某110kV變電站二次部分設(shè)計定稿

1、南 昌 工 程 學 院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 (論論 文文) 機械與電氣工程學院 系（院） 電氣工程及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 某 110kv 變電站二次部分設(shè)計 學生姓名 班 級 06 電氣工程 學 號 指導教師 胡 雪 云 完成日期 2010 年 06 月 18 日南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）某某 110kv 變電站二次部分設(shè)計變電站二次部分設(shè)計the designing of 110kv transformer substation of the second part 總計 畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 頁 表 格 5 個 插 圖 14 幅南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）i摘

2、要本設(shè)計為某 110kv 變電站二次部分設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容主要包括：短路電流的計算、互感器的選擇、主變繼電保護的配置及整定、控制系統(tǒng)的設(shè)計和中央信號系統(tǒng)的設(shè)計。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，然后對各短路點分別進行對稱短路電流計算和非對稱短路電流計算；在對互感器進行選擇時，主要是選擇電流互感器和電壓互感器，并對其進行熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗；主變的保護是本次設(shè)計的重點，主要包括瓦斯保護、縱差動保護、過電流保護、后備保護等，并對各種保護進行整定計算和校驗；本設(shè)計第五、六章主要設(shè)計控制系統(tǒng)和中央信號系統(tǒng)，通過斷路器的控制實現(xiàn)變電站的自動化操作，并對各種可能出現(xiàn)的故障或不正常運行狀

3、態(tài)，通過信號顯示，以便及時進行調(diào)整。本設(shè)計旨在對變電站二次部分進行設(shè)計，實現(xiàn)對電氣一次設(shè)備進行保護和控制，從而實現(xiàn)變電站的優(yōu)化運行。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 變電站 二次部分 短路電流 繼電保護南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）iiabstractthis design is part of a 110kv substation design, design elements include: short circuit current calculation, the choice of transformer, transformer relay configuration and tuning,

4、 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; selecti

5、on 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 protecti

6、on, 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

7、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 prote

8、ction南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）iii目 錄摘 要.abstract.第一章 緒 論.11.1 二次系統(tǒng)的基本概念 .11.2 二次系統(tǒng)設(shè)計的作用和地位 .1第二章 短路電流的計算.32.1 短路的概念及短路電流的種類 .32.1.1 短路的概念 .32.1.2 短路的種類 .32.1.3 短路的原因 .32.2 短路電流的計算方法 .32.3 本設(shè)計短路電流的計算 .6第三章 互感器的選擇.193.1 互感器的概念 .193.2 電流互感器的選擇 .193.3 電壓互感器的選擇 .22第四章 主變繼電保護的配置及整定計算.244.1 變壓器繼電保護的配置 .244.1.1 變壓器的

9、瓦斯保護 .244.1.2 變壓器的縱差動保護和電流速斷保護 .244.1.3 變壓器相間短路的后備保護和過負荷保護 .244.1.4 中性點直接接地電網(wǎng)的零序后備保護 .264.2 變壓器保護的整定計算 .264.2.1 差動保護的整定計算 .264.2.2 變壓器瓦斯保護的整定 .30南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）iv4.2.4 過流保護的整定 .314.2.5 零序過電流保護的整定 .32第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計.345.1 斷路器的控制、信號回路設(shè)計原則 .345.2 斷路器的控制方式和基本要求 .345.3 斷路器控制的基本原理 .35第六章 中央信號系統(tǒng)設(shè)計.376.1 信號系統(tǒng) .

