畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-110KV變電站電氣(二次部分)設(shè)計(jì).doc

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1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 1 - 摘要摘要.- 2 - 一、一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) - 4 - 二、二、原始資料分析原始資料分析 - 5 - 三、三、一次部分的相關(guān)設(shè)計(jì)一次部分的相關(guān)設(shè)計(jì) - 6 - 一、主變壓器的選擇極其參數(shù).- 6 - 二、電氣主接線設(shè)計(jì)及其參數(shù).- 7 - 四、四、短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 - 9 - 一、概述.- 9 - 二、短路計(jì)算.- 11 - 三、短路電流計(jì)算：.- 14 - 四、短路電流計(jì)算結(jié)果.- 17 - 五、五、線路保護(hù)線路保護(hù) - 17 - 一、 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用- 17 - 二 、輸配電線保護(hù)- 21 - 三、 線路末端短路電流- 22

2、- 四、 線路保護(hù)整定- 23 - 六、六、變壓器的保護(hù)變壓器的保護(hù) - 24 - 一、 變壓器裝設(shè)的保護(hù)- 24 - 1、 變壓器裝設(shè)的保護(hù)種類(lèi).- 24 - 二、變壓器保護(hù)的整定方法.- 26 - 1、 變壓器電流速斷保護(hù).- 26 - 四、縱差保護(hù)的整定計(jì)算.- 30 - 五、 變壓器過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算- 33 - 七、七、備用電源自動(dòng)投入裝置備用電源自動(dòng)投入裝置 - 35 - 八、八、母線保護(hù)母線保護(hù) - 38 - 一、 母線保護(hù)簡(jiǎn)介- 38 - 二、 母線的保護(hù)方式- 38 - 九、九、防雷保護(hù)和接地設(shè)計(jì)防雷保護(hù)和接地設(shè)計(jì) - 40 - 一、直擊雷保護(hù).- 40 - 二、雷電侵入波保護(hù)

3、.- 41 - 致謝致謝.- 43 - 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- 44 - 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 2 - 摘要摘要 本次設(shè)計(jì)任務(wù)旨在把大學(xué)所學(xué)各科專(zhuān)業(yè)知識(shí)的結(jié)合到一起，整體的了解電 力系統(tǒng)等方面的知識(shí)。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給相關(guān)資料，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)。 然后通過(guò)對(duì)擬建變電站的概況以及出線方面來(lái)考慮，并對(duì)負(fù)荷資料的分析，以 及從安全、經(jīng)濟(jì)及可靠性等方面考慮，確定了 110kV，35kV，10kV 輸電線路及 母線的主接線，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)及型號(hào)。 最后，根據(jù)短路計(jì)算結(jié)果，確定線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、防雷 保護(hù)的保護(hù)方案，根據(jù)保護(hù)方案對(duì)保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，確

4、定設(shè)計(jì)之后再對(duì)保護(hù) 的總體進(jìn)行分析論證，檢驗(yàn)二次回路的設(shè)計(jì)是否合格，從而完成了 110kV 電氣 二次部分的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：變電站關(guān)鍵詞：變電站 繼電保護(hù)繼電保護(hù) 保護(hù)整定保護(hù)整定 檢驗(yàn)計(jì)算檢驗(yàn)計(jì)算 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 3 - ABSTRACT The total operating mode of generation, transmission and distribution is presented in the operating mode of power system, which realizes the basic guarantee for the securi

5、ty, high quality and economical operation of power system. The optimization for operating mode of power system is to select an economical and reliable operating mode by comparing synthetically all kinds of operating mode in technical economy to get a reliable and economical operation. Design the tas

6、k this time is jiaozuo qunying electric designs of the part two times of 110kV. first, analyze the tend of load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. capacity and type, capa

7、city and type of using the voltage transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, pr

8、event the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 110kV. 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 4 - 一、一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1、題目：題目：焦作市群英 110KV 變電站電氣（二次部分）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：電氣一次部分 （1）：變電站總體分析 （2）：負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇 （3）：電氣主接線設(shè)計(jì)； （4）：短路電流計(jì)算及主要電氣設(shè)備選擇； （5）：配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì)。 2、電氣二次部分 要求：決定保護(hù)方案，對(duì)各種保護(hù)的整定計(jì)算、分析

9、和論證。 3、設(shè)計(jì)原始資料設(shè)計(jì)原始資料 群英 110KV 變電站處于焦作市山陽(yáng)區(qū)，地平、交通便利，進(jìn)出線方便，空 氣污染輕微；待設(shè)計(jì)變電所選在黃沙土地上，土壤電阻率 P500*M。平均海 拔 200 米，最高氣溫 40，最低-10，年平均氣溫 20，最熱月平均氣溫 30，土壤溫度 25。冬季主導(dǎo)風(fēng)向：西北；最大風(fēng)速：25m/s；覆冰厚度： 8mm。系統(tǒng)通過(guò) 110KV I、II 修馬 T 架空線路向變電站供電，距離 30KM，系 統(tǒng)最大運(yùn)行方式折算至設(shè)計(jì)變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 0.15，=100MVA。 j S 系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算值為 500MVA。 表 1-1 負(fù)荷情況 電 壓 負(fù)荷 名

10、稱(chēng) 每回最大 負(fù)荷 （KW） 功率因數(shù)回路數(shù)供電方式 線路長(zhǎng) 度 （km） 東城花園 50000.851 架空 15 槐店鄉(xiāng) 90000.851 架空 8 35K V 耐火材料 廠 50000.851 架空 7 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 5 - 化肥廠 100000.851 架空 11 白鯊針布 40000.851 架空 3 保險(xiǎn)公司 70000.851 架空 4 機(jī)械廠 80000.851 架空 5 17 中 20000.91 架空 5 醫(yī)院 30000.81 架空 3 農(nóng)藥廠 7000.821 架空 7 紫水小區(qū) 12000.851 架空 4 紫弦庭苑 10000.81 架空 5 鑫

