35KV總降壓變電所繼電保護畢業(yè)設(shè)計

1、 第1章 緒論1.1 繼電保護的概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常情況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以稱其繼電保護。1.1.1 繼電保護的任務(wù) 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。1.1.2 繼電保護的作用 由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣的老化、損壞或工作人員的誤操作、雷擊、外力破壞等原因，可能使運行中的電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況。常見的故障

2、是各種形式的短路，如三相短路、兩相短路、兩相對地短路、中性點直接接地系統(tǒng)中的一相對地短路、電氣設(shè)備繞組層間和匝間短路等。各種短路均會產(chǎn)生很大的短路電流，同時使電力系統(tǒng)的電壓水平下降，從而引發(fā)如下嚴(yán)重后果。（1）短路電流產(chǎn)生的電弧將短路點的電氣設(shè)備燒壞；（2）短路電流通過非故障設(shè)備，由于發(fā)熱和電動力的作用，很可能使非故障元件損壞或縮短其使用壽命；（3）電力系統(tǒng)電壓水平下降，影響用電單位的生產(chǎn)，出現(xiàn)次品及廢品，甚至燒毀電動機；（4）電力系統(tǒng)電壓下降，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)振蕩而導(dǎo)致崩潰。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成

3、對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般都是由于設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運行維護不當(dāng)而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強設(shè)備的維護和檢修，就可以大大減少事故發(fā)生的幾率，把事故消滅在發(fā)生之前。在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性之外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十幾分之幾 甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設(shè)在每個電氣元件上的保護裝

4、置才有可能滿足這個要求。這種保護裝置以前，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備的組合構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝置 。在電子式靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置出現(xiàn)以后，雖然繼電器已被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一次泛指繼電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一次則指各種具體的裝置。電力系統(tǒng)中各種設(shè)備之間都有電或磁的現(xiàn)象,當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障,在很短的時間內(nèi)就會影響到其他統(tǒng)的其他部分.因此,一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,必須盡快將其切除,恢復(fù)正常運行,減少對用電單的影響;而當(dāng)出現(xiàn)不正常運行情況時要及時處理,以免引起故障。繼電保護裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)電

5、氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)而作用于開關(guān)跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。 1.1.3繼電保護裝置具備的基本要求繼電保護裝置必須具備以下五項基本要求：（1）安全性；在不該動作時，不發(fā)生誤動作。（2）可靠性；在該動作時，不發(fā)生拒動作。（3）快速性；能以最短時限將故障或異常消除。（4）選擇性；在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。（5）靈敏性；反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。選擇繼電保護方案時，除設(shè)置需滿足以上五項基本性能外，還應(yīng)注意其經(jīng)濟性，即不僅考慮保護裝置的投資和運行維護費，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動或誤動對國民經(jīng)濟和社會生活造成的損失。1.1.4繼電保護基本原理

6、和保護裝置的組成 繼電保護裝置要求能反應(yīng)電氣設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動快速地，有選擇性地動作于斷路器，將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證無故障設(shè)備繼續(xù)正常運行，將事故限制在最小范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連接供電。繼電保護裝置的作用是起到反事故的自動裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正常”運行狀態(tài),被保護元件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實現(xiàn)繼電保護的功能。因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護元件所反映的物理量的變化并對其鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護： (1) 反映電氣量的保護 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流

7、與電壓的比值(阻抗)和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護元件的一端裝沒的種種變換器可以檢測、比較并鑒別出發(fā)生故障時這些基本參數(shù)與正常運行時的差別就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護裝置。例如: 反映電流增大構(gòu)成過電流保護；反映電壓降低(或升高)構(gòu)成低電壓(或過電壓)保護；反映電流與電壓間的相位角變化構(gòu)成方向保護；反映電壓與電流的比值的變化構(gòu)成距離保護。除此以外還可根據(jù)在被保護元件內(nèi)部和外部短路時，被保護元件兩端電流相位或功率方向的差別，分別構(gòu)成差動保護、高頻保護等。同理，由于序分量保護靈敏度高，也得到廣泛應(yīng)用。新出現(xiàn)的反映故障分量、突變量以及自適應(yīng)原理的保護也在應(yīng)用中。(2) 反映非電氣量

8、的保護 如反應(yīng)溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構(gòu)成電力變壓器的瓦斯保護、溫度保護等。 繼電保護相當(dāng)于一種在線的開環(huán)的自動控制裝置，根據(jù)控制過程信號性質(zhì)的不同，可以分模擬型(它又分為機電型和靜態(tài)型)和數(shù)字型兩大類。對于常規(guī)的模擬繼電保護裝置，一般包括測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。測量部分從被保護對象輸入有關(guān)信號，再與給定的整定值比較，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)；邏輯部分依據(jù)測量部分輸出量的性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或其組合，進行邏輯判斷，以確定保護是否應(yīng)該動作；執(zhí)行部分依據(jù)前面環(huán)節(jié)判斷得出的結(jié)果子以執(zhí)行：跳閘或發(fā)信號。繼電保護原理結(jié)構(gòu)框圖：（1）測量部分測量部分是測量通過被保護的電氣元件的物理

