断路器毕业设计

2024-07-09 来源：我们爱旅游

断路器毕业设计(总35页)

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毕业设计（论文）

学习中心（函授站）：郑州铁路局

专业：电气工程及其自动化姓名：郑小龙学号：指导教师：宗健

中文题目：牵引变电所常见故障判断及处理

北京交通大学远程与继续教育学院

2021年6月

毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书

本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者签名：_________________

指导教师签名：_________________

_______年_______月______日

______年_______月______日

iii

北京交通大学

毕业设计(论文)成绩评议

年级题目 11级层次本科专业电气化姓名郑小龙牵引变电所常见故障判断及处理文章论述了牵引变电所是牵引供电系统的电源，牵引变电所一旦发生故障停电，将大范围中断行车，直接影响运输生产。这就要求我们不但平时要精检细指导教师评阅意见修，防止故障。而且在发生故障时，能迅速正确地判断故障，并采取最佳的应急处理方案及时送电。牵引变电所处理故障的原则是：迅速确定出故障设备，灵活地运用投入备用、一台主变带两条馈线、加设临时接线等多种方式等，论文联系实际，具有一定的实践意义。成绩评定：及格指导教师：宗健 2013年 10 月22日答辩小组意见答辩小组负责人：年月日 iv

北京交通大学毕业设计(论文)任务书

本任务书下达给： 2011 级电气工程及自动化专业学生郑小龙设计（论文）题目：牵引变电所常见故障判断及处理一、毕业设计（论文）基本内容

本设计较系统的阐明了牵引变电所常见故障判断及处理方案。牵引变电所是牵引供电系统的电源，牵引变电所一旦发生故障停电，将大范围中断行车，直接影响运输生产。这就要求我们不但平时要精检细修，防止故障。而且在发生故障时，能迅速正确地判断故障，并采取最佳的应急处理方案及时送电。牵引变电所处理故障的原则是：迅速确定出故障设备，灵活地运用投入备用、一台主变带两条馈线、加设临时接线等多种方式，以最快的速度设法先行送电。然后再修复或更换故障设备，恢复正常运行状态。故障设备的判断可通过保护装置的动作、信号的显示、仪表的指标以及设备的外观等情况，综合分析判断，一般都能较快地判断出故障设备。为了反映电力系统的故障和不正常工作状态，在变电所主变压器、母线、线路等元件配置相应的保护，保证变电所及电力系统安全运行。二、基本要求

本次设计的内容要紧密结合实际，通过查找大量相关资料，较系统的对牵引变电所中各电气元件的故障进行分析及处理。

三、重点研究的问题

（一）断路器跳、合闸常见故障查找及处理（二）断路器越级跳闸的处理

（三）断路器分、合闸线圈冒烟的处理（四）断路器拒动事故的处理 (五)断路器误动事故的处理（六）SF6断路器故障处理（七）处理故障的原则

（八）断路器实例分析四、主要技术指标

熔断器是用以切断过载电流和短路电流，选择熔断器时首先应根据装置地点和使用条件确定种类和型式；对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需要按额定电压和断流容量两项来进行选择。

五、其他要说明的问题

下达任务日期： 2013年 7 月 4 日要求完成日期：年月日指导教师：宗健

开题报告

题目：牵引变电所常见故障判断及处理

学生姓名：郑小龙学号： 2013年 7 月 5 日一、文献综述

1、故障处理及事故抢修，要遵循“先通后复” 的原则。

2、有备用设备，首先考虑投入备用，采用正确、可行的方案，迅速、果断地进行处理和事故抢修，以最快的速度设法先行送电。并及时通知有关部门再修复或更换故障设备，恢复正常运行状态。

3、限制事故、故障的发展，消除事故、故障根源及对人身设备威胁。

4、在危及人身安全或设备安全的紧急情况下，必要时值班人员可以先行断开有关的断路器和隔离开关，然后再报告供电调度。

5.事故抢修，情况紧急时可以不开工作票，但应向供电调度报告概况，听从供电调度的指挥，在作业前必须按规定做好安全措施，并将作业的时间，地点，内容及批准人的姓名等记入值班日志中。