10、376.2 事故信號系統(tǒng) .386.3 預告信號系統(tǒng) .39結(jié) 語.42參 考 文 獻.43致 謝.44附圖一 主變繼電保護接線圖附圖二 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、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)備進行測量、監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護的電氣設(shè)備，包括測量儀表、控制及信號器具

11、、繼電保護和自動裝置等，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)、保護等。測量功能包括顯示、打印、記錄電壓、電流、功率及電度等運行量。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）或事故（需要立即停運）?？刂乒δ苤傅氖菍嗦菲鲗嵤┨l（切除）或合閘（投入）操作，可以由運行人員手動，也可以自動。自動重合閘、備用電源自動投入、發(fā)電機自動同期并列裝置屬于自動合閘的控制裝置。調(diào)節(jié)功

12、能主要包括發(fā)電機組的有功頻率調(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)以及無功補償?shù)妊a償設(shè)備的自動調(diào)節(jié)。保護功能之通過檢查一次接線是否發(fā)生事故，當其發(fā)生事故時自動實施切除事故相關(guān)部分從而保護電氣設(shè)備不受破壞，這類控制系統(tǒng)稱為繼電保護系統(tǒng)。1.2 二次系統(tǒng)設(shè)計的作用和地位二次系統(tǒng)設(shè)計的作用和地位電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟發(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)濟發(fā)展水平的重要標志。由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)

13、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荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、容量大小直接影響下級負荷的供電，進而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(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)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。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)濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經(jīng)濟服務(wù)。變電站內(nèi)的高壓

14、配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護裝置，這些保護裝置是根據(jù)下級負荷地短路、最大負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)自動做出判斷進行跳閘保護，并且，現(xiàn)在的跳閘保護整定時間已經(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供電。這樣不僅保護了各負荷設(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?，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟發(fā)展的必然條件。本設(shè)計主要是針對變電站一次系統(tǒng)接線進行二次部分設(shè)計，實現(xiàn)變電站安全可靠地正常運行，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

15、運行、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)濟地運行。因此，對變電站進行二次部分設(shè)計，實現(xiàn)變電站安全可靠運行顯得非常必要。第二章 短路電流的計算2第二章 短路電流的計算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)的正常運行，并有可能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進行短路電流計算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護裝置，正確地選擇

16、電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。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

17、壞、自然災(zāi)害、運行人員誤操作、動物跨接載流部分等。2.22.2 短路電流的計算短路電流的計算方法方法1、為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，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院本科畢業(yè)設(shè)計（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)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。（3）計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、線路等元件的電抗，因為這些元件 x/3r 時，可以略去電阻的影響。（4）在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠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

18、夠合并。2、短路電流的標幺值計算法短路電流計算，根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況，可以采用標幺值或有名值計算，在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺值計算。所謂標幺值，是實際值與基準值之比。即位）基準值（與分子相同單實際值（任意單位）標幺值 標幺值是無名值，采用標幺值進行計算式，必須選定各電氣量的基準值，如果選定基準阻抗、電源、電壓、功率分別為：、，則它們之間的關(guān)系為bzbibubs （2-1）bbbuis3 （2-2）bbbiuz3因此，當選定基準量后，其電流、電壓、功率、電抗的標幺值由下式計算：標幺值電流： （2-3biii *）標幺值電壓： （2-4）buuu *標幺值功率： （2-5）bsss *標幺值阻抗：

19、 （2-6）bzzz *式中：第二章 短路電流的計算4s、u、i、x以有名單位表示的容量(mva)、電壓(kv)、電流(ka) 、電抗（）；以基準量表示的容量(kva)、電壓(kv)、電流(ka)、電抗（）。bbxiu、bbs基準容量可采用電源容量或某一固定容量，為了計算一致，采用=100 mva 為基bs準容量，基準電壓采用短路點所在級的線路平均額定電壓，即=。電力系統(tǒng)各元件buavu阻抗值的計算公式見表 2-1。表 2-1 電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計算公式計算公式序號元件名稱給定參數(shù)通用式=100mvabs1發(fā)電機額定容量超變ns電抗百分數(shù)%ndxnbndndssxx100%nndndsxx