9、參量，并與給定的值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”“非”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應(yīng)該啟動。 （2）邏輯部分邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號或是不動作及是否延時等，并將對應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出部分。 （3）執(zhí)行部分執(zhí)行輸出部分根據(jù)邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔(dān)的任務(wù)。如在故障時動作于跳閘，不正常運行時發(fā)出信號，而在正常運行時不動作等。1.2繼電保護的發(fā)展隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障

10、元件被相應(yīng)繼電保護裝置的動作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系統(tǒng)失去穩(wěn)定時將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復(fù)其正常運行等。系統(tǒng)保護的任務(wù)就是當(dāng)大電力系統(tǒng)正常運行被破壞時，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn)，特別是大機組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應(yīng)考慮機、爐等設(shè)備的承變能力，機、爐設(shè)備的設(shè)計制造也 應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的實際需要。為了巨型發(fā)電機組的安全，不僅應(yīng)有完善的繼電保護，還應(yīng)研究、推廣故障預(yù)測技術(shù)。1.3變電所基本情況介紹 某縣有金河和青嶺兩座電站

11、，裝機容量分別為12MW和8MW，各以單回35Kv輸電線路向城關(guān)變電所供電。金河電站還以一回35KV聯(lián)絡(luò)線經(jīng)110KV中心變電所與省電網(wǎng)連接。 35KV電網(wǎng)接線示意圖如下 圖1主要參數(shù)見下表：1. 發(fā)電機：額定容量Se(KW)額定電壓Ue(KV) 功率因數(shù)暫態(tài)電抗X"d標(biāo)么電抗X*F30006.30.80.20.3334000 6.30.80.24 2. 主變壓器：額定容量Se(kVA) 接線組別短路電壓Ud%標(biāo)么電抗X*B7500Y，dll7.5110000Y，dll7.50.7510000Y，dll7.50.7520000Yn, yno, dllX*1=0.55X*2=0X*3=

12、0.353. 輸電線路：名稱導(dǎo)線型號長度(km)電抗標(biāo)么值有名值()城中線LGJ-120401.16816金河線LGJ-120100.2924青嶺線LGJ-120300.87612最大運行方式：兩電站的六臺機組全部投入運行，中心變電所在地110kV母線上的系統(tǒng)等值標(biāo)么電抗為0.225。城關(guān)變電所總負荷為240A（35kV側(cè)），由金河電站供給110A、青嶺電站供給130A。剩余的110A經(jīng)中心變電所送入系統(tǒng)。最小運行方式：兩電站都只有一臺機組投入運行，中心變電所110kV母線上的系統(tǒng)等值標(biāo)么電抗為0.35，城關(guān)變電所總負荷為150A（35kV側(cè)），由金河電站供給40A、青嶺電站供給65A。剩余的

13、15A經(jīng)中心變電所送入系統(tǒng)。第2章 短路電流計算2.1在最大運行方式下三相短路電流的計算將圖1電網(wǎng)進行電抗轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的各電抗標(biāo)幺值如下圖2所示。 圖2將城關(guān)變電所排除，由其它電抗標(biāo)幺值合并整理得到圖3。圖3將青嶺發(fā)電站發(fā)電機電抗標(biāo)幺值合并：X22=X20/X21=2金河發(fā)電站發(fā)電機的電抗標(biāo)幺值合并：X23=X24=0.1665將青嶺電站和金河電站線路上各電抗標(biāo)幺值合并整理，如下圖4所示。 圖4將金河電站和青嶺電站線路電抗標(biāo)幺值合并得：X25=X9+X16+X19+X22=0.292+0.876+0.75+2=3.918金河電站線路電抗標(biāo)幺值合并得：X26=(X10+X23)/(X11+X24)

14、=(1.1665)/(1.1665)=0.583因為X3=X6=0，所以20MVA變壓器處電抗標(biāo)幺值等值電路如圖5所示。圖5將20MVA變壓器電抗標(biāo)幺值X2和X5合并得：X27=X2/X5=0.275將20MVA變壓器電抗標(biāo)幺值X4和X7合并得：X28=X4/X7= =0.175系統(tǒng)電抗合并整理后如圖6所示。圖6以中心變電短路點K1為基準(zhǔn)合并系統(tǒng)電抗值：X29=X1+X27=0.225+0.275=0.5X30=X8+X25+=1.168+3.918+=12.935X31=X8+X26+=1.168+0.583+=1.925將系統(tǒng)進行星型-三角形等值轉(zhuǎn)換如圖7所示。圖7最后化簡的電抗: = （