6、事故抢修时，牵引变电所所长或负责人应尽快赶到现场担任事故抢修工作领导人，如所长不在即由当班值班负责人自动担任抢修领导工作。

二、选题的目的和意义

牵引变电所是牵引供电系统的电源，牵引变电所一旦发生故障停电，将大范围中断行车，直接影响运输生产。这就要求我们不但平时要精检细修，防止故障。而且在发生故障时，能迅速正确地判断故障，并采取最佳的应急处理方案及时送电。牵引变电所处理故障的原则是：迅速确定出故障设备，灵活地运用投入备用、一台主变带两条馈线、加设临时接线等多种方式，以最快的速度设法先行送电。然后再修复或更换故障设备，恢复正常运行状态。

vii

三、研究方案（框架）

（1）瓦斯保护：作为变压器的主保护，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。

（2）纵差保护：作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。

（3）复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。

（4）零序电流保护：反应变压器外部接地短路。

（5）过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。

四、进度计划

6月5日－6月25日

分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作。 7月26日－10月20日

划分车站的位置，进行方案论证，编制联锁表。 11月21日－12月5日

检查毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文，进行毕业论文的评议。五、指导教师意见

查阅资料完善，方案可行，要严格按照格式要求进行。

指导教师：宗健

2013年 7月10 日

viii

中期报告

题目：牵引变电所常见故障判断及处理学生姓名：郑小龙学号：一、进展情况

论文进展瓦斯保护：作为变压器的主保护，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。纵差保护：作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。零序电流保护：反应变压器外部接地短路。过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。

二、指导教师意见详细论述故障处理。

指导教师：宗健

2013年 8月15日

结题验收

一、完成日期 2013年10月7日

二、完成质量基本合格

三、存在问题无四、结论同意结题

2013

年 10月 7 日

指导教师：宗健

中文摘要

摘要：本设计较系统的阐明了牵引变电所常见故障判断及处理方案。牵引变电所是牵引供电系统的电源，牵引变电所一旦发生故障停电，将大范围中断行车，直接影响运输生产。这就要求我们不但平时要精检细修，防止故障。而且在发生故障时，能迅速正确地判断故障，并采取最佳的应急处理方案及时送电。牵引变电所处理故障的原则是：迅速确定出故障设备，灵活地运用投入备用、一台主变带两条馈线、加设临时接线等多种方式，以最快的速度设法先行送电。然后再修复或更换故障设备，恢复正常运行状态。故障设备的判断可通过保护装置的动作、信号的显示、仪表的指标以及设备的外观等情况，综合分析判断，一般都能较快地判断出故障设备。为了反映电力系统的故障和不正常工作状态，在变电所主变压器、母线、线路等元件配置相应的保护，保证变电所及电力系统安全运行。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，较系统的对牵引变电所中各电气元件的故障进行分析及处理。关键词：牵引变电所；常见故障；牵引变压器；短路计算

ABSTRACT

Title: traction substation in the event of failure outage ABSTRACT: This design systematically illustrates the traction substation common fault diagnosis and treatment scheme. Traction substation is the power of the traction power supply system, traction substation in the event of failure outage, will be a wide range of interruption driving, directly affect the production of transportation. This requests us to fine check fix at ordinary times, not only to prevent failure. And in the event of a failure, can quickly judge fault correctly, and take the best of the emergency response plan in time either. Principle is: traction substation troubleshooting quickly identify the fault equipment, flexible use of put into standby, a main transformer with two feeder, including temporary wiring, a variety of ways, with the fastest speed to try to advance power. And then to repair or replace defective equipment, normal running state. The failed device can be judged by the protection device, signal display, the appearance of the index of instrument and equipment, etc., comprehensive analysis and judgment, usually can quickly judge the fault equipment. In order to reflect the fault and abnormal working state of the power system, the main transformer substation, busbar and line element configuration corresponding protection, ensure the safe operation of power system and substation. Closely combined with the actual content of this design, through to find a large number of relevant materials, electrical components in the system of traction substation fault analysis and processing. KEYWORDS：traction substation; Common faults; Traction transformer. Short circuit calculation

中文摘要 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 ABSTRACT ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 牵引变电所电气设备的选择 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

母线的选择及校验 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

侧母线采用软母线 ................................................................. 错误!未定义书签。 2. 侧母线选用矩形铝母线（室内选硬母线） ..................... 错误!未定义书签。

高压断路器选取及校验 ............................................................................................. 错误!未定义书签。

1. 110KV侧断路器选取.......................................................... 错误!未定义书签。 2. 侧断路器选取 ..................................................................... 错误!未定义书签。

高压熔断器的选取及校验 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

电压互感器选取 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。

侧电压互感器选取 ................................................................. 错误!未定义书签。 2. 侧电压互感器选取 ............................................................. 错误!未定义书签。

2 短路计算分析 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

短路计算的相关概念、内容和目的 ......................................................................... 错误!未定义书签。短路点的选取 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。短路计算 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3 牵引变电所故障处理 ................................................................................................................. 错误!未定义书签。

断路器跳、合闸常见故障查找及处理 ..................................................................... 错误!未定义书签。

1. 断路器合闸失灵 ................................................................. 错误!未定义书签。

