煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)器在35kV變電站中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，它不僅保護(hù)著設(shè)備本身的安全，而且還保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此，做好繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)對(duì)于保障設(shè)備安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行是十分重要的。繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、農(nóng)網(wǎng)和小型發(fā)電系統(tǒng)，是電網(wǎng)及電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行的保證。加強(qiáng)繼電保護(hù)管理，健全溝通渠道，加強(qiáng)繼電保護(hù)定值整定檔案管理是提高繼電保護(hù)定值整定的必要措施。本論文圍繞35kV變電站的繼電保護(hù)算展開(kāi)分析和討論，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)基本常識(shí)以及需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷、電力網(wǎng)接線方案的選擇原則、短路電流的計(jì)算、變壓器和線路的繼電保護(hù)配置以及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)?。同時(shí)介紹了主設(shè)備差動(dòng)保護(hù)的整定算法，做出短路點(diǎn)的等效電路圖，對(duì)設(shè)備保護(hù)進(jìn)行了相應(yīng)的選擇與校驗(yàn)。通過(guò)進(jìn)行繼電保護(hù)的整定和計(jì)算，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和安全生產(chǎn)的目的。關(guān)鍵詞：變電所；負(fù)荷計(jì)算；短路電流AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,applicationof35kVsubstationprotectionequipmentismoreandmorewidely,notonlycansafetyequipmenttoprotectthemselves,butalsotoprotectthenormalproduction.Therefore,innormalproductionequipmentsafetyandprotectionofthewholesetofprotectionisveryimportant.Theprotectiondeviceiswidelyusedinpowersystem,powersystemandruralsmallnetworkarethesafeandreliableoperationofpowernetworkandelectricalequipment..Strengthenprotectionmanagement,improvecommunicationchannels,strengthentheprotectionoffixedvaluemanagementisanecessaryprotectivemeasurestoimprovethesettingvalue.Theprotectionofthe35kVsubstationsettingcalculationandanalysisanddiscussion,payattentiontocalculatethebasicknowledgeofpowersystemloadcoefficientmethodandneedtoselectthegridconnectionschemeoftheprincipleofcalculationofshortcircuitcurrent,relayprotectionoftransformerandline,nopowercompensationdesign.Themasterofthesettingalgorithmofdifferentialprotectionisintroduced,andtheshort-circuitpointischosenandtheequivalentcircuitdiagramoftheprotectiondeviceischosenandthemainwiringdesignispresented..Bycomparingtheadvantagesanddisadvantagesoftherespectiveconnectiontypes,themainconnectionsubstationsaredetermined.Keywords:substation,；oadcalculation；short-circuitcurrent目錄TOC\o"1-3"\h\u30528前言 113111.電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2241271.1煤礦供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2143611.2煤礦企業(yè)對(duì)供電系統(tǒng)的基本要求 2293231.3電力負(fù)荷的分級(jí) 3174422.負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功率補(bǔ)償 44572.1全礦基本負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 4209892.2全礦總計(jì)算負(fù)荷 593682.3無(wú)功功率補(bǔ)償 518082.4主變壓器與所用變壓器的選擇 794742.5主接線方案的選擇 8160133.短路電流的計(jì)算 1234473.1短路的類型 12115283.2計(jì)算短路電流的目的 13196073.3供電系統(tǒng)各原件的電抗標(biāo)幺值 13188363.4短路電流的計(jì)算 15318304.高壓電氣設(shè)備的選擇 18288834.1斷路器的選擇 1839074.2高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇 1965724.3電流互感器的選擇 21319884.4電壓互感器的選擇 22287994.5高壓熔斷器的選擇 233816

5.供電系統(tǒng)的繼電保護(hù) 2453805.1繼電保護(hù)的原理和基本要求 24146815.1.1繼電保護(hù)的基本原理 24226015.1.2保護(hù)分類 2420145.1.3供電系統(tǒng)對(duì)保護(hù)性能的要求 258655.2電力線路的保護(hù) 2691575.2.1定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 26135055.2.2電流速斷保護(hù) 28272745.2.3單相接地保護(hù) 2944516.自動(dòng)重合閘 31319747.電力變壓器的繼電保護(hù) 33123287.1過(guò)電流保護(hù)與電流速斷保護(hù) 33131077.2變壓器低壓側(cè)的單相接地保護(hù) 3464107.3變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù) 3526377.4差動(dòng)保護(hù) 35161577.5變壓器的瓦斯保護(hù) 3729714致謝 3921368參考文獻(xiàn) 404387附錄A 41121附錄B 43前言變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠有用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。隨著系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為：計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：(1)高速數(shù)據(jù)處理芯片的應(yīng)用(2)微機(jī)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化(3)保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、數(shù)據(jù)通信一體化(4)繼電保護(hù)的智能化