11、鴛鴦集 團(tuán) 5000.81 架空 2 面粉廠 6000.851 架空 5 10K V 區(qū)政府 20000.851 架空 7 二、二、原始資料分析原始資料分析 為了計(jì)算用電負(fù)荷情況，據(jù)原始資料中最大有功及功率因數(shù)，算出最大無(wú) 功，得出以下數(shù)據(jù): 電 壓 負(fù)荷 名稱(chēng) 最大有功 功率 （MW） 最大無(wú)功 功率 （MVAr） 功率因數(shù)回路數(shù) 線路長(zhǎng) 度 （km） 東城花園 53.100.85115 槐店鄉(xiāng) 95.580.8518 耐火材料廠 53.100.8517 化肥廠 106.200.85111 白鯊針布 42.840.8513 保險(xiǎn)公司 74.340.8514 35K V 機(jī)械廠 84.960.

12、8515 17 中 20.970.915 醫(yī)院 32.250.813 10K V 農(nóng)藥廠 0.70.490.8217 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 6 - 紫水小區(qū) 1.20.740.8514 紫弦庭苑 10.750.815 鑫鴛鴦集團(tuán) O.50.380.812 面粉廠 0.60.370.8515 區(qū)政府 21.240.8517 對(duì)待建變電站的總體負(fù)荷分析，按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式分析情況如下： 48(MW)87410595P35 11(MW)20.60.511.20.732P10 )30.12(MVAr4.964.342.846.203.105.583.10Q35 )7.19(MVA1.240.

13、370.380.750.740.492.250.97Q10r 59(MW)PPP 1035110 )37.31(MVAQQQ 1035110 r 由以上式子可以得出： )(67.5612.304812.3048S 22 35 MWj )(14.1319 . 7 1119 . 7 11S 22 10 MWj 69.81(MW)SSS 1035110 三、三、一次部分的相關(guān)設(shè)計(jì)一次部分的相關(guān)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中的一次部分設(shè)備選擇來(lái)自于耀偉同學(xué)的焦作市群英 110KV 變電 站電氣（一次部分）設(shè)計(jì) ，本設(shè)計(jì)中不詳細(xì)寫(xiě)出選擇設(shè)備的相關(guān)過(guò)程，這里 直接寫(xiě)出型號(hào)和相關(guān)參數(shù)。 一、一、 主變壓器的選擇極其參數(shù)主變壓

14、器的選擇極其參數(shù) 在一次設(shè)計(jì)中選擇的變壓器型號(hào)為 SFSZ9-50000/110，根據(jù)變壓器的型號(hào) 可知，該變壓器是三相三繞組式變壓器。 變壓器的基本參數(shù)如下：表 3-1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 7 - 額定電壓 （KV） 阻抗電壓 （%） 損耗 （KW） 型號(hào) 額定 容量 （KVA ） 高 壓 中 壓 低 壓 連 接 組 別 高 低 高 中 中 低 空載 電流 （% ） 空 載 負(fù) 載 SFSZ9- 50000/110 50000 110 8 1. 25% 38. 5 2 2.5 % 10. 5 YN yn 0 d1 1 1 8 10. 5 6. 5 0.91 58. 8 22 5

15、依據(jù)以上參數(shù)進(jìn)行阻抗折算，計(jì)算過(guò)程過(guò)程如下： =111123123 1 %(%) 2 ssss UUUU =-0.52122331 1 %(%) 2 ssss UUUU =73233112 1 %(%) 2 ssss UUUU 22 1 1 %11 (110) 26.62 100100 (50) SN T N UU X S （記為 22 2 2 %0.5 (110) 1.21 100100 (50) SN T N UU X S 0） 22 3 3 %7(110) 16.94 100100(50) SN T N UU X S 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 8 - 二、二、 電氣主接線設(shè)計(jì)及其參

16、數(shù)電氣主接線設(shè)計(jì)及其參數(shù) 電氣主接線的設(shè)計(jì)要求 主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)變電站設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，無(wú)論是一次部分還 是二次部分都是必不可少的。 “變電所主接線形式應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、 設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便 和節(jié)約投資等要求。 ” （35110KV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范第 3.2.1 條） 主接線設(shè)計(jì)的基本要求為： (1)供電可靠性。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。 (2)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；改變 運(yùn)行方式時(shí)操作方便，便于變電所的擴(kuò)建。 (3)經(jīng)

17、濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投 資和運(yùn)行費(fèi)用，減少用地面積。 (4)簡(jiǎn)化主接線。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所無(wú)人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢(shì)，簡(jiǎn) 化主接線為這一技術(shù)全面實(shí)施，創(chuàng)造更為有利的條件。 (5)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類(lèi)型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、 標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。 在一次部分設(shè)計(jì)中采用的方案是： 110KV 側(cè)采用單母分段式接線 35KV 側(cè)及 10KV 側(cè)均采用單母分段式接線 選擇此種接線形式的分析與評(píng)價(jià)： 優(yōu)點(diǎn)：1、用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回 路，有兩個(gè)電源供電；2、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段

18、切 除，保證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。 缺點(diǎn)：1、當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的問(wèn)路都 要在檢修期間內(nèi)停電；2、當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 9 - 3、擴(kuò)建時(shí)向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 系統(tǒng)接線圖如下：圖（3-1） 變變壓壓器器T1變變壓壓器器T2 系系統(tǒng)統(tǒng)一一 系系統(tǒng)統(tǒng)二二 110KV母母線線 35KV母母線線 10KV母母線線 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 10 - 四、四、短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 一、一、 概述概述 1、短路的原因、短路的原因 1）電氣設(shè)備或載流導(dǎo)體等因絕緣老化、遭受機(jī)械損傷，雷擊、過(guò)電壓等