断路器越级跳闸的处理 ............................................................................................ 错误!未定义书签。断路器分、合闸线圈冒烟的处理 ............................................................................ 错误!未定义书签。断路器拒动事故的处理 ............................................................................................ 错误!未定义书签。断路器误动事故的处理 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 SF6断路器故障处理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。处理故障的原则 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。断路器实例分析 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。 4 变电所防雷保护 ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。

变电所的防雷措施 .................................................................................................... 错误!未定义书签。接地装置 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.保护接地和工作接地的要求 .............................................. 错误!未定义书签。 2.变电所电气设备接地范围 .................................................. 错误!未定义书签。

5 继电保护配置 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。

（一）110KV部分 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。（二）35KV部分 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。（三）10KV部分 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。致谢 .............................................................................................................................................. 错误!未定义书签。参考文献 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。附录电气设备一览表 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。

1 牵引变电所电气设备的选择

母线的选择及校验

侧母线采用软母线

（1）按最大长期工作电流选择母线截面

根据正常工作下持续发热容许温升的限制，应使最大长期工作电流小于Ixu，即

IxuIg.max；最大长期工作电流按变压器过载倍考虑，

则 Ig.max1.3Ie1.31.315000102.35A 3Ue3110Se由《电力牵引供变电技术》附录二查出铝母线（LMR型）15×3的允许载流量为156A（环境温度为25时），大于最大工作电流，故初选15×3=45mm2截面的铝母线（单条平放）。

（2）校验母线的短路热稳定性

要求短路最终温度Z，应先求出起始温度S，根据Z，利用曲线Af()，找出对应的AS值，再由

1QdAZAS求出AZ，再次利用曲线Af()找出对应的Z，S2Af()曲线如图1-1所示。

图1-1短路发热的Aθ=f(θ)曲线

Ig.max22s0()(xu0)25(102.35)(8025)48.67C

156Ixu短路电流计算时间tjstbtg0.10.20.3s

2IZ10ItdIt2d1.1582101.15821.15822QZtd0.30.4023kA2S

12122QfiIZTfi1.15820.0640.0858KA2S

2式中Tfi根据《电力系统分析》书表6-3取得。

短路电流热效应：QdQZQfi0.40230.08580.4881KA2S

由s=48.67C，在《电力牵引供变电技术》图中查得铝曲线As0.35104

1AzAs12(QzQfi)0.3510420.48811060.3741104

S45在《电力牵引供变电技术》中查表可得Az0.4104104，对应铝母线曲线的纵坐标为50，即z60xu200，表明所选截面的母线能满足热稳定性。 2. 侧母线选用矩形铝母线（室内选硬母线）

（1）按最大长期工作电流选择母线截面

根据正常工作下持续发热容许温升的限制，应使最大长期工作电流小于Ixu，即

IxuIg.max；最大长期工作电流按变压器过载倍考虑，则

Ig.max1.3Ie1.31.315000409.39A

3Ue327.5Se由《电力牵引供变电技术》附录二附表3查出铝母线40×4的允许载流量为456A（环境温度为25时），大于最大工作电流，故初选40×4=160mm2截面的铝母线（单条平放）。

（2）校验母线的短路热稳定性

要求短路最终温度Z，应先求出起始温度S，根据Z，利用曲线Af()，找出对应的AS值，再由

1QdAZAS求出AZ，再次利用曲线Af()找出对应的Z。 S2母线在最大负荷时的温度；

Ig.max2s0()(xu0)25(409.39)2(7025)61.27C

Ixu4562

2IZ10ItdIt2d2.6792102.67922.67922QZtd0.32.153KA2S

12122QfiIZTfi2.67920.0640.4593KA2S

2短路电流热效应：QdQZQfi2.1530.45932.612KA2S

由s=61.27C，在《电力牵引供变电技术》图中查得铝曲线As0.39104

1AzAs12(QzQfi)0.391042.6121060.4002104 2S160在《电力牵引供变电技术》中查表可得Az0.4002104，对应于铝母线曲线的纵坐标为65，即z65xu200，表明所选截面的母线能满足热稳定性。

（3）校验母线的机械稳定性

设母线采用水平排列平放，则冲击电流 ich7.160kA 已知：a=40cm，l=120cm，h=40mm，b=4mm则

ab400492 bh440Kx1

三相短路时，相间电动力为：

F(3)1.73i(3)2kxl1071.737.16021061200107266.07N 母cha40线平放及水平排列时，其抗弯模量为：

W11bh20.0040.0421.067106m3 66母线的计算应力：

MFl266.071.210629.924106pa

W10W101.067由《电力牵引供变电技术》表知，铝母线的允许应力为69106Pa，xu，满足机械稳定性。故最后确定选择截面为40×4=160mm2的铝母线。

高压断路器选取及校验

交流牵引负荷侧由于故障跳闸频繁，操作次数多，从减少运行维修工作量考虑，本设计110KV侧选用少油断路器，27.5KV侧选用SF6断路器。 1. 110KV侧断路器选取

