10kv變電所及低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目錄1引言 11.1.用戶供電系統(tǒng) 12變電所負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功賠償計(jì)算 22.1負(fù)荷情況 22.1.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)全廠用電設(shè)備統(tǒng)計(jì)以下表 22.2變電站負(fù)荷計(jì)算 22.1.2負(fù)荷計(jì)算 22.3無(wú)功賠償目標(biāo)和方案 32.4無(wú)功賠償計(jì)算及設(shè)備選擇 33變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇 53.1變壓器選擇標(biāo)準(zhǔn) 53.2變壓器類型選擇 53.3變壓器臺(tái)數(shù)選擇 53.4變壓器容量選擇 64主接線方案確實(shí)定 74.1主接線基礎(chǔ)要求 74.1.1安全性 74.1.2可靠性 74.1.3靈活性 74.1.4經(jīng)濟(jì)性 74.2主接線方案和分析 74.3電氣主接線確實(shí)定和繪圖 85短路電流計(jì)算 115.1短路電流及其計(jì)算 115.2三相短路電流計(jì)算 106變電所高壓進(jìn)線、一次設(shè)備和低壓出線選擇 146.1用電單位總計(jì)算負(fù)荷 146.2高壓進(jìn)線選擇和校驗(yàn) 146.2.1架空線選擇 146.2.2電纜進(jìn)線選擇 146.3變電所一次設(shè)備選擇 146.3.1高壓斷路器選擇 146.3.2高壓隔離開關(guān)選擇 156.3.3高壓熔斷器選擇 156.3.4電流互感器選擇 156.3.5電壓互感器選擇 166.3.6高壓開關(guān)柜選擇 166.4低壓出線選擇 176.4.1低壓母線橋選擇 176.4.2低壓母線選擇 177防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì) 187.1架空線路防雷方法 187.2變配電所防雷方法 187.3變電所公共接地裝置設(shè)計(jì) 197.3.1接地電阻要求 197.3.2接地裝置 197.4變配電所配電裝置保護(hù) 208變電所二次回路方案 218.1繼電保護(hù)選擇和整定 218.1.1繼電保護(hù)選擇要求 218.1.2繼電保護(hù)裝置選擇和整定 21結(jié)論 26謝辭 27參考文件 281引言1.1用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進(jìn)線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電設(shè)備組成。按供電容量不一樣，電力用戶可分為大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶用戶供電系統(tǒng)，采取外部電源進(jìn)線供電電壓等級(jí)為35kV及以上，通常需要經(jīng)用戶總降壓變電所和車間變電所兩級(jí)變壓?？偨祲鹤冸娝鶎⑦M(jìn)線電壓降為6-10kV內(nèi)部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配電線路引至各個(gè)車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V低電壓供用電設(shè)備使用。一些廠區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可大型電力用戶也有采取所謂“高壓深入負(fù)荷中心”供電方法，即35kV進(jìn)線電壓直接一次降為220/380V低壓配電電壓。中型電力用戶供電系統(tǒng)通常采取10kV外部電源進(jìn)線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V低電壓供用電設(shè)備使用。高壓配電所通常和某個(gè)車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)通常小型電力用戶也用10kV外部電源進(jìn)線電壓，通常只設(shè)有一個(gè)相當(dāng)于車間變電所降壓變電所，容量尤其小小型電力用戶可不設(shè)變電所，采取低壓220/380V直接進(jìn)線。2.變電所負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功賠償計(jì)算2.1負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為三班制，最大負(fù)荷利用小時(shí)，除1#、2#、3#車間部分設(shè)備屬二級(jí)負(fù)荷外，其它均屬三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明設(shè)備為單相，額定電壓為220V。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)參見下表1-1。供電部門對(duì)功率因數(shù)要求值：10kV供電時(shí)，。變電所位置已選定，每個(gè)車間距離變電所距離為：1#車間：110m；2#車間：80m；3#車間：100m；4#車間：90m。表1-1車間負(fù)荷情況車間設(shè)備類別各機(jī)械組代號(hào)設(shè)備容量Pe/kVA需要系數(shù)1#動(dòng)力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#動(dòng)力No.61820.40.9No.71560.680.88照明No.81870.490.78No.9120.360.883#動(dòng)力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#動(dòng)力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.882.2變電站負(fù)荷計(jì)算2.2.1負(fù)荷計(jì)算按需要系數(shù)法計(jì)算各組負(fù)荷：有功功率P=KdΣpei（2.1）無(wú)功功率Q=P（2.2）視在功率S=（2.3）上述三個(gè)公式中：ΣPei：每組設(shè)備容量之和，單位為kW；Kd：需要用系數(shù)；:功率因數(shù)?？傌?fù)荷計(jì)算：1.有功功率Pc=K∑pΣPc.i（2.4）2.無(wú)功功率Qc=K∑qΣQc.i（2.5）3.視在功率Sc=（2.6）式中：對(duì)于干線，可取K∑p=0.85-0.95，K∑q=0.90-0.97。對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑p=0.8-0.9，K∑q=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑p=0.9-0.95，K∑=0.93-0.97。2.3無(wú)功賠償目標(biāo)和方案因?yàn)橛脩舸罅控?fù)荷如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等，全部是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，所以需要采取無(wú)功賠償方法來(lái)提升功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶功率因數(shù)不低于0.9，根據(jù)實(shí)際情況此次設(shè)計(jì)要求功率因數(shù)為0.92以上，所以，必需采取方法提升系統(tǒng)功率因數(shù)。現(xiàn)在提升功率因數(shù)常見措施是裝設(shè)無(wú)功自動(dòng)賠償并聯(lián)電容器裝置。