強度恢復(fù)變慢的因素。（14） 重合閘與繼電保護的配合 為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護與之配合時一般采用如下兩種方式： (1)重合閘前加速保護重合閘前加速保護一般簡稱為“

26、前加速”。如圖63所示的網(wǎng)絡(luò)接線，假定在每條線路上均裝設(shè)過電流保護，其動作時限按階梯型原則來配合。因而，在靠近電源端保護3處的時限就很長。為了能加速故障的切除，可在保護3處采用前加速的方式，即當任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護3瞬時動作予以切除。 (2)重合閘后加速保護 重合閘后加速保護一般簡稱為“后加速”，所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合、如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而且與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。（15） 單相自動重合閘 以上所討論的自動重合閘，都是三相式的即不論送電線路上發(fā)生單相接地短路還是相向短路，

27、繼電保護動作后均使斷路器三相斷開，然后重合閘再將三相投但足在220一500kv的架空線路上由于線間距離大，運行經(jīng)驗表明，其中絕大部分故障都是單相接地短路。在這種情況下，如果只把發(fā)生故障的一相斷開然后再進行單相重合，而未發(fā)生故障的兩相仍然繼續(xù)運行，就能夠大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。這種方式的重合閘就是單相重合閘。如果線路發(fā)生的是瞬時性故障，則單相重合成功，即恢復(fù)三相的正常運行。如果是永久性故障。單相重合不成功，則需根據(jù)系統(tǒng)的具體情況而定。如不允許長期非全相運行時，則應(yīng)切除三相而不再進行重合；如需要轉(zhuǎn)入非全相運行時，則應(yīng)再次切除單相并不再進行重合。目前一般都是采用重合不成功時跳開三

28、相的方式。（16） 綜合重合閘簡介 以上討論了三相重合閘和單相重合閘的基本原理和實現(xiàn)中需要考慮的一些問題。在采用單相重合閘以后，如果發(fā)生各種相間故障時仍然需要切除三相，然后再進行三相重合閘，如重合不成功則再次斷開三相而不再進行重合：因此，實際上在實現(xiàn)單相重合閘時，也總是把實現(xiàn)三相重合閘的問題結(jié)合在一起考慮，故稱它為“綜合重合閘”。在綜合重合閘中，應(yīng)考慮能實現(xiàn)綜合重合閘、只進行單相重合閘或三相重合閘以及停用重合閘的各種可能件。 實現(xiàn)綜合重合閘時，應(yīng)考慮如下的一些基本原則： l)單相接地短路時跳開單相，然后進行單相重合，如重合不成功則跳開三相而不再進行重合。 2)各種相間短路時跳開三相，然后進行三

29、相重合。加重合不成功，仍跳開三相，而不再進行重合。 3)當選相元件拒絕動作時，應(yīng)能跳開三相并進行三相重合。 4)對于非全相運行中可能誤動作的保護，應(yīng)進行可靠的閉鎖；對于在單相接地時可能誤動作的相間保護(如距離保護)，應(yīng)有防止單相接地誤跳三相的措施。 5)當一相跳開后重合閘拒絕動作時，為防止線路長期出現(xiàn)非全相運行，應(yīng)將其他兩相自動斷開。6)任兩相的分相跳閘繼電器動作后，應(yīng)聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均跳閘。 7)無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應(yīng)考慮能加速切除三相，即實現(xiàn)重合閘后加速。 8)在非全相運行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護應(yīng)能有選擇性地予以切除，如故障發(fā)生在單相重合閘的

30、脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進行三相重合。如發(fā)生在重合閘脈沖發(fā)生以后，則切除三相不再進行重臺。 9)對空氣斷路器或液壓傳動的油斷路器，當氣壓或液壓低至不允許實行重合閘時，應(yīng)將重合閘自動閉鎖；但如果在重合閘過程中下降到低于允許值時，則應(yīng)保證重合閘動作的完成。 順便指出的是，在微機繼電保護裝置中，重合閘作為繼電保護的一個功能而設(shè)置在微機繼電保護裝置的硬件平臺上，增加相關(guān)的重合閘軟件就可以完成和繼電保護相配合的重合閘功能。也可以用單片機等電子器件構(gòu)成只有重合閘專用功能的微機式重合器。1 變壓器繼電保護1.1 變壓器可能發(fā)生的故障和不正常運行方式電力變壓器繼電保護配置原則一般為：（1） 應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)內(nèi)