20、1%2變壓器額定容量阻抗du電壓百分比%dunbdbssxux100%ndbsux1%3架空線路平均電壓avu每千米電抗0x線路長度 l20avbuslxx 25 .42avulx 此外，從短路點故障電流的計算公式，可以看到故障相短路點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)()(nkannkimi值，見表 2-2。 nm短路的的種類而異，各種簡單比例系數(shù)，其值視短路 nm表 2-2 各種類型短路的值 nm代表符號短路類型直接短接 nm 1k單相接地短路3南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）5 2k兩相短路31 . 1k兩相接地短路2020213xxxx 3k三相短路1

21、3、短路電流的有名值計算法在有名值計算法中，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)，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都歸算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機、變壓器、電動機、電抗器等元件的百分數(shù)電抗值（銘牌上一般有標出）均應(yīng)換算成有名值來計算。本設(shè)計采用標幺值計算法，有名值算法不作詳述。2.32.3 本設(shè)計短路電流的計算本設(shè)計短路電流的計算1、基準值的選取（1）基準容量：=100 mvabs（2）基準電壓：（通常選線路的平均電壓，=1.05）buavunu=115 kv，=37 kv，=10.5 kv1bu2bu3bu（3

22、）基準電流：bbbusi3ka=0.502 ka11531001bika=1.560 ka3731002bika=5.499 ka5 .1031003bi（4）基準阻抗：bbbsuz2110kv 側(cè)：=132.25 bz1101001152第二章 短路電流的計算635kv 側(cè)：=13.69 bz3510037210kv 側(cè)：=1.1025 bz101005 .1022、各元件阻抗的計算（1）主變壓器阻抗已知：%=17.5，%=10.5，%=6.5低高ku中高ku低中ku得各繞組短路電抗百分值：%= 10.75高ku2%u%u%kk低中中高低高ku25 . 65 .105 .17%= -0.25

23、中ku2%u%ukk低高中高低中ku25 .175 . 65 .10% = = 25 .105 . 65 .17 = 6.75低ku2%u%u%kk中高低中低高ku轉(zhuǎn)化得到各繞組短路電抗有名值：110 kv 側(cè)：= = 0.2461tx100%uk高nnsu2211511035 kv 側(cè)：= = -0.0068 02tx100%uk中nnsu22375 .3810 kv 側(cè)：= = 0.1693tx100%uk低nnsu225 .105 .10（2）系統(tǒng)電抗標幺值：110 kv 側(cè)：= 0.111sx35 kv 側(cè)：= 0.2372sx（3）線路等值阻抗計算：= = 0.0451 . 1z1

24、. 2z2115100154 . 0= = 0.1461 . 9z1 .10z23710054 . 0（4）正（負）序等值網(wǎng)絡(luò)圖見圖 2-1 所示南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）73、各元件零序標幺值計算（1）變壓器只有 110kv 側(cè)有零序阻抗為 = 0.246+0.169= 0.4150 . 3z0 . 7z 2-1 系統(tǒng)正負序等值電路圖經(jīng)簡化得如下圖： 2-2 系統(tǒng)正（負）序等值電路簡化圖（2）系統(tǒng)= 0.230 .11z（3）線路=3= 30.045= 0.1350 . 2z0 . 1z1 . 1z第二章 短路電流的計算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)

25、絡(luò)圖4、各母線短路電流計算（1）點短路1k最大運行方式下短路電流計算a、正（負）序等值電路圖見圖 2-42-4 k1 點正（負）序等值電路圖經(jīng)簡化得如下圖： 2-5 k1 點正（負）序等值電路簡化圖b、零序等值電路圖見圖 2-62-6 k1 點零序等值電路圖南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）9= 0.110.456= 0.0891z2z= 0.230.468= 0.1540z1）三相短路電流提供：= = 9.0911s)3(ki11. 01提供：= = 2.193 2s)3(ki456. 012）兩相短路電流提供： = = 1s)2(1i)2(2i546. 4091. 921= = 7.873)