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定采取低壓集中賠償方法進(jìn)行無(wú)功賠償。2.4無(wú)功賠償計(jì)算及設(shè)備選擇中國(guó)《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》要求：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9，如達(dá)不到上述要求，則必需進(jìn)行無(wú)功功率賠償。通常情況下，因?yàn)橛脩舸罅咳纾焊袘?yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等全部是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到上述要求，所以需要采取無(wú)功賠償方法來(lái)提升功率因數(shù)。當(dāng)功率因數(shù)提升時(shí)，在有功功率不變情況下，無(wú)功功率和視在功率分別減小，從而使負(fù)荷電流對(duì)應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)電能損耗和電壓損失降低，并可選擇較小容量電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面電線電纜，降低投資和節(jié)省有色金屬。所以，提升功率因數(shù)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提升，通常需裝設(shè)人工賠償裝置。最大負(fù)荷時(shí)無(wú)功賠償容量QN·C應(yīng)為：QN·C==PC（-）(2.7)按此公式計(jì)算出無(wú)功賠償容量為最大負(fù)荷時(shí)所需容量，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，賠償容量也應(yīng)對(duì)應(yīng)減小，以免造成過賠償。所以，無(wú)功賠償裝置通常裝設(shè)無(wú)功功率自動(dòng)賠償控制器，針對(duì)預(yù)先設(shè)定功率因數(shù)目標(biāo)值，依據(jù)負(fù)荷改變對(duì)應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時(shí)功率因數(shù)滿足要求。提升功率因數(shù)賠償裝置有穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率賠償設(shè)備和動(dòng)態(tài)無(wú)功功率賠償設(shè)備。前者關(guān)鍵有同時(shí)賠償機(jī)和并聯(lián)電容器。動(dòng)態(tài)無(wú)功功率賠償設(shè)備用于急劇變動(dòng)沖擊負(fù)荷。低壓無(wú)功自動(dòng)賠償裝置通常和低壓配電屏配套制造安裝，依據(jù)負(fù)荷改變對(duì)應(yīng)循環(huán)投切電容器組數(shù)通常有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總賠償容量后，就可依據(jù)選定單相并聯(lián)電容器容量qN·C來(lái)確定電容器組數(shù)：(2.8) 在用戶供電系統(tǒng)中，無(wú)功賠償裝置位置通常有三種安裝方法：(1)高壓集中賠償賠償效果不如后兩種賠償方法，但初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)企業(yè)高壓側(cè)無(wú)功功率進(jìn)行有效賠償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)要求，所以在部分大中型企業(yè)中應(yīng)用。(2)低壓集中賠償賠償效果較高壓集中賠償方法好，尤其是它能降低變壓器視在功率，從而可使主變壓器容量選較小，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。(3)低壓分散賠償賠償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采取。但這種賠償方法總投資較大，且電容器組在被賠償設(shè)備停止利用時(shí)，它也將一并被切除，所以其利用率較低。此次設(shè)計(jì)采取低壓集中賠償方法。PCQCSC取自低壓母線側(cè)計(jì)算負(fù)荷，提升至0.92===0.85QN·C=PC（-）=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，qN·C=20kvar（2.9）=120kvar/20kvar=6取n=6賠償后視在計(jì)算負(fù)荷SC==674.19kV·A==0.923.變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇3.1變壓器選擇標(biāo)準(zhǔn)電力變壓器是供電系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備，其關(guān)鍵功效是升壓或降壓以利于電能合理輸送、分配和使用，對(duì)變電所主接線形式及其可靠性和經(jīng)濟(jì)性有著關(guān)鍵影響。所以，正確合理地選擇變壓器類型、臺(tái)數(shù)和容量，是對(duì)接下來(lái)主接線設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)鍵前題。選擇時(shí)必需遵照相關(guān)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇，并應(yīng)優(yōu)先選擇技術(shù)優(yōu)異、高效節(jié)能、免維護(hù)新產(chǎn)品，并優(yōu)先選擇技術(shù)優(yōu)異產(chǎn)品。3.2變壓器類型選擇電力變壓器類型選擇是指確定變壓器相數(shù)、調(diào)壓方法、繞組形式、絕緣及冷卻方法、聯(lián)結(jié)組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所通常采取三相變壓器。變壓器按調(diào)壓方法分，有沒有載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。10kV配電變壓器通常采取無(wú)載調(diào)壓方法。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采取雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方法分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。因?yàn)镈yn11聯(lián)結(jié)組變壓器含有低壓側(cè)單相接地短路電流大，含有利于故障切除、承受單相不平衡負(fù)荷負(fù)載能力強(qiáng)和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式低壓電網(wǎng)中得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用。3.3變壓器臺(tái)數(shù)選擇變壓器臺(tái)數(shù)通常依據(jù)負(fù)荷等級(jí)、用電容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等條件綜合考慮確定?！?0kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053－94》中要求，當(dāng)符合以下條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及兩臺(tái)以上變壓器：⑴有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；⑵季節(jié)性負(fù)荷改變較大；⑶集中負(fù)荷容量較大。