（1）最大长期工作电流按变压器过载倍考虑。

Ig.max1.3Ie1.3Ug110KV

1.315000102.35A 3Ue3110Se初选额定电流为1000A的SW4110/1000型少油断路器，其技术数据见表1-1：

表1-1 SW4-110/10型少油断路器数据表额定电压（kv）额定电流（A） 1000 极限通过电流峰值 55kA 5s热稳定电流型号有效值（kA） 32kA 21 SW4-110/10 110

（2）短路关合电流的校验

极限通过电流为ieg55KA，而icj3.095KA，所以iegicj，故满足要求。

(3)校验短路时的热稳定性由前面选择硬母线处可得：

QdQZQfi0.40230.08580.4881KA2S

2而Q4Irtt21252205KA2s

所以QdQ4，故满足热稳定性要求。

所以，选用额定电流为1000A的SW4110/1000型少油断路器。 2. 侧断路器选取

(1)最大长期工作电流按变压器过载倍考虑

Ig.max1.3Ie1.31.315000409.39A

3Ue327.5SeUg27.5KV

初选额定电流为1000A的型的SF6断路器，其技术数据见表1-2：

表1-2 型的SF6断路器数据表

型号额定电压（kV） 25 额定电流（A） 600 极限通过电流峰值 25kA 有效值 4s热稳定电流（kA） (2)短路关合电流的校验极限通过电流为ieg25KA，而icj7.160KA，所以iegicj，故满足要求。 (3)校验短路时的热稳定性由前面选择母线处可得：

QdQZQfi2.1530.45932.612KA2S，

2而Q4Irtt8.524289KA2S

所以QdQ4，故满足热稳定性要求。

所以，选用额定电流为1000A的型的SF6断路器。

高压熔断器的选取及校验

侧高压熔断器选用RW1-35Z型户外高压熔断器，其技术数据见表1-3：

表1-3 RW1-35Z型户外高压熔断器数据表

型号 RW1-35Z 额定电压（kv） 35 切断极限短路电流时电流最大峰值(KA) 8 最大断流容量（MVA） 200 Ue35kVUg27.5kV 满足电压要求熔断器开断电流校验

Iek8KAICj2.679KA

所以RW1-35Z高压熔断器满足要求

电压互感器选取

侧电压互感器选取

供继电保护用的电压互感器的选择：准确级为3级。供110kV侧计费的电压互感器选择：准确级级。

由于电压互感器装于110kV侧用于计费，并不需要起保护作用，因为如果110kV侧发生故障或事故时，其地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸，将其故障或事故切除，因此选用JCC6-110型准确级级，额定容量500VA的电压互感器便可以满足要求。其技术数据见表1-4:

表1-4 JCC6-110型压互感器数据表

型号原线圈副线圈级 300 1级 3级 500 500 额定电压（kv）额定容量（）最大容量（） 2000 JCC6-110 110/3 0.1/3 由于电压互感器是并接在主回路中，当主回路发生短路时，短路电流不会流过互感器，因此电压互感器不需要校验短路的稳定性。 2. 侧电压互感器选取

由于电压互感器装于侧要起到保护作用，用于保护牵引网馈线上所发生的故障或事故，故其准确级需要3级，因此选用JDJJ-35型准确级3级，额定容量600VA的电压互感器可以满足要求。其技术数据见表1-5：

表1-5 JDJJ-35型电压互感器数据表

型号 JDJJ-35 额定电压（kV）原线圈 35/3 额定容量（）级 1级 150 250 3级 600 最大容量（） 1200 副线圈 0.1/3 由于电压互感器是并接在主回路中，当主回路发生短路时，短路电流不会流过互感器，因此电压互感器不需要校验短路的稳定性。

2 短路计算分析

短路计算的相关概念、内容和目的

1．短路,是指供电系统正常运行情况外的，导电相与相或相与地之间负荷支路被旁路的直接短路或经过一个很小的故障点阻抗短接。

2．短路计算的主要内容是确定短路电流的大小，即最大短路电流的大小。 3．短路计算的目的，是通过短路过程的研究及计算短路电流的量值，从而达到供电系统合理设计和安全可靠运行的重要因素。

短路点的选取

因短路计算的主要内容是确定最大短路电流的大小，所以对一次侧设备的选取一般选取110KV高压母线短路点作为短路计算点；对二次侧设备和牵引馈线断路器的选取一般选取27.5KV低压母线短路点作为短路计算点。

短路计算

电路简化图如图2-1所示

图2-1 网络接线图

额定电压与平均电压之间的关系如表2-1所示：

表2-1 Ue和Up关系表短路计算用电网平均电压额定电压Ue(kv) 平均电压Up(kv) 220 230 110 115 35 37 25 10 6 1.上图系统电力变压器的总容量为：S降630002150002156000KVA 7