1.電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1煤礦供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介供電系統(tǒng)就是由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng)。確定供電系統(tǒng)的一般原則是：供電可靠，操作方便、運(yùn)行安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理，具有發(fā)展的可能性。（1）供電可靠性供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)來(lái)保證其不同的可靠性。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。（2）操作方便，運(yùn)行安全靈活供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證在正常運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)操作和檢修方便、運(yùn)行維護(hù)安全可靠。為此，應(yīng)簡(jiǎn)化接線，減少供電層次和操作程序。（3）經(jīng)濟(jì)合理接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減少投資和運(yùn)行費(fèi)用，并應(yīng)提高供電安全性。（4）具有發(fā)展的可能性接線方式應(yīng)保證便于將來(lái)發(fā)展，同時(shí)能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。1.2煤礦企業(yè)對(duì)供電系統(tǒng)的基本要求（1）保證供電安全可靠供電系統(tǒng)的可靠性是指電力系統(tǒng)連續(xù)不斷供電的可能程度，一旦出現(xiàn)斷電的情況，不僅僅影響生產(chǎn)，而且由于設(shè)備突然停止運(yùn)行，可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的損害甚至?xí)?duì)工作人員造成人身危險(xiǎn)，是十分可怕的，也是應(yīng)該極力避免的突然斷電情況的發(fā)生。所以保證供電的安全是十分重要的。為保證礦山企業(yè)供電的可靠性，供電電源應(yīng)該采用雙回路供電方案，它是來(lái)自不同變電所的不同母線，并且電源線路上不得分接任何負(fù)荷。安全指的是不發(fā)生人員觸電事故和因電氣系統(tǒng)故障而引起的火災(zāi)、爆炸等事故。因?yàn)榈V山企業(yè)工作環(huán)境復(fù)雜，自然條件惡劣，供電設(shè)備和其他設(shè)備極易受到損壞和老化，有造成重大事故的隱患，所以必須采取必要的措施和制定相應(yīng)的安全操作規(guī)程以確保供電系統(tǒng)的安全。保證供電質(zhì)量在滿足供電需求和安全的前提下，還應(yīng)該保證供電的質(zhì)量。所謂質(zhì)量，就是供電的電能的電壓偏移不超過(guò)額定值，頻率不超過(guò)60Hz。此外由于大功率整流和其他技術(shù)手段的應(yīng)用使配電網(wǎng)中的諧波分量增加，可能會(huì)造成電力電容器過(guò)負(fù)荷，嚴(yán)重的時(shí)候可能會(huì)造成重大事故。所以一定要采取措施保證電能的供電質(zhì)量。供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性在滿足安全、生產(chǎn)的條件下，還應(yīng)該考慮供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，投資少、易操作、運(yùn)行方便才會(huì)是運(yùn)行費(fèi)用降低，減少支出的同時(shí)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3電力負(fù)荷的分級(jí)按照對(duì)供電系統(tǒng)可靠性的要求不同，一般電力負(fù)荷可分為三級(jí)一級(jí)負(fù)荷（1）中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。（2）中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。（3）中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷（1）中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。（2）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。2.負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功率補(bǔ)償2.1全礦基本負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表2-1全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表Table2-1showstheloadstatistics設(shè)備名稱電壓KV單機(jī)容量安裝臺(tái)數(shù)/工作臺(tái)數(shù)工作容量需用系數(shù)功率因數(shù)主井提升612001/112000.900.85副井提升68001/18000.850.82主扇風(fēng)機(jī)610002/110000.85-0.90壓風(fēng)機(jī)62504/25000.80-0.90礦綜合廠0.383200.650.75機(jī)修廠0.385800.550.78洗煤廠0.386500.720.77地面低壓0.387500.720.76主排水泵65005/315000.880.85一采區(qū)68500.650.70二采區(qū)69500.700.76井底低壓0.6624000.700.756工人村0.385500.850.81支農(nóng)0.383500.820.85由給定的數(shù)據(jù)，根據(jù)需用系數(shù)法計(jì)算出、、、計(jì)算公式如下：（1）有功計(jì)算負(fù)荷（2）視在計(jì)算負(fù)荷=（3）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷=（4）功率因數(shù)（5）計(jì)算電流式中：—為需要系數(shù)；—某最大負(fù)荷工作班組用電設(shè)備的半小時(shí)最大負(fù)荷；—某最大負(fù)荷工作班組用電設(shè)備的設(shè)備功率；—用電設(shè)備所在電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓。2.2全礦總計(jì)算負(fù)荷查表可知：需用系數(shù)=0.85、=0.62=0.85×12400=10540KW==10540×0.62=6534.8Kvar===12400KVA==0.85由于自然因數(shù)低于0.9，所以采取人工補(bǔ)償方案。補(bǔ)償后=0.922.3無(wú)功功率補(bǔ)償由于＞0.9，由上面計(jì)算得出=0.85＜0.9，所以需要進(jìn)行無(wú)功率補(bǔ)償。綜合考慮各種情況采用高壓集中補(bǔ)償。Kvar取=2044.8Kvar式中：—無(wú)功補(bǔ)償容量。考慮到無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償控制器可控制電容器投切的回路數(shù)為6、12、18、24、30等。故選擇成套的并聯(lián)電容器，可安裝電容器組數(shù)為90組，平均每相30組則需要安裝的電容器單組容量為：Kvar式中：—電容器單組容量。查表，選擇BSMJ0.4-25-3型電容器。每組容量=25Kvar。總?cè)萘繛椋?0×25=2250Kvar。實(shí)際最大負(fù)荷時(shí)補(bǔ)償容量為90×25=2250Kvar。補(bǔ)償后視在功率因數(shù)為：===11377.7KVA功率因數(shù)為：==0.926＞0.92故符合要求。圖2-1并聯(lián)電容器的裝設(shè)方式Figure2-1theinstallationofparallelcapacitors2.4主變壓器與所用變壓器的選擇根據(jù)《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》，礦山一級(jí)負(fù)荷的兩個(gè)電源均需經(jīng)主變壓器時(shí)，就應(yīng)當(dāng)采用兩臺(tái)。當(dāng)其中一臺(tái)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，另一臺(tái)變壓器應(yīng)當(dāng)能承受對(duì)方80%的負(fù)荷并保證穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，能保證安全生產(chǎn)及用電的可靠。選擇兩臺(tái)變壓器時(shí)，每臺(tái)變壓器的容量為=0.8×=9106KVA式中：—每臺(tái)變壓器容量—事故時(shí)負(fù)荷保證系數(shù)，取=0.8根據(jù)計(jì)算選擇S9-10000/35型變壓器根據(jù)一般選型原則，變壓器一般負(fù)荷功率為75%～85%。表2-2S9-10000/35型變壓器基本參數(shù)Table2-2S9-10000/35basicparametersoftransformer型號(hào)額定高壓/低壓額定容量空載電流阻抗電壓空載損耗負(fù)載損耗S9-10000/3535KV/6.3KV10000Kvar0.55%7.5%11.8KW53KW變壓器的負(fù)荷率：變壓器的有功功率損耗：KW變壓器的無(wú)功功率損耗595.6Kvar滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件的變壓器綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)為：0.762.5主接線方案的選擇（1）主變一次側(cè)的接線方案電力系統(tǒng)的主接線是由各種電氣設(shè)備以及它們的連接線組成的，在煤礦變電站中大量采用雙回路供電，通過(guò)采用兩臺(tái)變壓器的橋線方式來(lái)保證煤礦企業(yè)的安全用電。采用兩個(gè)斷路器，因此該方案的適應(yīng)性比較強(qiáng)，對(duì)線路的及變壓器等電氣設(shè)備的操控也比較方便。由于電壓為35KV，容量在10000Kvar以上，所以采用多個(gè)斷路器組成的內(nèi)橋式接線方案。（2）主變二次側(cè)的接線方案橋式接線變電站主變壓器二次側(cè)的配電母線計(jì)劃采用單母線分段式接線方案。一旦某一個(gè)回路發(fā)生故障而需要檢修時(shí)，可通過(guò)母線上的分段斷路器之間的聯(lián)系，保證對(duì)兩端母線上的重要設(shè)備的供電。母線分段使用斷路器的優(yōu)點(diǎn)是，開(kāi)關(guān)操作方便，斷開(kāi)靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并能保證可靠性和連續(xù)性。缺點(diǎn)是當(dāng)母線上的某一段出現(xiàn)故障時(shí)，鏈接在該段母線上的全部進(jìn)出線都得停止運(yùn)行，接受檢修。所以要采用雙回路供電方案以實(shí)現(xiàn)供電的可靠。