變電所中單臺(tái)變壓器（低壓為0.4kV）容量不宜大于1250kV·A。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選擇較大容量變壓器。在通常情況下，動(dòng)力和照明宜共用變壓器。當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器：一、當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采取共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器；二、單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器；三、沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。四、在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導(dǎo)電體就地接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）低壓電網(wǎng)中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。因?yàn)楸締挝挥秒娫O(shè)備負(fù)荷有二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053－94要求，宜裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，選擇臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。3.4變壓器容量選擇變壓器容量SN·T首先應(yīng)確保在計(jì)算負(fù)荷SC下變壓器能長(zhǎng)久可靠運(yùn)行。對(duì)有兩臺(tái)變壓器變電所，通常采取等容量變壓器，每臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：滿足總計(jì)算負(fù)荷70%需要，即SN·T≈0.7SC；（3.1）（3.2）條件①是考慮到兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)變壓器各承受總計(jì)算負(fù)荷50%，負(fù)載率約為0.7，此時(shí)變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺(tái)變壓器承受總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只過載40%，可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級(jí)負(fù)荷。條件②是考慮在事故情況下，一臺(tái)變壓器仍能確保一、二級(jí)負(fù)荷供電。依據(jù)無(wú)功賠償后計(jì)算負(fù)荷，SC=674.19kV·A即SN·T≥0.7*674.19=471.933kV·A取變壓器容量為500kV·A所以，選擇S9-500/10Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無(wú)載調(diào)壓、雙繞組變壓器。表3.1主變壓器選擇額定容量SN/kV·A聯(lián)結(jié)組別空載損耗△PO/kW短路損耗△PK/kW空載電流IO%阻抗電壓UK%500Dyn111.034.95344.主接線方案確實(shí)定4.1主接線基礎(chǔ)要求主接線是指由多種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接接收和分配電能電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方法依據(jù)，也是運(yùn)行人員進(jìn)行多種倒閘操作和事故處理關(guān)鍵依據(jù)。概括地說(shuō)，對(duì)一次接線基礎(chǔ)要求包含安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面。4.1.1安全性安全包含設(shè)備安全及人身安全。一次接線應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，正確選擇電氣設(shè)備及其監(jiān)視、保護(hù)系統(tǒng)，考慮多種安全技術(shù)方法。4.1.2可靠性不僅和一次接線形式相關(guān)，還和電氣設(shè)備技術(shù)性能、運(yùn)行管理自動(dòng)化程度原因相關(guān)。4.1.3靈活性用最少切換來(lái)適應(yīng)多種不一樣運(yùn)行方法，適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展。4.1.4經(jīng)濟(jì)性在滿足上述技術(shù)要求前提下，主接線方案應(yīng)努力爭(zhēng)取接線簡(jiǎn)化、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低。采取設(shè)備少，且應(yīng)選擇技術(shù)優(yōu)異、經(jīng)濟(jì)適用節(jié)能產(chǎn)品。總而言之，變電所經(jīng)過合理接線、緊湊部署、簡(jiǎn)化所內(nèi)隸屬設(shè)備，從而達(dá)成降低變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，節(jié)省材料，降低人力物力投入，并能可靠安全運(yùn)行，避免無(wú)須要定時(shí)檢修，達(dá)成降低投資目標(biāo)。4.2主接線方案和分析主接線基礎(chǔ)形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多個(gè)。1．單母線接線這種接線優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清楚、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采取成套配電裝置；缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障母線段分開后才能恢復(fù)非故障段供電。適用范圍：適應(yīng)于容量較小、對(duì)供電可靠性要求不高場(chǎng)所，出線回路少小型變配電所，通常供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線單母線可供二級(jí)負(fù)荷。圖4.1單母線不分段主接線2．單母線分段主接線當(dāng)出線回路數(shù)增多且有兩路電源進(jìn)線時(shí)，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提升供電可靠性和靈活性。在正常工作時(shí)，分段斷路器可接通也可斷開運(yùn)行。兩路電源進(jìn)線一用一備時(shí)，分段斷路器接同運(yùn)行，此時(shí)，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器和故障段進(jìn)線斷路器全部會(huì)在繼電保護(hù)裝置作用下自動(dòng)斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當(dāng)兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行，此時(shí)若任一電源出現(xiàn)故障，電源進(jìn)線斷路器自動(dòng)斷開，分段斷路器可自動(dòng)投入，確保給全部出線或關(guān)鍵負(fù)荷繼續(xù)供電。