畢業(yè)設(shè)計（論文）某賓館10KV變電所設(shè)計

1、目錄摘要1第一章 緒 論2第二章 主接線設(shè)計3第一節(jié) 電氣主接線的基本知識3第二節(jié) 電氣主接線的基本要求3第三節(jié) 主接線設(shè)計4第三章 負(fù)荷計算7第一節(jié) 負(fù)荷計算的目的和方法7第二節(jié) 負(fù)荷計算7第四章 短路電流計算9第一節(jié)概 述9第二節(jié)短路電流計算11第五章 電所設(shè)備的選擇與校驗16第一節(jié) 高壓電器選擇的一般要求16第二節(jié) 高壓斷路器的選擇18第三節(jié) 高壓隔離開關(guān)選擇19第四節(jié) 電流互感器的選擇20第五節(jié) 電壓互感器的選擇20第六節(jié) 高壓側(cè)避雷器選擇避雷器21第七節(jié) 10kv側(cè)主要電氣設(shè)備選擇22第六章 10kv 變電所電力變壓器的繼電保護(hù)24第一節(jié) 電力變壓器的故障形式24第二節(jié) 變壓器的繼電

2、保護(hù)25第三節(jié) 變電所10kv配電裝置母線保護(hù)25第七章 10kv 變電所的防雷與接地設(shè)計27第一節(jié) 變電站直擊雷過電壓保護(hù)27第二節(jié) 310kv配電裝置的過電壓保護(hù)28第八章 微機(jī)保護(hù)29結(jié)束語33參考文獻(xiàn)34外文參考文獻(xiàn)35摘要隨著賓館的發(fā)展建設(shè)，原變電所已不能滿足用電需求，為改善供電質(zhì)量，提高供電可靠性，并根據(jù)發(fā)展規(guī)劃及負(fù)荷現(xiàn)狀，設(shè)計10kv變電所。 關(guān)鍵詞：變電所、短路電流、系統(tǒng)主接線、微機(jī)保護(hù) abstract: with the development of hotel , the former transformer substation cant satisfy the dem

3、and of electricity. for ameliorating quality of electric supply and enhancing dependability, and according to the develop of the programming and the status of charge, i design the ten kilovolts transformer substation. keywords: transformer substation、short-circuit electric current、system lord knot l

4、ine、tiny-machine protection. 第一章 緒 論隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類民用建筑以多層建筑為主，配電距離在變長，配電功率在變大，負(fù)荷密度在增加，10kv配電網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著重大的供配電任務(wù)。而變電所在供配電網(wǎng)絡(luò)中起著接受、變換和分配電能的作用，所以，變電所在供配電網(wǎng)絡(luò)中處于舉足輕重的地位。 在10kv變電所設(shè)計中，主要完成以下任務(wù)：主接線方案的設(shè)計與論證；負(fù)荷計算及無功功率補(bǔ)償；短路電流計算；高、低壓側(cè)配電系統(tǒng)設(shè)計；電氣設(shè)備的選擇與校驗；變電所形式的確定及其內(nèi)部電氣平面布置設(shè)計；對電力變壓器的繼電保護(hù)；防雷和接地等等。 目前，在10kv變電所的設(shè)計中，普遍采用金屬封閉鎧裝開關(guān)

5、柜設(shè)備，將變壓器一、二次開關(guān)設(shè)備全部合為一體。而開關(guān)設(shè)備的發(fā)展是變電所、電力系統(tǒng)發(fā)展的先驅(qū)。真空開關(guān)、sf6斷路器、重合器、分段器、自動配電開關(guān)、新型熔斷器的出現(xiàn)，為變電所向小型化、智能化、免維護(hù)、易施工方向發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電所綜合自動化系統(tǒng)運用的日益廣泛，逐步融入了it技術(shù)，借助計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對配電網(wǎng)進(jìn)行在線和離線的智能化監(jiān)控管理。做到保護(hù)、運行、管理的自動化。隨著微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和配電自動化技術(shù)的應(yīng)用，變電所內(nèi)逐步實現(xiàn)了無人值守。這就大大減少了危險場所人為事故發(fā)生率，增強(qiáng)了供配電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，變電所綜合自動化系統(tǒng)以其系統(tǒng)

6、化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來的概念正逐步取代繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護(hù)系統(tǒng)。所以綜合自動化是變電所發(fā)展的總方向。 考慮到人工操作與智能化操作的接合，在變電所內(nèi)做微機(jī)保護(hù)設(shè)計，主要從微機(jī)保護(hù)的原理，硬、軟件組成，微機(jī)保護(hù)的特點和微機(jī)保護(hù)可靠性提高的措施等方面做出敘述。 通過本次設(shè)計，要達(dá)到的目的有：鞏固和提高對所學(xué)的專業(yè)理論知識的認(rèn)識，并在畢業(yè)設(shè)計的實踐過程中得到靈活應(yīng)用；學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計的基本方法，樹立正確的設(shè)計思想；培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能；培養(yǎng)查閱、使用國家規(guī)范、設(shè)計手冊及其他參考資料的能力；為今后從事電力工程設(shè)計、建設(shè)、運行及管理工作打下必要的堅實基

7、礎(chǔ)。 第二章 主接線設(shè)計 第一節(jié) 電氣主接線的基本知識 電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜或?qū)Ь€、移相電容器、避雷器等電氣設(shè)備依一定的次序相連接的接受和分配電能的電路。而用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按照工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 主接線可分為有母線接線和無母線接線兩類。有母線接線分為單母線接線和雙母線接線；無母線接線分為單元式接線、橋式接線和多角形接線。而在中、低壓供配電系統(tǒng)中主要采用單母線接線、單元式接線和橋式接線。 主