系统供电电源容量：S系10000MVA

S降S系156000100%1.56%3%

10000000因此，在降压变压器低压侧发生短路时，供电电源视为无限大容量供电状态。 2.在上述前提条件下，周期分量电流有效值的标么值IZ*1,其中X*为线路总阻X*抗的标么值，与线路的长度成正比，IZ*与线路的长度成反比，因此选取线路L7、L8，而不取线路L9、L10。取其中较大的作为选择断路器的参考依据。

3.取Sj100MVA, UXXjUP （1）发电机：X1*X1SjSFe1001104(可忽略) 1000011000.41500.05671 22SP2230Sj（2）220KV输电线：X2*XL

Ud%Sj17100（3）220/110KV变压器：X3*0.2698

100Sbe10063（4）1100KV输电线：X5*XL（5）110/变压器：X7*Sj2UP0.4801000.2419 2115Ud%Sj10.51000.7 100Sbe10015（6）由于其次边230V处接有一熔断器，因此其次边短路时会自动熔断，且其次边并未与变压器构成环网，于是计算时可以不予考虑。

4.计算

（1）d1处发生三相短路时，等值计算网络图2-2如下：

图2-2 等值计算网络图

11② X*0.056710.26980.24190.70.7835

22② 周期分量电流有效值的标么值：IZ*111.276 X*0.78351002.679

327.5③ 周期分量电流有名值：IzIzIj1.276

''④ 取Kch1.8，则有：Ich1.61IZ1.61IZ1.612.6794.313KA

冲击电流 IzIz*Ij2.3071001.158KA

3115（2）d2、d3、d4处发生三相短路时，等值计算网络图

① 由于d2、d3、d4都是直接在110KV侧短路，且属于并联运行，于是此三处短路电流值相同 (此处计算d2) 。

1② X*0.056710.26980.24190.4335

2③ 周期分量电流有效值的标么值：IZ*④ 周期分量电流有名值：Ie1⑤ 取Kch1.8，则有：Ie2Se3Ue2112.307 X*0.43351500078.73A

3110Se3Ue115000314.92A

327.5冲击电流ich1.051.8IZm1.051.82IZ3.095KA

'' Ich1.61IZ1.61IZ1.611.1581.864KA

短路计算值一览表见表2-1：

表2-1 短路计算值一览表

数据 110Kv 额定电流 Ie(A) 各短路点的短路电流值 IZ(KA) ich(KA) Ich(KA)

3 牵引变电所故障处理

断路器跳、合闸常见故障查找及处理

1.断路器合闸失灵

当合闸失灵时,可分为直流接触器是否动作两种情况处理。（1）直流接触器未动作。

① 直流接触器线圈上没有电压时，可能控制回路断线、操作熔断器熔断、控制开关接点不通、辅助开关常闭接点或防跳继电器常闭接点不闭合。

② 直流接触器线圈上有电压时，可能直流接触器线圈断线、操作电源太低、接触器铁芯卡滞或弹簧反作用力太大。

（2）直流接触器动作。

① 合闸铁芯不动作，可能原因有合闸线圈接头松脱或线圈烧毁、合闸回路熔断器熔断或回路断线、合闸铁芯严重卡滞。

② 合闸铁芯动作，可分为铁芯空合和铁芯顶住滚轮子动作但合不上两种情况。前者原因有：控制回路有问题，分闸线圈带电，机构在分闸后未能复归、分闸机构死点作用不可靠、脱扣板扣入太少或啮合面间涂有润滑产生打滑。后者原因有：控制回路有问题，合闸后分闸机构动作跳闸（如有保护跳闸信号、联锁跳闸信号等)、合闸铁芯行程不够或顶杆太短使支架与滚轮间无间隙、合闸线圈有短路现象、断路器限位螺钉调整不当，未合上即已相碰、各有关弹簧压缩或拉伸过多，使分闸反作用力太大、操动传动机构卡滞、合闸辅助接点打开过早、操作电源电压太低。

2.断路器分闸失灵当分闸失灵时，可分为分闸铁芯是否动作进行处理。

（1）分闸铁芯不动。

① 当分闸线圈无电压，可能原因有：辅助开关或控制开关接点不通、分闸回路断线、防跳继电器电流线圈断线或者接头松脱、操作回路熔断器熔断。

② 当分闸线圈有电压时，可能原因有：分闸铁芯卡涩或掉落、分闸线圈烧毁或断线、操作电源电压太低。

（2）分闸铁芯动作但开关不能分开。

① 分闸机构不能脱扣，可能原因有：脱扣板扣入太深或齿合太紧、自由脱扣机构越过死点太多、剩磁吸引铁芯使顶管冲力不足、分闸铁芯行程不够、防跳保安螺未退出、线路层间有短路现象。