圖2-2內(nèi)橋式接線方案Figure2-2internalbridgeconnectionscheme圖2-3外橋式接線方案Figure2-3outerbridgewiringscheme圖2-3兩路電源進(jìn)線接線方案Figure2-3twowaypowercableconnectionscheme圖2-4分段母線接線接線方案Figure2-4sectionbusterminalconnectionscheme方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡(jiǎn)單，但其可靠性不高。當(dāng)母線需要檢修或者發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致所有用電設(shè)備停電。且變電所的負(fù)荷大部分均為Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷，因此方案一中的單母線不分段接線不能滿足Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷供電可靠性的要求。方案二中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個(gè)獨(dú)立的電源，提高了供電的可靠性。可以保證當(dāng)任一母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不會(huì)中斷對(duì)Ⅰ類負(fù)荷的供電。綜合比較本礦的35KV側(cè)采取全橋形式的主接線，全橋型接線靈活可靠。6KV側(cè)則選用單母線分段接線。3.短路電流的計(jì)算短路產(chǎn)生的原因及其后果短路是指兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電不得你之間形成的導(dǎo)電通路，該通路迫使這些導(dǎo)電部分之間的電位差接近或等于0。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣部分損壞，再就是人員的誤操作及其他損失等。電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞可能是由于設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣缺陷而被工頻電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過(guò)壓擊穿，或者設(shè)備受到外力的干擾而使絕緣處受到損壞而造成短路。在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后，短路電流往往要比正常負(fù)荷電流大十幾倍乃至幾十倍。當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備溫度急劇上升，會(huì)使絕緣老化或者損壞，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的點(diǎn)動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備的載流部分變形或者損壞。短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)內(nèi)的其他設(shè)備正常運(yùn)行，嚴(yán)重的可能會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)短路故障還會(huì)造成停電等事故。不對(duì)稱短路電流會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)通信和電子設(shè)備造成一定的干擾和損壞。3.1短路的類型在三相供電系統(tǒng)中，短路的主要類型有：相（線）對(duì)地短路在中性點(diǎn)直接接地或者中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)中發(fā)生的相導(dǎo)體和大地之間的短路。相對(duì)地短路時(shí)可能發(fā)生的。相（線）間短路兩根或者多跟相導(dǎo)體之間的短路，在同一處它可伴隨或者不伴隨相對(duì)地短路。相間短路包括三相短路、兩相短路、兩相短路并對(duì)地短路。此外還會(huì)發(fā)生在低壓配電系統(tǒng)中發(fā)生相導(dǎo)體對(duì)中性導(dǎo)體短路的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱單項(xiàng)短路。其中三相短路屬于對(duì)稱性短路，而其他兩種短路屬于非對(duì)稱短路。通常，三相短路電流最大，當(dāng)短路點(diǎn)在發(fā)電機(jī)附近時(shí)，兩相短路電流可能大于三相短路電流。當(dāng)短路點(diǎn)靠近中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，單項(xiàng)短路電流也有可能大于三相短路電流，應(yīng)該采取措施，避免這種情況的發(fā)生。3.2計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的主要是正確的選擇和檢驗(yàn)電器、電纜及短路保護(hù)裝置。三相對(duì)稱短路時(shí)用戶供電系統(tǒng)中危害最嚴(yán)重的短路形式，所以，三相對(duì)稱短路電流初始值是選擇和檢驗(yàn)電器、電纜的基本依據(jù)。在繼電保護(hù)裝置的整定及靈敏度校驗(yàn)時(shí)，還需計(jì)算不對(duì)稱短路的最小短路電流值。在校驗(yàn)電器及載流導(dǎo)體的點(diǎn)動(dòng)力穩(wěn)定時(shí)，還要用到三相短路電流峰值、三相穩(wěn)態(tài)短路電流。此外，在計(jì)算大中型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降時(shí)，還要用到三相短路容量等等。3.3高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算圖3-1供電系統(tǒng)一次接線圖Figure3-1powersupplysystemawiringdiagram

3.3.1標(biāo)幺制計(jì)算標(biāo)幺制，是一種相對(duì)單位制，因?yàn)槎搪酚?jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺值而得名。任一物理量的標(biāo)幺值,為該物理量的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值的比值。即;按照標(biāo)幺制進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量與基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中常選取基準(zhǔn)值=100MV·A基準(zhǔn)電壓,通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，取=。選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓之后，可求出基準(zhǔn)電流。即：基準(zhǔn)電抗為;3.3.2供電系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)幺值1.電力系統(tǒng)電抗的標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗可由電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的三相對(duì)稱短路容量初始值來(lái)計(jì)算，即：所以，電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值為：式中:—電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處設(shè)計(jì)計(jì)劃的三相對(duì)稱短路容量的初始值。此值與電力系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。當(dāng)電力系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的短路阻抗最小，短路容量最大；當(dāng)電力系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的短路阻抗最大，短路容量最小。電力線路的電抗標(biāo)幺值電力線路的標(biāo)幺值為：式中：l—線路長(zhǎng)度；—電力線路所在處的系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓；x—線路單位長(zhǎng)度的電抗。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電力變壓器電抗可由變壓器的阻抗電壓百分值近似的計(jì)算。因?yàn)樗砸虼耍娏ψ儔浩鞯碾娍箻?biāo)幺值為：式中：—變壓器的阻抗電壓百分值；—變壓器的額定容量。限流電抗器的電抗標(biāo)幺值限流電抗器用來(lái)串在變壓器回路中限制短路電流，可根據(jù)其額定電抗的百分值計(jì)算。因?yàn)樗?，限流電抗器的電抗?biāo)幺值為：式中：、、—限流電抗器的電抗百分值、額定電壓、額定電流；—電抗器安裝處系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值的電抗標(biāo)幺值求出后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化的簡(jiǎn)求總電抗標(biāo)幺值。這里由于各元件電抗均采取相對(duì)值，與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無(wú)關(guān)，因此無(wú)需進(jìn)行電壓換算。這也是在高壓電網(wǎng)短路計(jì)算中廣泛應(yīng)用標(biāo)幺制的原因。5.各點(diǎn)電抗的計(jì)算。（1）計(jì)算K1點(diǎn)，選取=37KV=1.56KA（2）計(jì)算K2點(diǎn)時(shí)，選取=6.3KV=9.16KA（3）主變壓器電抗（4）地面低壓變壓器電抗（5）35KV架空線路電抗（6）工人村饋電線路電抗（7）機(jī)修廠饋電線路電抗（8）提升機(jī)饋電線路電抗（9）井下低壓電纜線路電抗（10）抽風(fēng)機(jī)饋電線路電抗（11）洗煤廠饋電線路電抗（12）地面低壓饋電線路電抗（13）壓風(fēng)機(jī)饋電線路電抗（14）排水泵饋電線路電抗3.4短路電流的計(jì)算圖3-2供電系統(tǒng)短路計(jì)算電路圖Figure3-2powersupplysystemshort-circuitcalculationcircuitdiagram(1)K1短路電流的計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流KAKAKAMVA（2）最小運(yùn)行方式的兩相短路電流KAKA（3）K2點(diǎn)短路電流計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流KAKA（4）最小運(yùn)行方式下的短路電流其余個(gè)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：