8、接線的選擇直接影響到電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后方可確定。 第二節(jié) 電氣主接線的基本要求 我國變電所設(shè)計的技術(shù)規(guī)程規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，且應(yīng)滿足運行可靠，簡單靈活，操作方便和節(jié)省投資等要求。 電氣主接線的基本要求: 1、可靠性： （1）研究可靠性應(yīng)注意的問題： a、應(yīng)重視網(wǎng)內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的運行分析。 b、應(yīng)包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠性的

9、綜合。 c、在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度。 d、考慮待設(shè)計發(fā)電廠，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 （2）具體要求： a、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。 b、斷路器或引線檢修及引線故障時，盡量減少停遠(yuǎn)回路和停遠(yuǎn)時間，并保證對一級負(fù)荷及全部及大部分二級負(fù)荷的供電。 c、盡量避免變電所全停的可能性。 d、大機(jī)組，超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 2、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。 （1）調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)，變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （2）檢修時，可以方便地停運斷路器，母

10、線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)和對用戶的供電。 （3）擴(kuò)建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。 3、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 （1）投資省 a、主接線要求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。 b、要使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 c、要能限制短路電流，以便選擇價廉的電器設(shè)備和輕型電器。 d、如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護(hù)要求，110kv及以下終端和分支變電所可用簡單接線方式。 （2）占地面積小，主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面

11、積減少。 （3）電能損失小，經(jīng)濟(jì)合理地選擇各種電氣，減少電能損失。 （4）具有未來發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。 第三節(jié) 主接線設(shè)計 一、主接線的設(shè)計依據(jù): 1、發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 電力系統(tǒng)中的變電所有：系統(tǒng)樞紐變，地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型，一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110kv及以下。 2、發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模。 變電所根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計，一般裝設(shè)兩臺主變壓器，終端或分支變電所如只有一個電源時，可只裝設(shè)一臺主變壓器。 3、負(fù)荷大小和重要性 （1）對于一級負(fù)荷必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間

12、斷供電。 （2）對于二級負(fù)荷一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷的供電。 （3）對于三級負(fù)荷，一般只需一個電源供電。 4、系統(tǒng)備用容量大小 裝有兩臺及以上主變的變電所，當(dāng)其中一臺事故斷開時，其余主變的容量，應(yīng)保證該變電所70%的全部負(fù)荷，在經(jīng)過過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷供電，系統(tǒng)備用容量的大小將會影響運行方式的變化。在主接線設(shè)計時應(yīng)充分考慮這一因素。 5、系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料 （1）出線的電壓等級、回路數(shù)、每回路輸送容量和導(dǎo)線截面。 （2）主變壓器臺數(shù)，容量和型號；變壓器各側(cè)的額定電壓，阻抗等。 （3）系統(tǒng)的短路容量

13、或歸算電抗值。 （4）變壓器中性點的接地方式及接地點的選擇。 （5）初期和最終變電所與系統(tǒng)連接方式，變電所的地理位置等。 二、幾種主接線方式的介紹: 由原始資料可知，待設(shè)計的變電所為10kv開閉所，為一般變電所，它的修建目的主要是為賓館提供可靠優(yōu)質(zhì)電能，根據(jù)電力工程設(shè)計手冊，我們可基本選定主接線方式為： 一）單母線接線方式： 單母線接線具有簡單清晰，設(shè)備小，投資小，運行操作方便，且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點，但可靠性和靈活性較差，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所接的電源；與之相接的所有電力裝置，在整個檢修期間均需停止工作。此外在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。因此，這種接線只適用

14、于6220kv系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器，且出線回路又不多的中、小型發(fā)電廠和變電所，它不能滿足、類用戶的要求，但若采用成套配電裝置，由于可靠性高，也可用于較重要用戶的供電。 二）單母線分段： 單母線分段接線具有簡單清晰，設(shè)備較少，投資較小，運行操作方便，且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點，并可提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路。由兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，兩段母線同時故障的可能甚小，可以不予考慮。分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)量和容量。段數(shù)分得越多，故障時停電范圍越小，但使用斷路器數(shù)量也越多，且配電

15、裝配和運行也越復(fù)雜，通常以23段為宜，這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠的610kv接線和6220kv變電所中。 三、主接線的確定: 根據(jù)提供的原始資料，電力系統(tǒng)的發(fā)展，和用戶的需求等幾方面考慮，從近期及遠(yuǎn)景的發(fā)展規(guī)劃，經(jīng)過比較確定采用兩路10kv電源一用一備供電。兩路10kv電源有兩路獨立電源供給，高壓側(cè)為單母線分段聯(lián)絡(luò)接線，10kv電源進(jìn)線經(jīng)一號獨立變電所采用放射式引線出至本所400v段和二號獨立變電所及1-5號箱式變電所。各變電所低壓側(cè)采用單母線接線。進(jìn)出線均采用高壓鎧裝電力電纜。具體主接線形式請參照圖-01號。 該設(shè)計整個主接線網(wǎng)絡(luò)采用雙電源放射式結(jié)構(gòu)，符合供電標(biāo)準(zhǔn)，滿足對負(fù)荷密度大，供

16、電要求較高的基本要求。 圖-01第三章 負(fù)荷計算 第一節(jié) 負(fù)荷計算的目的和方法 計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電器保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。計算負(fù)荷確定得是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否合理。如計算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過大，造成投資和有色金屬的浪費；如果計算負(fù)荷過小，又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能消耗，并產(chǎn)生過熱，引起絕緣過早老化，甚至燒毀，一致發(fā)生事故，同樣給國家造成損失。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計算是供配電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的必要手段。 負(fù)荷計算成用的方法有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法。目前前兩種方