26、2(ki3)2(1i提供： = = 2s)2(1i)2(2i097. 1193. 221 = = 1.899)2(ki3)2(1i3）兩相接地短路電流 m=3512. 1122020zzzz= = 6.803)1 . 1(1i020211zzzzz=m= 10.286)1 . 1(ki)1 . 1(1i側(cè)： =1s)1 . 1(1i481. 5566. 0456. 0803. 6側(cè)： =2s)1 . 1(1i322. 1566. 011. 0803. 6=)1 . 1(2i)1 . 1(1i313. 4z200zz側(cè)：= 4.3131s)1 . 1(2i475. 3566. 0456. 0側(cè)：

27、=2s)1 . 1(2i838. 0566. 011. 0313. 4=)1 . 1(0i)1 . 1(1i490. 2z202zz第二章 短路電流的計算10側(cè)：=1s)1 . 1(0i670. 1698. 0468. 0490. 2側(cè)：=2s)1 . 1(0i820. 0698. 023. 0490. 24）單相接地短路電流m=3= = )1(1iz1049. 3328. 01= m= 3= 9.146)1(ki)1(1i)1(1i側(cè)：=1s)1(1i)1(2i456. 2566. 0456. 0049. 3 =)1(0i044. 2698. 0468. 0049. 3側(cè)：=2s)1(1i)

28、1(2i593. 0566. 011. 0049. 3 =)1(0i005. 1698. 023. 0049. 3（2）點短路2k最大運行方式下短路電流計算：a、正負序等值電路圖見圖 2-7 所示2-7 k2 點正負序等值電路圖b、零序等值電路圖見圖 2-8 所示2-8 k2 點零序等值電路圖 = 0.1330.433= 0.1021z2z= 0.2980.4= 0.1710z南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）111）三相短路電流提供： = = 7.5191s)3(ki133. 01提供： = = 2.3092s)3(ki433. 012）兩相短路電流提供： = =1s)2(1i)2(2i760

29、. 3519. 721 = = 6.511)2(ki3)2(1i提供： = = 2s)2(1i)2(2i155. 1309. 221 = = 2.0)2(ki3)2(1i3）兩相接地短路電流 m =3516. 1122020zzzz= = 6.024)1 . 1(1i020211zzzzz= 9.132)1 . 1(ki)1 . 1(1mi側(cè)： =1s)1 . 1(1i608. 4566. 0433. 0024. 6側(cè)： =2s)1 . 1(1i416. 1566. 0133. 0024. 6=)1 . 1(2i)1 . 1(1i773. 3z200zz側(cè)： =1s)1 . 1(2i886.

30、2566. 0433. 0773. 3側(cè)：=2s)1 . 1(2i887. 0566. 0133. 0773. 3=)1 . 1(0i)1 . 1(1i251. 2z202zz側(cè)： =1s)1 . 1(0i722. 1566. 0433. 0251. 2側(cè)： =2s)1 . 1(0i529. 0566. 0133. 0251. 2第二章 短路電流的計算124）單相接地短路電流m=3=2.667)1(1iz1375. 01=m=3=8.0)1(ki)1(1i)1(1i側(cè)： =1s)1(1i)1(2i04. 2566. 0433. 0667. 2 =)1(0i528. 1698. 04 . 066

31、7. 2 側(cè)： =2s)1(1i)1(2i627. 0566. 0133. 0667. 2= )1(0i139. 1698. 0298. 0667. 2（3）點短路)(43kka、最大運行方式下短路電流a、正（負）序等值電路圖見圖 2-9 所示2-9 正（負）序等值電路圖)(43kk經(jīng)簡化得如下圖：2-10 正（負）序等值電路簡化圖)(43kk= 0.2560.31+0.085= z0.225南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）131）三相短路電流=4.444)3(kiz1225. 01提供： =1s)3(ki434. 2566. 031. 0444. 4提供： =2s)3(ki01. 2566.