圖4.2單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它缺點(diǎn)，如縮小了母線故障影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可確保對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電等。4.3電氣主接線確實(shí)定和繪圖電源進(jìn)線為兩路，變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。二次側(cè)采取單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負(fù)荷，采取一用一備運(yùn)行方法，故變壓器一次側(cè)采取單母線接線，而二次側(cè)采取單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設(shè)置電能計(jì)量柜，且設(shè)置在電源進(jìn)線主開關(guān)以后。變電所采取直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源電壓，在母線上和備用進(jìn)線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當(dāng)工作電源停電且備用電源電壓正常時(shí)，先斷開工作電源進(jìn)線斷路器，然后接通備用電源進(jìn)線斷路器，由備用電源供全部負(fù)荷。備用電源投入方法采取備用電源自動(dòng)投入裝置APD。下表為該變電所各用電車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，如表4-3所表示表4-3車間負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類別各機(jī)械組代號(hào)設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)KdcosTan計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機(jī)加工動(dòng)力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.31車間No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小計(jì)-493.5258116.6290.3441.12鑄造車間動(dòng)力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5小計(jì)-537274.7167.8321.9489.13鉚焊車間動(dòng)力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.542.91.63.35.0小計(jì)-30291.1178199.3302.84電修車間動(dòng)力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小計(jì)-337101.7160.5190.9290總計(jì)(380V側(cè))全部線路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339所以最終方案是高壓側(cè)采取單母線，低壓側(cè)單母線分段，同時(shí)旁路加上和其它變電所相連聯(lián)絡(luò)線。依據(jù)各個(gè)車間負(fù)荷情況用電氣CAD對(duì)其繪制主接線電路圖，圖4-4所表示。圖4-4某車間變電所主接線電路圖5.短路電流計(jì)算5.1短路電流及其計(jì)算供電系統(tǒng)應(yīng)該正常不間斷地可靠供電，以確保生產(chǎn)和生活正常進(jìn)行。不過供電系統(tǒng)正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路故障而遭到破壞。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)生超出要求值大電流。造成短路關(guān)鍵原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞、誤動(dòng)作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值十幾倍或幾十倍。當(dāng)它經(jīng)過電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備載流部分變形或損壞，選擇設(shè)備時(shí)要考慮它們對(duì)短路電流穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大壓降，離短路點(diǎn)越近母線，電壓下降越厲害，從而影響和母線連接電動(dòng)機(jī)或其它設(shè)備正常運(yùn)行。計(jì)算方法采取標(biāo)幺值法計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算物理量，不是用具體單位值，而是用其相對(duì)值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值概念是：某量標(biāo)幺值=（5.1）所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量標(biāo)準(zhǔn)或尺度，用標(biāo)幺值表示物理量是沒有單位。供電系統(tǒng)中元件包含電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)幺值，需要逐一地求出這些元件電抗標(biāo)幺值。5.2三相短流計(jì)算電源取自距本變電所3km外35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處短路容量為250MV·A。圖5.1短路電流計(jì)算圖求10kV母線上K-1點(diǎn)短路和380V低壓母線上K-2點(diǎn)短路電流和短路容量。電源側(cè)短路容量定為Sk=250MV·A⑴．確定基準(zhǔn)值：取Sd=100MV·AUc1=10.5kVId1==100MV·A/（*10.5kV）=5.50kAZd==(10.5kV)2/100MV·A=1.10?⑵．計(jì)算：電力系統(tǒng)X1*=Sd/Sk=100MV·A/250MV·A=0.4架空線路X2*=X0LSd/Uc2=0.35Ω/km*3km*=0.95電力變壓器X3*=Uk%Sd/100SNT==8⑶．求K-1點(diǎn)短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-1)=X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3)=Id1/X*∑(k-1)=5.50kA/1.35=4.07kA其它三相短路電流Ik-1”(3)=I∞k-1(3)=Ik-1(3)=4.07kAish(3)=2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3)=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MV·A/1.35=74.1MV·A·⑷．求K-2點(diǎn)短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行：總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.4+0.95+=5.