31、部短路和油面降低的瓦斯保護。（2） 應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)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)差動保護或電流速斷保護。（3） 應(yīng)裝設(shè)作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護的過電流保護或帶有復(fù)合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護。（4） 應(yīng)裝設(shè)為防止中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護。（5） 應(yīng)裝設(shè)為防止大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護。（6） 應(yīng)裝設(shè)為防止相間短路的變壓器阻抗保護。（7） 應(yīng)裝設(shè)為防止變壓器過負荷的變壓器過負荷（信號）保護。1.2 電力變壓器的瓦斯保護在變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時，故障點的電弧會使變壓器油及其它絕緣物分解產(chǎn)生氣體，反應(yīng)油箱內(nèi)出現(xiàn)氣

32、體而動作的保護稱為瓦斯保護。瓦斯保護靈敏，快速，接線簡單，可以有效地反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的故障及油面降低，但它不能反應(yīng)油箱外部套管及引出線上的故障，因此必須與縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護一起，共同構(gòu)成變壓器的主保護。瓦斯保護的整定計算：（1） 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250300cm3,變壓器容量在1000kva以上時，一般正常整定值為250cm3，氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。（2） 重瓦斯保護油流速的整定：重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為0.61.5m/s，在整定流速成時均以導(dǎo)管中流速為準，而不依據(jù)繼電器處的流速成。根據(jù)運行經(jīng)驗，管中油流速度整定為0.61m/s時，保護反

33、應(yīng)變壓器內(nèi)部故障是相當靈敏的。但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)管中油流約為0.40.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，可將油流速度整定在1m/s左右。1.3 電力變壓器的縱差動保一變壓器縱差動保護整定原則：變壓器的縱差動保護主要用來反應(yīng)變壓器繞組及其套管，引出線上的相間短路，同時也可以反應(yīng)變壓器繞組匝間短路及其中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組，套管，引出線的單相接地短路。變壓器縱差動保護與線路，發(fā)電機的縱差動保護原理相同。但是，由于變壓器內(nèi)在結(jié)構(gòu)和運行上具有一些特點，實際在保護范圍內(nèi)沒有故障時，也有較大的不平衡電流流過繼電器。必須設(shè)法減小或消除不平衡電流的影響

34、，才能使變壓器縱差動保護具有足夠的靈敏性。二變壓器縱差動保護整定計算： 采用bch-1型差動保護裝置： 參數(shù)如下： 容量：120/120/120 電壓等級： 接線：yn,y,d12 短路電壓： 解：選定：,為基準值。 為了方便期間，所有標幺值均省去了符號：* 短路電流計算：（1） k1點短路時，既220kv母線發(fā)生三相短路時：系統(tǒng)b在k1點產(chǎn)生的三相短路電流為：系統(tǒng)a在k1點產(chǎn)生的三相短路電流為：鄭州熱電廠在k1點產(chǎn)生的三相短路電流為： 查汽輪機運算曲線，對應(yīng)的：則：所以，k1點總的三相短路電流為：（2） k2點短路時，即10kv母線發(fā)生三相短路時：阻抗圖如圖2-2所示。 經(jīng)星網(wǎng)變換： 則：系

35、統(tǒng)b在k2點產(chǎn)生的三相短路電流為： 系統(tǒng)a在k2點產(chǎn)生的三相短路電流為： 鄭州熱電廠在k2點產(chǎn)生的三相短路電流為： 查汽輪機運算曲線，得：無對應(yīng)值，故按無窮大電源系統(tǒng)處理。 所以，在k2點產(chǎn)生的總的三相短路電流是： （3） 在k3點三相短路時，既110kv母線發(fā)生三相短路時：等值阻抗圖如下： 星網(wǎng)化簡： 則，系統(tǒng)b在k3點產(chǎn)生的三相短路電流為： 系統(tǒng)a在k3點產(chǎn)生的三相短路電流為： 鄭州熱電廠在k3點產(chǎn)生的三相短路電流為： 則按無窮大電源系統(tǒng)處理： 所以，k3點總的三相短路電流是： （一） 計算變壓器各側(cè)在120mva容量下的一，二次電流值并選擇電流互感器的變比： 名稱變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)額定電壓（