32、 0256. 0444. 42）兩相短路電流=)2(1i)2(2i21)3(ki222. 2444. 421提供： = =1s)2(1i)2(2i217. 1566. 031. 0222. 2提供： = =2s)2(1i)2(2i005. 1566. 0256. 0222. 2= = 3.849)2(ki3)2(1i提供： =2.1081s)2(ki3)2(1i提供： =1.7412s)2(ki3)2(1ib、（）短路時保護最大電流，此時低壓側(cè)分裂運行3k4ka、正負序等值電路圖見圖 2-112-11 正（負）序等值電路圖)(43kk經(jīng)簡化得如下圖： 2-12 正（負）序等值電路簡化圖)(43

33、kk第二章 短路電流的計算14= 0.2560.31+0.169= 0.3091z2z1）三相短路電流=)3(kiz1236. 3309. 01提供： =1s)3(ki772. 1566. 031. 0236. 3提供： =2s)3(ki464. 1566. 0256. 0236. 32）兩相短路電流=)2(1i)2(2i21)3(ki618. 1236. 321= =2.802)2(ki3)2(1i提供： =1s)2(1i)2(2i886. 0566. 031. 0618. 1 =1.535)2(ki3)2(1i提供： = =2s)2(1i)2(2i732. 0566. 0256. 0618

34、. 1 =1.268)2(ki3)2(1i（4）點短路5ka、最大運行方式下短路電流a、正（負）序等值電路圖見圖 2-13 所示2-13 正（負）序等值電路圖5k= 0.2560.31= 0.1371z1）三相短路電流=7.3)3(kiz1137. 01南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）15提供： =1s)3(ki906. 3256. 01提供： =3.2262s)3(ki31. 012）兩相短路電流=)2(1i)2(2i21650. 3)3(ki=6.322)2(ki3)2(1i提供： =1s)2(1i)2(2i953. 1906. 321 =)2(ki383. 3953. 13提供： =2s

35、)2(1i)2(2i613. 1226. 321 =)2(ki794. 2613. 13（5）點短路6ka、最大運行方式下短路電流a、正（負）序等值電路圖見圖 2-14 所示2-14 正（負）序等值電路圖6k= 0.3290.237=0.1381z2z1）三相短路電流=7.246)3(kiz1138. 01第二章 短路電流的計算16提供： =3.041s)3(ki329. 01提供： =4.2192s)3(ki237. 012）兩相短路電流提供： =1s)2(1i)2(2i21)3(ki52. 104. 321 =2.633)2(ki3)2(1i提供： =2s)2(1i)2(2i21)3(ki

36、11. 2219. 421 =3.655 )2(ki3)2(1i表 2-3 短路電流計算結(jié)果如下表1k2k( )3k4k5k6k側(cè)1s9.0917.5192.4343.9063.04三相短路ki側(cè)2s2.1932.3092.013.2264.219側(cè)1s4.5463.761.2171.9531.52（1i2i）側(cè)2s1.0971.1551.0051.6132.11側(cè)1s7.8736.5112.1083.3832.633兩相短路ki側(cè)2s1.8992.01.7412.7943.655側(cè)1s5.4814.6081i側(cè)2s1.3221.416側(cè)1s3.4752.8862i側(cè)2s0.8380.887側(cè)

37、1s1.6701.7220i側(cè)2s0.8200.529兩相接地ki10.2869.132南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）17續(xù)表 2-31k2k( )3k4k5k6k側(cè)1s2.4562.04（1i2i）側(cè)2s0.5930.627側(cè)1s2.0441.5280i側(cè)2s1.0051.139單相接地ki9.1468.0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⒏唠妷夯虼箅娏靼幢壤儞Q成標準低電壓(100v)或標準小電流(5a 或 10a，均指額定值)，以便實現(xiàn)測

38、量儀表、保護設(shè)備及自動控制設(shè)備的標準化、小型化?；ジ衅鬟€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、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機、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

39、 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）電流互感器的準確級。指在規(guī)定的二次負荷變化范圍內(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確級。具體劃分可查表。 2）額定容量。保證互感器的準確級，互感器二次側(cè)所接負荷應(yīng)不大于該準確級2s所規(guī)定的額定容量，即：2ns edjyfrrrrz2 () （3-1）2ns2s22eifz2測量儀表電流線圈電阻yr繼電器電阻jr連接導線電阻lr南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）19接觸電阻，一般取0.1er3）按一次回路額定電壓和電流選擇當