19、原因引起絕緣損壞； 2）架空線路因大風(fēng)、導(dǎo)線覆冰引起電桿倒塌等，或因鳥(niǎo)獸跨接裸體導(dǎo)體 等； 3）電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不良等所致的設(shè)備缺陷引發(fā)的短路； 4）運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān)， 線路或設(shè)備檢修后不拆除接地線直接加上電壓等。 2、計(jì)算短路電流的目的、計(jì)算短路電流的目的 計(jì)算短路電流的目的有：保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、正確選擇電氣設(shè)備、 校驗(yàn)電氣設(shè)備。避免在短路電流損壞電氣設(shè)備，如果短路電流過(guò)大，需采用限 流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。而該變電站原短路電流由于是在 不考慮電纜電阻的情況下計(jì)算的,這樣會(huì)致使在選擇和校驗(yàn)設(shè)備上產(chǎn)生誤差，造 成設(shè)備損

20、壞和運(yùn)行不當(dāng)。所以,為了變電站更加安全的運(yùn)行,在短路電流上我們 需考慮電纜電阻。 3、 短路電流的危害短路電流的危害 所謂短路，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地直接發(fā)生通 路的情況。在電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在回路中短路電流比額定電流大幾 倍至幾十倍。短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè) 備溫度急劇上升，有可能致使損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降， 造成這些地方供電中斷或影響其正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱(chēng)短 路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)失 去同步，致使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 4、短路的種類(lèi)、短路的種類(lèi)

21、1）三相短路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 11 - 2）兩相短路。 3）兩相短路接地。 4）單相短路（接地） 。 三相短路是對(duì)稱(chēng)短路，此時(shí)三相電流和三相電壓仍然是對(duì)稱(chēng)的，只是三相 電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對(duì)稱(chēng)性短路，每相電流和電壓數(shù)值 不相等，相角也不同。 5、短路電流的暫態(tài)過(guò)程、短路電流的暫態(tài)過(guò)程 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，由于短路回路存在著電感，電流不能突變， 因此有一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。短路電流隨時(shí)間變化，最后達(dá)到穩(wěn)定值。 短路全電流 id 由對(duì)稱(chēng)的周期分量和不對(duì)成的非周期分量?jī)刹糠趾铣桑?z i f i 即。周期分量先開(kāi)始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值。非周期分量 dzf ii

22、i z ii 按指數(shù)規(guī)律衰減，其衰減時(shí)間常數(shù)為 0.05-0.2。 6、計(jì)算各短路電流的目的 1） 短路沖擊電流：用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 ch i 2） 短路全電流最大有效值 Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來(lái)校 驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 3）超瞬變短路電流有效值 I：用來(lái)作繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器 的短流量。 4） 短路后 0.2 秒后的短路電流周期分量有效值：用來(lái)校驗(yàn)斷路器的 0.2 I 斷流量。 5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。 I 6） 短路后 0.2S 后的短路容量：用來(lái)校驗(yàn)斷路器的遮斷容量。 0.2 s 二、二、 短路計(jì)算短路計(jì)算

23、 1、計(jì)算系統(tǒng)電抗、計(jì)算系統(tǒng)電抗 短路電流的標(biāo)幺值計(jì)算法 短路電流計(jì)算,根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況,可以采用標(biāo)幺值或有名值計(jì)算, 那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值計(jì)算. 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 12 - 所謂標(biāo)幺值,是實(shí)際值與基準(zhǔn)值之比. 標(biāo)幺值沒(méi)有單位.設(shè)所選頂定的基 準(zhǔn)值電壓,基準(zhǔn)電流,基準(zhǔn)容量及基準(zhǔn)電抗分別為,則這一元件的 j U j I j S j X 各已知量的標(biāo)幺值分別為 , j j U U U J j S S S 3 j J Jj U I II IS 2 33 /3 jjj j jjj jj I XI XS X XX XUUUI 式中： S、U、I、X-

24、以有名單位表示的容量(MVA)、電壓(KV)、電流(KA) 、 電抗； 、-以基準(zhǔn)量表示的容量(KVA)、電壓(KV)、電流 j S j U j I j X (KA)、電抗。 基準(zhǔn)容量的選擇：在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)里已經(jīng)規(guī)定 Sj=100MVA； 基準(zhǔn)電壓的選擇：為了計(jì)算方便選為各電壓等級(jí)的平均額定電壓，即 Uj=Up； 與其相應(yīng)的基準(zhǔn)電流 Ij 和基準(zhǔn)電抗 Xj,均可由這兩個(gè)基準(zhǔn)值導(dǎo)出。 基準(zhǔn)電流計(jì)算公式： 電抗計(jì)算所用公式如下表： 表 4-1（電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計(jì)算公式） 計(jì)算公式 元件名稱(chēng)已定參數(shù)電抗平均值 通用式 =100MVA j S j j j U3 S I 5 . 0 1153 100

25、 I 110 j 56 . 1 373 100 I 35 j 5 . 5 5 . 103 100 I 10 j 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 13 - 變壓器 額定容量 p U 阻抗電壓百分比 % d U % 100 j d b e S U XX S * 1 % bd e XU S 10KV 架空線路 平均電壓 p U 每千米電抗 0 X 線路長(zhǎng)度 L 0.4 / KM 0 2 j p S XX L U 2 40 p L X U 35KV 架空線路 平均電壓 p U 每千米電抗 0 X 線路長(zhǎng)度 L 0.425 / KM 0 2 j p S XX L U 2 42.5 p L X U 線路接

