某110kV變電站二次部分設(shè)計(jì)--定稿.doc

南 昌 工 程 學(xué) 院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) (論論 文文) 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 系（院） 電氣工程及其自動化 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 某 110kv 變電站二次部分設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班 級 06 電氣工程 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 胡 雪 云 完成日期 2010 年 06 月 18 日 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 某某 110kv 變電站二次部分設(shè)計(jì)變電站二次部分設(shè)計(jì) the designing of 110kv transformer substation of the second part 總計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 頁 表 格 5 個 插 圖 14 幅 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i 摘 要 本設(shè)計(jì)為某 110kv 變電站二次部分設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：短路電流的計(jì)算、 互感器的選擇、主變繼電保護(hù)的配置及整定、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和中央信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 首先根據(jù)任務(wù)書所給的一次系統(tǒng)圖，分析所有可能的短路故障點(diǎn)，然后對各短路點(diǎn) 分別進(jìn)行對稱短路電流計(jì)算和非對稱短路電流計(jì)算；在對互感器進(jìn)行選擇時，主要是選 擇電流互感器和電壓互感器，并對其進(jìn)行熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗(yàn)；主變的保護(hù)是本次設(shè)計(jì) 的重點(diǎn)，主要包括瓦斯保護(hù)、縱差動保護(hù)、過電流保護(hù)、后備保護(hù)等，并對各種保護(hù)進(jìn) 行整定計(jì)算和校驗(yàn)；本設(shè)計(jì)第五、六章主要設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和中央信號系統(tǒng)，通過斷路器 的控制實(shí)現(xiàn)變電站的自動化操作，并對各種可能出現(xiàn)的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，通過信 號顯示，以便及時進(jìn)行調(diào)整。 本設(shè)計(jì)旨在對變電站二次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對電氣一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制，從 而實(shí)現(xiàn)變電站的優(yōu)化運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 變電站 二次部分 短路電流 繼電保護(hù) 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii abstract this design is part of a 110kv substation design, design elements include: short circuit current calculation, the choice of transformer, transformer relay configuration and tuning, control system and the central signal system. first of all, the book under the mandate given by a system diagram of all possible short-circuit point of failure, then the short-circuit points respectively symmetric and asymmetric short-circuit current calculation circuit current calculation; selection in the transformer, the main is to select the current mutual inductance devices and voltage transformer, and its thermal stability, dynamic stability test; main transformer protection is the focus of this design, including gas protection, longitudinal differential protection, overcurrent protection, backup protection, and the kind of protection setting calculation and verification; the design of fifth and sixth chapters primarily designed control system and the central signal system, through the circuit breaker control of substation automation, and a variety of possible failure or abnormal operation state, through the signal display to adjust in time. the designed part of the substation design, implementation, a device for electrical protection and control, in order to achieve optimal operation of substations. keywords:keywords: substation；second part；short-circuit current；relay protection 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目 錄 摘 要 abstract 第一章 緒 論1 1.1 二次系統(tǒng)的基本概念 .1 1.2 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用和地位 .1 第二章 短路電流的計(jì)算.3 2.1 短路的概念及短路電流的種類 .3 2.1.1 短路的概念 .3 2.1.2 短路的種類 .3 2.1.3 短路的原因 .3 2.2 短路電流的計(jì)算方法 .3 2.3 本設(shè)計(jì)短路電流的計(jì)算 .6 第三章 互感器的選擇19 3.1 互感器的概念 19 3.2 電流互感器的選擇 19 3.3 電壓互感器的選擇 22 第四章 主變繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算.24 4.1 變壓器繼電保護(hù)的配置 24 4.1.1 變壓器的瓦斯保護(hù) 24 4.1.2 變壓器的縱差動保護(hù)和電流速斷保護(hù) 24 4.1.3 變壓器相間短路的后備保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù) 24 4.1.4 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序后備保護(hù) 26 4.2 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算 26 4.2.1 差動保護(hù)的整定計(jì)算 26 4.2.2 變壓器瓦斯保護(hù)的整定 30 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv 4.2.4 過流保護(hù)的整定 31 4.2.5 零序過電流保護(hù)的整定 32 第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)34 5.1 斷路器的控制、信號回路設(shè)計(jì)原則 34 5.2 斷路器的控制方式和基本要求 34 5.3 斷路器控制的基本原理 35 第六章 中央信號系統(tǒng)設(shè)計(jì).37 6.1 信號系統(tǒng) 37 6.2 事故信號系統(tǒng) 38 6.3 預(yù)告信號系統(tǒng) 39 結(jié) 語42 參 考 文 獻(xiàn).43 致 謝44 附圖一 主變繼電保護(hù)接線圖 附圖二 斷路器的控制回路和信號回路展開圖 附圖三 中央事故音響信號電路圖 附圖四 中央預(yù)告信號電路圖 第一章 緒 論 0 第 1 章 緒 論 1.11.1 二次系統(tǒng)的基本概念二次系統(tǒng)的基本概念 變電站的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備（也稱主設(shè)備）是構(gòu)成電力系 統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送、分配電能的電氣設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷 路器、隔離開關(guān)、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設(shè)備是對一次設(shè)備進(jìn)行測量、 監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的電氣設(shè)備，包括測量儀表、控制及信號器具、繼電保護(hù)和自 動裝置等，并通過電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備取得電的聯(lián)系。一次設(shè)備及其相 互連接的回路稱為一次回路（又稱主回路或主系統(tǒng)或主電路），二次設(shè)備及其相互連接 的回路稱為二次回路（又稱二次系統(tǒng)）。 二次系統(tǒng)的功能主要有：測量、監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等。 測量功能包括顯示、打印、記錄電壓、電流、功率及電度等運(yùn)行量。監(jiān)視功能指的是 通過文字、聲音和燈光等信號顯示接線及設(shè)備的狀態(tài)：正常、異常（無需立即停運(yùn)）或 事故（需要立即停運(yùn)）?？刂乒δ苤傅氖菍嗦菲鲗?shí)施跳閘（切除）或合閘（投入）操 作，可以由運(yùn)行人員手動，也可以自動。自動重合閘、備用電源自動投入、發(fā)電機(jī)自動 同期并列裝置屬于自動合閘的控制裝置。調(diào)節(jié)功能主要包括發(fā)電機(jī)組的有功頻率調(diào) 節(jié)、無功電壓調(diào)節(jié)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的自動調(diào)節(jié)以及無功補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償設(shè)備的 自動調(diào)節(jié)。保護(hù)功能之通過檢查一次接線是否發(fā)生事故，當(dāng)其發(fā)生事故時自動實(shí)施切除 事故相關(guān)部分從而保護(hù)電氣設(shè)備不受破壞，這類控制系統(tǒng)稱為繼電保護(hù)系統(tǒng)。 1.2 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用和地位二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用和地位 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、 石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國 民經(jīng)濟(jì)的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展 水平的重要標(biāo)志。 由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不 可缺少的組成部分，所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級電站 經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級負(fù)荷，是電能輸送的核心部分。其功能運(yùn)行情況、容量大 小直接影響下級負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié) 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿剩o生產(chǎn)生活帶來很大不利。因 此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護(hù)供電的可靠性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變 電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作， 為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。 