40、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，并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘?。電流互感器的一次額定電流和電壓必須滿足： （3-2）nwnuu1 （3-3）max.1gnii電流互感器的一次所在的電網(wǎng)額定電壓nwu電流互感器的一次額定回路最大動作電流max.gi為了確保所供儀表的準確度，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。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1nirk下式校驗： （3-4）dzanrtiik2215）動穩(wěn)定校驗。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的（動12nidk穩(wěn)定電流倍

41、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：。 cjndiik12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，選擇二次連接導線的允許最小截面為： （3-5） 22)(mrrrzljssejgn（3）計算如下：110kv側(cè)1）額定電壓kvuunwn1102）額定電流0.1736ka)110331.5(1.05)u3(05. 105. 1nmax.本siiign 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇lb7-110型戶外獨立式電流互感器，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

42、數(shù)：1503）熱穩(wěn)定校驗：dt=2.05 s dq=3071.9 （ka2.s）1=（7510001000）21=5625（ka2.s）dq2nrik滿足熱穩(wěn)定要求。4）動穩(wěn)定校驗：cji=98.697 ka1502100010-3=212.1（ka）cjiedik2滿足動穩(wěn)定要求。故選擇 lb7-110型戶外獨立式電流互感器能滿足要求，由上述設(shè)計可列表如下表3-1所示。（4）電流互感器一次電流選擇當電流互感器單獨用于保護回路時，其電流應(yīng)大于該電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的最大長期負荷電流，對于 y、d 接線的變壓器差動回路需計算使所選用的各側(cè)電流互感器在變壓器以額定容量運行時，其各側(cè)電流互感器的二次電流

43、，使差動繼電器達到平衡，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)計算數(shù)據(jù)nwnuu110 kv110 kvmax.gnii1000 a173.6 acjndiik12212.1 ka98.697 kadnrqik125625 ka2.s3071.9 ka2.s1）電流選擇如下：設(shè)備項目南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）21差 動：110 kv 側(cè)=a取 400ani3642103 38.5kv 側(cè)=a 取 1200ani10396003 10.5kv 側(cè)=2199取 3000ani過流過負荷：=210a取 300a110.ni=

44、300 a取 400a5 .38.ni2600=2199 a取 3000a5 .10.ni零序：=取 2000amax. 0ni1715502139. 132）準確級選擇所謂準確度是指在規(guī)定的二次負荷范圍內(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)選用不同準確度的電流互感器。準確度選擇的原則如下：計費計量用的電流互感器其準度為 0.20.5 級；用于監(jiān)視各進出線回路中負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 過流過負荷，選用 3 級 零序接地保護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，二次電流全部選 5a。3.33.3

45、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)定的準確級下運行，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。nu（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)滿足保護和測量使用標準，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)所要求的準確級)應(yīng)不小于互感器的2ns二次負荷s2，即：22ssn電壓互感器應(yīng)接一次回路電壓、二次回路，安裝地點和使用條件，二次負荷及準確級要求進行選擇。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

46、是單相、四繞組、串級式絕緣、陶瓷、 “分”列式（有測量和保護“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，保護繞組額定電壓為 0.1/3kv，剩余電壓繞組 0.1kv。測量用準確級為 0.2 級，額定二次負荷 100va，保護用準確級為 0.5 級，額定二次負荷 250va。（1）一次電壓選擇110kv 側(cè)：=kvpv311010kv 側(cè)：=kv

47、pv310（2）二次電壓選擇110kv 主二次繞組：=vpv3100輔助二次繞組：=100 vpv10kv主二次繞組：=vpv3100輔助二次繞組：=vpv3100南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）23第四章 主變繼電保護的配置及整定計算4.14.1 變壓器繼電保護變壓器繼電保護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)生故障的機會相對較少。電力變壓器在運行中，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