② 分闸机构能脱扣但不能分闸，可能原因有：动静触头熔焊、断路器分闸力太小（各有关弹簧压缩或拉伸过小，弹簧变质）、机构内的轴销缺少润滑脂或润滑脂选用不当而凝结、操动传动机构卡滞造成摩擦力增大。断路器出现分闸不可靠，此时应调整扣板和半轴的扣接深度，使扣接深度在。当断路器合不上出现跳跃现象，应检查掣子是否有卡涩现象，在用手力缓慢合闸全闸铁芯顶杆升到顶点时，检查掣子与贺圆柱间的间隙为2±,反之将螺栓旋出半圈,超行程会增加;反之则减少。另外调整操动机构输出的长度可以同时改变三相的超行程而不改变触头开距。

断路器越级跳闸的处理

越级跳闸：根据继电保护的选择性应跳开最近端的断路器，但该断路器未动作(拒动)，造成上级(电源端)断路器跳闸。如图所示，故障在馈出线或补偿电容器上，但211QF、212QF、21BQF、232QF等断路器均未跳闸，造成201AQF或101QF跳闸均属于越级跳闸。分析保护动作情况。

1.检查本级保护是否启动，如启动，断路器未动作则要先查核与上一级保护的动作时限，如正常则属于断路器拒动，按拒动故障查处；如不正常则需调整动作时限，使之满足选择性要求。

2.如本级保护没有启动，则要检查本级保护整定值是否正常，保护元件是否正常。

图3-1 单系统主接线图

断路器分、合闸线圈冒烟的处理

当断路器的分、合闸指令已发出，而断路器的机械部分卡死时，分、合闸动作将不能正常完成，会造成断路器的分、合闸线圈长期受电，因过热而冒烟。断路器的分、合闸线圈是按短时间受电设计的，如果长时间受电，会因过热冒烟直至烧毁线圈。

当断路器进行分、合闸操作时，密切观察断路器的动作情况。当断路器拒动时，立即断开其控制电源，使分、合闸线圈失电恢复。如果在分、合闸过程发现断路器拒动，未断控制电源而进行二次回路的故障排查，则不用10 min，线圈基本上被烧毁。

断路器拒动事故的处理

图3-2 倒闸作业电气主接线图

断路器的拒合和拒分称为断路器的拒动：断路器拒动是变配电所中常见的故障之一。

1.首先判断是机械故障还是电气故障。

如果合闸线圈或分闸线圈受电正常但断路器不动作则故障一般在机械部分，而合闸线圈或分闸线圈没有受电则故障主要在电气回路部分。也可以在当地位进行操作试验，以判断是断路器机构本身故障还是机构以外的故障。

2.电气故障原因有：操作电源电压偏低，操作机构合闸线圈铁芯不启动；控制电源或操作电源熔断器接触不良或熔丝熔断；合闸回路的接触器，以及操作机械的辅助回路接点接触不良；控制回路的继电器转换不良；直流回路接地；继电保护整定值不合理或继电保护不动作等。

3.机械故障原因有：合闸、分闸铁芯转动不良或作用力不够大；机械传动部分调整不合理；合闸自保持机构调整不良也会造成即使合上了也自锁不住；液压、风压机构压力不足等。

断路器误动事故的处理

断路器不该合的时候合闸或断路器不该分的时候分闸，统称为断路器误动。当产生断路器误合时(千万不要把远动端控制的远方合闸当作断路器误合)，及时报告供电调度。首先应将误合的断路器分下来，再进行故障排除。

断路器误分闸(千万不要把远动端控制的远方分闸当作断路器误分)时也应及时报告供电调度，有备用设备时先把备用投入运行后再进行故障处理。没有备用设备时，也应先想办法先行送电，再处理。

误分原因主要有：自保持机构调整不良，当受外界震动时引起误分闸；控制回路两点短接(如两点直流接地)造成分闸线圈受电而分闸等。

误合原因主要有：当控制回路两点接地时会造成误动；保护整定值不合理；继电器受干扰误动作或接点粘接未断开等。

SF6短路器故障处理

SF6 断路器拒动处理

（1）若控制回路小保险熔断。更换同型号保险后，再次合闸（分闸）。

（2）如果备用开关不能投运，则应断开所有控制电源，手动碰击合（分）圈铁心,进行合（分）闸.