17、法在國內(nèi)使用比較普遍。由于需要系數(shù)法比較簡便，廣泛使用。但是當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少功率相差懸殊時，需要系數(shù)法的計算結(jié)果往往偏小，但使用于計算變、配電所的負(fù)荷。本次設(shè)計采用的就是需要系數(shù)法 第二節(jié) 負(fù)荷計算 1、客房部負(fù)荷容量pe=1000kw 需要系數(shù)kd=0.60,同時系數(shù)ki=0.80,功率因數(shù)cos=0.85,tg=0.6 有功計算負(fù)荷：pc= kikdpe =480kw 無功計算負(fù)荷：qc= pc tg=288kvar 視在功率計算負(fù)荷：sc= pc/cos=564.5kva 根據(jù)sc= pc/cos=564.5kva，考慮到今后的發(fā)展，選擇scb8-630/10變壓器一臺2.餐營部 負(fù)荷

18、容量pe=500kw 需要系數(shù)kd=0.70,同時系數(shù)ki=0.80,功率因數(shù)cos=0.85,tg=0.6 有功計算負(fù)荷：pc= kikdpe =280kw 無功計算負(fù)荷：qc= pc tg=300kvar 視在功率計算負(fù)荷：sc= pc/cos=329.4kva 根據(jù)sc= pc/cos=588.2kva，考慮到今后的發(fā)展，選擇s9-400/10變壓器一臺。主變型號容量及型號實際容量(kva)負(fù)載范圍一號scb8-630/10531.2（564.5）客房部二號s9-400/10276.5（329.4）餐營部第四章 短路電流計算第一節(jié)概述供配電系統(tǒng)中的短路，是指相導(dǎo)體之間或相導(dǎo)體與地之間不通

19、過負(fù)載阻抗而發(fā)生 的電氣連接，是系統(tǒng)的常見故障之一。一 產(chǎn)生短路的原因 短路發(fā)生的主要原因是系統(tǒng)中某一部位的絕緣遭到破壞。絕緣遭到破壞的原因有很多，根據(jù)長期的事故統(tǒng)計分析，主要有以下一些原因：1、雷擊或高電位侵入；2、絕緣老化或外界機(jī)械損傷；3、誤操作；4、動、植物造成的短路。 二 短路的危害1、短路電流ik遠(yuǎn)大于正常工作電流，短路電流產(chǎn)生的力效應(yīng)和熱效應(yīng)足以使設(shè) 備受到破壞。2、短路點附近母線電壓嚴(yán)重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴(yán)重低于正常電壓，會影響電氣設(shè)備的正常工作，甚至可能造成電機(jī)燒毀等事故。3、短路點處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對人身安全及環(huán)境安全帶來危害。如誤操 作隔離開關(guān)產(chǎn)生的電

20、弧常會使操作者嚴(yán)重灼傷，低壓配電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電弧短路可能 引起火災(zāi)等。4、不對稱短路可能在系統(tǒng)中產(chǎn)生復(fù)雜的電磁過程，從而產(chǎn)生過電壓等新的危害。5、不對稱短路使磁場不平衡，會影響通信系統(tǒng)和電子設(shè)備的正常工作，造成空 間電磁污染。三 短路電流計算的目的和用途短路是電力系統(tǒng)的常見故障之一，短路電流是系統(tǒng)重要的技術(shù)參數(shù)，它與多方面的技術(shù)措施有關(guān)，歸納起來，主要有以下用途：1、校驗系統(tǒng)設(shè)備能否承受可能發(fā)生的最嚴(yán)重短路；2、作為設(shè)置短路保護(hù)的依據(jù)；3、可通過短路電流大小判斷系統(tǒng)電氣聯(lián)系的緊密程度，作為評價各種接線方案的 依據(jù)之一。四 短路電流的計算方法由于電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)

21、內(nèi)所裝置的元件，其容量要小，而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路時，系統(tǒng)母線上的電 壓變動很小，可以為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無限大。所以我們在這里進(jìn)行短路 電流計算方法，以無限大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的。短路電流計算步驟:1確定計算條件，畫計算電路圖1）計算條件：系統(tǒng)運行方式，短路地點、短路類型和短路后采取的措施。2）運行方式：系統(tǒng)中投入的發(fā)電、輸電、變電、用電設(shè)備的多少以及它們連接情況。 根據(jù)計算目的確定系統(tǒng)運行方式，畫相應(yīng)的計算電路圖。3） 電氣設(shè)備：選擇正常運行方式畫計算圖； 短路點取使被選擇設(shè)備通過的短路電流最大的點。4）繼電保護(hù)整定：比較不同運行方式，取最嚴(yán)重的。2

22、畫等值電路，計算參數(shù)； 分別畫各段路點對應(yīng)的等值電路3網(wǎng)絡(luò)化簡，分別求出短路點至各等值電源點之間的總電抗。五 一般規(guī)定1、計算的基本情況1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下進(jìn)行。2）所有同步電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強(qiáng)勵裝置）。3）短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間。4）應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電流。2、接線方式 計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用在僅切換過程中可能并聯(lián)運行的接線方式。3、計算容量 應(yīng)按本工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。4、短路的種類對中性點接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短