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/5.35=26.98kA其它三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時(shí)，R∑<<X∑，可取ksh=1.6，所以：Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=26.98kAish(3)=2.26*26.98kA=60.97kAIsh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/5.35=18.69MV·A兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行：①總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35②三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/9.35=15.44kA③其它三相短路電流Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=15.44kAish(3)=2.26*15.44kA=34.89kAIsh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA④三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/9.35=10.7MV·A表5.1三相短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV·AX*∑Ik(3)I”(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-11.354.074.074.0710.386.1574.1k-2變壓器并列運(yùn)行5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69變壓器分列運(yùn)行9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.76.變電所高壓進(jìn)線、一次設(shè)備和低壓出線選擇6.1用電單位總計(jì)算負(fù)荷對(duì)于本單位而言，變電所變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷即是全廠及家眷住宅區(qū)總計(jì)算負(fù)荷，所以，不需要采取需要系數(shù)逐層計(jì)算法和全廠需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。P=Pc+△PT=619.506+10.03=629.91kWQ=Qc+△QT=285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kV·AI=40.72A6.2高壓進(jìn)線選擇和校驗(yàn)高低壓配電電路最普遍兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。架空線關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低；有故障易于檢修和維護(hù)；利用空氣絕緣，建造比較輕易。電力電纜建設(shè)費(fèi)用高于架空線路，含有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)。對(duì)于高壓開關(guān)柜，從柜下進(jìn)線時(shí)通常需經(jīng)過電纜引入，所以，采取架空線長(zhǎng)距離傳輸，再由電纜線引入接線方法。對(duì)給變壓器供電高壓進(jìn)線和變電所用電電源線路，因短路容量較大而負(fù)荷電流較小，通常先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面，然后再校驗(yàn)發(fā)燒條件。6.3變電所一次設(shè)備選擇表6.1關(guān)鍵電氣設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)和規(guī)格110kV真空斷路器VS1—12/630—16型斷路器2隔離開關(guān)GN19—10C/400型隔離開關(guān)3電流互感器LZZJ—10Q200/50.5/10P20LZZJ—10Q200/50.2/0.2LZZJ—10Q100/50.5/10P204電壓互感器JDZ10—10B10/0.10.2/0.2JDZ10—10B10/0.11.0/90V·A5熔斷器XRNP3—10型熔斷器6避雷器HY5WZ-12.7/45710kV開關(guān)柜KYN28A—12型高壓固定式開關(guān)柜6.3.1高壓斷路器選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，關(guān)鍵是在發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)而快速將故障切除，以確保設(shè)備安全運(yùn)行。常見高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。6.3.2高壓隔離開關(guān)選擇（1）高壓隔離開關(guān)作用：高壓隔離開關(guān)是在無(wú)載情況下斷開或接通高壓線路輸電設(shè)備，和對(duì)被檢修高壓母線、斷路器等電器設(shè)備和帶電高壓線路進(jìn)行電氣隔離設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)通常有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動(dòng)觸頭、靜觸頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。通常配有獨(dú)立電動(dòng)或手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，單相或三相操動(dòng)。高壓隔離開關(guān)主刀閘和接地刀閘間通常全部設(shè)有機(jī)械連鎖裝置，確保二者之間操作次序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)依據(jù)不一樣安裝場(chǎng)全部多種不一樣安裝方法（3）選擇條件：海拔高度小于1000米為一般型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超出8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對(duì)濕度在+250C時(shí)其日平均值小于95%，月平均值小于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對(duì)濕度小于85%）；戶外產(chǎn)品覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣顯著污穢污染，無(wú)常常性猛烈震動(dòng)。戶外產(chǎn)品使用環(huán)境為一般型，用于Ⅰ級(jí)污穢區(qū)，防污型用于Ⅱ級(jí)（中污型）、Ⅲ級(jí)（重污型）污穢區(qū)。6.3.3高壓熔斷器選擇高壓熔斷器是一個(gè)過流保護(hù)元件,由熔件和熔管組成。當(dāng)過載或短路時(shí)，熔件熔斷，達(dá)成切斷故障保護(hù)設(shè)備目標(biāo)。電流越大，熔斷時(shí)間越短。在選擇熔件時(shí)，除確保在正常工作條件下（包含設(shè)備起動(dòng)）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護(hù)選擇性要求。6.3.4電流互感器選擇電流互感器是一次電路和二次電路間連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器電壓線圈和電流線圈供電。電流互感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)少（有只有一匝，利用一次導(dǎo)體穿過其鐵心），導(dǎo)體相當(dāng)粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。