15、一）三相短路電流的計算取基準(zhǔn)功率=1000MVA，基準(zhǔn)電壓=。由此可算出基準(zhǔn)電流：對于系統(tǒng)：基準(zhǔn)條件下的電流標(biāo)幺值 系統(tǒng)三相短路電流 青嶺電站：發(fā)電機的額定容量，選取發(fā)電機基準(zhǔn)容量計算電抗標(biāo)幺值由水輪機運算曲線數(shù)字表查得額定電流標(biāo)幺值電站三相短路電流：(式中Up為電網(wǎng)線電壓平均值)金河電站：發(fā)電機的額定容量計算電抗標(biāo)幺值由水輪機運算曲線數(shù)字表查得額定電流標(biāo)幺值電站三相短路電流 2.2在最小運行方式下短路電流的計算最小運行方式：兩電站都只有一臺機組投入運行，中心變電所110KV母線上的系統(tǒng)等值標(biāo)么電抗為0.35城關(guān)變電所總負荷為105A（35KV側(cè)），由金河電站供給40A、青嶺電站供給65A。剩

16、余的15A經(jīng)中心變電所送入系統(tǒng)。（1） 系統(tǒng) （二）兩相短路電流的計算取基準(zhǔn)功率=1000MVA，基準(zhǔn)電壓=。由此可算出基準(zhǔn)電流： 對于系統(tǒng)：基準(zhǔn)條件下的電流標(biāo)幺值 系統(tǒng)短路電流 青嶺電站：發(fā)電機的額定容量，選取發(fā)電機基準(zhǔn)容量計算電抗標(biāo)幺值由水輪機運算曲線數(shù)字表查得額定電流標(biāo)幺值電站三相短路電流 金河電站：發(fā)電機的額定容量計算電抗標(biāo)幺值由水輪機運算曲線數(shù)字表查得額定電流標(biāo)幺值電站三相短路電流 第3 章 變電所繼電保護和自動裝置規(guī)劃3.1 系統(tǒng)分析本設(shè)計為35KV變電所的繼電保護設(shè)計。繼電保護部分是本次設(shè)計的重點。每個電氣設(shè)備的保護都由主繼電保護和后備繼電保護（包括近后備保護和遠后備保護）。3.

17、2 本系統(tǒng)故障分析本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。電力變壓器的故障，分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。（1）變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。（2）變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。變壓器的不正常運行過負荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及不允許的油面下降。 3.3 電氣設(shè)備的選擇 3.3.1概述正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，在保證安

18、全、可靠的前提下，積極而準(zhǔn)確的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。應(yīng)滿足正常運行、維修。短路和過電壓情況下的要求，并考慮長期的發(fā)展。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗核對。應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格，在特殊情況下，用未經(jīng)正式鑒定的心產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。選擇的高電壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運行。 電氣設(shè)備選擇的一般要求：（1） 應(yīng)滿足正常運行、檢修以及短路和過電壓情況下的工作要求。即滿足工作要求。（2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境進行校核。即適應(yīng)環(huán)境條件。（3） 應(yīng)力

19、求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。即先進合理。（4） 應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。即整體協(xié)調(diào)。（5） 應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展，留有一定裕量。即適應(yīng)發(fā)展。 3.3.2高壓斷路器的選擇 一.短路器選擇的具體技術(shù)條件（1）電壓：UmaxUg；（2）電流：INImax；（3）開斷電流：I"Ikd，其中Ikd為斷路器額定開斷電流；（4）關(guān)合電流：ishIgh；（5）動穩(wěn)定：ishies；（6）熱穩(wěn)定：QkIt2t，其中Qk=I2t 。二.35KV側(cè)斷路器的選擇及校驗型號額定電壓UN(KV)額定電流IN(A)額定開斷電流 Ikd（KA）額定關(guān)合電流Igh（KA）動穩(wěn)定電流ies（KA）短路電流出口值I"

20、;(KA)固有分閘時間t（s）4s熱穩(wěn)定電流It（KA）LW835A35160020505010.680.0620 表3-1 35KV側(cè)斷路器的技術(shù)參數(shù)檢驗過程如下：（1）額定電壓：UNUg； UN=35KV , Ug=35KV 所以UNUg ，滿足要求。（2）額定電流：INImax ； Imax=其中P線路最大有功負荷，KW； UN線路額定電壓，KV；cos線路最大負荷時的功率因數(shù)。 IN=1600A ，IMAX=64.95A所以， INImax 滿足要求。（3）額定開斷電流：I"Ikd ； I"=10.68KA ，Ikd=20KA 所以 I"<Ikd ,