表3-1全礦其余各點(diǎn)短路電流值計(jì)算表Table3-1showstheremainingpointsofshort-circuitcurrentcalculationtable短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式下短路參數(shù)最小運(yùn)行方式下短路參數(shù)KAKAKAMVAKAKA,.K14.506.8411.46288.203.653.16K28.3512.6921.3091.167.796.75K32.343.565.9725.522.291.98K47.7811.8319.8484.967.296.31K57.9212.0320.2086.437.416.41K67.5311.4419.2082.167.066.12K73.976.0410.1243.353.843.32K84.817.3212.2752.554.624.00K90.991.512.5310.830.890.77K107.0610.7318.0077.106.655.76K117.5311.4419.2082.177.356.36K128.3512.6921.3091.167.796.75

4高壓電氣設(shè)備的選擇4.1斷路器的選擇35KV側(cè)：初步擬定選用斷路器的型號(hào)為戶外式真空斷路器，型號(hào)為ZW7-40.5型，額定電壓為35KV，額定電流為1250A。表4-1ZW7-40.5斷路器型斷路器技術(shù)參數(shù)Table4-1technologyparametersofZW7-40.5circuitbreaker型號(hào)額定電壓額定電流額定開(kāi)斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZW7-40.535KV1250A25KA63KA63KA25KA校驗(yàn):ZW7-40.5斷路器額定電流為1250A,35KV側(cè)變壓器回路中最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為:符合條件。斷路器開(kāi)斷電流，＝4.50kA，符合條件。＝63kA，＝11.46kA滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于變壓器容量為10000KVA，變壓器設(shè)有差動(dòng)保護(hù)，在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路，其為瞬時(shí)動(dòng)作，繼電器保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0，短路持續(xù)時(shí)間小于1s，需要考慮非周期分量的假想時(shí)間。此時(shí)假想時(shí)間由斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間0.1s和非周期分量假想時(shí)間0.05s構(gòu)成，當(dāng)斷路發(fā)生在6KV母線上時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，此時(shí)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為2s，短路持續(xù)時(shí)間大于1s，此時(shí)假想時(shí)間由繼電保護(hù)時(shí)間和斷路器全開(kāi)斷時(shí)間構(gòu)成，。熱穩(wěn)定電流KA<25(KA)故滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。6KV側(cè)：初步擬定選用斷路器的型號(hào)為ZN63A-6/1250。表4-2ZN63A-6/1250型斷路器技術(shù)參數(shù)Table4-2technicalparametersofZN63A-6/1250typecircuitbreaker型號(hào)額定電壓額定電流額定開(kāi)斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZN63A-6/12506KV1250A20KA50KA50KA20KAZN63A-6/1250斷路器額定電流為1250A,6KV側(cè)變壓器回路中最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為：即＞故符合條件。斷路器開(kāi)斷電流＝20kA，＝8.35kA，＞符合條件。＝63kA，＝21.30kA，＞故滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。熱穩(wěn)定電流KA<25(KA)故滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。4.2高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）高壓隔離開(kāi)關(guān)的作用：高壓隔離開(kāi)關(guān)是在無(wú)載情況下斷開(kāi)或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對(duì)被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開(kāi)關(guān)一般有底座、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。一般配有獨(dú)立的電動(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(kāi)關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機(jī)械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)根據(jù)不同的安裝場(chǎng)所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過(guò)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)其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對(duì)濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為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、水蒸氣的顯著污穢的污染，無(wú)經(jīng)常性的劇烈震動(dòng)。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，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)。最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流：=/=9282/(×35)=153A根據(jù)設(shè)計(jì)條件，選擇戶外式隔離開(kāi)關(guān)，GW5-35G/600型隔離開(kāi)關(guān)。表4-3GW5-35G/600型隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)Table4-3GW5-35G/600typeisolationswitchtechnologyparameters型號(hào)額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流5s熱穩(wěn)定電流GW5-35G/600356005014動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：按K1點(diǎn)的最大短路電流校驗(yàn)，即=50KA>=11.46KA故符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路發(fā)生后，事故切除靠上一級(jí)的變電所的過(guò)流保護(hù)，繼電器的動(dòng)作時(shí)限比35KV進(jìn)線的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限2.5s大一個(gè)時(shí)限級(jí)差，故=2.5+0.5=3s==+=0.1+3=3.1s相當(dāng)于5s的熱穩(wěn)定電流為=3.54KA<14KA符合要求。