它接入電路方法是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組和儀表、繼電器等電流線圈串聯(lián)，形成一個(gè)閉合回路，因?yàn)槎蝺x表、繼電器等電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時(shí)二次回路靠近短路狀態(tài)。二次繞組額定電流通常為5A。電流互感器在使用中要注意以下幾點(diǎn)：①電流互感器在工作時(shí)其二次側(cè)不得開路，二次側(cè)不許可串接熔斷器和開關(guān)；②電流互感器二次側(cè)有一端必需接地，預(yù)防一次、二次繞組絕緣擊穿時(shí)，一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。電流互感器選擇條件：（1）額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓：（2）原邊額定電壓大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流:（3）二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)大于該精度等級(jí)所要求額定容量:（4）校驗(yàn)：內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定按：:電流互感器額定一次電流；：動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)外部動(dòng)穩(wěn)定按:6.3.5電壓互感器選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在主接線高壓側(cè)，二次線圈和儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，所以，它接入對(duì)被測(cè)電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接儀表和繼電器線圈阻抗大，在正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器靠近于空載運(yùn)行。二次繞組額定電壓通常為100V。電壓互感器類型及接線按相數(shù)分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線圈數(shù)來(lái)分有雙線圈和三線圈；實(shí)際中廣泛應(yīng)用三相三線五柱式（Y－Y）.電壓互感器在使用中要注意以下幾點(diǎn)：①一次、二次側(cè)必需加熔斷器保護(hù)，二次側(cè)不能短路，預(yù)防發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路正常運(yùn)行；②電壓互感器二次側(cè)有一端必需接地，預(yù)防一次、二次繞組絕緣擊穿時(shí)，一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全；③二次側(cè)并接電壓線圈不能太多，避免超出電壓互感器額定容量，引發(fā)互感器繞組發(fā)燒，并降低互感器正確度。6.3.6高壓開關(guān)柜選擇開關(guān)柜是金屬封閉開關(guān)設(shè)備俗稱，是按一定電路方案將相關(guān)電氣設(shè)備組裝在一個(gè)封閉金屬外殼內(nèi)成套配電設(shè)備。金屬封閉開摜設(shè)備分為三種類型：鎧裝式，即各室間用金屬板隔離且接地，如KYN型和KGN型；間隔式，即各室間是用一個(gè)或多個(gè)非金屬板隔離，如JYN型；箱式，即含有金屬外殼，但間隔數(shù)目少于鎧裝式或間隔式，如XGN型。從中壓斷路器置放方法來(lái)看，分為：落地式，即斷路器手車本身落地推入柜內(nèi)；中置式，即手車裝于開關(guān)柜中部。依據(jù)一次主接線形式和所選設(shè)備來(lái)看，10kV高壓開關(guān)柜選擇KYN28A—12型高壓中置式開關(guān)柜。進(jìn)線柜中配真空斷路器額定電流為630A、額定開斷電流為40kA。計(jì)量柜中配隔離開關(guān)，并和進(jìn)線柜中真空斷路器連鎖，計(jì)量用電流、電壓互感器，電壓互感器用熔斷器保護(hù)。壓變、避雷器柜中配電壓互感器測(cè)量過電壓，并用熔斷器保護(hù)，還有避雷器。出線柜配真空斷路器和保護(hù)用電流互感器，配接地開關(guān)。各柜均以帶電顯示器顯示計(jì)量讀數(shù)。6.4低壓出線選擇低壓出線包含連接變壓器和低壓母線低壓母線橋和低壓母線，選擇時(shí)必需使其載流量大于計(jì)算電流。按發(fā)燒條件選擇電纜截面，低壓母線側(cè)無(wú)功賠償后計(jì)算負(fù)荷Pc=619.506kwQc=385.966-120=265.966kvarSc=674.19kV·AIc=1024.33A6.4.1低壓母線橋選擇依據(jù)計(jì)算電流，選擇截面為630mm20.6/1kV級(jí)聚氯乙烯絕緣銅芯VV型電力電纜，在直埋敷設(shè)時(shí)載流量為1113A，均大于1024.33A。6.4.2低壓母線選擇依據(jù)計(jì)算電流，選擇TMY-80*6單片低壓銅母線，在25℃、30℃、35℃、40℃載流量為1480A、1390A、1300A、1200A，均大于1024.33A。7.變配電所防雷保護(hù)方法7.1架空線路防雷方法（1）架設(shè)接閃線這是防雷有效方法，但造價(jià)高，所以只在66kv及以上架空線路上才全線架設(shè)。35kv架空線路上，通常只進(jìn)出變配電所一段線路上裝設(shè)。而10kv及以下架空線路上通常不裝設(shè)。（2）提升線路本身絕緣水平在架空線路上，可采取木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)電壓絕緣子，以提升線路防雷水平。這是10kv及以下架空線路防雷基礎(chǔ)方法之一。（3）利用三角形排列頂線兼做防雷保護(hù)線對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)3—10kv架空線路，可在其三角形排列頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，頂線絕緣子上保護(hù)間隙被擊穿，經(jīng)過其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下邊兩根導(dǎo)線。因?yàn)榫€路為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，通常也不會(huì)引發(fā)線路斷路器跳閘。（4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置線路上因雷擊放電造成線路電弧短路時(shí)，會(huì)引發(fā)線路斷路器跳閘，但斷路器跳閘后電弧會(huì)自行熄滅。假如線路上裝設(shè)一次自動(dòng)重合閘，使斷路器經(jīng)0.5s自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)通常見戶不會(huì)有多大影響。（5）部分絕緣微弱地點(diǎn)加裝避雷器對(duì)架空線路中部分絕緣微弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿和木桿線路中部分金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。7.2變配電所防雷方法（1）裝設(shè)接閃桿室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)接閃桿（避雷針）來(lái)保護(hù)直擊雷。假如變配電所在周圍更高建筑物上防雷方法保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為車間內(nèi)型，，則可無(wú)須再考慮直擊雷保護(hù)。獨(dú)立接閃桿宜設(shè)獨(dú)立接地裝置。在非高土壤電阻率地域，其工頻接地電阻RE≤10Ω。