36、kv）23012110.5額定電流（a）電流互感器接線 y電流互感器變比600/51000/510000/5二次額定電流（a）由以上計算可知，110kv側(cè)二次電流最大，作為基本側(cè)。（二） 計算各種方式下的短路電流值： 前面已經(jīng)計算過了。（三） 確定制動線圈的接入方式：制動線圈接入10.5kv側(cè)。因為該側(cè)外部發(fā)生故障短路時，流過差動保護的短路電流最大。（四） 計算差動保護一次動作電流：（1） 按躲過230kv側(cè)外部故障時的最大不平衡電流整定。因為121kv側(cè)接有制動線圈，故動作電流計算為：（2） 按躲過變壓器勵磁涌流計算：（3） 按躲過lh二次回路斷線計算： 所以，選取。（五） 差動繼電器動作電

37、流和差動線圈匝數(shù)計算：差動線圈匝數(shù)： 選取。繼電器的實際動作電流為：保護實際動作電流為：（六） 其他側(cè)工作線圈和平衡線圈匝數(shù)的計算： 選用。 則，。（七） 整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等引起的相對誤差： （五） 制動系數(shù)和制動線圈匝數(shù)的計算：制動線圈匝數(shù)計算為： 選取 （八） 校驗保護靈敏度：當最小方式下,在220kv側(cè)發(fā)生兩相短路時短路電流為：則， 由繼電器特性曲線查得：當 時，。則，符合靈敏度要求。 1.3 變壓器后備保護一 變壓器后備保護反應(yīng)的故障類型:為防止變壓器外部故障引起的過電流及作為變壓器的后備保護，在變壓器上裝設(shè)帶低電壓或不帶低電壓閉鎖的過電流保護裝置。如果其靈敏度不夠，或為了簡化保護

38、接線，也可以裝設(shè)帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護。二 變壓器過電流保護的裝設(shè)原則：（1） 對于單側(cè)電源的變壓器。后備保護裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動保護，瓦斯保護的后備或相鄰元件的后備。（2） 對于多側(cè)電源的變壓器。后備保護應(yīng)裝設(shè)于變壓器各側(cè)。三 復(fù)合電壓起動的過電流保護的整定計算:（一）裝于110kv側(cè)：（1） 保護動作電流：繼電器動作電流：（2） 負序電壓繼電器動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓整定： （取100v計算）（3） 接在相間的低電壓繼電器動作電壓按躲過電動機自起動的條件整定，此外還應(yīng)躲過失去勵磁時的非同步運行方式的電壓降： （取100v計算） 繼電器的動作電壓： （4） 靈敏系數(shù)按后備保

39、護范圍末端短路進行校驗： 電流元件靈敏度校驗： （其中，-后備保護范圍末端金屬性短路時，通過保護的最小一次穩(wěn)態(tài)短路電流。） 基于靈敏度校驗用的是不對稱短路時的最小穩(wěn)態(tài)短路電流，所以，這里只計算兩相短路電流。 原始網(wǎng)絡(luò)圖為： ?。?） 各序網(wǎng)絡(luò)及其參數(shù)計算：1） 原始網(wǎng)絡(luò)等值電路及其參數(shù)計算： 2） 負序網(wǎng)絡(luò)及其化簡： 鄭州熱電廠發(fā)電機負序電抗為： 將系統(tǒng)1，2和發(fā)電廠發(fā)電機都接地，化簡網(wǎng)絡(luò)如下：即，系統(tǒng)的正序增廣網(wǎng)絡(luò)： 通過星網(wǎng)變換，可得： 二相短路故障電流系數(shù)，則k2點二相短路故障點短路電流為： 所以，靈敏度為： 2） 負序電壓元件的靈敏度校驗： 2當k3點發(fā)生不對稱短路時，即裝于220kv

40、側(cè)過電流保護： （1） 保護動作電流： 繼電器動作電流： （2）負序電壓繼電器動作電壓，按躲過正常運行時的不平衡電壓整定： （3） 接在相間的低電壓繼電器動作電壓，按躲過電動機自起動的條件整定： 此外，還應(yīng)躲過失去勵磁時的非同步運行方式的電壓降。 （4） 靈敏系數(shù)按后備保護范圍末端短路進行校驗： 1） 電流元件： （1） 負序網(wǎng)絡(luò)及其化簡： 通過星網(wǎng)變換，可求得： 二相短路故障系數(shù)，則k3點發(fā)生兩相短路時故障點短路電流為： 所以，2） 負序電壓元件： （-后備保護范圍末端金屬性不對稱短路時，保護安裝處最小負序電壓）。 3）相間電壓元件： （-后備保護范圍末端金屬性三相短路時，保護安裝處的最大相