48、壓器的保護主要有瓦斯保護、縱差動保護、相間短路的后備保護和過負荷保護，以及中性點直接接地電網(wǎng)的零序后備保護。4.1.1 變壓器的瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護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。4.1.2 變壓器的縱差動保護和電流速斷保護對變壓器繞組、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)差動保護或電流速

49、斷保護。容量為 10000kva 以下的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護作為變壓器相間短路保護的主保護，且其過電流保護的時限大于 0.5s。并列運行，容量為 6300kva 以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護而以過電流保護作為其后備保護。通?？梢圆捎?bch 型差動繼電器保護，它的有點是簡單、可靠、快速動作。采用bch 型差動繼電器保護時，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；（2）由帶制動特性的差動繼電器（bch-1 型）構(gòu)成的縱差動保

50、護。4.1.3 變壓器相間短路的后備保護和過負荷保護變壓器相間短路的后備保護既是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后第四章 主變繼電保護的配置及整定計算24備保護。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可采用過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護等。1、變壓器的后備保護（1）過電流保護一般用于降壓變壓器、保護裝置的整定值，應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護，用于 6300kva 及以上的升壓變壓器。（2）零序電流保護接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。110kv

51、及以上中性直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點接地運行，應(yīng)裝設(shè)反映外部接地短路的變壓器零序電流保護。（3）配置原則對于三繞組變壓器的后備保護，當變壓器油箱內(nèi)部故障時，應(yīng)跳開各側(cè)斷路器，當油箱外部故障時，應(yīng)只跳開近故障點側(cè)的變壓器斷路器，使變壓器其余兩側(cè)繼續(xù)運行。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，分別裝于電源側(cè)和負荷側(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。2、變壓器的過負荷保護變壓器的過負荷保護反應(yīng)變壓器對稱過負荷引起的過電流。保護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，當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，

52、應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。對于無經(jīng)常值班人員的變電站，必要時過負荷保護可動作于自動減負荷或跳閘。過負荷保護的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護能反映變壓器各側(cè)繞組可能過負荷情況來選擇：（1）對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。（2）對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。（3）僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組的容量相等，只裝于電源側(cè)；若三側(cè)繞組的容量不等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)。（4）對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。（5）裝于各側(cè)的過負荷保護，均經(jīng)過同一時間繼電器作用于信號。（6）過負荷保護的動作電流，應(yīng)按躲開變壓器的額定電流整定。南昌工

53、程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）25為了防止過負荷保護在外部短路時誤動作，其時限應(yīng)比變壓器的后備保護動作時限大一個。t4.1.4 中性點直接接地電網(wǎng)的零序后備保護當中性點直接接地的電網(wǎng)（又稱大接地電流系統(tǒng)）中發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流，而在正常運行情況下他們是不存在的，因此利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護，就具有顯著的有點。本設(shè)計主要討論中性點為分級絕緣變壓器的零序保護。為了擴大線路的保護范圍和提高保護的靈敏度，可以采用零序電壓過濾器、零序電流過濾器和零序電流速度按保護。零序電流速度按保護又可分為零序段，零序段，零序段保護。4.24.2 變壓器保護的整定計算變壓器保護的整定計算4.2.1

54、差動保護的整定計算（1）計算變壓器各側(cè)的一次及二次電流值，并選擇電流互感器（ta）的變比，如表4-1 所示。表 4-1 變壓器差動保護參數(shù)計算結(jié)果名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓（kv）nu11038.510.5額定電流（a）ni=210110340000=6005 .38340000=21995 .10340000ta 接線方式ddyta 一次電流計算值364210310396003121992199選用 ta 變比（標準變比）80240600ta 二次額定電流（a）2ni=4.55803644.3324010393.676002199根據(jù)上表，所以選定 10kv 側(cè)為基本側(cè)。（2）確定保護裝置的動作電