21、滿足要求。(4) 關(guān)合電流：ishIgh ； ish=1.9=28.70KA ，Igh=50KA所以 ish<Igh ，滿足要求。（5）動穩(wěn)定：ishies ； ish=28.70A ， ies=50KA 所以 ish<ies ，滿足要求。（6）熱穩(wěn)定：QkIt2t 短路計算時間tk=4+0.06+0.06=4.12s Qk=I2t=10.682 4.12=469.94（KA）2. s It2t=2024=1600(KA)2. S所以 Qk<It2t ,滿足要求。 計算數(shù)據(jù)LW835A型斷路器合格與否Ug=35KV最高工作電壓 40.5KV 合格Imax=650A額定電流 1

22、600A 合格I"=10.68KA額定開斷電流 Ikd=20KA 合格ish=28.70KA額定關(guān)合電流 Igh =50KA 合格ish=28.70KA動穩(wěn)定電流 ies=50KA 合格Qk=456（KA）2.s熱效應(yīng)允許值 It2t=1600（KA）2.s 合格 表3-2 35KV側(cè)斷路器校驗表根據(jù)以上校驗結(jié)果，此斷路器滿足各項要求。3.3.2 10KV側(cè)斷路器的選擇及校驗型號額定電壓UN(KV)額定電流IN（A)額定開斷電流Ikd(KA)額定關(guān)合電流Igh（KA)動穩(wěn)定電流ies（KA）4s熱穩(wěn)定電流It（KA）固有分閘時間t（s）XGN28A1010.5160020505020

23、0.06 表3-3 10KV側(cè)斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)檢驗過程如下：（1）額定電壓: UNUg； UN=10.5KV ,Ug=10KV所以UN>Ug ，滿足要求。（2）額定電流：INImax； 其中P線路最大有功負荷，KW； UN線路額定電壓，KV；cos線路最大負荷時的功率因數(shù)。 IN= 1250A , Imax = 216A所以 IN >Imax ,滿足要求。（3）額定開斷電流：I"Ikd ; I"=5.07KA ,Ikd=20KA所以I"< Ikd ，滿足要求。（4）關(guān)合電流：ishIgh ； ish=，Igh=50KA 所以ish<Igh，滿

24、足要求。（5）動穩(wěn)定：ishies； ish=13.62KA ,ies=50KA所以 ishies ，滿足要求。（6）熱穩(wěn)定：QkIt2t；短路計算時間：tk=4+0.06+0.06=4.12s Qk=I2tk=10.6824.12=469.94（KA）2.s It2t=2024=1600（KA）2.s所以 Qk<It2t ，滿足要求。計算數(shù)據(jù)VG1-12/1250-31.5型斷路器合格與否=10KV額定電壓 UN=10.5KV合格Imax=216A額定電流 IN=1600A 合格I"=10.68KA額定開斷電流 Ikd=20KA合格ish=13.62KA額定關(guān)合電流 Igh=

25、50KA合格ish=13.61KA動穩(wěn)定電流 ies=50KA合格Qk=469.94(KA).s熱效應(yīng)允許值 It2t=1600（KA）2.s合格 表3-4 10KV側(cè)斷路器校驗表根據(jù)以上校驗結(jié)果，此斷路器滿足各項要求。 3.3.3隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)配置在主線上，保證了線路及設(shè)備檢修時形成的明顯端口與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，所以操作隔離開關(guān)時必須按照正確的倒閘順序操作，首先合母線側(cè)隔離開關(guān)，再合線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合斷路器，停電時與其相反操作。1 隔離開關(guān)選擇的具體技術(shù)條件（1）電壓：UNUg；（2）電流：INImax；（3）動穩(wěn)定：ishies；（4）熱穩(wěn)定：QkIt2t

26、；二35KV側(cè)隔離開關(guān)選擇 型號額定電壓UN（KV）額定電流IN（A)動穩(wěn)定電流ies（KA)4s熱穩(wěn)定電流It（KA）GW435/600356005016 表3-5 35KV側(cè)隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)校驗過程如下：（1） 額定電壓：UNUg ； UN=35KV ,Ug=35KV所以 UNUg ，滿足要求。（2） 額定電流：INImax； 其中P線路最大有功負荷，KW； UN線路額定電壓，KV； cos線路最大負荷時的功率因數(shù)。 IN=600A , Imax=561A所以 IN>Imax，滿足要求。（3）動穩(wěn)定：ishies； ish=28.70KA ，ies=50KA所以 ishies，滿足要