6KV側(cè)選用GN6-6T/600型隔離開(kāi)關(guān)其技術(shù)參數(shù)如下表4-4GN6-6T/600型隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)Table4-4GN6-6T/600typeisolationswitchtechnologyparameters型號(hào)額定電壓額定電流極限通過(guò)電流峰值5s熱穩(wěn)定電流GN6-6T/6006KV600A50A20KA經(jīng)過(guò)動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.3電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導(dǎo)體穿過(guò)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)。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個(gè)閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時(shí)二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器的選擇條件：（1）額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓（2）額定電流大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流（3）二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級(jí)所規(guī)定的額定容量根據(jù)條件選擇的電流互感器是LZZBJ4-35。其額定電壓為35KV，額定電流為300A。本型電流互感器為環(huán)氧樹(shù)脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，具有高動(dòng)熱穩(wěn)定，高精度，多級(jí)次，并可制作復(fù)變比等特點(diǎn)，只要用作計(jì)量和繼電保護(hù)用。故符合要求。動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)=42.8KA>=11.46KA符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)=17.12×4=1170>=4.502×3.1=62.8符合要求。此外根據(jù)需要6KV側(cè)選擇有LA-10,200/5、LA-10,500/5型電流互感器。表4-5LA-10,200/5型電流互感器技術(shù)參數(shù)Table4-5LA-10，200/5typecurrenttransformertechnicalparameters變比準(zhǔn)確級(jí)次組合二次負(fù)載值0.5級(jí)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)200/50.5/3、1/30.817.114表4-6LA-10,500/5型電流互感器技術(shù)參數(shù)Table4-6LA-10，500/5typecurrenttransformertechnicalparameters變比準(zhǔn)確級(jí)次組合二次負(fù)載值0.5級(jí)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)500/50.5/3、1/30.460110經(jīng)過(guò)動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)均符合要求。4.4電壓互感器的選擇由于不進(jìn)行絕緣檢測(cè)，只需測(cè)量線路電壓，可選兩臺(tái)JDJ—35型單相雙繞組油浸式戶外電壓互感器，分別接在35KV兩段母線上。6KV母線上選用兩臺(tái)JSJW-10三相電壓互感器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表表4-7JDJ-35型電壓互感器技術(shù)參數(shù)Table4-7JDJ-35typevoltagetransformertechnicalparameters型號(hào)額定電壓工頻試驗(yàn)電壓二次電壓極限容量JDJ—3535KV95KV0.1KV1000/V.A表4-8JSJW-10型電壓互感器技術(shù)參數(shù)Table4-8JSJW-10typevoltagetransformertechnicalparameters型號(hào)額定電壓額定變壓比額定變壓比0.5級(jí)極限容量JSJW-1010KV1000/1000/100/3120960/V.A4.5高壓熔斷器的選擇本設(shè)計(jì)35千伏高壓側(cè)采用RW5-35/200-800型戶外高壓跌落式熔斷器和RN1-6室內(nèi)高壓熔斷器。表4-9RW5-35/200-800型熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)Table4-9RW5-35/200-800typefusetechnicaldata額定電壓額定電流斷流容量上限斷流容量下限35200800306kV側(cè)高壓熔斷器的選擇RN3—6型戶內(nèi)高壓熔斷器。表4-10RN3—6型高壓熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)Table4-10RN3-6typehighvoltagefusetechnologydata型號(hào)額定電壓熔斷器額定電流最大斷流容量三相RN3-66KV50-200A200MVA經(jīng)校驗(yàn)符合條件。

5.供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)5.1繼電保護(hù)的原理和基本要求5.1.1繼電保護(hù)的基本原理由于自然條件、電氣原件、電力電容器、電動(dòng)機(jī)。母線。電纜等的制造質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)等諸多方面因素。電力系統(tǒng)發(fā)生各種故障或者是異常運(yùn)行狀態(tài)是不可避免的。因此應(yīng)設(shè)置必要的繼電保護(hù)裝置。保護(hù)就是在電力系統(tǒng)中檢出故障或其他異常情況，從而切除故障，終止異常情況或者發(fā)出信號(hào)指示。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸電的繼電器來(lái)構(gòu)成保護(hù)裝置，所以延稱繼電保護(hù)。電力系統(tǒng)故障的一個(gè)顯著的特征是電流激增，從電動(dòng)力和熱效應(yīng)等方面損壞電氣設(shè)備。反應(yīng)電流激增的繼電保護(hù)就是過(guò)流保護(hù)。故障的另一個(gè)特征是電壓銳減，相應(yīng)的就有欠電壓保護(hù)。同時(shí)反應(yīng)電壓降低和電流增加的一種保護(hù)原理就是阻抗保護(hù)也稱距離保護(hù)。它以阻抗降低多少反應(yīng)故障點(diǎn)的距離的遠(yuǎn)近，決定動(dòng)作與否。保護(hù)裝置是一個(gè)或者多個(gè)保護(hù)繼電器和邏輯元件按照需要結(jié)合在一起，完成某項(xiàng)特定的保護(hù)功能的裝置。.圖5-1繼電保護(hù)裝置的原理框圖5.1.2保護(hù)分類電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)該裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置。電力設(shè)備和線路短路保護(hù)應(yīng)有主要保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可增設(shè)輔助保護(hù)。主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全的要求，能以最快的速度有選擇的切除被保護(hù)設(shè)備和線路的故障。后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種形式。遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。近后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)。輔助保護(hù)是為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。5.1.3供電系統(tǒng)對(duì)保護(hù)性能的要求保護(hù)裝置應(yīng)滿足速動(dòng)性、選擇性、靈敏性、可靠性的要求。速動(dòng)性：指的是保護(hù)裝置應(yīng)能盡快的切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。選擇性：指的是保護(hù)檢測(cè)出電力系統(tǒng)的故障區(qū)或故障的相應(yīng)能力。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)該保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)切除故障。為保證選擇性，對(duì)相鄰設(shè)備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，其動(dòng)作參數(shù)和時(shí)間應(yīng)相互配合。靈敏性：指的是在設(shè)備或者線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置具有正確的動(dòng)作能力的裕度，一般以靈敏度來(lái)表示。靈敏度應(yīng)根據(jù)不利的正常運(yùn)行方式和不利的故障類型計(jì)算?？煽啃裕褐傅氖窃诮o定的條件下的給定時(shí)間間隔內(nèi)，保護(hù)能完成所需功能的概率保護(hù)所需功能時(shí)當(dāng)需要?jiǎng)幼鞅銊?dòng)作，當(dāng)不需要?jiǎng)幼鞅悴粍?dòng)作。為保證可靠性，宜選用性能滿足要求、原理盡可能簡(jiǎn)單的保護(hù)方案，應(yīng)采用可靠的硬件和軟件構(gòu)成的保護(hù)裝置，并應(yīng)具有必要的自動(dòng)檢測(cè)、閉鎖、告警等措施，以便于整定、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)。