變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置，這些保 護(hù)裝置是根據(jù)下級負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障 時可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷進(jìn)行跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的跳閘保護(hù)整定時間 已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動重合閘裝置會迅速合閘恢復(fù)供電。這樣不僅保 護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備的安全利于延長使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性， 這對于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的?？梢姡冸娬镜脑O(shè)計(jì)是工業(yè)效率提高及國民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然條件。 本設(shè)計(jì)主要是針對變電站一次系統(tǒng)接線進(jìn)行二次部分設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變電站安全可靠地正 常運(yùn)行，為各類生產(chǎn)、生活穩(wěn)定地供電。二次系統(tǒng)是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、可 靠供電的重要保障，它是變電站中不可缺少的重要組成部分，它是實(shí)現(xiàn)人與一次系統(tǒng)的 聯(lián)系監(jiān)視、控制，使一次系統(tǒng)能安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 因此，對變電站進(jìn)行二次部分設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變電站安全可靠運(yùn)行顯得非常必要。 第二章 短路電流的計(jì)算 2 第二章 短路電流的計(jì)算 2.1 短路的概念及短路電流的種類短路的概念及短路電流的種類 2.1.1 短路的概念 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的 大電流。電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故，短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運(yùn)行，并有可 能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短路電流計(jì) 算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護(hù)裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、 可靠運(yùn)行。 2.1.2 短路的種類 供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點(diǎn)是否接地有關(guān)，短路的基本類型有以下幾種： （1）三相短路； （2）兩相短路； （3）兩相接地短路； （4）單相接地短路； 三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電流特大， 三相電壓降低而已。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值 不相等，相角也不同。 2.1.3 短路的原因 產(chǎn)生短路的原因可分為兩大類：一是內(nèi)因，二是外因。所謂內(nèi)因，指電力系統(tǒng)中 各元件本身的絕緣水平低，在電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓或雷擊時，絕緣遭到破壞而形成的短路。 所謂外因，即不是電力系統(tǒng)中元件本身的原因，如外力破壞、自然災(zāi)害、運(yùn)行人員誤操 作、動物跨接載流部分等。 2.22.2 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算方法方法 1、為了簡化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)算精度的情況下，忽略次要因素的影響， 做出以下規(guī)定： （1）認(rèn)為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 電流的變化而變化。 （2）每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計(jì)算短路電流時，所造成的誤差很小。 （3）計(jì)算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計(jì)及發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等元件的電抗， 因?yàn)檫@些元件 x/3r 時，可以略去電阻的影響。 （4）在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點(diǎn)遠(yuǎn)的電源與近的電源不能合并，兩個容量相差很 大的電源不能夠合并。 2、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，在高壓 系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值計(jì)算。 所謂標(biāo)幺值，是實(shí)際值與基準(zhǔn)值之比。即 位）基準(zhǔn)值（與分子相同單 實(shí)際值（任意單位） 標(biāo)幺值 標(biāo)幺值是無名值，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算式，必須選定各電氣量的基準(zhǔn)值，如果選定 基準(zhǔn)阻抗、電源、電壓、功率分別為：、，則它們之間的關(guān)系為 b z b i b u b s （2-1） bbb uis3 （2-2） b b b i u z 3 因此，當(dāng)選定基準(zhǔn)量后，其電流、電壓、功率、電抗的標(biāo)幺值由下式計(jì)算： 標(biāo)幺值電流： （2-3 b i i i * ） 標(biāo)幺值電壓： （2-4） b u u u * 標(biāo)幺值功率： （2-5） b s s s * 標(biāo)幺值阻抗： （2-6） b z z z * 式中： 第二章 短路電流的計(jì)算 4 s、u、i、x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(ka)、電抗（）。 