26、線見(jiàn)圖如下：圖 4-1 畫(huà)出等值電路圖：圖 4-2 變壓器T1變壓器T2 110KV母線 S1 30KM S2 30KM 35KV母線10KV母線 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 14 - X1、X2為 110KV 側(cè)阻抗，X3、X4為 35KV 側(cè)阻抗，X5、X6為 10KV 側(cè)阻抗 X3、X4歸算為零 三、三、 短路電流計(jì)算：短路電流計(jì)算： 一、短路電流的標(biāo)幺值計(jì)算 1、當(dāng) 110KV 母線三相短路時(shí) 2、35KV 側(cè)短路簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖： 0.20 115 100 26.62 U S XXX 22 B B T1 2 * 1 * 0.128 115 100 16.94 U S XXX 22 B

27、B T3 * 6 * 5 67.615.0/1 X 1 I * D1 * 系統(tǒng) X系統(tǒng) XT1X1 XT1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 15 - 圖 4-3 0.1 2 0.2 2 X X * T1* 1 所以 35KV 總短路電抗為： 短路電流為： 3、10KV 側(cè)短路簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖： X系統(tǒng) XT1XT1 X2 XT3XT3 所以 10KV 總短路電抗為： 短路電流為： 15 . 0 1 . 0XXX * 1 * 11 系統(tǒng) 4 0.25 1 X 1 I * 11 * D2 0.164 2 0/1280.2 2 XX X * T2 * T1 * 2 314 . 0 164 . 0 15.

28、0XXX * 2 * 12 系統(tǒng) 3.18 X 1 I * 12 * D3 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 16 - 二、短路電流有名值計(jì)算 短路電流的有名值計(jì)算法： 在有名值計(jì)算法中，每個(gè)電氣元件的單位是有名的，而不是相對(duì)值。在比 較簡(jiǎn)單的網(wǎng)路低電壓電網(wǎng)，常采用有名值計(jì)算法計(jì)算短路電流。采用此方法計(jì) 算，須將各電壓等級(jí)的電氣元件參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級(jí)上來(lái)。凡涉及發(fā)電 機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電抗器等元件的百分?jǐn)?shù)電抗值（銘牌上一般有標(biāo)出）均 應(yīng)換算成有名值來(lái)計(jì)算。 電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計(jì)算公式如下： （1）變壓器： 2 3 2 10 dp b e PU R S 22 bbb XZR 2 %

29、 100 p d b e U U Z S 當(dāng)電阻值允許忽略不計(jì)時(shí)， 2 % dP b ee UU X SS 式中： 、-變壓器的電阻、電抗、阻抗； b R b X b Z -變壓器以額定值為基準(zhǔn)的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)；% d U -變壓器短路損耗（KW） d P （2）線路 2 0 p e U Rr L U 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 17 - 2 0 p e U Xx L U 式中： 、-線路單位長(zhǎng)度的電阻和電抗（） ； 0 r 0 x/ KM -線路運(yùn)行的額定電壓（KV） e U 電流 短路計(jì)算如下： 短路沖擊電流為：（KM去值 1.8） 8.49(KA)3.33521.8I2K “ 1M1

30、 ch i )(88.1524 . 6 28 . 12 “ 22 KMIKi Mch )(52.4449.1728 . 12 “ 32 KAIKi Mch 沖擊電流最大有效值為： )(07 . 5 52 . 1 I “ 11 KAI ch )(48 . 9 “52 . 1 22 KAIIch )(58.2652 . 1 “ 33 KAIIch 四、四、 短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果 短路點(diǎn)名稱(chēng) 短路電流周期分量 起始有效值（KA） I 短路全電流最大 有效值（KA） Ich 短路電流沖 擊值（KA） ich * III j (KA)335 . 3 67 . 6 5 . 0II * 1110

31、 “ 1 Dj I (KA)24. 6456 . 1 II * 235 2 Dj I )(49.1718 . 3 5 . 5II * 310 “ 3 KAID j 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 18 - 110kV 母線 （并列） 3.3355.078.49 35kV 母線 （并列） 6.249.4815.88 10kV 母線 （并列） 17.4926.58344.52 五、五、線路保護(hù)線路保護(hù) 一、一、 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用 在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行中，由于人為因素或大自然的原因，會(huì)發(fā)生這樣那樣 的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。常見(jiàn)的同時(shí)也是危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種形式的短路。 一旦

32、發(fā)生故障即會(huì)產(chǎn)生以下的后果： （1）通過(guò)故障點(diǎn)的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備損壞。 （2）短路電流通過(guò)故障設(shè)備和非故障設(shè)備時(shí)，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用， 受到機(jī)械損壞和絕緣損傷以至縮短它們的使用壽命。 （3）電力系統(tǒng)中電壓下降，使大量的用戶正常工作時(shí)遭受破壞或產(chǎn)生廢 品。 （4）破壞電力系統(tǒng)各發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚 至造成整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行中存在的這些故障隱患，要積極采取一些防御性措施。 對(duì)于不可抗拒的事故發(fā)生時(shí)要即時(shí)發(fā)現(xiàn)，并迅速而有選擇性地切除故障元件， 這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。切除故障的時(shí)間常常要求小到 十分之幾甚至百分之兒秒

33、，實(shí)踐證明只有在每個(gè)電氣元件上裝設(shè)一種具有“繼 電特性”的自動(dòng)裝置才有可能滿足這個(gè)要求。 所謂繼電保護(hù)裝置，就是一種能夠反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常狀態(tài)，并及 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 19 - 時(shí)動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)化裝置。它的基本任務(wù)是： （1）自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障組件從電力系統(tǒng)中切除，保證其他 無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障部分設(shè)備免于繼續(xù)遭到破壞。 （2）發(fā)現(xiàn)電氣組件的不正常狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件(例如有無(wú)經(jīng)常值班 人員)而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而 是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和 由于干