27、求。（4）熱穩(wěn)定：QkIt2t；短路計算時間tk=4+0.06+0.06=4.12s 所以 Qk<It2t，滿足要求。計算數(shù)據(jù)GN27-40.5/630型隔離開關(guān)合格與否Ug=35KV額定電壓 UN=40.5KV合格Imax=561A額定電流 IN=600A合格Ish=28.70KA動穩(wěn)態(tài)電流 ies=50KA合格Qk=469.94（KA)熱效應(yīng)允許值 It2t=1024(KA)合格 表3-6 35KV側(cè)隔離開關(guān)校驗表根據(jù)以上校驗結(jié)果，此隔離開關(guān)滿足各項要求。三10KV側(cè)隔離開關(guān)選擇型號額定電壓UN（KV）額定電流IN（A）動穩(wěn)定電流ies（KA）4s熱穩(wěn)定電流It（KA）GN19-10

28、/16001016005020 表3-7 10KV側(cè)隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)校驗過程如下：（1）額定電壓：UNUg ； UN=10KV ，Ug=10KV所以UNUg，滿足要求。（2）額定電流：INImax ； 其中P線路最大有功負荷，KW；UN線路額定電壓，KV；cos線路最大負荷時的功率因數(shù)。 IN=1600A ，Imax=227.33A所以 IN>Imax ，滿足要求。（3）動穩(wěn)定：ishies ； ish= ，ies=50KA所以 ishies ，滿足要求。（4）熱穩(wěn)定：QkIt2t ；短路計算時間：tk=4+0.06+0.06=4.12s 所以 Qk<It2t，滿足要求。計算數(shù)據(jù)G

29、N19-10/1600型斷路器合格與否Ug=10KV額定電壓 UN=10KV合格Imax=227.33A額定電流 IN=1600A合格ish=3.149KA動穩(wěn)態(tài)電流 ies=50KA合格Qk=105.90（KA）2.s熱效應(yīng)允許值It2t=1600（KA）2.s合格 表3-8 10KV側(cè)隔離開關(guān)校驗表根據(jù)以上校驗結(jié)果，此隔離開關(guān)滿足各項要求。3.3.4 電流互感器的選擇 一.選擇電流互感器的條件 選擇電流互感器時，首先要根據(jù)裝設(shè)地點、用途等具體條件確定互感器的結(jié)構(gòu)類型、準(zhǔn)確級、額定電流比；其次要根據(jù)互感器的額定容量和二次負荷，計算二次回路連接導(dǎo)線的截面積；最后校驗其動穩(wěn)態(tài)和熱穩(wěn)態(tài)。（1） 結(jié)

30、構(gòu)類型和準(zhǔn)確級的確定根據(jù)配電裝置的類型，選擇戶內(nèi)式或戶外式電流互感器。35KV以下為戶內(nèi)式，35KV以上為戶外式或裝入式。電流互感器準(zhǔn)確級的確定，取決于二次負荷的性質(zhì)。0.2級用于實驗室的精密測量、重要的發(fā)電機和變壓器回路及500KV重要回路；二次負荷如果屬于一般電能計量，則電流互感器采用0.5級；功率表和電流表可配用1.0級的電流互感器；一般測量則可用3.0級。一般用于繼電保護裝置的電流互感器，可選用5P或10P級。（2） 額定電壓的選擇 電流互感器的額定電壓滿足： UgUN Ug電流互感器安裝處的工作電壓； UN電流互感器額定電壓。（3）額定電流的選擇及額定電流比的確定電流互感器一次繞組的

31、額定電流I1N已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)選擇比一次回路最大長期電流Imax略大一點的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)IN確定之后，電流互感器的額定電流比也隨之確定，即為。（4） 熱穩(wěn)定校驗 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流I1n進行校驗 I2tk（I1nKt）2（5） 動穩(wěn)定校驗 電流互感器以允許通過一次額定電流最大值2I1n的倍數(shù)Kd（動穩(wěn)定系數(shù)），表示其內(nèi)部動穩(wěn)定能力，內(nèi)部動穩(wěn)定可用下式實驗： ishI1nKdw I1n電流互感器的一次繞組額定電流，A;ish短路沖擊電流的瞬時值，KA。短路電流不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部作用力而且由于其相鄰之間相互作用使絕緣子帽上受到外界作用力，因此，對于瓷絕緣型電流互感器