23、路k（3）、兩相短路k（2）、單 相短路k（1）和兩相接地短路k（1+1）。 對中性點不接地系統(tǒng)，短路類型有：三相短路k（3）和兩相短路k（2）。 具統(tǒng)計，從短路類型來看，單相短路或接地短路發(fā)生率最高；從短路發(fā)生的部位來看，線路（尤其是架空線路）上發(fā)生短路或接地比例最大。我國的中壓系統(tǒng)采用中 性點不接地系統(tǒng)，主要就是為了避免單相接地造成的停電事故。第二節(jié)短路電流計算一 短路點位置的選擇原則（1）短路電流的計算，是為了選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)，使所選的電氣設(shè)備能在各 種情況下正常運行，因此短路點的選擇應(yīng)考慮到電器可能通過的最大短路電流。（2）為了保證選擇的合理性及經(jīng)濟(jì)性，不考慮極其稀有的運行方式。二

24、 短路點選取因為本設(shè)計是 10kv 變電所設(shè)計，須對高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜及其內(nèi)部各種設(shè) 備進(jìn)行選取和校驗，須對變電所進(jìn)行各種保護(hù)設(shè)計?？紤]到以上因素，在各個變壓器 高壓側(cè)、低壓側(cè)分別設(shè)置一個短路點。具體見短路電流計算等值電路圖中所示。三 短路電流計算分析設(shè)本系統(tǒng)為無限大容量電力系統(tǒng)。取功率基準(zhǔn)值；電壓基準(zhǔn)值畫等值網(wǎng)絡(luò)圖.等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖1.1所示。圖1.1參數(shù)計算1 系統(tǒng)電抗；.本變電所主變壓器的電抗：高壓側(cè)母線三相短路計算: 星角變換： 計算電抗為：對電源1查表得各時刻短路電流標(biāo)么值:0秒: 2秒: 4秒:對電源2因其,所以電源2為無限大電源，其短路電流不衰減，故各時刻短路電流標(biāo)么值：0秒：

25、短路電流周期分量的有效值為:，所以： 低壓側(cè)母線三相短路計算:母線三相短路等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示。x6 = x3 + xb2 = 0.443 + 0.225 = 0.668星角變換：計算電抗為：對電源1查表得各時刻短路電流標(biāo)么值:0秒: 2秒:對電源2因其xjs=13.083.45，所以電源2對短路點電流不衰減，故其短路電流標(biāo)么值為：短路電流周期分量的有效值為:，所以： 本設(shè)計中短路電流計算所得值如表2.1所示。 短路電流計算結(jié)果表三相短路0s2s4siim高壓側(cè)1.5(ka)1.5(ka)1.5(ka)3.375(ka)低壓側(cè)7.3(ka)7.57(ka)7.57(ka)18.62(ka)第五章

26、 電所設(shè)備的選擇與校驗第一節(jié) 高壓電器選擇的一般要求電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟(jì)運行。因此在進(jìn)行設(shè)備的選擇時，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在保證安全、可靠的前提下，力爭做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運行方便和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的需要一 一般原則應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗；應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)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)具有可靠的試驗依據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合理，在特殊情

27、況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。二 技術(shù)條件選擇的高壓電器應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過流的情況下，保持正常運行。長期工作條件：電壓：選用的電器在允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓即：電流：選用的電器額定電流不得低于所在回路各種可能運行方式的持續(xù)工作電流即：由于變壓器短路時過載能力很大，雙回路出現(xiàn)的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式回路持續(xù)工作電流的要求。機(jī)械荷載：選電器端子的允許載應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時是最大作用力。各種電器的荷載能力，廠家出廠時已做考慮

28、，本設(shè)計不再考慮。短路穩(wěn)定條件：檢校的一般原則：、電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行行動、熱穩(wěn)定校驗。、用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定，用熔斷保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。短路的熱穩(wěn)定條件：式中：在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)；（）t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流的有效值（ka）t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流的時間（s）；校驗短路電流熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算： 式中：繼電保護(hù)裝置后備保護(hù)動作時間（s） 斷路器的和分閘時間（s）采用延時保護(hù)時，相應(yīng)數(shù)據(jù)為繼電保護(hù)裝置的啟動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作時間，短路器的固有分閘時間以及斷路器觸頭電弧的持續(xù)時間總和。短路的動穩(wěn)定條件

29、： 式中：短路電流（沖擊）峰值（ka） 短路主電流有效值（ka）電器允許的極限通過電流峰值（ka）電器允許的極限通過電流有效值（ka）絕緣水平：在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備響應(yīng)的保護(hù)水平，確定當(dāng)所送電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。三 環(huán)境保護(hù)選用電器尚應(yīng)注意電器對周圍環(huán)境的影響，根據(jù)周圍環(huán)境的控制標(biāo)準(zhǔn)，要對制造部門提出必要的技術(shù)要求。電磁干擾：頻率大于10khz的無線電干擾主要來自回線的電流，電壓突變和電暈放電，它會損害或破壞電磁信號的正常接收及電子設(shè)備的

30、正常運行，因此電器及金具的最高工作電壓下，晴天的夜晚不應(yīng)出現(xiàn)可見電暈110kv及以上電器戶外晴天無線電干擾電壓不應(yīng)大于2500uv根據(jù)運行校驗和現(xiàn)場實測結(jié)果，對于110kw以下的電器在一般可不校驗無線電干擾電壓。噪音：為了減少噪音對工作場所和附近居民區(qū)的影響，所選高壓電器在運行中或操作時產(chǎn)生的噪音，在距電器2米處不應(yīng)大于下列水平：連續(xù)性噪音水平：85db非連續(xù)性噪音水平：屋內(nèi)：90 db 屋外：110 db第二節(jié) 高壓斷路器的選擇高壓斷路器，是高壓系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，高壓斷路器能在負(fù)荷的情況下接通或斷開電路，在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時迅速切斷短路電流一 按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電