34、擾而引起的誤動(dòng)作。 電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。繼電保護(hù)的裝 設(shè)一般應(yīng)滿足可靠性與安全性、選擇性、速動(dòng)形、經(jīng)濟(jì)性五個(gè)基本要求。設(shè)計(jì) 應(yīng)滿足繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程 （SDJ683） ，也需要對(duì)應(yīng)該區(qū)域 變電站其自身的特點(diǎn)。因此應(yīng)根據(jù)電纜系統(tǒng)的特點(diǎn)制定合理的保護(hù)方案，爭(zhēng)取 做到可靠、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。 電路系統(tǒng)的電氣設(shè)備和線路除了必要的主保護(hù)外，還需要考慮后備保護(hù)和 輔助保護(hù)的問(wèn)題。 主保護(hù)在系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的時(shí)限內(nèi)能夠快速而有效地切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的 故障。 后備保護(hù)在主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，切除故障，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。 后備保護(hù)有分為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)兩種形式： 遠(yuǎn)后備保護(hù)

35、是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)作時(shí)，由相鄰組件實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。 近后備指當(dāng)本組件的主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由本組件的另一套保護(hù)作為后備 而實(shí)現(xiàn)保護(hù)；當(dāng)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)的有關(guān)斷路器動(dòng) 作實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。 輔助保護(hù)當(dāng)需要另還切除線路故障或消除方向功率死區(qū)時(shí)可采用由電 流速斷保護(hù)構(gòu)成的輔助保護(hù)（用來(lái)補(bǔ)充主保護(hù)、后備保護(hù)不足） 。 保護(hù)裝置的裝設(shè)原則： 1.當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生短路或是破壞系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作 于跳閘，當(dāng)發(fā)生不正常動(dòng)作時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。 2.為保障系統(tǒng)非故障部分的正常供電，保護(hù)裝置應(yīng)以足夠小的動(dòng)作時(shí)限去 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 20 - 切除故障 3.

36、系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性地動(dòng)作于跳閘，在必須加速時(shí)，可無(wú)選 擇性地跳閘而由自動(dòng)重合閘裝置來(lái)糾正保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)作。 4.滿足要求上述第二條原則或用作后備保護(hù)時(shí)，保護(hù)裝置容許帶有一定的 時(shí)限切除故障。 5.保護(hù)裝置所用的繼電器越少越好，并使其接線簡(jiǎn)單可靠。 6.保護(hù)裝置電壓回路斷線時(shí)，如可能造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作則應(yīng)裝設(shè)電壓 回路斷線監(jiān)視或閉鎖裝置。 7.在表示保護(hù)裝置動(dòng)作的出口上應(yīng)裝設(shè)信號(hào)繼電器。以利于運(yùn)行人員分析 和統(tǒng)計(jì)保護(hù)的動(dòng)作情況。 8.主保護(hù)裝置除了完成主保護(hù)任務(wù)外，如有可能還應(yīng)作為相鄰元件的后備 保護(hù)。 9.當(dāng)保護(hù)裝置因動(dòng)作原理不能起相鄰元件的后備保護(hù)作用時(shí)，應(yīng)在所有和 部分?jǐn)嗦菲?/p>

37、上裝設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)。 10.為了起到相鄰元件的后備保護(hù)的作用而使保護(hù)裝置復(fù)雜化，或不能達(dá) 到完全的后備保護(hù)作用時(shí)，允許縮短后備范圍。 11.在實(shí)際可能出現(xiàn)最不利的運(yùn)行方式和故障類(lèi)型下，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠 的靈敏系數(shù)； 對(duì)反應(yīng)故障參數(shù)增加的保護(hù)裝置： 對(duì)反應(yīng)故障參數(shù)減少的保護(hù)裝置： 算值短路故障參數(shù)的最大計(jì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性 保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù) 靈敏系數(shù) 各種保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù) 規(guī)程 （SDJ83）的規(guī)定。 12.保護(hù)裝置的靈敏性還應(yīng)該與相鄰設(shè)備或線路配合。 13.保護(hù)裝置所用電流互感器在最不利的條件下其誤差應(yīng)小于 10%。 保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路故障

38、參數(shù)的最小計(jì)算值 靈敏系數(shù) 保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 21 - 1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù) 它的基本任務(wù)是： 1.當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)組件發(fā)生故障時(shí)，由該組件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn) 確地給故障組件脫離點(diǎn)最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障組件及時(shí)從電力系 統(tǒng)中脫離，并且最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)組件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng) 安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn) 定性等)。 2.反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維 護(hù)條件的不同(例如有無(wú)經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或 由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切?/p>

39、繼續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。 反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。 2 、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 1.可靠性是指在所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不 應(yīng)該拒絕動(dòng)作，稱(chēng)作可靠不拒動(dòng)；而在該保護(hù)不該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤 動(dòng)作，稱(chēng)作可靠不誤動(dòng)。 繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置 以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來(lái)保證。任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等)都 不允許在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。 2.選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障組件從電力系統(tǒng)中切除，使停電 范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全工作。為保證對(duì)相鄰 設(shè)備

40、和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動(dòng)與跳 閘元件或閉鎖與動(dòng)作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間，在一般情況下 應(yīng)相互配合。 3.靈敏性是指對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在 事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，設(shè)備或線路發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置需要必要的 靈敏系數(shù)，各類(lèi)保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 22 - 4.速動(dòng)性是指保護(hù)裝置快速切除故障提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減 少用戶在低壓工作的其情況下的工作時(shí)間，減小故障組件的損壞程度，提高自 動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。一般從裝設(shè)速動(dòng)保護(hù)(如 高頻保護(hù)

41、、差動(dòng)保護(hù))、充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用、 減少繼電器固有動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面進(jìn)行保護(hù)來(lái)提高速動(dòng)性。 二二 、輸配電線保護(hù)、輸配電線保護(hù) 設(shè)計(jì)的線路保護(hù)應(yīng)滿足繼電保護(hù)和全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程SDJ6-83 等有 關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。 輸電線路的主保護(hù)根據(jù)動(dòng)作時(shí)間劃分為全線瞬時(shí)動(dòng)作及按階梯時(shí)限特性動(dòng) 作兩類(lèi)。當(dāng)要求對(duì)線路全線任何地點(diǎn)的任何故障均能瞬時(shí)具有選擇性切除時(shí)用 全線瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)作為主保護(hù)，例如各種反線路兩側(cè)電氣量變化從而實(shí)現(xiàn)全 線有選擇性動(dòng)作的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)電網(wǎng)允許線路一側(cè)以保護(hù)第二段時(shí)限切除 故障時(shí)，也可采用具有階梯時(shí)限特性的保護(hù)作為主保護(hù)，如距離保護(hù)，