5.2電力線路的保護(hù)5.2.1定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)圖5-2定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的原理電路圖定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：定時(shí)限就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變的，與故障電流大小無(wú)關(guān)。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：反時(shí)限就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與故障電流大小的平方成反比關(guān)系，故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電磁式繼電器KC、KT、KS構(gòu)成，要求操作電源在動(dòng)作過(guò)程中電壓穩(wěn)定可靠。動(dòng)作電流的整定帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)（包括定時(shí)限和反時(shí)限）的動(dòng)作電流的整定原則是：（1）動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流（包括正常過(guò)負(fù)荷電流和尖峰電流），以免保護(hù)裝置在線路正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)作。>（2）保護(hù)裝置的返回電流也應(yīng)躲過(guò)，否則，保護(hù)裝置還可能發(fā)生誤動(dòng)作。>因保護(hù)裝置的返回系數(shù)=/，所以上式又可寫成>／繼電保護(hù)的整定最終要在繼電器上調(diào)節(jié)出動(dòng)作值，所以要將一次動(dòng)作電流換算到繼電器的動(dòng)作電流。設(shè)電流繼電器所接的電流互感器的變流比為，保護(hù)裝置的接線系數(shù)為KW，則有=/KW。則有>KW引入可靠系數(shù)，將上式寫成等式，則得到帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式為=≥1.5式中：為可靠系數(shù),取1.2-1.3。為保護(hù)裝置的接線系數(shù)，取1。為繼電器返回系數(shù)，取0.85-0.95。為線路上的最大負(fù)荷電流。過(guò)電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)靈敏度=/。對(duì)于線路過(guò)電流保護(hù)，應(yīng)取被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。因此按規(guī)定過(guò)電流保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為:定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比較精確，整定簡(jiǎn)便，而且不論短路電流大小，動(dòng)作時(shí)間都是一定的，不會(huì)出現(xiàn)因短路電流小動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)而延長(zhǎng)了故障時(shí)間的問(wèn)題。但缺點(diǎn)是所需繼電器多，接線復(fù)雜，對(duì)操作電源的可靠性要求高。而反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，加之可采用交流操作，因此簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，故它在中小型用戶供電系統(tǒng)（6～10kV）中得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間的整定比較麻煩，而且誤差較大。5.2.2電流速斷保護(hù)根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的要求，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障的時(shí)間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定個(gè)保證重要用戶供電的可靠性。在簡(jiǎn)單、可靠和保證選擇性的前題下，原則上總是越快越好。因此，在各種電氣原件上，應(yīng)力求裝設(shè)快速動(dòng)作的繼電保護(hù)。對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)，稱為電流的速斷保護(hù)。圖5-3電流速斷保護(hù)的原理接線圖由于電流速斷保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，無(wú)法通過(guò)動(dòng)作時(shí)限的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)前后兩級(jí)保護(hù)的選擇性動(dòng)作，因此只有依靠動(dòng)作電流（速斷電流）的特殊整定來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性配合。因此，電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）Iqb應(yīng)躲過(guò)它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流，其整定計(jì)算公式是：電流速斷保護(hù)的靈敏度電流速斷保護(hù)的靈敏度按其安裝處（即線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流Ik.min來(lái)檢驗(yàn)。因此電流速斷保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為對(duì)于較短的10kV配電線路，則上級(jí)線路速斷保護(hù)的靈敏度往往不夠，此時(shí)應(yīng)采用帶有一定時(shí)限（0.5s）的延時(shí)電流速斷保護(hù)來(lái)代替瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。由于有了0.5s的延時(shí)，因此其動(dòng)作電流不需躲過(guò)它所保護(hù)的線路末端的三相短路電流，而只需大于下級(jí)線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流，即可獲得保護(hù)的選擇性。由于動(dòng)作電流的減小，因而延時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長(zhǎng)。延時(shí)電流速斷保護(hù)的原理電路與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相同，只是，時(shí)間繼電器的整定值為0.5s。5.2.3單相接地保護(hù)零序電壓保護(hù)這種保護(hù)裝置是利用系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓而動(dòng)作的。它是在變配電所的母線上安裝絕緣監(jiān)視裝置來(lái)監(jiān)視電力線路的對(duì)地絕緣，其基本原理已講過(guò)。零序電壓保護(hù)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但沒(méi)有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，就要依次斷開(kāi)各條線路來(lái)尋找。圖5-4單項(xiàng)接地保護(hù)接線原理圖零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)是利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有選擇性地跳閘或發(fā)出信號(hào)。對(duì)架空線路采用圖a的零序電流過(guò)濾器，它是由三個(gè)同型號(hào)規(guī)格的電流互感器同極性并聯(lián)所組成的。對(duì)電纜線路采用圖b的零序電流互感器。零序電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在其環(huán)形鐵心上繞二次繞組，采用環(huán)氧澆注絕緣。零序電流保護(hù)的整定當(dāng)供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，其它線路上都會(huì)出現(xiàn)不平衡的電容電流，而這些線路因本身是正常的，其接地保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作，因此單相接地保護(hù)的動(dòng)作電流Iop（E）應(yīng)該躲過(guò)在其它線路上發(fā)生單相接地時(shí)在本線路上引起的電容電流IC，即單相接地保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式為式中，Krel為可靠系數(shù)，保護(hù)裝置不帶時(shí)限時(shí)，取為4～5，以躲過(guò)被保護(hù)線路發(fā)生兩相短路時(shí)所出現(xiàn)的不平衡電流；保護(hù)裝置帶時(shí)限時(shí)，取為1.5～2，這時(shí)接地保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比相間短路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)△t，以保證選擇性。單相接地的零序電流保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地故障時(shí)流過(guò)接地線的不平衡電流作為最小故障電流來(lái)檢驗(yàn):