31、壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓二 按額定電流選擇高壓斷路器的額定電流應(yīng)大于它的最大持續(xù)工作電流三 按開斷電流選擇在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的開斷電流應(yīng)滿足式-斷路器實際開斷時間tk秒的短路電流周期分量的有效值斷路器實際開斷時間tk等于繼電保護(hù)主保護(hù)動作時間與斷路器的固有分閘時間之和四 按額定關(guān)合電流選擇斷路器的額定關(guān)合電流應(yīng)不小于最大短路電流沖擊值 五 動穩(wěn)定校驗高壓斷路器的極限通過電流峰值應(yīng)不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流即六 熱穩(wěn)定校驗高壓斷路器的短時允許發(fā)熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流發(fā)出的熱量據(jù)上述參數(shù)選擇高壓斷路器型號為：lw9-66/2500-31.5 sf6斷路器 參數(shù)如

32、下表：額定電壓最高工作電壓額定電流額定短路開斷電流額定短路關(guān)合電流額定短路持續(xù)時間額定峰值耐受電流66kv72.5kv2500a31.5ka80ka4s80ka第三節(jié) 高壓隔離開關(guān)選擇隔離開關(guān)應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：型式和種類；額定電壓；額定電流；動穩(wěn)定；熱穩(wěn)定選擇隔離開關(guān)型號為：gw560d 6組 gw5-60 8組參數(shù)如下表：額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流單相接地開關(guān)所配機(jī)構(gòu)動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流隔離開關(guān)接地開關(guān)66kv630a50ka20ka/4s50ka20ka/4scs17-gcs17-g廠家：沈陽高壓開關(guān)有限公司第四節(jié) 電流互感器的選擇一、設(shè)備種類的選擇電流互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)

33、使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對6-10kv屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kv及以上配電裝置，宜采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器二、按一次額定電壓和額定電流選擇電流互感器的一次額定電壓和額定電流必須滿足、-一次額定電壓和額定電流、-安裝處一次回路工作電壓和最大工作電流三、按準(zhǔn)確度級和副邊負(fù)荷選擇四、熱穩(wěn)定校驗五、動穩(wěn)定檢驗 選擇高壓側(cè)電流互感器型號為：lcwb5-63其主要參數(shù)為：額定電流比二次組合準(zhǔn)確級額定負(fù)荷套管泄露距離（mm）短時（1s）熱電流（ka）動穩(wěn)定電流（ka）2*300/50.5/b/b0.5/b50/5015004s80ka第五節(jié) 電

34、壓互感器的選擇一、裝置種類和型式選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點和使用條件進(jìn)行選擇。對于3-20kv屋內(nèi)配電裝置，宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；對于35kv以上配電裝置宜采用電磁式電壓互感器二、按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（0.91.1）范圍內(nèi)變動，即滿足條件：1.1 式中 -電網(wǎng)電壓-電壓互感器一次繞組額定電壓三、按二次回路電壓選擇電壓互感器的二次額定電壓必須滿足繼電保護(hù)裝置和測量用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求四、按準(zhǔn)確級和容量選擇對應(yīng)于測量儀表要求的最高準(zhǔn)確級的電壓互感器的額定二次容量應(yīng)不小于電壓

35、互感器的二次負(fù)荷容量選擇電壓互感器型號為：jcc563額定電壓額定負(fù)荷（va）極限負(fù)荷一次繞組二次繞組剩余電壓繞組二次繞組（va）0.2級0.5級1.0級3p級200066/30.1/30.1/3150250400300第六節(jié) 高壓側(cè)避雷器選擇避雷器是一種保護(hù)電器、用來限制電氣設(shè)備上承受的過電壓選擇避雷器應(yīng)考慮：系統(tǒng)額定電壓；系統(tǒng)最高運行電壓；避雷器額定電壓；避雷器在5ka 8/20s沖擊電壓下的殘壓本設(shè)計選用氧化鋅避雷器：h5w-90/220參數(shù)如下：額定電壓持續(xù)運行電壓系統(tǒng)電壓5ka 8/20s沖擊電壓下的殘壓90kv72.5kv66kv220kv第七節(jié) 10kv側(cè)主要電氣設(shè)備選擇一、母線

36、聯(lián)絡(luò)開關(guān)主變二次電流 則選擇zn12-10/1600型真空斷路器(1組)額定電壓額定電流額定短路開斷電流額定短路關(guān)合電流額定熱穩(wěn)定電流額定動穩(wěn)定電流10kv1600a40ka80ka40ka/4s100ka二、負(fù)荷配出線開關(guān)、電容器組開關(guān)最大負(fù)荷電流 則選擇zn12-10/1600型真空斷路器(18組)參數(shù)如上表三、電流互感器選擇1）參數(shù)選擇（按下表進(jìn)行選擇）項目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次回路電流，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級，暫態(tài)特性，二次級數(shù)量，機(jī)械菏載短路穩(wěn)定動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)承受過電壓能力絕緣水平、泄露比距環(huán)境要求環(huán)境溫度、最大風(fēng)速、海拔高度、地震烈度2）型

37、式選擇35kv以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器宜采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kv以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器四、電壓互感器選擇1）參數(shù)選擇2）型式選擇6-10kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜或比較狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)3）接線選擇4）電壓選擇5）準(zhǔn)確度及二次負(fù)荷五、所用變選擇為了考慮本變電所的動力和照明負(fù)荷等需要，本變電所設(shè)計兩臺變壓器，一臺工作，另一臺作備用。選型號為s-100/10六、高壓開關(guān)柜的主母線選擇通過主母線最大電流 選用tmy-80*10的銅母線七、其他輔助設(shè)備繼電保護(hù)屏2面（每屏兩條線路）；中央信號屏1面；60k