32、應(yīng)校驗套管的機械強度，故外部動穩(wěn)定滿足： FyFy作用于電流互感器端部的允許力，N；L電流互感器出現(xiàn)端至最近一個母線支柱絕緣子之間的跨距，m；a相間距離，m。一35KV側(cè)電流互感器的選擇及校驗 Ug=66KV 所以選擇的電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-9：型號額定電流比（A)級次組合1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LCW-35400/50.5/10P352660 表3-9 35KV側(cè)電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù) 校驗如下： （1）熱穩(wěn)定： 所以滿足要求。 （2）動穩(wěn)定： ， 所以，滿足要求。 綜上所述，此電流互感器滿足各項校驗要求。 二.10KV側(cè)電流互感器的選擇及校驗 Ug=10KV 選擇的電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)見表3

33、-10：型號額定電流比（A)級次組合1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)50/50.2S/0.5/10P151836LZZBJ9-12100/50.2S/0.5/10P152040400/50.5/P/P31.560500/50.2S/0.5/10P1531.5602000/50.5/P/P80160校驗過程如下：（1） 熱穩(wěn)定： 所以 滿足要求。（2） 動穩(wěn)定： 所以 滿足要求。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，此電流互感器各項校驗滿足要求。3.3.5電壓互感器的選擇1 選擇電壓互感器的條件（1）220KV屋內(nèi)配電裝置，宜采用油浸結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。（2）35KV配電裝置，宜采用電磁式電壓互感

34、器。（3）110KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。（4） SF6全封閉組合電器的電壓互感器應(yīng)采用電磁式。（5） 接在110KV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通信時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。（6） 電磁式電壓互感器可以兼作并聯(lián)電容器組的泄能設(shè)備，但此電壓互感器與電容互感器之間，不應(yīng)有開斷點。二35KV側(cè)電壓互感器的選擇一次回路電壓 U1g=66KV根據(jù)選擇電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-11：型號額定電壓（V）額定輸出（VA）極限輸出（VA）額定絕緣水平JDZ9-35350.20.56P100040.5/95/2007515

35、0 表3-11 35KV側(cè)電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)三.10KV側(cè)電壓互感器的選擇一次回路電壓U1g=10KV根據(jù)選擇電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-12：型號額定電壓（V）額定輸出（VA）極限輸出（VA）一次線圈二次線圈0.20.51JSZF-10G10000100751503001000 表3-12 10KV側(cè)電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)3.3.6母線的選擇及校驗一按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面 當(dāng)=34°C時，綜合修正系數(shù)K=二、35KV母線的選擇1. 采用軟母線2.，最熱月平均最高溫度：35°C3.選用單根LGJ-240型鋼芯鋁鉸線，Ie420A(70)溫度校驗系數(shù)0.82三10KV母線的

36、選擇1.，最熱月平均最高溫度：35°C2. 選用505單條鋁母線平放，其中637A ， 2.2S溫度校驗系數(shù)0.82=264.03(A)1、熱穩(wěn)定校驗： 2.2S，S=505250(mm2)，Ks1.01183.16（mm2）S 250mm2所以熱穩(wěn)定滿足要求2.動穩(wěn)定校驗已知27.26KA，b50mm0.05m，h5mm0.005m，p69106帕；并且取相間距a0.5m，絕緣子跨距選擇L1.5m則1.038iimp2107 1.038（27.26103）210727.77106(帕)即69106帕故動穩(wěn)定滿足要求通過以上的計算及校驗可知10kV母線選擇單條505鋁母線平放是可以的

37、。3.4 主變壓器繼電保護裝置配置變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：1.主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。2.后備保護：過電流保護（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應(yīng)由于過負荷而引起的過電流）。3.異常運行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。 3.5 變電所的自

38、動裝置針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除。若運行人員試行強送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動機）已停運，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在10KV各出線上設(shè)置三相自動重合閘裝置（CHZ），即當(dāng)線路斷路器因事故跳閘后，立即使線路斷路器自動再次重合閘，以減少因線路瞬時性短路故障停電所造成的損失。針對變電所負荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計在35KV母聯(lián)斷路器（DL1）及10KV母聯(lián)斷路器（DL8）處裝設(shè)備用電源自動投入裝

39、置（BZT）。頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz，運行頻率和它的額定值見允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，頻率降低會導(dǎo)致用電企業(yè)的機械生長率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害，而有功功率的缺額會導(dǎo)致頻率的降低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計10KV出線設(shè)置自動頻率減負荷裝置（ZPJH），按用戶負荷的重要性順序切除。3.6各個保護的配置原則3.6.1變壓器的保護原則 變壓器常見故障及其處理方法：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。 （1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相短路

40、；（2）繞組的匝間短路；（3）外部相間短路引起的過電流；（4）中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地點引起的過電流及中性點過電壓；（5）過負荷；（6）過勵磁；（7）油面降低；（8）變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。上述第一，二條的保護裝置應(yīng)瞬時動作于跳閘，第三，四條的保護裝置應(yīng)帶時限動作于跳閘，第五，六條的保護裝置一般作用于信號。對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號裝置。 一 變壓器常見的保護配置 變壓器的主要保護有以下幾種（1） 瓦斯保護800千伏安及以下的油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面降低時應(yīng)瞬時作用于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，宜動作于

