【110kV變電站繼電保護(hù)方案改造設(shè)計(jì)10000字（論文）】

頁1緒論1.1研究背景及意義在電力系統(tǒng)運(yùn)行的時候，可能會發(fā)生各種各樣的故障。這些故障很容易導(dǎo)致電力運(yùn)行時引起事故。為了防止這些事故，保證電力系統(tǒng)能正常運(yùn)行，這時就需要采取一定手段控制電路的運(yùn)行方式。輸電線路是其中很典型的有可能發(fā)生電氣事故的電氣元器件之一，當(dāng)事故發(fā)生時，就需要切除發(fā)生故障的故障線路，使正常的部分能正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)這些功能的就必須要依靠繼電保護(hù)裝置?，F(xiàn)某個110kV的降壓變電所從距離為50km的110kV變電站受電。這一地區(qū)溫度在38℃至–10℃之間，年負(fù)荷增長在3%。表1-1變電站參數(shù)表電壓等級線路名稱最大負(fù)荷（MW）COSФ負(fù)荷級別供電距離（KM）Tmax及同時率35KV機(jī)械廠200.851104500/0.9鋼鐵廠150.8115造紙廠100.828化工廠200.827冶煉廠150.8511010KV醫(yī)院50.85123000/0.85瓦廠30.8523毛紡廠20.821.0水泥廠10.822紡織廠10.821.0水廠20.8111.2研究內(nèi)容繼電保護(hù)制動裝置,作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)基本構(gòu)成中一個不可或或缺少的部分,在有效確保動力電網(wǎng)的正常工作運(yùn)行安全方面就具有著舉足輕重的重要意義。當(dāng)一個局部并網(wǎng)電力系統(tǒng)一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時,可以迅速地將所有故障保護(hù)設(shè)備從整個電網(wǎng)中全部切除、對此為保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全正常運(yùn)行已經(jīng)做出了極大量的貢獻(xiàn);但是由于保護(hù)裝置的自身問題以及相關(guān)工作人員的不當(dāng)操作可能會導(dǎo)致及其嚴(yán)重的電力安全在事故，而繼電保護(hù)裝置則有效的避免了大量的由這些原因產(chǎn)生的安全事故。而我國網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用情況也充分表明,在有效確保我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行這一方面的防繼電保護(hù)確實(shí)功不可沒。為此本文以某偏遠(yuǎn)地區(qū)電力變電站110kv輸電線路交流繼電保護(hù)技術(shù)作為課題研究的主要對象,對其應(yīng)用進(jìn)行深入研究。因?yàn)槭菍δ车氐?10kV的降壓變電站進(jìn)行改造，所以要對其部分的裝置進(jìn)行分析計(jì)算，是否能符合當(dāng)?shù)氐匿撹F廠和醫(yī)院等一二級負(fù)荷的需求，這就需要我們用到各器件的選型與判斷，同時要保證其是否能安全平穩(wěn)運(yùn)行，即后期的繼電保護(hù)工作，這就是本次課題研究的主要內(nèi)容。2繼電保護(hù)基本原理及主接線設(shè)計(jì)2.1繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)控制裝置需要能及時反應(yīng)所有電氣設(shè)備的異常故障和不正常連續(xù)工作運(yùn)行狀態(tài)并自動迅速地,有效的選擇性有效地利用動作于繼電斷路器將所有故障連接設(shè)備從電氣系統(tǒng)中直接切除。繼電保護(hù)的兩種主要用途:用于當(dāng)某些指定專用電網(wǎng)電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生任何足以嚴(yán)重或者損壞某些繼電器的設(shè)備或或者可能嚴(yán)重危及某些指定專用電網(wǎng)安全正常持續(xù)運(yùn)行的各類繼電設(shè)備故障時,使被指定用于及時保護(hù)這些繼電器的設(shè)備快速安全地地脫離某些指定專用電網(wǎng);對某些指定電網(wǎng)的非正常間斷工作持續(xù)運(yùn)行及某些電網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)備的非正常持續(xù)工作運(yùn)行狀態(tài)時它還可能及時準(zhǔn)確判斷到并發(fā)出各種故障斷電警報(bào)或者斷電信號,以便迅速對其進(jìn)行故障處理,使之恢復(fù)正常。