55、流1變壓器的勵磁涌流（數(shù)值很大的勵磁電流）ei第四章 主變繼電保護的配置及整定計算26=1.3210=273 aefikkni2躲過外部短路時的最大不平衡電流在 10kv 側(cè)的短路電流最大，按此側(cè)計算不平衡電流，不平衡電流由三部分組成。a、電流互感器的誤差引起的不平衡電流=110.13.401502=170.7 aubifzqktxkifmax. kib、變壓器分接頭改變引起的不平衡電流+ ubiaumax).(akiumax).(ki=（0.11.863+0.051.538）502=132.1 ac、由平衡線圈的計算匝數(shù)與實際匝數(shù)不等引起的不平衡電流+ ubi5 .38.zafzdki. 5

56、 .385 .10.zafzdki. 5 .10=（0.053.401+0.051.538）502=124 a故 =k（+）=1.3(170.7+132.1+124)=554.8 amax.ubiubi ubi ubi3躲過電流互感器二次回路斷線=1.3=273 adzini 保護基本側(cè)動作電流取 =554.8 ajsdzi.（3）確定差動繼電器的動作電流和基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)=554.8=12.01 azeilhinkmax.ubi803差動線圈的匝數(shù)：=4.995（t）取 4（t）jscdw.zewia001.1260繼電器的實際動作電流：=15 ajbjdzi.460保護裝置的實際動作電

57、流：=15=692.8 ajbdzi.jlhknjbjdzi.380（4）初步校驗靈敏度=1.669 0.055 .38.zaf8406. 01406. 0=0.008 346.4（a）dzi所以 8 匝也不可取。按 bch-1 型計算如下：（1）確定制動線圈的接入方式：將制動線圈接在 10.5 kv，因此側(cè)短路電流最大。（2）躲過 38.5 kv 側(cè)外部短路時的最大不平衡電流=（10.1+0.1+0.05+0.05）5021.593=294.1 abpi=1.3=382.4 adzibpi（3）躲過勵磁涌流=1.5210=315 aeikkni第四章 主變繼電保護的配置及整定計算28（4）選

58、用=382.4 adzi差動繼電器動作電流=8.28 ajsjbjdzi.8034 .382差動線圈匝數(shù)=7.247（t）取 6（t）jscdw.28. 860繼電器的實際動作電流 =10（a）jbjdzi.660保護的一次實際動作電流 =461.2 ajbdzi.380101）平衡線圈匝數(shù)=6=0.305（t）5 .38.jsfjphw33. 433. 455. 4=6=1.439（t）5 .10.jsfjphw67. 367. 355. 4選用=1（t）5 .38.zphw5 .10.zphw=6+1=7（t）5 .38.zgw5 .10.zgw2）整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差=

59、 -0.11 0.055 .38.zaf6305. 01305. 0= -0.11 0.055 .10.zaf6439. 11439. 1由于0.05zaf故重算，即將實際值代入計算動作電流dzi=1.3（0.1+0.1+0.11+0.05）1.538502=401.48 a 2滿足要求senk601 .1304.2.2 變壓器瓦斯保護的整定（1）一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為 250300 ，變壓器容量在 1000 kva3cm以上時，一般正常整定值為 250 ，氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。3cm故氣體容積整定為 250 。3cm（2）重瓦斯保護油流速度的整定重瓦斯保護動作

60、的油流速度整定范圍為 0.61.5 m/s,在整定流速時均以導油管中的流速為準，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運行經(jīng)驗管中油流速整定為 0.6-1.5m/s 時，保護反映內(nèi)部故障是相當靈敏的。但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導油管中油流速度約為0.4-0.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，故對本站的主變的瓦斯保護可將油流速度整定在 1m/s 左右。4.2.3 過負荷保護的整定110kv 側(cè)=210=259.4 adzi85. 005. 138.5kv 側(cè)=370.5 adzi85. 005. 12600第四章 主變繼電保護的配置及整定計算3010.5kv