41、斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器，如降壓變壓器高壓側(cè)無斷路器且未采用措施時，則可作用于信號。400千伏安及以下的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝瓦斯保護。對于變壓器引出線，套管及內(nèi)部的故障，應(yīng)采用下列保護方式。 工作原理：1是瓦斯繼電器；2是信號繼電器；3是出口繼電器；4是連片。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，有輕瓦斯產(chǎn)生,瓦斯繼電器的上觸點閉合，作用于延時信號；發(fā)生嚴(yán)重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)信號繼電器，發(fā)出報警信號，同時通過連片使出口繼電器動作使短路器跳閘，瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可以利用切換片XB切換位置，只給出報警信號。為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點在發(fā)生重瓦斯時可能有跳動(

42、接觸不穩(wěn)定)現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點，只要瓦斯繼電器的下觸點一閉和,KCO就動作并自保持。當(dāng)短路器跳閘后，短路器的輔助觸點斷開自保持回路，使KCO恢復(fù)起始位置。 變壓器瓦斯保護的優(yōu)點和缺點瓦斯保護的優(yōu)點是不僅能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，而且還能反映差動保護所不能反映的不嚴(yán)重的匝間短路和鐵心故障。此外，當(dāng)變壓器內(nèi)部進入空氣時也有所反映。因此，是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速的一種保護。 其缺點是不能反映變壓器外部故障（套管和引出線），因此瓦斯保護不能作為變壓器各種故障的唯一保護。瓦斯保護抵抗外界干擾的性能較差，例如劇烈的震動就容易誤動作。如果在安裝瓦斯繼電器時未能很好地解決防油問題或瓦斯繼

43、電器不能很好地防水，就有可能漏油腐蝕電纜絕緣或繼電器進水而造成誤動作。 變壓器瓦斯保護的動作過程（1）輕瓦斯動作過程，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路時，產(chǎn)生少量的瓦斯氣體，輕瓦斯繼電器WST2動作，接點WST2接通給信號繼電器KS3勵磁，接通信號回路，進行報警。（2）重瓦斯動作過程，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，產(chǎn)生大量的瓦斯氣體，重瓦斯繼電器WST1動作，接點WST1接通給信號繼電器KS2勵磁，接通信號回路，進行報警；并給中間繼電器KM1勵磁接通斷路器的出口跳閘回路，使斷路器跳閘，切除故障變壓器。二 縱聯(lián)差動保護.用于6300千伏安及以上并列運行的變壓器；.用于10000千伏安及以上單獨運行的變壓器

44、；.用于6300千伏安及以上的廠用工作變壓器，對廠用備用變壓器可裝設(shè)電流速斷保護代替差動保護。如變壓器的縱差保護對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動保護。縱聯(lián)差動保護的整定值可小于額定電流。縱聯(lián)差動保護應(yīng)符合以下要求：（1）應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；（2）應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動。 差動保護范圍一般包括變壓器套管以其引出線，但在某種情況下，如母線上進，出線回路較少的發(fā)電廠和變電所，差動保護可利用變壓器套管內(nèi)部的電流互感器。 變壓器縱聯(lián)差動保護的原理：變壓器縱聯(lián)差動保護通常采用環(huán)流法接線，如上圖所示，為雙繞組變壓器縱聯(lián)差動保護的單相原理接線圖。它是將被保護元件兩側(cè)的電

45、流互感器一次側(cè)，靠近被保護元件端連在一起。然后，將差動繼電器并聯(lián)到兩電流互感器上。三 電流速斷保護用于10000千伏安以下的變壓器，且其過電流保護時限大于0.5秒時。2000千伏安及以下的變壓器，如電流速斷保護靈敏性不符合要求，則裝設(shè)縱差動保護。以上各種保護裝置動作后，應(yīng)斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器。對由外部相間短路引起的變壓器過電流，一般采用下列保護方式： 四 過電流保護一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。五 復(fù)合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護一般用于升壓變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。六負序電流和單相式低壓起動的過電流保護一般用于大

46、容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。上述各種保護裝置的接線宜考慮保護電流互感器與斷路器之間的故障。七 過負荷保護400千伏安及以上變壓器，當(dāng)臺數(shù)并列運行或單獨運行并作為其他復(fù)合的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況下裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護應(yīng)接于一相電流上，帶時限作用于信號。在經(jīng)常無值班人員的變電所，必要時，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。八 零序保護中性點直接接地電力網(wǎng)中，如變壓器中性點可能接地運行時，對外部接地引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)零序保護。九 溫度保護 當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負荷時，變壓器的油溫將升高。變壓器油的溫度越高，油的劣化速度越快，實用年限減少。當(dāng)油溫達11