42、電流保 護(hù)等。送電線路的后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備和近后備兩類(lèi)，一般采用遠(yuǎn)后備。在我 國(guó) 220kV 及以上輸電線路，廣泛采用高頻閉鎖負(fù)序方向保護(hù)。 三、三、 線路末端短路電流線路末端短路電流 35kv 側(cè)線路短路電流：（選擇水泥廠 1 的線路保護(hù)） 至化肥廠線路示意圖 35KV XL 化肥廠 圖 5-1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 23 - )(85 . 4 114 . 03 37 I )3( maxK. KA X E L S )(20 . 4 4 . 432 337 2 3 )2( min. KA X E I L S K 10kv 側(cè)線路短路電流：（選擇棉紡廠 1 的線路保護(hù)） 至醫(yī)院線路示意

43、圖 10KV XL 醫(yī)院 圖 5-2 (3) .max 10.5 5.05(K ) 30.4 3 S K L E IA X (2) .min 3310.5 4.375( ) 2230.4 3 S K L E IA X 表 4-1 35kv10kv 最大運(yùn)行最小運(yùn)行最大運(yùn)行最小運(yùn)行 4.85KA4.20KA5.05KA4.375A 四、四、 線路保護(hù)整定線路保護(hù)整定 1、 35kv 側(cè)線路保護(hù)整定 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（段保護(hù)）： (3) .max 1.2 4.855.82(K ) oprelK IKIA 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 24 - 校驗(yàn)： min 131337 7.95 20.425

44、.823 S op E Lkm XI (滿足要求) min 7.95 100%100%72.3% 11 L L 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（段保護(hù)）： .max 10000 204.28( ) 30.95 cos30.95 0.85 35 L S P IA E .max 1.2 1.3 204.28374.91( ) 0.85 III relSS opL re KK IIA K rel K可靠系數(shù)，取 1.2 自起動(dòng)系數(shù)，取 1.3 est K 返回系數(shù)，取 0.85 re K 校驗(yàn)： 1.5 (符合要求) ( 2)3 . m i n 4. 2010 11. 20 374. 91 K senI I I

45、op I K I 4.4.2 10kv 側(cè)線路保護(hù)整定 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（段保護(hù)）： (3) .max 1.2 5.056.06(K ) oprelK IKIA 校驗(yàn)： min 131310.5 2.17km 20.426.063 S op E L XI （滿足要求） min 2.17 100%100%72.3% 3 L L 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（段保護(hù)）： 3 .max 3 10 227.90( ) 30.95 cos30.95 0.8 10 L S P IA E 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 25 - .max 1.2 1.3 227.90418.26( ) 0.85 III relSS o

46、pL re KK IIA K 校驗(yàn)： 1.5 (符合要求) (2) .min 4375 10.46 418.26 K sen III op I K I 六、六、 變壓器的保護(hù)變壓器的保護(hù) 一、 變壓器裝設(shè)的保護(hù) 1、 變壓器裝設(shè)的保護(hù)種類(lèi) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對(duì)供電可靠性 和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。由于大容量的電力變壓器是十分昂貴的元 件，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度來(lái)考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電 保護(hù)。 變壓器的內(nèi)部故障分為油箱外故障和內(nèi)故障。油箱外的故障，主要是套管 和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接 地短路、匝

47、間短路以及鐵心的燒損。對(duì)于變壓器而言，這些故障都是十分危險(xiǎn) 的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，可能會(huì) 引起爆炸。變壓器的不正常狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電 流，外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電流；由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起 的過(guò)負(fù)荷，以及由于漏油等原因而引起的油面降低。 根據(jù)上述變壓器的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)等一系列問(wèn)題，變壓器一般 裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置： 對(duì)于變壓器油箱內(nèi)部故障以及油面下降，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。它反應(yīng)于油箱 內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流動(dòng)作。應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)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(chē)間

48、內(nèi)油浸式變壓器。輕瓦斯保護(hù) 動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 26 - 1.瓦斯保護(hù)整定： (1) 一般氣體繼電器氣體容積整定范圍為 250-300 立方厘米，變壓器容積 在 1000KVA 以上時(shí)，一般正常整定為 250 立方厘米，氣體容積整定值是利用調(diào) 節(jié)重錘的位置來(lái)改變的。 (2) 重瓦斯保護(hù)油流速度的整定 重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的油流速度整定范圍為 0.6-1.5m/s，再整定流速均以導(dǎo)油 管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)管中油流速整定為 0.6-1.5m/s 時(shí)，保護(hù)反映內(nèi)部故障是相 當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故

49、障時(shí)，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油 管中油流速度約為 0.4-0.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作， 故對(duì)本站的主變的瓦斯保護(hù)可將油流速度整定在 1m/s 左右。 2.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) ：對(duì)于變壓器繞組、套管及引出線上的故障，根據(jù)容量 的不同選擇相應(yīng)的保護(hù)。它反映變壓器繞組和引出線相間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)。 (1) 容量為 6300KVA 以下的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)作為變壓器相間 短路保護(hù)的主保護(hù)。 (2) 容量為 6300KVA 以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主 保護(hù)而以過(guò)電流保護(hù)作為其后備保護(hù)。 （并列運(yùn)行的變壓器以及發(fā)電廠