6.自動(dòng)重合閘6.1自動(dòng)重合閘裝置簡(jiǎn)介自動(dòng)重合閘裝置時(shí)一種廣泛用于架空線輸電和架空線供電線路上的有效反事故措施。當(dāng)線路出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)使斷路器跳閘后，自動(dòng)重合閘裝置經(jīng)短時(shí)間間隔后使斷路器重新合上。大多數(shù)情況下，線路故障時(shí)暫時(shí)性的，斷路器跳閘后線路的絕緣性能能得到恢復(fù)，再次重合能成功，這就提高了電力系統(tǒng)的供電的可靠性。少數(shù)情況屬于永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后靠繼電保護(hù)再次跳開(kāi)，待查明原因并排除故障后再送電，一般情況下，線路故障跳閘后重合閘時(shí)間越短，合閘越快，效果越好。6.2三相自動(dòng)重合閘裝置保護(hù)原理圖6-1三相自動(dòng)重合閘保護(hù)原理圖正常工作狀態(tài)：正常工作狀態(tài)下斷路器在合閘位置，QF1觸點(diǎn)斷開(kāi)，重合閘的時(shí)間元件沒(méi)有電源，故不能起動(dòng)。R-C充電回路在KK1接通時(shí)開(kāi)始對(duì)C充電，經(jīng)15S-25S的延時(shí)后，使＆1門獲得一個(gè)正信號(hào)，以便于重合閘回路動(dòng)作后即可通過(guò)＆1起動(dòng)KCS合閘繼電器動(dòng)作發(fā)出合閘脈沖；它還可以同時(shí)起動(dòng)＆2門，使信號(hào)燈HG1點(diǎn)亮，表示允許重合閘動(dòng)作。斷路器由保護(hù)動(dòng)作或其他原因誤動(dòng)作而跳閘此時(shí)QF1閉合，利用KK1在合閘位置而斷路器已經(jīng)跳閘的這種不對(duì)應(yīng)的條件起動(dòng)重合閘的時(shí)間元件，經(jīng)重合閘的延時(shí)后起動(dòng)一次合閘脈沖元件。若線路上發(fā)生的是瞬時(shí)性故障，則重合閘成功，斷路器合閘后，QF1斷開(kāi)重合閘的起動(dòng)回路時(shí)間元件立即返回，同時(shí)C又開(kāi)始經(jīng)R充電.經(jīng)15S-25S充電時(shí)間后，C兩端充滿電，整個(gè)回路即自動(dòng)復(fù)歸原狀，準(zhǔn)備好再次動(dòng)作線路上存在永久性故障線路上存在永久性故障時(shí)，在重合閘以后繼電保護(hù)將再次動(dòng)作跳閘，此時(shí)QF1觸點(diǎn)又將接通，重合閘起動(dòng)與時(shí)間元件動(dòng)作同前，但是由于KTC1仍然受到KTC2所發(fā)6S保持信號(hào)的作用，因此不會(huì)再發(fā)0.3S的合閘脈沖。同時(shí)電容器C也已放電。故它從兩個(gè)方面保證了重合閘只能進(jìn)行一次。用控制開(kāi)關(guān)手動(dòng)跳閘當(dāng)控制開(kāi)關(guān)在預(yù)跳位置，KK2觸點(diǎn)接通，使C放電，同時(shí)KK1觸點(diǎn)斷開(kāi)了重合閘的正電源，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)閉鎖，因此就保證了手動(dòng)跳閘以后不致重。重合閘前加速或后加速繼電保護(hù)動(dòng)作的回路

重合閘前加速保護(hù)：在重合閘未動(dòng)作時(shí)，記憶6s的KTC2輸出為低電平，經(jīng)非門F后輸出高電平，如果使連接片XB1投入，則起動(dòng)加速繼電器KAT。當(dāng)被保護(hù)線路上發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作后即可通過(guò)KAT的觸點(diǎn)使斷路器直接跳閘。重合閘后加速繼電保護(hù)動(dòng)作：此時(shí)應(yīng)斷開(kāi)XB1而投入XB2，當(dāng)被保護(hù)線路上第一次發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)按原來(lái)有選擇性的整定值動(dòng)作切除故障，重合閘即起動(dòng)進(jìn)行一次合閘。于是記憶6S的KTC2輸出高電平，經(jīng)KTM2延時(shí)0.2S后經(jīng)XB2及或門起動(dòng)KAT，如果重合于永久性故障上，繼電保護(hù)再次動(dòng)作時(shí)，即可通過(guò)KAT的觸點(diǎn)加速繼電保護(hù)的跳閘。手動(dòng)合閘后加速繼電保護(hù)動(dòng)作.在手動(dòng)合閘時(shí)，KK1觸點(diǎn)接通，使記憶0.4S的KTC3起動(dòng)輸出高電平，經(jīng)KTM3延時(shí)0.2S后可啟動(dòng)KAT，即在手動(dòng)合閘后0.4S的時(shí)間內(nèi)可以加速保護(hù)的動(dòng)作。超過(guò)0.4S后，記憶元件雖然還有高電平的輸入信號(hào)，但輸出卻一直保持為低電平，這樣加速回路即被斷開(kāi)。7.電力變壓器的繼電保護(hù)電力變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的故障對(duì)供電的可靠性和煤礦企業(yè)的生產(chǎn)將帶來(lái)巨大影響。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度安裝適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置。變壓器的故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器內(nèi)部故障主要有繞組的相間短路、繞組匝間短路和中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地側(cè)的單相接地短路。內(nèi)故障時(shí)很危險(xiǎn)的，因?yàn)槎搪冯娏鞯漠a(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組的絕緣，燒壞鐵芯，甚至?xí)鸨?。變壓器的外部故障主要有引出線上絕緣套管故障導(dǎo)致引出線相間短路和中性點(diǎn)有效接地側(cè)的單相對(duì)地短路、由外部相間短路引起的過(guò)電流。中性點(diǎn)有效接地側(cè)的電網(wǎng)中外部對(duì)地短路引起的過(guò)電流等。針對(duì)變壓器的非正常運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)適當(dāng)選取以下幾種保護(hù)措施對(duì)變壓器加以保護(hù)。（1）電流速斷保護(hù)或縱連差動(dòng)保護(hù)（2）過(guò)電流保護(hù)（3）中性點(diǎn)接地側(cè)單相接地保護(hù)（4）過(guò)負(fù)荷保護(hù)（5）氣體保護(hù)7.1過(guò)電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)變壓器過(guò)電流保護(hù)的組成、原理與線路過(guò)電流保護(hù)的組成、原理完全相同，其動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過(guò)電流保護(hù)基本相同=≥1.5式中：為可靠系數(shù),取1.3-1.4。為保護(hù)裝置的接線系數(shù)，取1。為繼電器返回系數(shù)，取0.85-0.95。為線路上的最大負(fù)荷電流。注：當(dāng)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)取（1.3-1.4）。其動(dòng)作時(shí)間亦按階梯原則整定，與線路過(guò)電流保護(hù)完全相同。但是對(duì)3-10KV終端變電所，其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值0.5S變壓器的過(guò)流保護(hù)靈敏性，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)中最小運(yùn)行方式下發(fā)生的兩項(xiàng)短路流過(guò)高壓側(cè)的穿越電流值來(lái)檢驗(yàn)，并要求靈敏系數(shù)大于1.5.由于電流速斷保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，無(wú)法通過(guò)動(dòng)作時(shí)限的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)前后兩級(jí)保護(hù)的選擇性動(dòng)作，因此只有依靠動(dòng)作電流（速斷電流）的特殊整定來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性配合。按規(guī)定，如果變壓器過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于0.5-0.7S，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)裝置。變壓器的電流速斷保護(hù)，其組成，原理與線路的電流速斷保護(hù)完全相同。變壓器電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算公式也與線路速斷保護(hù)基本相同，知識(shí)式子中的電流為低壓母線的三相短路電流初始值流過(guò)高壓側(cè)的穿越電流值，即變壓器的電流速斷保護(hù)的速斷電流按躲過(guò)低壓母線三相短路來(lái)整定。電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流靈敏度電流速斷保護(hù)的靈敏度按其安裝處（即線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流Ik.min來(lái)檢驗(yàn)。