SF6 断路器不能储能处理

（1）在机构箱内按下储能控制继电器，进行储能。

（2）如果电机不转，则应将手动或电动连锁开关打至手动储能位，用储能专用手柄手动储能。

SF6 断路器气体泄漏低于规定值时的处理

SF6 断路器气体泄漏低于规定值后：

（1）当发出“气体压力过低警告” 光字牌时，监视设备运行并及时向段生产调度报告。

（2）当发出“气体压力过低闭锁” 光字牌时，及时向供电调度报告。值班人员采取下列方法进行处理：

① 设备处于热备状态，则应退出热备，禁止合闸（自动闭锁分闸），尽快由检修人员检修补气。

② 设备处于运行状态，值班人员立即申请倒主变，用隔离开关将断路器及主变撤除运行。

牵引变电所是牵引供电系统的可靠动力，牵引变电所一旦发生故障，迫使行车中断或运输能力下降，直接影响着运输生产，为了在发生事故后能尽快处理，恢复送电。根据兄弟站段二十多年的运行经验，现制定出变电所各类故障判断和应急处理方案。望各所结合现场实际情况，比照执行！

处理故障的原则

1、故障处理及事故抢修，要遵循“先通后复”的原则。有备用设备，首先考虑先投备用，采用简便、易行、正确、可行的方案，沉着、冷静、迅速、果断地进行处理和事故抢修，以最快的速度设法先行送电。然后通知有关部门再修复或更换故障设备，恢复正常运行状态。

2、故障处理及事故抢修，由当班值班员或所长任事故抢修总指挥，其余人员则任组员，服从指挥。指挥长在处理事故前应简要向组员说明抢修方案，其余人员有不同见解，可当场提出，指挥长可适当考虑。

断路器实例分析

1、现象：1#KX211、21B均因故不能投入运行。处理：

（1）将2#KX的备用DL拉至1#KX相应的位置，接好控制回路和流互回路航空插座（211对应212，21B对应22B），先行送电。

（2）用短接线短接211或21B上、下静触指。（3）进行越区供电。

2、现象：KXDL“远动”位拒分，且红灯灭，4秒后又亮，发“控制回路断线”GP。判断：DL机构故障。

处理：向电调汇报，申请手动紧急分闸，若分下，向电调汇报，申请投入备用DL。若分不下，（以211

为例），先合上21B，再拉出211小车，再分21B. 3、现象：KXDL“远动”位拒分，红灯常亮。判断：TJ未启动或分闸启动回路断线。处理：

（1）向电调汇报，申请将位置转换开关打至“直接”位分DL，若分下，则说明远动分闸回路存在故障，向电调汇报。

（2）若分不下，申请将位置转换开关打至“单独”位分DL，（3）检查处理，或申请投入备用DL。

4、现象：KXDL“远动”位拒合，同时发“控制回路断线”GP，绿灯常亮。判断：控制回路故障或DL机构故障。处理：

（1）先检查+KM和-KM小保险，若小保险熔断，保险盒上指示灯应亮，用万用表测量，确认熔断，更换同型号保险后向电调申请再次合闸。

（2）若小保险完好，申请投入备用DL先行送电。 5、现象：KXDL“远动”位拒合，绿灯常亮。判断：a、合闸继电器未启动或合闸启动回路断线。处理：

（1）向电调汇报，申请投入备用DL，撤除故障DL先行送电。（2）如果备用DL因故不能投运，手动紧急合闸，先行送电。

4 变电所防雷保护

变电所是电力系统重要组成部分，因此，它是防雷的重要保护部位。如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。

变电所的防雷措施

变电所遭受的雷击是下行雷，主要来自两个方面：一是雷直击在变电所的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，直击雷和雷电波对变电所进线及变压器的破坏的防护十分重要。

1.变电所的直击雷防护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。

装设避雷针时对于35kV变电所必须装有独立的避雷针，并满足不发生反击的要求；对于110kV及以上的变电所，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。

2.变电所对侵入波的防护。变电所对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，目前，FS系列阀型避雷器为火花间隙和非线性电阻，其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电所的电气设备；FCZ1系列磁吹阀型避雷器，主要用来保护变电所的高压电气设备。

3.变电所的进线防护。对变电所进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电所运动，其幅值为线路绝缘的50％冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高很多。因此，在靠近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线，当靠近变电所的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。

4.变压器的防护。变压器的基本保护措施是*近变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。

装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了(不包括接地电阻上的电压压降)，就减少了雷电对变压器破坏的机会。