50、廠用變 壓器和工業(yè)中重要的變壓器，容量為 6300kVA 以上；單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，容量 為 10000kVA 以上。 ） 3.外部相間短路時(shí)的保護(hù) 1）過(guò)電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀 態(tài)下可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷電流。 2）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于大 容量升壓變壓器及過(guò)電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。 3）負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于大容量升 壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。 4）阻抗保護(hù)，對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng) 2） 、3）保護(hù)不能滿 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 27 - 足靈敏性和選擇性要求時(shí)可

51、以采用此保護(hù)。 4.接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)。110KV 及以上中 性直接接地電網(wǎng)中，若電網(wǎng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，為防止發(fā)生接地短 路時(shí)中性點(diǎn)不接地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè) 反映外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)。 5.過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì) 400kVA 以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行時(shí)，或單獨(dú)作 為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù) 荷保護(hù)接于一相電流上，并延時(shí)作用于信號(hào)。對(duì)于無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所， 必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷或跳閘。 二、變壓器保護(hù)的整定方法 1、 變壓器電流速斷保護(hù) 對(duì)于 2000-1

52、0000KVA 及以下較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護(hù)作變 壓器的主保護(hù)。電流速斷保護(hù)裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)，當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)不直接 接地系統(tǒng)時(shí)，電流速斷保護(hù)按兩相式接線；否則按三相式接線。為了提高保護(hù) 對(duì)變壓器高壓側(cè)因出線接地故障的靈敏系數(shù)，可采用兩相三繼電器式接線。 2、 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，由于變壓器的勵(lì)磁涌流、 變壓器兩側(cè)電流相位不同、兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同、變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接 頭等原因，使差動(dòng)繼電器中有不平衡電流流過(guò)，且這些不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī) 及線路差動(dòng)保護(hù)的大。所以說(shuō)減小或消除不平衡電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響是變壓 器差動(dòng)保護(hù)中很重要的問(wèn)題之

53、一。 規(guī)程中規(guī)定：對(duì)于 6.3KVA 及以上廠用工作變和并行運(yùn)行的變壓器 10MVA 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于高壓側(cè) 電壓為 330KV 及以上變壓器，可裝設(shè)雙重的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)符合下列要求： 1.能躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 28 - 2.差動(dòng)保護(hù)范圍應(yīng)包括變壓器套管及引出線，如不能包括引出線時(shí)，應(yīng)采 取快速切除故障的輔助措施。 3.對(duì)于大容量的變壓器，由于其額定工作時(shí)的磁通密度相當(dāng)于近于鐵心的 飽和磁通密度，因此在多電壓或者低頻率等異常方式下，要注意變壓器的過(guò)勵(lì) 磁故障。所以在變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)

54、要保證不誤動(dòng)作； 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一樣也可以通過(guò)采用比率制動(dòng)特性縱聯(lián) 差動(dòng)或標(biāo)記制動(dòng)式差動(dòng)方式來(lái)達(dá)到外部短路不誤動(dòng)和快速有效切除內(nèi)部所發(fā)生 故障內(nèi)部的目的。但變壓器的縱差保護(hù)需考慮以下問(wèn)題： 1.變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流各不相同。由于各測(cè)電流互感器的型號(hào)、 變比各不相同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流（歸算至同一側(cè)）也就不同。因此， 在差動(dòng)回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。所以各測(cè)電流的相位可能不一致， 這樣使外部短路時(shí)不平衡電流增大，所以變壓器的縱差保護(hù)的最大制動(dòng)系數(shù)比 發(fā)電機(jī)的最大靈敏度相對(duì)較低。 2.變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，實(shí)際上就是改變變壓比。如果差動(dòng)某 一變比已經(jīng)調(diào)

55、整好，則當(dāng)分接頭改換時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流流入差 動(dòng)回路。所以不可能再用重新選擇平衡線圈匝數(shù)的方法來(lái)消除這個(gè)不平衡電流。 這是因?yàn)樽儔浩鞯姆纸宇^經(jīng)常在改變，二差動(dòng)保護(hù)的電流回路在帶電的情況下 是不能進(jìn)行操作的。 3.對(duì)于定子繞組的匝間短路，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)完全無(wú)作用。變壓器繞組各 側(cè)的匝間短路，通過(guò)變壓器的鐵心耦合，改變了各測(cè)電流的大小和相位，使變 壓器的縱差保護(hù)對(duì)匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個(gè)新繞組發(fā)生 端口短路） 。 4.無(wú)論變壓器繞組還是發(fā)電機(jī)定子繞組開(kāi)路故障，縱差保護(hù)均不能動(dòng)作。 變壓器依靠瓦斯或壓力保護(hù)來(lái)反應(yīng)。變壓器因?yàn)閯?lì)磁電流存在，增大縱差保護(hù) 的不平衡電流特別是

56、在變壓器空載投入時(shí)，勵(lì)磁電流急劇增加至數(shù)十倍的額度 電流，如不特別考慮將會(huì)造成縱差保護(hù)誤動(dòng)作。 3、 變壓器后備保護(hù) 相間后備保護(hù)配置是為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流， 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 29 - 以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò) 電流保護(hù)。根據(jù)變壓器的容量和系統(tǒng)短路電流水平的不同，保護(hù)采用帶過(guò)電流 保護(hù)、低電壓、不帶低電壓閉鎖的以及負(fù)序過(guò)電流過(guò)電流保護(hù)等。如果靈敏度 不夠，可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)。 1.對(duì)于單側(cè)電源的變壓器。電源側(cè)需要有后備保護(hù)裝置，此裝置可以作為 差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備或相鄰元件的后備。 2.對(duì)于