bb xiu、 bb s 基準(zhǔn)容量可采用電源容量或某一固定容量，為了計(jì)算一致，采用=100 mva 為基 b s 準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓采用短路點(diǎn)所在級的線路平均額定電壓，即=。電力系統(tǒng)各元件 b u av u 阻抗值的計(jì)算公式見表 2-1。 表 2-1 電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計(jì)算公式 計(jì)算公式 序號元件名稱給定參數(shù) 通用式 =100mva b s 1發(fā)電機(jī) 額定容量超變 n s 電抗百分?jǐn)?shù)% n d x n b n d n d s sx x 100 % n n d n d s xx 1 % 2變壓器 額定容量阻抗 d u 電壓百分比% d u n bd b s s x u x 100 % n db s ux 1 % 3架空線路 平均電壓 av u 每千米電抗 0 x 線路長度 l 2 0 av b u s lxx 2 5 . 42 av u l x 此外，從短路點(diǎn)故障電流的計(jì)算公式，可以看到故障相短路點(diǎn)短路電流的絕對值與 它的正序分量的絕對值成正比，即 （2-7） )( 1 )( )( n ka n n k imi 值，見表 2-2。 n m短路的的種類而異，各種簡單比例系數(shù)，其值視短路 n m 表 2-2 各種類型短路的值 n m 代表符號短路類型直接短接 n m 1 k單相接地短路3 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 k兩相短路3 1 . 1 k兩相接地短路 2 02 02 13 xx xx 3 k三相短路1 3、短路電流的有名值計(jì)算法 在有名值計(jì)算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的 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 級的電氣元件參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(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)換算成有名值來計(jì)算。 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值計(jì)算法，有名值算法不作詳述。 2.32.3 本設(shè)計(jì)短路電流的計(jì)算本設(shè)計(jì)短路電流的計(jì)算 1、基準(zhǔn)值的選取 （1）基準(zhǔn)容量：=100 mva b s （2）基準(zhǔn)電壓：（通常選線路的平均電壓，=1.05） b u av u n u =115 kv，=37 kv，=10.5 kv 1b u 2b u 3b u （3）基準(zhǔn)電流： b b b u s i 3 ka=0.502 ka 1153 100 1 b i ka=1.560 ka 373 100 2 b i ka=5.499 ka 5 . 103 100 3 b i （4）基準(zhǔn)阻抗： b b b s u z 2 110kv 側(cè)：=132.25 b z110 100 1152 第二章 短路電流的計(jì)算 6 35kv 側(cè)：=13.69 b z35 100 372 10kv 側(cè)：=1.1025 b z10 100 5 . 10 2 2、各元件阻抗的計(jì)算 （1）主變壓器阻抗 已知：%=17.5，%=10.5，%=6.5 低高k u 中高k u 低中k u 得各繞組短路電抗百分值： %= 10.75 高k u 2 %u%u% kk低中中高低高 k u 2 5 . 65 .10 5 . 17 %= -0.25 中k u 2 %u%u kk低高中高低中 k u 2 5 .175 . 6 5 . 10 % = = 2 5 .105 . 6 5 . 17 = 6.75低 k u 2 %u%u% kk中高低中低高 k u 轉(zhuǎn)化得到各繞組短路電抗有名值： 110 kv 側(cè)：= = 0.246 1t x 100 %uk高 n n s u 2 2 115 110 35 kv 側(cè)：= = -0.0068 0 2t x 100 %uk中 n n s u 2 2 37 5 . 38 10 kv 側(cè)：= = 0.169 3t x 100 %uk低 n n s u 2 2 5 . 10 5 . 10 （2）系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值： 110 kv 側(cè)：= 0.11 1s x 35 kv 側(cè)：= 0.237 2s x （3）線路等值阻抗計(jì)算： = = 0.045 1 . 1 z 1 . 2 z 2 115 100 154 . 0 = = 0.146 1 . 9 z 1 . 10 z 2 37 100 54 . 0 （4）正（負(fù)）序等值網(wǎng)絡(luò)圖見圖 2-1 所示 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3、各元件零序標(biāo)幺值計(jì)算 （1）變壓器 只有 110kv 側(cè)有零序阻抗為 = 0.246+0.169= 0.415 0 . 3 z 0 . 7 z 2-1 系統(tǒng)正負(fù)序等值電路圖 經(jīng)簡化得如下圖： 2-2 系統(tǒng)正（負(fù)）序等值電路簡化圖 （2）系統(tǒng) = 0.23 0 . 11 z （3）線路 =3= 30.045= 0.135 0 . 2 z 0 . 1 z 1 . 1 z 第二章 短路電流的計(jì)算 8 （4）零序等值網(wǎng)絡(luò)圖見圖 2-3 所示 2-3 系統(tǒng)零序等值簡化網(wǎng)絡(luò)圖 4、各母線短路電流計(jì)算 （1）點(diǎn)短路 1 k 最大運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算 a、正（負(fù)）序等值電路圖見圖 2-4 2-4 k1 點(diǎn)正（負(fù)）序等值電路圖 經(jīng)簡化得如下圖： 2-5 k1 點(diǎn)正（負(fù)）序等值電路簡化圖 b、零序等值電路圖見圖 2-6 2-6 k1 點(diǎn)零序等值電路圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 = 0.110.456= 0.089 1 z 2 z = 0.230.468= 0.154 0 z 1）三相短路電流 提供：= = 9.091 1 s )3( k i 11 . 0 1 提供：= = 2.193 2 s )3( k i 456 . 0 1 2）兩相短路電流 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i546 . 4 091. 9 2 1 = = 7.873 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i097 . 1 193 . 