5.变电所的防雷接地。变电所防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

接地装置

1.保护接地和工作接地的要求

（1）为保证人身安全，所有电气设备都应装设接地装置，并接电气设备外壳接地；

（2）为了将各种不同用途和各种不同电压等级的电气设备接地，应使用一个点的接地装置其电阻应满足接地电阻最小的电气设备要求；

（3）电气设备的人工接地应尽可能使电气设备所在地对地电压分配均匀接地短路电流、电气设备要装设环形接地，体并加装均压带；

（4）本设计接地装置要考虑，一年四季均能保证接地电阻的要求值。 2.变电所电气设备接地范围

（1）变压器、电气照明设备的底座和外壳；（2）电气设备的传动装置；（3）互感器二次接线；（4）配电屏与控制台的框架；

（5）屋内、屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构，以及带电部分的金属、遮栏。

（6）交直流电力、电缆的金属外壳和电缆的金属外皮。

5 继电保护配置

电网继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。（一）110KV部分

110KV采用了内桥接线，所以在110KV不需要装设保护。（二）35KV部分

线路保护：在35KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。

母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。（三）10KV部分

线路保护：在10KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。

母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。 1.主变压器保护配置

（3）复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。

（4）零序电流保护：反应变压器外部接地短路。

（5）过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。 2.母线保护

（1）35kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器35kV侧断路器跳开切除故障。

（2）10kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器10kV侧断路器跳开切除故障。 3.线路保护

（1）110kV进线：因为110KV盐北变电所处在系统的受电端，故110KV进线不设保护

（2）35kV线路保护：：(电流速断保护、定时限过流保护)二段式电流保护、快速重合闸

① Ⅰ段电流速断保护作为主保护，反应于相间故障时因电流增大而瞬时动作的电流保护，保护线路全长的15%-20%。

② Ⅱ段定时限过流保护，作为Ⅰ段电流速断保护的后备保护，不仅能保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长。电流保护采用二相CT(A、C相)。

③ 当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。

④ 当线路发生单相接地故障时，因35kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。

（3）10kV线路保护：二段式电流保护(电流速断保护、定时限过流保护)、快速重合闸

① 主保护采用二段定时限电流速断保护，比Ⅰ段高△t时限，保护线路全线的70%-80%。

② 当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。

③ 当线路发生单相接地故障时，因10kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。

致谢

在毕业设计即将完成之际，在此，向我可敬的师长、答辩组的各位老师、热心的同学以及朋友致以最诚挚的谢意！

本人由衷地向我的指导老师表示感谢，我还得感谢给予我帮助的热心的同学以及朋友。在我做毕设期间，他们都给予我很大的帮助。

当然，毕设能顺利完成，少不了那些书籍，论文的作者与编者，是他们的感慨无私的精神，为了科学与教育事业奋斗的精神，才有社会的进步，科学的进步。是他们默默的奋斗在科学教育的一线，为我们提供了不少的知识。对此，我们得向他们作出最真挚的谢意与敬意。

参考文献

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[5] 张保会.尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005. [6] 张志仁.变压器铁心接地故障的分析判断与处理.浙扛电力,. [7] ?刘志军.易引起差动保护误动作的几个问题.湖南电力,1999. [8] 李铁开.防止油浸变压器渗漏油的技术措施.变压器,.

[9] 谢先华.汨罗变3号主变内部过热性故障分析及处理.湖南电力,. [10] 谢明雨.郭扬光.变压器内部故障的检测.内蒙古电力技术.. [11] ?欧阳旭东等.某大型变压器故障发现过程及原因分析．广东电力.. [12] 周爱国.苏俊琴.消除大型变压器铁心不稳定接地故障的方法．电气试验.. [13] ?张浩.有载调压变压器油路渗漏的分析与处理.浙扛电力..

附录电气设备一览表

名称 110KV侧软母线 27.5KV侧硬母线 110KV侧支柱绝缘子 27.5KV侧支柱绝缘子 27.5KV侧穿墙导管 110KV侧少油断路器断路器型号 LMR-153 LMY-404 ZS—110/3 ZA-35Y CLB-35/600 SW4110/1000 数量单位 3 根 3 根 3 个 3 个 3 个 4 5 3 12 8 4 2 2 2 2 2 2 2 16 3 2 4 3 2 2 组个个组个个组个组个个组个个座个个 27.5KV侧六氟化硫断路器 27.5KV(230V)侧户外高压熔断器 110KV侧隔离开关 27.5KV侧户内隔离开关 27.5KV侧户外隔离开关 110KV侧电压互感器 RW1-35Z GW4-110/600 GN2-35T/600 GW2-35/600 JCC6-100 级 JCC6-100 3级 JDJJ-35 LCW-110 级 LCW-110 1级 LCW-110 级 LCW-110 1级 LZBJ127.5 Y5W5—126/439 FCZ—110 FZ—30J 高度30m L C 测量计费继电保护 27.5KV侧电压互感器测量计费 110KV侧电流互感器继电保护 110KV侧中性点接地测量监视电流互感器继电保护 27.5KV侧电流互感器 110KV侧ZnO避雷器 110KV侧中性点接地磁吹阀式避雷器 27.5KV侧普通阀式避雷器避雷针电抗器(室外) 电容器(室内)

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