41、間電壓） 1.4 變壓器過負荷保護一 變壓器過負荷保護裝設(shè)原則：在經(jīng)常有人值班的情況下，過負荷保護通常作用于信號。變壓器的過負荷電流，在大多數(shù)情況下，都是三相對稱的，因此，過負荷保護只需接入一相電流，各側(cè)的過負荷保護均經(jīng)過同一時間繼電器延時發(fā)出信號。 所選保護的安裝地點要能夠反應(yīng)變壓器所有繞組的過負荷情況，具體配置原則如下：1 對升壓變壓器： 1） 在雙繞組升壓變壓器上，過負荷保護通常裝設(shè)在變壓器的低壓側(cè)，即主電源側(cè)。 2） 對于一側(cè)無電源的三繞組變壓器，過負荷保護應(yīng)裝設(shè)在發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。 3）對于三側(cè)均有電源的升壓變壓器，各側(cè)均裝設(shè)過負荷保護。 2 對降壓變壓器： 1） 在雙繞組降壓

42、變壓器上，過負荷保護裝設(shè)與高壓側(cè)。 2） 單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，當三側(cè)繞組容量相同時，過符合保護僅裝設(shè)電源側(cè)和容量較小的繞組側(cè)。 3） 兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器，在三側(cè)均裝設(shè)過負荷保護。二 變壓器過負荷保護的整定計算： 對稱過負荷保護的動作電流，按避越額定電流整定。 （其中，-是可靠系數(shù)，取1.05；-是返回系數(shù)，取0.85；） 則，繼電器的動作電流為： 1.5 變壓器的零序電流保護 1. 對于中性點直接接地電力網(wǎng)中，由外部接地短路引起過電路時，如變壓器中性點接地運行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護。 2. 變壓器零序電流保護裝設(shè)原則： 1） 對于一般變壓器，零序電流保護接于變壓器中性

43、點的電流互感器回路中；對于自藕變壓器，零序電流保護必須接于各側(cè)的零序電流濾過回路中。 2） 對于雙繞組變壓器，只在高壓側(cè)裝設(shè)接地保護；對于兩個中性點接地的三繞組變壓器，和有三個電壓等級的自耦變壓器，應(yīng)在兩側(cè)分別裝設(shè)接地保護。 3） 中性點直接接地變壓器的零序電流保護，主要為切除母線故障；在相鄰線路上發(fā)生接地故障和在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障是盡可能起后備保護作用。 4） 對降壓變壓器，如果中，低壓側(cè)沒有電源時，即使高壓側(cè)中性點，按接地運行，其中性點的零序電流保護也沒必要運行。 3. 變壓器零序電流保護整定計算： 按部分變壓器中性點接地運行，中性點裝設(shè)間隙的分級絕緣變壓器。（1） 中性點接地運行時的零序

44、電流保護：與被保護側(cè)母線出線的零序電流保護的后備段在靈敏度上相配合。 . （其中，-配合系數(shù)，取1.11.2；-零序電流分支系數(shù)，其值等于出線零序電流保護后備段保護范圍末端發(fā)生接地短路時，流過本線路的零序電流與流過線路零序電流保護的零序電流之比。） 因此，下面先計算零序電流分支系數(shù)。1 系統(tǒng)的正序網(wǎng)絡(luò)：如圖（1）所示。 以及其簡化圖，如圖（2）所示。2 系統(tǒng)的負序網(wǎng)絡(luò)：如圖（3）所示。 圖 （1） 圖 （2） 圖 （3） 則，可得： 同樣，可以求得零序電抗： 則，在k1點發(fā)生單相接地短路時，附加電抗為： 由此，得出正序增廣網(wǎng)絡(luò)： 計算得： 則，而，流過零序保護的零序電流為： 通過網(wǎng)絡(luò)化簡，求得

45、： 后備保護末端發(fā)生單相接地短路時，附加電抗為： 則，可以得到正序增廣網(wǎng)絡(luò)及其化簡網(wǎng)絡(luò)： 可得到： 由此，可得： 所以，零序電流分支系數(shù)為： 故，即，繼電器動作的零序電流為： 1.6 電力變壓器的過勵磁保護 變壓器過勵磁時，對變壓器的直接危害是由于過熱引起的。耐受過勵磁能力，實質(zhì)是耐受過熱的能力，過勵磁倍數(shù)和允許的時間之間具有反時限特性。所以，理想的過勵磁保護應(yīng)具有反時限特性。2 母線的繼電保護 在發(fā)電廠和變壓器中，戶外和戶內(nèi)配電裝置的母線是電能集中與分配的重要環(huán)節(jié)，它的安全運行對不間斷供電具有極為重要的意義。雖然對母線進行著嚴格的監(jiān)視和維護，但它們有可能發(fā)生故障。母線故障的原因一般是：母線絕