2 2 1 = = 1.899 )2( k i3 )2( 1 i 3）兩相接地短路電流 m=3 512 . 1 1 2 20 20 zz zz = = 6.803 )1 . 1( 1 i 02 02 1 1 zz zz z =m= 10.286 )1 . 1( k i )1 . 1( 1 i 側(cè)： = 1 s )1 . 1( 1 i481. 5 566 . 0 456 . 0 803 . 6 側(cè)： = 2 s )1 . 1( 1 i322 . 1 566 . 0 11. 0 803 . 6 = )1 . 1( 2 i )1 . 1( 1 i313 . 4 z2 0 0 z z 側(cè)：= 4.313 1 s )1 . 1( 2 i475 . 3 566 . 0 456 . 0 側(cè)：= 2 s )1 . 1( 2 i838 . 0 566 . 0 11. 0 313 . 4 = )1 . 1( 0 i )1 . 1( 1 i490 . 2 z2 0 2 z z 第二章 短路電流的計(jì)算 10 側(cè)：= 1 s )1 . 1( 0 i670 . 1 698 . 0 468 . 0 490 . 2 側(cè)：= 2 s )1 . 1( 0 i820 . 0 698 . 0 23. 0 490 . 2 4）單相接地短路電流 m=3 = = )1( 1 i z 1 049 . 3 328. 0 1 = m= 3= 9.146 )1( k i )1( 1 i )1( 1 i 側(cè)：= 1 s )1( 1 i )1( 2 i456 . 2 566. 0 456. 0 049 . 3 = )1( 0 i044. 2 698. 0 468. 0 049 . 3 側(cè)：= 2 s )1( 1 i )1( 2 i593 . 0 566 . 0 11. 0 049 . 3 = )1( 0 i005 . 1 698. 0 23 . 0 049. 3 （2）點(diǎn)短路 2 k 最大運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算： a、正負(fù)序等值電路圖見圖 2-7 所示 2-7 k2 點(diǎn)正負(fù)序等值電路圖 b、零序等值電路圖見圖 2-8 所示 2-8 k2 點(diǎn)零序等值電路圖 = 0.1330.433= 0.102 1 z 2 z = 0.2980.4= 0.171 0 z 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1）三相短路電流 提供： = = 7.519 1 s )3( k i 133 . 0 1 提供： = = 2.309 2 s )3( k i 433 . 0 1 2）兩相短路電流 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i760 . 3 519 . 7 2 1 = = 6.511 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i155 . 1 309 . 2 2 1 = = 2.0 )2( k i3 )2( 1 i 3）兩相接地短路電流 m =3 516 . 1 1 2 20 20 zz zz = = 6.024 )1 . 1( 1 i 02 02 1 1 zz zz z = 9.132 )1 . 1( k i )1 . 1( 1 mi 側(cè)： = 1 s )1 . 1( 1 i608 . 4 566 . 0 433. 0 024 . 6 側(cè)： = 2 s )1 . 1( 1 i416 . 1 566 . 0 133 . 0 024 . 6 = )1 . 1( 2 i )1 . 1( 1 i773 . 3 z2 0 0 z z 側(cè)： = 1 s )1 . 1( 2 i886. 2 566 . 0 433. 0 773. 3 側(cè)：= 2 s )1 . 1( 2 i887 . 0 566 . 0 133 . 0 773 . 3 = )1 . 1( 0 i )1 . 1( 1 i251 . 2 z2 0 2 z z 側(cè)： = 1 s )1 . 1( 0 i722 . 1 566 . 0 433 . 0 251. 2 側(cè)： = 2 s )1 . 1( 0 i529 . 0 566 . 0 133 . 0 251 . 2 第二章 短路電流的計(jì)算 12 4）單相接地短路電流 m=3 =2.667 )1( 1 i z 1 375 . 0 1 =m=3=8.0 )1( k i )1( 1 i )1( 1 i 側(cè)： = 1 s )1( 1 i )1( 2 i04 . 2 566 . 0 433 . 0 667. 2 = )1( 0 i528 . 1 698 . 0 4 . 0 667 . 2 側(cè)： = 2 s )1( 1 i )1( 2 i627 . 0 566 . 0 133 . 0 667 . 2 = )1( 0 i139. 1 698 . 0 298 . 0 667 . 2 （3）點(diǎn)短路)( 43 kk a、最大運(yùn)行方式下短路電流 a、正（負(fù)）序等值電路圖見圖 2-9 所示 2-9 正（負(fù)）序等值電路圖)( 43 kk 經(jīng)簡化得如下圖： 2-10 正（負(fù)）序等值電路簡化圖)( 43 kk = 0.2560.31+0.085= z 0.225 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1）三相短路電流 =4.444 )3( k i z 1 225 . 0 1 提供： = 1 s )3( k i434 . 2 566 . 0 31 . 0 444 . 4 提供： = 2 s )3( k i01 . 2 566. 0 256. 0 444. 4 2）兩相短路電流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i222 . 2 444 . 4 2 1 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i217. 1 566 . 0 31. 0 222. 2 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i005 . 1 566 . 0 256 . 0 222 . 2 = = 3.849 )2( k i3 )2( 1 i 提供： =2.108 1 s )2( k i3 )2( 1 i 提供： =1.741 2 s )2( k i3 )2( 1 i b、（）短路時保護(hù)最大電流，此時低壓側(cè)分裂運(yùn)行 3 k 4 k a、正負(fù)序等值電路圖見圖 2-11 2-11 正（負(fù)）序等值電路圖)( 43 kk 經(jīng)簡化得如下圖： 2-12 正（負(fù)）序等值電路簡化圖)( 43 kk 第二章 短路電流的計(jì)算 14 = 0.2560.31+0.169= 0.309 1 z 2 z 1）三相短路電流 = )3( k i z 1 236 . 3 309 . 0 1 提供： = 1 s )3( k i772 . 1 566 . 0 31 . 0 236 . 3 提供： = 2 s )3( k i464 . 1 566 . 0 256 . 0 236 . 