38、v線路控制屏2面（每屏兩條線路）；硅整流屏1面；交流屏1面；主變保護(hù)屏2面，10kv進(jìn)線控制屏2面。共11面第六章 10kv 變電所電力變壓器的繼電保護(hù)變壓器是供配電系統(tǒng)中最昂貴、最重要的元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng) 的正常運行帶來嚴(yán)重的影響。第一節(jié) 電力變壓器的故障形式中壓供配電系統(tǒng)中常用電力變壓器都是降壓變壓器，絕緣形式有油浸式和干式， 繞組聯(lián)結(jié)組別有 d，yn11 和 y，yn0。其主要故障形式有：1.繞組及其引出線的相間短路：包括三相短路和兩相短路。這種故障的特點是： 短路相上電流急劇增加為正常電流的若干倍，因此可采用反應(yīng)電流過量而動作的過電 流保護(hù)裝置來加以保護(hù)。對于油浸式變壓

39、器，當(dāng)油箱內(nèi)繞組發(fā)生相間短路時，危害很大，故障處的電弧不 僅可能燒壞繞組絕緣和鐵心，而且可能會使絕緣材料和變壓器油強(qiáng)烈氣化，從而引起 油箱爆炸。針對這種情況，變壓器除了設(shè)置過電流保護(hù)外，還應(yīng)設(shè)置反應(yīng)油氣化量多 少的瓦斯保護(hù)。2.繞組匝間短路：繞組匝間短路也是變壓器的常見故障。繞組匝間短路時也會使故 障點電流增加，但增加的多少與短路匝數(shù)有關(guān)，但短路匝數(shù)不多時，故障電流與正常 電流差異不是很大，過電流保護(hù)裝置不一定能夠反應(yīng)出來。因此，對這種故障，油浸 式變壓器采用瓦斯保護(hù)；干式變壓器采用反應(yīng)繞組短路時溫度升高的溫度保護(hù)。3.二次側(cè)單相短路:變壓器二次側(cè)中性點直接接地，其單相短路時，故障相出現(xiàn)較 大

40、的短路電流。一般，首先考慮用變壓器一次側(cè)裝設(shè)的過電流保護(hù)兼作單相短路保護(hù)， 若靈敏度不夠，再考慮在變壓器二次側(cè)采用反應(yīng)三相電流之和的零序電流保護(hù)。4.過負(fù)荷：雖然變壓器有一定的過負(fù)荷能力，但過負(fù)荷時間不能太長。因此，當(dāng)變 壓器的實際負(fù)荷超過其額定負(fù)荷時，采用反應(yīng)變壓器過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。5.油浸式變壓器的油面降低：油浸式變壓器是用變壓器油作繞組的相間絕緣和對地 絕緣的 ，因此，繞組必須完全浸泡在變壓器油中，當(dāng)油面降低時，會威脅變壓器的 絕緣，從而引起短路故障。針對這種情況，應(yīng)設(shè)置可反應(yīng)油面降低的瓦斯保護(hù)。6.干式變壓器繞組溫度升高：干式變壓器繞組溫度升高的原因很多，如：過負(fù)荷、 匝間短路、環(huán)境

41、溫度升高、冷卻系統(tǒng)故障等。針對這種情況，應(yīng)設(shè)置溫度保護(hù)。對于高壓側(cè)為 610kv 的變電所主要變壓器來說，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保 護(hù)；如過電流保護(hù)動作時間大于 0.5s0.7s 時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800kva 及以上的油浸式變壓器和 400kva 及以上的車間油浸變壓器，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦 斯保護(hù)。容量在 400kva 及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其他負(fù) 荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在輕微 故障時，動作于信號，而其它保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時，一般均動作與跳閘。第二節(jié) 變壓器的繼電保護(hù)變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置。1、

42、反映變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)。容量為800kva及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護(hù)宜動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。2、相間短路保護(hù)反映變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為6300kva以下的并列運行的變壓器以及10000kva以下單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時限大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量為6300kva以上的并列運行的變壓器、10000kva以上的單獨運行的變壓器、以

43、及2000kva及以上應(yīng)電力速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。3、后備保護(hù)過電流保護(hù)，用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。第三節(jié) 變電所10kv配電裝置母線保護(hù)1、對于變電所10kv分段的單母線允許帶時限切除母線故障時，不裝設(shè)專用的母線保護(hù)。母線故障可利用裝設(shè)在變壓器斷路器的后備保護(hù)和分段斷路器的保護(hù)來切除。2、分段斷路器保護(hù)：出線斷路器如不能按切除負(fù)荷回路的短路條件選擇時，分段斷路器上通常裝設(shè)兩相式瞬時電流速斷裝置和過電流保護(hù)。10kv線路保護(hù)裝設(shè)原理1、相間短路保護(hù)對于不帶電抗器的單側(cè)電源線路，應(yīng)裝設(shè)電流速斷飽和和過電流保護(hù)。對變電所，當(dāng)線路上