因此電流速斷保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為：在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來(lái)檢驗(yàn)，一般要求靈敏度系數(shù)式中：—為可靠系數(shù),取1.3-1.4?！獮楸Ｗo(hù)裝置的接線系數(shù)，取1?！獮槔^電器返回系數(shù)，取0.85-0.95?！獮榫€路上的兩相短路電流。故滿足要求。考慮到變壓器在空載投入或突然恢復(fù)電壓時(shí)將出現(xiàn)一個(gè)沖擊性的勵(lì)磁電流，為避免電流速斷保護(hù)的動(dòng)作，可在速斷電流整定之后，將變壓器空載若干次，以檢查電流速斷保護(hù)是否動(dòng)作。7.2變壓器低壓側(cè)的單相接地保護(hù)圖7-2單項(xiàng)接地保護(hù)的原理接線圖對(duì)于一般降壓變壓器，漆低壓繞組中的中性點(diǎn)一般直接接地，有前面的分析可知。電壓器低壓側(cè)的單相短路電流并不能完全放映裝在高壓側(cè)的保護(hù)裝置中，這使得過(guò)流電流保護(hù)裝置在保護(hù)變壓器低壓側(cè)的單相短路故障時(shí)靈敏度較低。這種零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器低壓側(cè)最大不平衡電流來(lái)整定，其計(jì)算公式為式中：—變壓器的額定二次電流；—電流不平衡系數(shù)，一般取0.5；—零序電流互感器的電流比。零序電流過(guò)流保護(hù)時(shí)間一般取0.5-0.7S。其保護(hù)靈敏性，按低壓母線末端發(fā)生單相短路來(lái)校驗(yàn)。對(duì)架空線路，≥1.5；對(duì)電纜線路≥1.25，采取這種保護(hù)，靈敏性較好。故滿足要求。查表知保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定為0.5S靈敏性校驗(yàn)過(guò)電流保護(hù)的靈敏度為滿足保護(hù)靈敏度的要求。7.3變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般只對(duì)并列運(yùn)行的變壓器或工作中有可能過(guò)負(fù)荷的變壓器才裝設(shè)。由于過(guò)負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下是三相對(duì)稱的，因此過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常采用一個(gè)電流繼電器裝于一相電路中。通常，保護(hù)裝置動(dòng)作于信號(hào)；為防止變壓器外部短路時(shí)變壓器發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)，以及在出現(xiàn)持續(xù)幾秒鐘的尖峰負(fù)荷時(shí)不至發(fā)出信號(hào)，通常過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為10-15S。=2.505KA當(dāng)變壓器低壓側(cè)電壓為0.4KV時(shí)，一般不在高壓側(cè)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，而是利用其低壓側(cè)總斷路器兼作變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。7.4差動(dòng)保護(hù)以雙繞組變壓器為例來(lái)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的原理，如圖所示圖7-2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等，亦即在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，差動(dòng)回路的電流等于零。例如在圖7中，應(yīng)使===或=式中：—高壓側(cè)電流互感器的變比；—低壓側(cè)電流互感器的變比；—變壓器的變比。因此，要想實(shí)現(xiàn)電流的差動(dòng)保護(hù)就必須適當(dāng)?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器之比，使其比值等于變壓器的變比，這是與前述送電線路的縱差動(dòng)保護(hù)不同。這個(gè)區(qū)別是由于線路的縱差動(dòng)保護(hù)可以直接比較兩側(cè)電流的幅值和相位，而變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)則必須考慮變壓器變比的影響。本次設(shè)計(jì)所采用的變壓器型號(hào)為：S11-8000/35。對(duì)于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨(dú)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，這是因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)通常采用兩側(cè)電流差動(dòng)，其中高電壓側(cè)電流引自高壓側(cè)電流互感器，低壓側(cè)電流引自變壓器低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為二組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，其接線原理圖如圖8所示。正常情況下,=即：（變壓器變比）所以這時(shí)Ir=0，實(shí)際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵(lì)磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0，針對(duì)不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來(lái)減小。7.5變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)主要用來(lái)保護(hù)變壓器的內(nèi)部故障，它由于一方面簡(jiǎn)單，靈敏，經(jīng)濟(jì)；另一方面動(dòng)作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內(nèi)部故障，就注定了它只有與差動(dòng)保護(hù)配合使用才能做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，效果更佳。瓦斯保護(hù)的工作原理：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)閉合，作用于預(yù)告信號(hào)；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，經(jīng)中間繼電器KC作用于信號(hào)繼電器KS，發(fā)出警報(bào)信號(hào)，同時(shí)斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，也可利用切換片XB切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)。瓦斯保護(hù)的整定：瓦斯保護(hù)有重瓦斯和輕瓦斯之分，它們裝設(shè)于油箱與油枕之間的連接導(dǎo)管上。其中輕瓦斯按氣體容積進(jìn)行整定，整定范圍為：250～300cm3,一般整定在250cm3。重瓦斯按油流速度進(jìn)行整定，整定范圍為：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s。圖7-3瓦斯保護(hù)原理示意圖

致謝首先感謝高永新老師在我進(jìn)行煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中耐心的知道和關(guān)懷。從選定論文題目開(kāi)始，高永新老師就一直關(guān)注我的進(jìn)展情況，在每一個(gè)階段都對(duì)我進(jìn)行了南新的知道并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了依依指正。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，從開(kāi)始的選題，到后來(lái)的查找資料，調(diào)研，方案確定到論文的撰寫都凝聚著老師的心血，通過(guò)老師的知道，我也漸漸進(jìn)入了狀態(tài)，最后出色的完成了論文的寫作和設(shè)計(jì)。可以說(shuō)，沒(méi)有高老師的指導(dǎo)，我自己不會(huì)取得今天的碩果。同時(shí)，高老師在學(xué)習(xí)和生活中都十分關(guān)心我，對(duì)我的情況進(jìn)行了很多幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師躬親力行，盡職盡則，并與我們共同分析、探討設(shè)計(jì)思路。在此，我謹(jǐn)向高永新老師表示衷心的感謝！在這幾個(gè)月的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)中，老師的親切關(guān)懷和諄諄教導(dǎo)，使我受益終生。同時(shí)也非常感謝遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械學(xué)院的各位老師。在四年的大學(xué)生活中，不僅教給我們非常專業(yè)的知識(shí)，也教會(huì)了我們喜多課本學(xué)不到的知識(shí)。同時(shí)還要感謝在四年學(xué)習(xí)生活中給予我關(guān)心與幫助的同學(xué)和好友!最后，在次感學(xué)高永新老師，并祝所有的老師和同學(xué)身體健康，萬(wàn)事如意。參考文獻(xiàn)[1]翁雙安.供電工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

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