3 2）兩相短路電流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i618 . 1 236. 3 2 1 = =2.802 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i886 . 0 566 . 0 31 . 0 618 . 1 =1.535 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i732 . 0 566 . 0 256 . 0 618 . 1 =1.268 )2( k i3 )2( 1 i （4）點(diǎn)短路 5 k a、最大運(yùn)行方式下短路電流 a、正（負(fù)）序等值電路圖見圖 2-13 所示 2-13 正（負(fù)）序等值電路圖 5 k = 0.2560.31= 0.137 1 z 1）三相短路電流 =7.3 )3( k i z 1 137. 0 1 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 提供： = 1 s )3( k i906 . 3 256. 0 1 提供： =3.226 2 s )3( k i 31 . 0 1 2）兩相短路電流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 650 . 3 )3( k i =6.322 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i953 . 1 906. 3 2 1 = )2( k i383 . 3 953 . 1 3 提供： = 2 s )2( 1 i )2( 2 i613 . 1 226. 3 2 1 = )2( k i794 . 2 613 . 1 3 （5）點(diǎn)短路 6 k a、最大運(yùn)行方式下短路電流 a、正（負(fù)）序等值電路圖見圖 2-14 所示 2-14 正（負(fù)）序等值電路圖 6 k = 0.3290.237=0.138 1 z 2 z 1）三相短路電流 =7.246 )3( k i z 1 138 . 0 1 第二章 短路電流的計(jì)算 16 提供： =3.04 1 s )3( k i 329 . 0 1 提供： =4.219 2 s )3( k i 237 . 0 1 2）兩相短路電流 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i52 . 1 04 . 3 2 1 =2.633 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 2 s )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i11 . 2 219. 4 2 1 =3.655 )2( k i3 )2( 1 i 表 2-3 短路電流計(jì)算結(jié)果如下表 1 k 2 k( ) 3 k 4 k 5 k 6 k 側(cè) 1 s9.0917.5192.4343.9063.04 三相短路k i 側(cè) 2 s2.1932.3092.013.2264.219 側(cè) 1 s4.5463.761.2171.9531.52 （ 1 i 2 i ） 側(cè) 2 s1.0971.1551.0051.6132.11 側(cè) 1 s7.8736.5112.1083.3832.633 兩相短路 k i 側(cè) 2 s1.8992.01.7412.7943.655 側(cè) 1 s5.4814.608 1 i 側(cè) 2 s1.3221.416 側(cè) 1 s3.4752.886 2 i 側(cè) 2 s0.8380.887 側(cè) 1 s1.6701.722 0 i 側(cè) 2 s0.8200.529 兩相接地 k i 10.2869.132 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 續(xù)表 2-3 1 k 2 k( ) 3 k 4 k 5 k 6 k 側(cè) 1 s2.4562.04 （ 1 i 2 i ） 側(cè) 2 s0.5930.627 側(cè) 1 s2.0441.528 0 i 側(cè) 2 s1.0051.139 單相接地 k i 9.1468.0 第三章 互感器的選擇 18 第三章 互感器的選擇 3.13.1 互感器互感器的概念的概念 互感器(instrument transformer)就是按比例變換電壓或電流的設(shè)備?；ジ衅鞯墓δ苁菍?高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100v)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5a 或 10a，均指額定值)， 以便實(shí)現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。互感器還可用來隔開 高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。 3.23.2 電流互感器的選擇電流互感器的選擇 （1）電流互感器的使用原則 1）電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次 繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)； 2）按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時，二次側(cè)一端必須 接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故； 3）二次側(cè)絕對不允許開路； 4）為了滿足測量儀表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在 發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)具有 28 個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小電流接 地系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置。 （2）電流互感器的選擇 1）電流互感器的準(zhǔn)確級。指在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時 的最大電流誤差。根據(jù)測量時誤差的大小可劃分為不同的準(zhǔn)確級。具體劃分可查表。 2）額定容量。保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級 2 s 所規(guī)定的額定容量，即： 2n s edjyf rrrrz 2 () （3-1） 2n s 2 s2 2e i f z2 測量儀表電流線圈電阻 y r 繼電器電阻 j r 連接導(dǎo)線電阻 l r 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 接觸電阻，一般取0.1 e r 3）按一次回路額定電壓和電流選擇 當(dāng)電流互感器用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇比回路中正常工作電流大1/3 左右，以保證測量儀表得到最佳工作，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘尽?電流互感器的一次額定電流和電壓必須滿足： （3-2） nwn uu 1 （3-3） max.1gn ii 電流互感器的一次所在的電網(wǎng)額定電壓 nw u 電流互感器的一次額定回路最大動作電流 max.g i 為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的工作電流應(yīng)盡量接近此額定電流。 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電流的倍數(shù)，故熱穩(wěn)定應(yīng)按 1n i r k 下式校驗(yàn)： （3-4） dzanr tiik 2 2 1 5）動穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的（動 1 2 n i d k 穩(wěn)定電流倍數(shù)）倍，表示其內(nèi)部穩(wěn)定能力，故內(nèi)部穩(wěn)定可按下式校驗(yàn)：。 cjnd iik 1 2 短路電流不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生作用力，而且由于其相鄰之間電流的相互作用使絕 緣瓷帽受到力的作用。 在滿足額定容量的情況下，選擇二次連接導(dǎo)線的允許最小截面為： （3-5） 2 2 )( m rrrz ljs s ejgn （3）計(jì)算如下： 110kv側(cè) 1）額定電壓kvuu nwn 110 2）額定電流 0.1736ka)110331.5(1.05)u3(05. 105 . 1 nmax. 本 siii gn 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇lb7-110型戶外獨(dú)立式電流互感器，其技術(shù)參數(shù)如下： 第三章 互感器的選擇 20 額定電流比：1000/5a 熱穩(wěn)定倍數(shù)：75 動穩(wěn)定倍數(shù)：150 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： d t=2.05 s d q=3071.9 （ka2.s） 1=（7510001000）21=5625（ka2.s） d q 2 nri k 滿足熱穩(wěn)定要求。 4）動穩(wěn)定校驗(yàn)： cj i=98.697 ka 1502100010-3=212.1（ka） cj i ed ik2 滿足動穩(wěn)定要求。 故選擇 lb7-110型戶外獨(dú)立式電流互感器能滿足要求，由上述設(shè)計(jì)可列表如下表3-1 所示。 （4）電流互感器一次電流選擇 當(dāng)電流互感器單獨(dú)用于保護(hù)回路時，其電流應(yīng)大于該電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的最大長期負(fù) 荷電流，對于 y、d 接線的變壓器差動回路需計(jì)算使所選用的各側(cè)電流互感器在變壓器以 額定容量運(yùn)行時，其各側(cè)電流互感器的二次電流，使差動繼電器達(dá)到平衡，一般將變壓 器 y 側(cè)的電流互感器的額定一次電流增大倍。3 表3-1 電流互感器的選擇結(jié)果 lb7-110 產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) nwn uu 110 kv110 kv max.gn ii 1000 a173.6 a cjnd iik 1 2212.1 ka98.697 ka dnr qik1 2 5625 ka2.s3071.9 ka2.s 1）電流選擇如下： 設(shè) 備 項(xiàng) 目 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 差 動： 110 kv 側(cè)=a取 400a n i3642103 38.5kv 側(cè)=a 取 1200a n i10396003 10.5kv 側(cè)=2199取 3000a n i 過流過負(fù)荷： =210a取 300a 110.n i =300 a取 400a 5 . 38.n i 2 600 =2199 a取 3000a 5 . 10.n i 零序：=取 2000a max. 0n i1715502139. 13 2）準(zhǔn)確級選擇 所謂準(zhǔn)確度是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大誤差。對于 不同的測量儀表，應(yīng)選用不同準(zhǔn)確度的電流互感器。 準(zhǔn)確度選擇的原則如下： 計(jì)費(fèi)計(jì)量用的電流互感器其準(zhǔn)度為 0.20.5 級； 用于監(jiān)視各進(jìn)出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用 1.03.0 級電流互感器。 因此，差動，選用 d 級 過流過負(fù)荷，選用 3 級 零序接地保護(hù)采用專用的電流互感器。 （5）二次電流選擇 根據(jù)電流互感器的特點(diǎn)，二次電流全部選 5a。 3.33.3 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇 1、電壓互感器的選擇原則 （1）一次回路電壓選擇。為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓 互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1-0.9）范圍內(nèi)變動。 n u （2）按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo) 準(zhǔn)，儀表的要求。 第三章 互感器的選擇 22 （3）按容量的選擇?；ジ衅鞯亩稳萘?對應(yīng)所要求的準(zhǔn)確級)應(yīng)不小于互感器的 2n s 二次負(fù)荷s2，即： 22 ssn 電壓互感器應(yīng)接一次回路電壓、二次回路，安裝地點(diǎn)和使用條件，二次負(fù)荷及準(zhǔn)確 級要求進(jìn)行選擇。 選擇如下： 2、110kv側(cè)電壓互感器： 母線側(cè)電壓互感器選用 jdcf-110 型電壓互感器,它是單相、四繞組、串級式絕緣、陶 瓷、 “分”列式（有測量和保護(hù)“分”開的二次繞組）戶外安裝油浸式全密封型互感器， 適用于交流 50hz 有效接地電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護(hù)用。一次線圈分兩部 分繞在上、下鐵芯上，二次線圈在下鐵芯上。三個二次繞組為：測量繞組、保護(hù)繞組和 剩余電壓繞組。其一級繞組額定電壓為 110/3kv，測量繞組額定電壓為 0.1/3kv，保 護(hù)繞組額定電壓為 0.1/3kv，剩余電壓繞組 0.1kv。測量用準(zhǔn)確級為 0.2 級，額定二次負(fù) 荷 100va，保護(hù)用準(zhǔn)確級為 0.5 級，額定二次負(fù)荷 250va。 （1）一次電壓選擇 110kv 側(cè)：=kv p v 3 110 10kv 側(cè)：=kv p v 3 10 （2）二次電壓選擇 110kv 主二次繞組：=v p v 3 100 輔助二次繞組：=100 v p v 10kv主二次繞組：=v p v 3 100 輔助二次繞組：=v p v 3 100 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第四章 主變繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算 4.14.1 變壓器繼電保護(hù)變壓器繼電保護(hù)的配置的配置 電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成元件，它的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條 件。電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較可靠，發(fā)生故障的機(jī)會相對較少。電 力變壓器在運(yùn)行中，可能發(fā)生故障和不正常的工作狀態(tài)。因此，電力變壓器應(yīng)按照其容 量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。 變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。變壓器的保護(hù)主要有瓦斯保護(hù)、 縱差動保護(hù)、相間短路的后備保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序后備 保護(hù)。 4.1.1 變壓器的瓦斯保護(hù) 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(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所 產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護(hù)動作于信號，重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器 各電源側(cè)的斷路器。 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 以上的車間內(nèi)油浸式變壓器。同樣對帶負(fù)荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置，也應(yīng)裝設(shè) 瓦斯保護(hù)。 4.1.2 變壓器的縱差動保護(hù)和電流速斷保護(hù) 對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)或電 流速斷保護(hù)。 容量為 10000kva 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)，且其過電流保護(hù)的時限大于 0.5s。 并列運(yùn)行，容量為 6300kva 以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)作為變壓器的主保 護(hù)而以過電流保護(hù)作為其后備保護(hù)。 通常可以采用 bch 型差動繼電器保護(hù)，它的有點(diǎn)是簡單、可靠、快速動作。采用 bch 型差動繼電器保護(hù)時，在變壓器 y 側(cè)的電流互感器都接成三角形，在變壓器側(cè)的 電流互感器接成星型。常用的 bch 型繼電器有以下兩種： （1）由帶加強(qiáng)型速飽和變流器的差動繼電器（bch-2 型）構(gòu)成的縱差動保護(hù)； （2）由帶制動特性的差動繼電器（bch-1 型）構(gòu)成的縱差動保護(hù)。 4.1.3 變壓器相間短路的后備保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù) 變壓器相間短路的后備保護(hù)既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又是相鄰母線或線路的后 第四章 主變繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算 24 備保護(hù)。根據(jù)變壓器容量的大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護(hù)可 采用過電流保護(hù)、低電壓啟動的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保 護(hù)等。 1、變壓器的后備保護(hù) （1）過電流保護(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)的過負(fù)荷電 流； 負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動的過電流保護(hù)，用于 6300kva 及以上的升壓變壓 器。 （2）零序電流保護(hù) 接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護(hù)。110kv 及以上中性直接接地電 網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)接地運(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)。 （3）配置原則 對于三繞組變壓器的后備保護(hù)，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時，應(yīng)跳開各側(cè)斷路器，當(dāng)油 箱外部故障時，應(yīng)只跳開近故障點(diǎn)側(cè)的變壓器斷路器，使變壓器其余兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。 1）對單側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)設(shè)置兩套后備保護(hù)，分別裝于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)。 2）對于多側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)在三側(cè)都裝設(shè)后備保護(hù)。 2、變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流。保護(hù)用一個電流繼電器接 于一相電流，經(jīng)延時動作于信號。對 400kva 以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn) 行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對于無 經(jīng)常值班人員的變電站，必要時過負(fù)荷保護(hù)可動作于自動減負(fù)荷或跳