繼電保護(hù)的基本要求主要有四點(diǎn):“選”，“快”，“敏”“靠”，即選擇性，快速性，靈敏性，可靠性。我們可以具體理解成繼電保護(hù)需要做到有效選擇，快速切斷，有相當(dāng)?shù)撵`敏性以及最大可能的可靠性。繼電保護(hù)的基本任務(wù)之一是將故障元件從電力系統(tǒng)中分離開來，它的前提是要快速準(zhǔn)確，也就是快速性和可靠性，使得電力系統(tǒng)中沒有發(fā)生故障的配件能夠正常運(yùn)行；不正常運(yùn)行時根據(jù)發(fā)出信號進(jìn)行跳閘，這個時候不需要保護(hù)迅速動作，以防干擾產(chǎn)生誤動作。2.2繼電保護(hù)方案中主接線設(shè)計(jì)的基本要求再考慮到繼電保護(hù)的措施之前，主接線的要求還要先考慮到使電路能安全可靠的運(yùn)行。他在不同性質(zhì)的電路中都有不同的接線方式和參數(shù)設(shè)計(jì)等特殊要求，所以必須要考慮到它的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以便于繼電保護(hù)方案的展開以及后期擴(kuò)建的需求。2.2.1可靠性主接線的可靠性指的是實(shí)際運(yùn)行的時候?qū)τ脩舫掷m(xù)供電。它的可靠性是由它的組成元件所支撐的，所以不能只是單純的從一次設(shè)備考慮，還要考慮到二次設(shè)備對可靠性的影響，這時還是要考慮到繼電保護(hù)在線路中的作用。當(dāng)二次設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置接受故障信號后跳動，切斷故障電路，使得正常電路可靠運(yùn)行。2.2.2靈活性靈活性有以下幾方面的要求：(1)便于操作，靈活使用(2)在不影響供電的情況下，可以運(yùn)用斷路器等設(shè)備進(jìn)行檢修(3)要考慮到日漸增加的電力負(fù)荷，變壓器和回路數(shù)都有增加的可能，所以在設(shè)計(jì)主接線時，要考慮到5年左右的擴(kuò)建可能，應(yīng)當(dāng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟亍?.2.3經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)中既要考慮安全可靠，又要做到經(jīng)濟(jì)便捷。(1)主接線的布局應(yīng)該簡單明了，用來節(jié)省隔離開關(guān)、斷路器此類一次設(shè)備的成本；若想使保護(hù)和控制方式不要太過復(fù)雜，可以降低二次設(shè)備運(yùn)行和電纜的成本；若要限制短路電流，不僅要選擇價格合理的電器設(shè)備，還要選擇在終端或分支變電站中的直降式變電站與質(zhì)量高安全可靠的簡便的電器設(shè)備代替高壓側(cè)斷路器。(2)運(yùn)行成本小。年度的運(yùn)行費(fèi)包括以下幾種：電能損耗的費(fèi)用、平時大小維護(hù)的費(fèi)用等。合理選型能降低成本。(3)采用三相變壓器可以節(jié)省占地面積，也可以為后續(xù)配置留有余地。2.3選擇原則該變電站的接線原則，要根據(jù)電力系統(tǒng)的負(fù)荷等級和地位來考慮，其中出線的回路數(shù)和負(fù)荷性質(zhì)，實(shí)際使用時電氣設(shè)備的特征，具體情況要根據(jù)變電所的額定容量來考慮，同時滿足供電充足，運(yùn)行方便，節(jié)約成本和便于后續(xù)的擴(kuò)建。具體的選擇原則如下:變電所的高壓側(cè)一端接線，要考慮到不用斷路器的情況。35kV接線設(shè)計(jì)，我采用的是單母線或單母線分段接線。10kV接線設(shè)計(jì)，我采用的是單母線分段接線方式。增設(shè)旁路點(diǎn)，用來不斷電檢修。2.4110KV主接線設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了兩種電線的主接線方案：方案一：單母線分段帶旁路母線，分段斷路器兼作旁路斷路器。方案二：雙母線帶旁路母線，母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器。方案一的的接線方式簡單靈活，操作便捷，投資成本低，設(shè)置旁路母線后可不停電檢修出線斷路器；但任一母線故障后都會告成50%的用戶中斷供電，這對110kV線路來說是不允許的。方案二的接線方式靈活性和可靠性高，故障停電時長短，因此被廣泛使用。綜合對比，本論文中選用方案二為110kV側(cè)的電氣主接線方式。下圖2-1為110kV側(cè)的電氣主接線圖。圖2-1主接線方案二通過比較可知，方案一最經(jīng)濟(jì)，而方案二在保證供電可靠性的前提下，是比較經(jīng)濟(jì)的最佳方案。