44、發(fā)生短路并伴隨著變電所母線上的電壓大量降低時，如為了提高對電力用戶供電質(zhì)量，要求快速切除故障，也可裝設(shè)瞬時電流速斷保護(hù)。為了滿足上述要求，必要時允許保護(hù)非選擇性動作，并裝設(shè)自動重合閘或備用電源自動投入裝置來全部或部分地校正保護(hù)的非選擇性動作。當(dāng)在單側(cè)電源放射狀串聯(lián)線路上發(fā)生短路時，如果非選擇性瞬時電流速斷保護(hù)有可能是靠近電源側(cè)的非故障線路先切除，則在故障線路保護(hù)的出口回路上要考慮自保持的措施，以保證保護(hù)可靠動作。單相接地保護(hù)在變電所母線上，應(yīng)裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反映零序電壓，動作于信號。有條件安裝零序電流互感器的線路，如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，當(dāng)單相接地電流能滿足保護(hù)的選擇性

45、和靈敏性要求時，應(yīng)裝設(shè)動作于信號的單相接地保護(hù)。第七章 10kv 變電所的防雷與接地設(shè)計自然界的雷擊，會使設(shè)備遭受過電壓以及絕緣損壞等故障，因此，必須對設(shè)備采 取防雷措施。通常將雷擊過電壓分為直擊雷過電壓及感應(yīng)雷過電壓兩種，直擊雷過電 壓是由于流經(jīng)被擊物的很大雷擊電流所造成的。感應(yīng)雷過電壓是由于電磁場的劇烈改 變而產(chǎn)生的。對于所設(shè)計的變電站其電壓等級是 10kv，因此必須防止直擊雷過電壓之 外，還應(yīng)對感應(yīng)雷過電壓采取相應(yīng)措施來保護(hù)設(shè)備的安全。第一節(jié) 變電站直擊雷過電壓保護(hù)一、直擊雷的保護(hù)范圍變電所的直擊雷過電壓保護(hù)，可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。下列設(shè)施應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置：

46、1、屋外配電裝置，包括組合導(dǎo)線和母線廊道2、煙囪、冷卻塔和輸煤系統(tǒng)的高建筑物3、油處理室、燃油泵房、露天氫氣罐、大型變壓器修理間等4、雷電活動特殊強(qiáng)烈地區(qū)的主廠房、主控制室和高壓屋內(nèi)配電裝置二、避雷針、避雷線的裝設(shè)原則及接地裝置的要求1、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過 。當(dāng)有困難時，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，使兩者的接地電阻都得到降低。但為了防止經(jīng)過接地網(wǎng)反擊35kv及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的長度不得小于15m。2、獨立避雷針的接地裝置與發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)間的地中距離應(yīng)符合下式要求： ：-地中距離（m）-獨立避雷針的沖擊接

47、地電阻三、避雷針保護(hù)范圍計算（兩只等高避雷針保護(hù)范圍）1、單支避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)時式中-避雷針在水平面上的保護(hù)半徑 h -避雷針的高度 -被保護(hù)物的高度 p -避雷針高度影響系數(shù)，當(dāng)h30m時p=12、兩支等高避雷針保護(hù)范圍，應(yīng)按下列方法確定：兩針外側(cè)的保護(hù)范圍按單支避雷針的計算方法確定；兩針間的保護(hù)最低點高度ho按下式計算： ho=h-d/7p ho兩針間保護(hù)最低點的高度（m）； d兩針間的距離（m）第二節(jié) 310kv配電裝置的過電壓保護(hù)變電所的310kv配電裝置，應(yīng)在每組母線和每路架空進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器fz或氧化鋅避雷器，有電纜段的架空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬

48、外皮相連。如各架空進(jìn)線均有電纜段，避雷器與主變壓器的最大電氣距離不受限制。避雷器應(yīng)以最短的接地線與變電所、配電所的主接地網(wǎng)連接（包括通過電纜金屬外皮連接）。避雷器附近應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。據(jù)上述要求以及現(xiàn)場實際情況，本設(shè)計變電所選用兩個獨立避雷針，高度為25m ，實際安裝位置見平面布置圖 變壓器中性點避雷器型號為：h5w-90/22010kv配電裝置避雷器型號為：yh5ws-17/50 其參數(shù)如下表：避雷器額定 電壓 kv（有效值）系統(tǒng)額定電壓 kv（有效值）避雷器持續(xù) 運行電壓kv（有效值）8/20us 5ka殘壓kv（峰值）泄露電流ua不大于171013.65030第八章 微機(jī)保護(hù)一、微機(jī)保

49、護(hù)的由來與發(fā)展 配電網(wǎng)絡(luò)一般均為單端供配電網(wǎng)絡(luò)，采用的保護(hù)多為依照電磁原理或感應(yīng)原理動作的元件構(gòu)成，也可采用靜態(tài)繼電器構(gòu)成的保護(hù)裝置，但是這些繼電保護(hù)裝置都有一 個共同的特點，它們的輸入、輸出量以及在繼電保護(hù)裝置各個環(huán)節(jié)的“流通”過程中 的“信息”都是“模擬量”，因此統(tǒng)稱為“模擬型繼電保護(hù)裝置”。從 20 世紀(jì) 70 年代 開始，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展帶來了新的工業(yè)革命，一種新型的繼電保護(hù)裝置應(yīng)運而生，這就是微機(jī)保護(hù)裝置。它們除了輸入量及部分輸出量仍以“模擬量”形式出現(xiàn)外，在繼電保護(hù)裝置各環(huán)節(jié)的“流通”過程中的“信息”已經(jīng)變?yōu)椤皵?shù)字量”，因此又稱為“數(shù)字型繼電保護(hù)裝置”。其工作原理為：首先將以模