當(dāng)裝設(shè)獨(dú)立接地裝置有困難時(shí)，可將接地裝置和變配電所主接線網(wǎng)連接，但接閃桿和主接地網(wǎng)地下連接點(diǎn)至35kv及以下設(shè)備和主接地網(wǎng)地下連接點(diǎn)之間，沿接地線長(zhǎng)度不得小于15m。獨(dú)立接閃桿及其引下線和變配電裝置在空氣中水平間距不得小于5m。獨(dú)立接閃桿接地裝置和變配電所主接地網(wǎng)分開時(shí)，則它們?cè)诘刂兴介g距不得小于3m。這些要求全部是為了預(yù)防雷電過電壓對(duì)變配電裝置進(jìn)行反擊閃絡(luò)。（2）裝設(shè)接閃線處于峽谷地域變配電所，可利用接閃線（避雷線）來(lái)保護(hù)直擊雷。在35kv及以上變配電所架空進(jìn)線上，架設(shè)1—2km接閃線，以消除一段進(jìn)線上雷擊閃絡(luò)，避免其引發(fā)雷電侵入波對(duì)變配電所電氣裝置危害。（3）裝設(shè)避雷器用來(lái)預(yù)防雷電侵入波對(duì)變配電所電氣裝置尤其是對(duì)主變壓器危害。變配電所對(duì)高壓側(cè)雷電侵入波侵入保護(hù)接線圖圖7-1所表示。1）高壓架空線路終端桿裝設(shè)閥式避雷器（FV）或排氣式避雷器（FE）。假如進(jìn)線是帶有一段引入電纜架空線路，則架空線路終端裝設(shè)避雷器接地線應(yīng)和電纜頭處金屬外皮相連接而且一同接地。2）每組高壓母線上應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器（FV）或金屬氧化物避雷器（FMO）。全部避雷器應(yīng)以最短接地線和主接地網(wǎng)連接。閥式避雷器和主變壓器及其它保護(hù)設(shè)備電氣距離應(yīng)盡可能縮短，其最大電氣距離見附表25【7】。3）3—10kv配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，如IT系統(tǒng)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿熔斷器。35kv/0.4kv高壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器。變壓器兩側(cè)避雷器應(yīng)和變壓器中性點(diǎn)及其金屬外殼一同接地。圖7-1變配電所對(duì)高壓側(cè)雷電波侵入防護(hù)接線圖7.3變電所公共接地裝置設(shè)計(jì)7.3.1接地電阻要求此變電所公共接地裝置接地電阻應(yīng)滿足以下條件：RE≤4Ω所以，RE≤120V/IE＝120V/27A＝4.4Ω，式中IE＝10（80+35×25）/350＝27A，所以，該公共接地裝置接地電阻RE≤4Ω。7.3.2接地裝置供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備接地，可分為三大類。即IT類；TN類；TT類。而TN類又可分為三個(gè)系統(tǒng)，即TN-S;TN-C;TN-C-S系統(tǒng)。供電系統(tǒng)采取電壓通常在110KV以下是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，但在380/220V，則通常是中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，是為了滿足220V單相用電設(shè)備工作電壓要求，也為了預(yù)防變壓器一次、二次繞組絕緣損壞，致使高壓展現(xiàn)于低壓危險(xiǎn)。另外，低壓用電設(shè)備外殼及外露可導(dǎo)電部分也實(shí)施接地。采取人工接地線，接地線截面大小通常不超出鋼100mm2;鋁35mm2；銅25mm2。用長(zhǎng)2.5m、Φ50mm鋼管16根，沿變電所三面均勻部署（變電所前面部署兩排），管距5m，垂直打入地下，管頂離地面0.6m。管間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接相連。變電所變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一條接地干線和室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采取25mm×4mm鍍鋅扁鋼?？偞怪苯拥伢w電阻為：＝40Ω/（16×0.65）＝3.85Ω(1.16)式中，n為多根垂直接地體數(shù)目，η利用系數(shù)，有接地體數(shù)目、材料結(jié)構(gòu)決定。查表0.65滿足RE≤4Ω接地電阻要求。7.4變配電所配電裝置保護(hù)對(duì)于此10kV變配電所每段母線上和每路架空進(jìn)出線上全部應(yīng)裝設(shè)避雷器。架空進(jìn)線采取雙回路塔桿,有同時(shí)遭到雷擊可能,在確定避雷器和主變壓器最大電氣距離時(shí),應(yīng)按一路考慮,而且在雷雨季節(jié)中應(yīng)避免將其中一路斷開?？偠灾?只要正確合理選擇變配電所防雷保護(hù)方法及接地保護(hù)方法,確保電力系統(tǒng)長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行,我們就能盡可能減小和預(yù)防雷電危害。8.變電所二次回路方案8.1繼電保護(hù)選擇和整定8.1.1繼電保護(hù)選擇要求表7.1繼電保護(hù)裝置選擇通常要求序號(hào)一次系統(tǒng)情況繼電保護(hù)裝置選擇要求16-10kV高壓線路高壓斷路器采取手動(dòng)或彈簧操作機(jī)構(gòu)相間短路保護(hù)采取去分流跳閘反時(shí)限過電流保護(hù)，兩相兩繼電器式接地，繼電器本身兼含有電流速斷保護(hù)2高壓斷路器采取電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)采取定時(shí)限或反時(shí)限過電流保護(hù)，兩相兩繼電器式接地，當(dāng)動(dòng)作時(shí)限大于0.5-0.7s時(shí)，加電流速斷保護(hù)3在電纜線路較多時(shí)單相接地保護(hù)46-10/0.4kV電力變壓器高壓斷路器采取手動(dòng)或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)相間短路保護(hù)同序號(hào)15高壓斷路器采取電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)同序號(hào)26低壓側(cè)為含中性線三相系統(tǒng)高壓側(cè)開關(guān)為斷路器低壓側(cè)單相短路保護(hù)變壓器低壓側(cè)中性線上裝零序電流保護(hù)7高壓側(cè)過電流保護(hù)改用兩相三繼電器式接線8高壓側(cè)開關(guān)不限低壓側(cè)裝三相帶過電流脫扣器低壓斷路器9低壓側(cè)三相裝熔斷器保護(hù)10高壓側(cè)開關(guān)為斷路器過負(fù)荷保護(hù)11高壓側(cè)開關(guān)為斷路器氣體繼電器保護(hù)（瓦斯保護(hù)）8.1.2繼電保護(hù)裝置選擇和整定輸出信號(hào)輸入信號(hào)繼電保護(hù)種類很多，不過就通常情況來(lái)說(shuō)，它是由測(cè)量部分、邏輯部分、實(shí)施部分組成，其原理圖以下：定值調(diào)整輸出信號(hào)輸入信號(hào)實(shí)施部分測(cè)量部分邏輯部分實(shí)施部分測(cè)量部分邏輯部分圖7.2繼電保護(hù)裝置原理框圖測(cè)量部分從被保護(hù)對(duì)象輸入相關(guān)信號(hào)，再和給定整定值相比較，決定保護(hù)是否動(dòng)作。依據(jù)測(cè)量部分各輸出量大小、性質(zhì)、出現(xiàn)次序或它們組合，使保護(hù)裝置按一定邏輯關(guān)系工作，最終確定保護(hù)應(yīng)有動(dòng)作行為。由實(shí)施部分立即或延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)或跳閘信號(hào)。