57、多側(cè)電源的變壓器，變壓器各側(cè)均應(yīng)裝設(shè)后備保護(hù)； 作為變壓器差動(dòng)保護(hù)的后備，要求它動(dòng)作后啟動(dòng)總出口繼電器。 作為各電壓側(cè)母線和線路的后備保護(hù)，要求它動(dòng)作后跳開(kāi)本側(cè)的斷路器， 作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。 4、 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) 為了防止變壓器在超過(guò)允許負(fù)載能力下運(yùn)行，根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，需 要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置。變壓器的過(guò)負(fù)荷一般是三相對(duì)稱(chēng)的，過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于 一相電流，便可以延時(shí)作用于信號(hào)。 保護(hù)的安裝地點(diǎn)應(yīng)能夠反應(yīng)變壓器所有繞組的過(guò)負(fù)荷情況，就雙繞組升壓 變壓器而言，過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常裝設(shè)在低壓側(cè)一端。就雙繞組降壓變壓器來(lái)說(shuō)， 過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)在高壓側(cè)一端。 （1）動(dòng)作電

58、流的整定。按躲過(guò)變壓器的額定電流來(lái)整定 =（1.21.25） dzj I 1 eb I n -過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置動(dòng)作電流整定值（A） ； dzj I -變壓器額定電流（A）; eb I -電流互感器變比。 1 n （2）動(dòng)作時(shí)限的整定：動(dòng)作時(shí)限為 1015s，一般用于信號(hào)。 5、 變壓器過(guò)電流保護(hù) 為了防止變壓器外部故障引起的變壓器繞組流過(guò)電流，并作為內(nèi)部故障的 差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，一般變壓器上應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。就單側(cè)電源的 變壓器而言，保護(hù)裝置的電流互感器應(yīng)該裝設(shè)在電源側(cè)，以便在發(fā)生變壓器內(nèi) 部故障而瓦斯或差動(dòng)保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由過(guò)電流保護(hù)經(jīng)整定時(shí)限動(dòng)作后，作用 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

59、- 30 - 于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘。 （1）動(dòng)作電流的整定。按躲過(guò)變壓器的最大負(fù)荷電流來(lái)整定。 dzj I 1 gheb Kjx h K I K K K n -過(guò)負(fù)荷系數(shù)，一般取 23，當(dāng)無(wú)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，取 gh K 1.31.5； 動(dòng)作時(shí)限的整定。動(dòng)作時(shí)限比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，一般取 0.50.7s。 靈敏度校驗(yàn) (3) (2) 2.min 1.5 d mmxd dz I KK I 式中： -相對(duì)靈敏系數(shù)； mxd K -最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)； (3) 2.mind I -保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流（A） 。 dz I 三、 變壓器差

60、動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算 計(jì)算變壓器各側(cè)的一次及二次電流值，并選擇電流互感器的變比，如表所 示。 表 6-1 變壓器和互感器各側(cè)電流值 名稱(chēng)：各側(cè)數(shù)值 額定電壓： 110KV38.5KV10KV 額定電流 )(Ae I 50000 262.44 3 110 50000 750 3 38.5 50000 2749 3 10 CT 接線方式： Ddy CT 一次電流計(jì)算： A（）3262.4445537501299 2749 選用 CT 變比： 455 91 5 1299 260 5 2749 550 5 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 31 - 標(biāo)準(zhǔn)變比 100300600 CT 二次額定電流 )(2 A

61、e I 455 4.55 100 1299 4.33 300 2749 4.58 600 所以選定 10kv 側(cè)為基本側(cè)。短路電流已在表 4-2 中給出 四、縱差保護(hù)的整定計(jì)算 （1）躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流： op.cal 1.3 1 27493573.7( ) reluN IKK IA -可靠系數(shù)，取 1.3； rel K -勵(lì)磁涌流最大倍數(shù)，在采用加強(qiáng)速飽和變流器差動(dòng)保護(hù)取 1。 U K u K -基本側(cè)的變壓器額定電流。 N I （2）躲開(kāi)電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流： op.cal.maxrelL IKI 10 .max 10 3cos kv L kv P I U -變壓器

62、基本側(cè)的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無(wú)法確定時(shí)，可用基本側(cè)的額 .maxL I 定電流。 33 . 10 3 103 10 1.31.3216.51( ) 3cos3 10 0.8 op cal kv IA U （3）躲開(kāi)外部短路時(shí)的最大不平衡電流： max () op calrelerhmerumpstK IKfUUf KKI 最大外部短路電流； .maxK I -可靠系數(shù)，取 1.3 rel K -電流互感器允許最大相對(duì)誤差，取 0.1； er f 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 32 - 變壓器高中壓側(cè)分接頭改變而引起的誤差，一般取調(diào)整范 hm UU、 圍的一半； -電流互感器的同型系數(shù)； ts K

63、 -非周期分量系數(shù)，取 1.52；當(dāng)采用速飽和變流器時(shí)，可取 1。 umb K . 1.3 (0.0580.050.0250.1 1 1) 141404283( ) op cal IA （4）確定基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： 繼電器的動(dòng)作電流： . . 4283 7.14( ) 600 conop cal opr cal TA KI IA n 基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： o w.cal opr.cal 100 14 7.14 AW Wt I ，故選擇 14 匝。 ,.d setw cal WW 重新計(jì)算繼電器動(dòng)作電流和保護(hù)的動(dòng)作電流： o w.cal opr.cal 100 7( ) 14 AW WA I

64、保護(hù)一次實(shí)際動(dòng)作電流為： . 7 600 4200( ) 1 opr calTA con In IopA K 確定非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)和平衡線圈匝數(shù)： 2.2. 38.5 38.5 2. 38.5 4.584.33 0.058( ) 4.33 NbNn nb cal Nn II Wt I 2.2. 110 110 2. 110 4.584.55 0.0066( ) 4.55 NbNn nb cal Nn II Wt I 所以選： 38.5110 1( ) nb calnb cal WWt . 1 1415( ) w setd setb set WWWt 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 33 - 整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的誤差： 0.05 .38.5 0.058 1 0.0628 0.058 1