47、5-120時，油開始劣化，而到140-150時劣化更明顯，以致不能使用。油溫高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影響壽命。因此變壓器運行規(guī)程（DLT572-1995）規(guī)定：上層油溫要進行監(jiān)視。凡是容量在1000kVA及以上的油浸式變壓器均要裝設(shè)溫度保護，監(jiān)視上層油溫的情況；對于車間內(nèi)變電所，凡是容量在315kVA及以上的變壓器，通常都要裝設(shè)溫度保護；對于少數(shù)用戶變電所，凡是容量在800kVA左右的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)溫度保護，但溫度保護只動作于信號。3.6.1.1 變壓器后備保護設(shè)計原則（1）變壓器后備保護應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備，但滿足遠后備而使接線大為復(fù)雜時，允許縮短對臨線路的后備保護

48、范圍；（2）變壓器后備保護對各側(cè)母線上的三相短路應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)；（3）變壓器后備保護應(yīng)盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替；（4）變壓器后備保護應(yīng)能保護電流互感器與斷路器之間的故障。3.6.1.2 外部相間短路保護安裝位置 （1）雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)；（2）三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝設(shè)于主電源側(cè)及另一側(cè)，主電源側(cè)的保護應(yīng)帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護側(cè)的斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏度時則可在所有各側(cè)均裝設(shè)保護裝置。各側(cè)保護裝置應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件；（3）供電分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護外，還應(yīng)在每個供電支路裝設(shè)保護裝置。（4）雙繞組及三繞

49、組變壓器的保護裝置應(yīng)接于中性點引出線上的電流互感器。3.6.1.3 其他原則變壓器高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路變壓器組，為了使變壓器的差動或瓦斯保護能切除變壓器內(nèi)部故障，可采用下列措施：（1）在變壓器高壓側(cè)未裝設(shè)帶副管及操動機構(gòu)的高壓熔斷器；（2）利用遠方跳閘裝置斷開線路對側(cè)斷路器，或采用包括整個線路變壓器的共用縱聯(lián)差動保護；（3）在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)接地開關(guān)或短路開關(guān)，即在中性點直接接地電網(wǎng)中，可裝設(shè)單相接地開關(guān)，在中性點非直接接地電力網(wǎng)中，可裝設(shè)兩相短路開關(guān)。3.6.2 輸電線路的保護原則 輸電線路是長期暴露在戶外的，且它的分布范圍也很廣泛，所以其故障幾率也遠比其他設(shè)備要高。又因為輸電線路的功能

50、各不相同，其電壓等級需求也不相同，所以有不同的線路保護方式。在設(shè)計時應(yīng)考慮線路的特性、結(jié)構(gòu)、長度、線路阻抗、系統(tǒng)接地、故障電流、后備電源的情況以及相對的重要因素來決定所需要用到的保護方式。一 35kV及以上中性點不直接接地的輸電線路繼電保護配置要求 下列情況應(yīng)快速切除故障 （1）如線路短路，使發(fā)電廠廠用母線電壓低于額定電壓的60%時； （2）如切除線路故障時間長，可能導(dǎo)致線路失去熱穩(wěn)定時； （3）城市配電網(wǎng)絡(luò)的直饋線路，為保證供電質(zhì)量需要時； （4）與高壓電網(wǎng)鄰近的線路，如切除故障時間長，可能導(dǎo)致高壓電網(wǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定問題時。35kV及以上中性點非直接接地電網(wǎng)在我國主要是35-66kV電網(wǎng)，其中性點

51、為經(jīng)消弧線圈接地或不接地。35kV及以上中性點非直接接地電網(wǎng)中的線路，對相間短路和單相接地短路，均應(yīng)按繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程SDJ6-83的規(guī)定，裝設(shè)相應(yīng)的保護。對并列運行的平行雙回線，可裝設(shè)橫聯(lián)差動保護（橫聯(lián)方向差動保護或電流平衡保護）作為主保護。照例，當(dāng)采用電流平衡保護時，它僅用于平行線路的主電源側(cè)。以接于兩回線電流之和的階段式電流保護或距離保護作為兩回線同時運行的后備保護，及一回線斷開后的主保護及后備保護。 二 多段式接地短路保護對中場線路一般可裝設(shè)經(jīng)方向元件控制的多段式另需電流保護，其方向元件可根據(jù)運行需要決定接入或不接入。在終端線路，保護段數(shù)可適當(dāng)減少。對環(huán)網(wǎng)或電網(wǎng)中某些短線路，宜采用多段