1、過電流保護(hù)當(dāng)流過被保護(hù)元件中電流超出預(yù)先整定某個(gè)數(shù)值時(shí)就使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號(hào)裝置稱為過電流保護(hù)裝置，它有定時(shí)限和反時(shí)限兩種。反時(shí)限：接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，廣泛應(yīng)用于10kV以下中小型工廠供電系統(tǒng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，但動(dòng)作時(shí)間較麻煩，誤差較大。定時(shí)限：接線復(fù)雜，動(dòng)作時(shí)間簡(jiǎn)單，應(yīng)用于35kV以上供電系統(tǒng)。過電流保護(hù)裝置整定計(jì)算：過電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流計(jì)算通常包含動(dòng)作電流計(jì)算，動(dòng)作時(shí)限整定和靈敏度校檢。（1）過電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流整定=1.2*300/0.95=378.9A（7.1）式中——可靠系數(shù)，取1.2～1.3；——返回系數(shù)，取0.85～0.95；——變壓器可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流；（2）過電流保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)規(guī)程要求中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在最小運(yùn)行方法時(shí)，保護(hù)區(qū)末斷發(fā)生兩相短路時(shí)，可考慮系數(shù)不應(yīng)小于1.25～1.5，即:2、電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)裝置為了確保有選擇性,其整定時(shí)限必需逐層增加△t秒，越靠近電源，短路電流越大，而保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限也越長(zhǎng)，這對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行很不利，為填補(bǔ)此缺點(diǎn)，能夠采取瞬時(shí)動(dòng)作電流速斷保護(hù)配合使用。電流速斷保護(hù)優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快速，能縮短故障切除時(shí)間，其缺點(diǎn)是存在死區(qū)，不能保護(hù)整個(gè)線段，其保護(hù)范圍可由本線段短路電流分布曲線確定。電流速斷保護(hù)不能單獨(dú)使用，必需和過電流保護(hù)配合。速斷保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)按本線路末端在最大運(yùn)行方法下發(fā)生短路短路電流來(lái)整定。（7.3）速斷保護(hù)繼電器動(dòng)作電流為：（7.4）式中——可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.2～1.3，GL型繼電器取1.5～1.6。速斷保護(hù)靈敏度是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方法下保護(hù)安裝處兩相短路電流和其動(dòng)作電流之比，即（7.5）電流速斷保護(hù)就是一個(gè)瞬時(shí)動(dòng)作過電流保護(hù)，也稱瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。對(duì)于采取DL系列電流繼電器速斷保護(hù)來(lái)說(shuō)，就相當(dāng)于定時(shí)限過電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器，即在起動(dòng)用電流繼電器以后，直接接信號(hào)繼電器和中間繼電器，最終由中間繼電器觸頭接通斷路器跳閘回路。因?yàn)榇_保斷路器動(dòng)作選擇性而引入可靠系數(shù)后，速斷保護(hù)動(dòng)作電流大于被保護(hù)范圍末端最大短路電流，使保護(hù)裝置不能保護(hù)全段線路而有一段死區(qū)，所以速斷保護(hù)不能做主保護(hù)，必需和過電流保護(hù)裝置配合使用，作為輔助保護(hù)是比較經(jīng)濟(jì)合理。3、單相接地保護(hù)單相接地保護(hù)有零序電壓保護(hù)和零序電流保護(hù)兩種。4電力變壓器繼電保護(hù)變壓器故障通常分為內(nèi)部故障和外部故障，內(nèi)部故障關(guān)鍵有繞組相間短路、繞組匝間短路和中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相接地短路。外部故障有引出線上絕緣套管故障，可能造成引出線相間短路或單相接地短路。變壓器不正常工作狀態(tài)有：因?yàn)橥獠慷搪泛瓦^負(fù)荷而引發(fā)過電流，油面過分降低和溫度升高等。依據(jù)變壓器故障種類及不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器通常應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)裝置：⑴電流速斷保護(hù)或差動(dòng)保護(hù);⑵過電流保護(hù);⑶中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相接地保護(hù);⑷過負(fù)荷保護(hù);⑸瓦斯保護(hù);⑹溫度信號(hào)①過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)變壓器過電流保護(hù)組成、原理和線途經(jīng)電流保護(hù)組成、原理完全相同，其動(dòng)作電流整定計(jì)算公式和線途經(jīng)電流保護(hù)基礎(chǔ)相同，公式（7.6）中Il.max為（1.5—3）I1N.T（I1N.T為變壓器額定一次電流）。其動(dòng)作時(shí)間亦按“階梯標(biāo)準(zhǔn)”整定，和線途經(jīng)電流保護(hù)完全相同。不過對(duì)6-10KV降壓變電所，其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值0.5S。變壓器過電流保護(hù)靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方法下發(fā)生兩相短路高壓側(cè)穿越電流值來(lái)檢驗(yàn)，要求SP>1.5。按要求，假如變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.5S，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。變壓器電流速斷保護(hù)，其組成、原理和線路電流速斷保護(hù)完全相同。變壓器電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流整定計(jì)算公式也和線路電流速斷保護(hù)基礎(chǔ)相同，公式（7.7）式中為低壓母線三相短路電流周期分量有效值換算到高壓側(cè)穿越電流值，即變壓器電流速斷保護(hù)速斷電流按躲過低壓母線三相短路來(lái)整定。變壓器電流速斷保護(hù)靈敏度，按保護(hù)裝置裝設(shè)處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方法下發(fā)生兩相短路短路電流來(lái)檢驗(yàn)，要求SP>1.5。②變壓器低壓側(cè)單相接地保護(hù)對(duì)于6-10kV降壓變壓器，其低壓繞組中性點(diǎn)直