50、擬量輸入的電流、電壓的瞬時值變換成離散的數(shù)字量，然后才送入計算機(jī)的中央處理器，按規(guī)定的算法和程序進(jìn)行運算，且將運算結(jié)果隨時與給定的數(shù)字進(jìn)行比較，最后做出是否跳閘的判斷。計算機(jī)在繼電保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用從 20 世紀(jì) 50 年開始，70 年代世界上掀起了計算 機(jī)保護(hù)的研究高潮。微機(jī)繼電保護(hù)的真正的工程應(yīng)用出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 80 年代。據(jù)統(tǒng)計，1986 年日本的繼電保護(hù)設(shè)備總產(chǎn)值中微機(jī)保護(hù)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到一般，20 世紀(jì) 90 年代 日本危機(jī)保護(hù)產(chǎn)值比重超過 80%。之后，微機(jī)繼電保護(hù)主要的發(fā)展方向是多 cpu、單 片機(jī)、并行處理式以及引進(jìn)人工智能等。我國在這方面起步相對較晚，20 世紀(jì) 80 年代國

51、內(nèi)各高校及電力部門發(fā)展這方面 的研究工作，到 20 世紀(jì) 90 年代推出了不少成型的產(chǎn)品，2000 年之后則進(jìn)入了全面應(yīng) 用的時期。二、微機(jī)保護(hù)的基本構(gòu)成微機(jī)保護(hù)由“硬件”與“軟件”兩部分構(gòu)成，以下作簡單介紹：1、微機(jī)保護(hù)的“硬件”微機(jī)保護(hù)的“硬件”由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、cpu 主系統(tǒng)、 開關(guān)量輸出、輸入系統(tǒng)及外圍設(shè)備組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又稱為模擬量輸入系統(tǒng)，它的 作用是將從互感器二次側(cè)輸出的電壓、電流等模擬量經(jīng)過隔離、采樣、a/d 變換等步 驟轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能接受與識別的數(shù)字量，然后送入 cpu 主系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及運算； 開關(guān)量輸出、輸入系統(tǒng)得作用主要是輸出跳閘、信號等信息；外圍設(shè)備包括打印及調(diào) 試

52、、整定設(shè)備等。通常整套硬件是用單獨的專用的機(jī)箱組裝成的。2、微機(jī)保護(hù)的“軟件”微機(jī)保護(hù)的“軟件”由初始化模塊、數(shù)據(jù)采樣管理系 統(tǒng)模塊、故障檢出模塊、故障計算模塊與自檢模塊等組成。根據(jù)保護(hù)的功能與性能的 不同，模塊的數(shù)量與內(nèi)容也有所區(qū)別，這些程序一般都已經(jīng)固化在芯片中。微機(jī)保護(hù) 的“軟件”的核心部分是故障檢出模塊和故障計算模塊，這些模塊通常是根據(jù)所需設(shè) 置保護(hù)（如電流保護(hù)）的保護(hù)算法，用匯編語言編寫而成。三、微機(jī)保護(hù)的特點1、微機(jī)保護(hù)具有多功能性；2、微機(jī)保護(hù)具有靈活性；3、微機(jī)保護(hù)具有很高的可靠性；4、維護(hù)調(diào)試方便；5、微機(jī)保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性1）具有多重性；2）基建投資和運行費用低；3）隨著微機(jī)芯片

53、的性能價格比的不斷提高，今后微機(jī)保護(hù)的價格回比傳統(tǒng) 保護(hù)裝置還要低。四、微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的“硬件”由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、cpu 主系統(tǒng)、開關(guān)量輸出、輸入系統(tǒng)及外 圍設(shè)備等四部分組成。1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又稱為模擬量輸入系統(tǒng)，它 由電壓形成，低通模擬濾波器（ale）、采樣保持（s/h）、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（mpx） 與模數(shù)轉(zhuǎn)換器（a/d）幾個環(huán)節(jié)組成。其作用是將電壓互感器（tv）和電流互感 器（ta）二次輸出的電壓、電流模擬量經(jīng)過上述環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能接受和識別 的，而且大小與輸入量程成正比，相位不失真的數(shù)字量，然后送入 cpu 主系統(tǒng)進(jìn) 行處理及計算。2. cpu 主系統(tǒng)如上圖 10-

54、1 所示，微機(jī)保護(hù)的 cpu 主系統(tǒng)是由 mpu 微處理微處理器用于控制與計算，由于微機(jī)保護(hù)的信息量大、要求處理的速度快，因此 一般都采用 16 位以上的高速芯片。這里采用 intel 公司生產(chǎn)的 8098 單片機(jī)，由其 執(zhí)行控制和運算功能。它包含 16 位 cpu，片內(nèi) 8kb rom/eprom，高速輸入/輸 出接口，4 個多用途 i/o 口，全雙工串行口，4 路 10 位 a/d 轉(zhuǎn)換器，脈寬調(diào)制器，1 個 16 位監(jiān)視定時器，2 個 16 位定時器，4 個軟件定時器，存儲器控制器及中斷 控制器等主要部件。prom 用于存儲各種程序及必要的數(shù)據(jù)，如操作系統(tǒng)、保護(hù)算法、數(shù)據(jù)濾波、自 檢程序等。ram 用于存放經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理的電力系統(tǒng)信息，以及各種中間計算結(jié)果、 和需要輸出的數(shù)據(jù)，由于信息量很大，而 ram 的容量是有限的，因此 ram 中所 存放的信息只是故障前的若干周波的信息，而正常情況下的信息則采用“流水作 業(yè)”的方式存儲。 接口板是主系統(tǒng)不可缺少的組成部分，它是主系統(tǒng)御外界交流的通道。 定時器是計算機(jī)本身工作、采集以及