46、緣子及套管閃絡(luò)；電壓互感器或裝于斷路器之間的電流互感器故障；母線隔離開關(guān)在操作時絕緣子損壞；運行人員的誤操作等。母線故障是發(fā)電廠和變電所中電氣設(shè)備最嚴重的故障之一，它將使連接在故障母線上的所有元件，在故障母線修復(fù)期間或切換到另一組母線所必須的時間內(nèi)停電；樞紐變電所高壓母線故障時，由于母線電壓極度降低，若不快切除故障，將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。母線保護方式有兩種：1）。利用供電元件的保護切除母線故障；2）。裝設(shè)專用母線保護。母線專用保護應(yīng)能保證快速性和選擇性，并應(yīng)有足夠的靈敏性和工作可靠性。按差動原理構(gòu)成的母線保護得到了廣泛的應(yīng)用。在直接接地系統(tǒng)中，母線保護采用三相式接線，以便反應(yīng)相間及單相短路

47、。在非直接接地系統(tǒng)中可采用兩相式接線。（一） 220kv母線完全電流差動保護與整定計算：（1） 差動繼電器的起動電流應(yīng)按如下條件考慮，并選擇其中較大的一個。1 按躲開外部故障的時所產(chǎn)生的最大不平衡電流，當所有電流互感器均按10%誤差曲線選擇，且差動繼電器采用具有速飽和鐵心的繼電器時，其起動電流按下式計算：上式之中：（，而-在母線范圍外任一連接元件上短路時，流過差動保護電流互感器的最大短路電流；）由于單側(cè)電源，所以對于220kv母線而言，流過差動保護電流互感器安裝處的電流是一樣的，與變壓器無關(guān)。由前面的計算可知：電流互感器變比，按連接元件中最大負荷電流來選擇：都取。因此，2 由于母線差動保護電流

48、回路中連接的元件較多，接線復(fù)雜，因此，電流互感器二次回路斷線的機率就比較大，為了防止在正常運行情況下，任一電流互感器二次回路斷線時，引起保護裝置誤動作，起動電流應(yīng)大于任一連接元件中最大的負荷電流，即其中，誤確定值時，可按計算。則，可得： 所以，差動電流互感器的動作電流整定值應(yīng)為：3.86（a）。（2） 靈敏度校驗：當保護范圍內(nèi)部故障時，應(yīng)采用下式校驗靈敏度系數(shù)，其值一般應(yīng)大于2.既，。（其中，-實際運行中可能出現(xiàn)的連接元件最小時，在母線上發(fā)生故障的最小短路電流值） 即，在220kv母線上發(fā)生兩相短路時，短路電流值最小，其值計算如下： 由前面計算可知，二相短路時的附加電抗為：。 所以，二相短路時

49、的正序增廣網(wǎng)絡(luò)為： 通過星網(wǎng)變化可得： 查汽輪機運算曲線可得： 則， 二相短路故障電流系數(shù)，所以k點二相短路時故障點的短路電流為： 故，靈敏度 ：（一） 110kv母線完全電流差動保護整定計算：由于系統(tǒng)是單側(cè)電源供電，所以，110kv和220kv母線的完全電流差動保護電流繼電器的起動電流整定值相同。即，可采用整定系數(shù)完全相同的一套保護裝置。（二） 10.5kv母線保護整定計算：1. 10.5kv母線保護裝設(shè)原則：1） 對于變電所6-10kv分段或不分段的單母線，如果接在母線上的出線不帶電抗器，或?qū)χ?，小容量變電所接在母線上的出線帶電抗器，并允許帶時限切除母線故障時，不裝設(shè)專用的母線保護。2） 對于大容量變電所6-10kv單母線分段或雙母線經(jīng)常需要并列運行且出線帶電抗器時，采用接于每一段母線供電元件（變壓器，分段斷路器，同期調(diào)相機）和電流上的兩相，兩段或不完全母線差動保護，其保護動作于變壓器低壓側(cè)斷路器，分段斷路器和同步調(diào)相機斷路器跳閘。3 整定計算：由于，本系統(tǒng)10kv母線分段且母線上的出線不帶電抗器，故不需要裝設(shè)專用的母線保護。母線故障可利用裝設(shè)在變壓器斷路器的后備保護和分段斷路器的保護來切除。當分段斷路器的保護需要低壓起動元件時，分段斷路器上可不裝設(shè)保護，而利用變壓器的后備