3變電站電力網(wǎng)短路電流計(jì)算3.1電力系統(tǒng)中發(fā)生短路的后果電力系統(tǒng)中直接發(fā)生交流短路的幾種后果主要的短路后果包括有幾種短路瞬間產(chǎn)生釋放的巨大熱量和交流短路電流巨大的高壓電都會直接使家用電器設(shè)備本身遭到各種嚴(yán)重破壞或直接縮短設(shè)備使用壽命;也會使電力系統(tǒng)中部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的工作電壓大幅降低,給廣大用戶生活造成巨大經(jīng)濟(jì)損失;嚴(yán)重破壞電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的安全穩(wěn)定性,甚至還會引起電力系統(tǒng)高頻振蕩,造成系統(tǒng)大面積的的停電或火災(zāi)使電力系統(tǒng)土崩瓦解；短路電流有可能會產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場，從而影響到自動控制系統(tǒng)。3.2短路計(jì)算的目的針對本次的設(shè)計(jì),短路電流值計(jì)算其中的主要內(nèi)容之一就是:短路繼電保護(hù)的配置與整定。系統(tǒng)中應(yīng)該配置什么樣的繼電保護(hù)方案以及這些繼電保護(hù)裝置的各種參數(shù)進(jìn)行如何整定,都必須根據(jù)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種短路故障情況進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算與分析,而且不但需要準(zhǔn)確地計(jì)算出短路點(diǎn)的長度與短路電流,還需要準(zhǔn)確地計(jì)算出短路電流在網(wǎng)絡(luò)各個支路之間的分流系數(shù),并且需要制定出多種可供選擇方式的短路計(jì)算。綜上所述,對于目前來說電力系統(tǒng)的各種短路斷電事故發(fā)生情況及其進(jìn)行科學(xué)計(jì)算與數(shù)據(jù)分析也就顯得十分重要。不管是對整個電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),或者甚至是電力運(yùn)營與管理,每一個環(huán)節(jié)也都不可避免了少不了需要針對電力短路器的故障情況進(jìn)行科學(xué)分析與綜合計(jì)算。但是,實(shí)際上各種電力系統(tǒng)也可能會因此變得更加十分復(fù)雜,突然短路發(fā)生供電短路的瞬間最大暫態(tài)電流變化計(jì)算過程也將會變得更加復(fù)雜,要精準(zhǔn)地準(zhǔn)確計(jì)算并得出任意一個時刻可能發(fā)生的突然短路最大電流就可能會因此變得很困難。然而在實(shí)際的建筑工程中并不僅僅要求需要十分準(zhǔn)確的允許測量誤差計(jì)算出的結(jié)果,但卻必須滿足要求允許測量誤差計(jì)算的操作方法簡單,適用,其中標(biāo)準(zhǔn)測量的計(jì)算結(jié)果只能是需要要求可以完全準(zhǔn)確的滿足各類建筑施工過程中的各種允許測量誤差。因此,工程中最為適用的一種直流短路假設(shè)電流近似計(jì)算,就是一種采用在某些短路假設(shè)電流條件下的近似計(jì)算法的方法,這種近似計(jì)算法的方法在目前我國的各種電力工程中被廣泛稱為近似直流短路輸出電流的一種實(shí)用工程計(jì)算。3.3短路計(jì)算步驟在線路中選取三個短路點(diǎn)，d-1，d-2，d-3如圖3-1所示圖3-1等值電路圖和各短路點(diǎn)在整個系統(tǒng)中分別選擇3個簡單的短路接觸點(diǎn)d-1,d-2,d-3。之所以我們選擇這三點(diǎn)主要是因?yàn)楸敬慰刂葡到y(tǒng)在工作時需要對零序電流進(jìn)行保護(hù),通過這三點(diǎn)計(jì)算得出最大的和小零序電流,為后面進(jìn)行零序電流的整定打下了基礎(chǔ)。當(dāng)d1點(diǎn)短路時圖3-2正序電路圖3-3負(fù)序電路圖3-4零序電路短路電流計(jì)算通常統(tǒng)一采用基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud值，基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電流計(jì)算公式見式I（3-1）基準(zhǔn)電流：Id基準(zhǔn)電壓：Ud基準(zhǔn)電抗計(jì)算公式見式X（3-2）基準(zhǔn)電抗：變壓器電抗的標(biāo)幺值：X變壓器的短路電壓：U額定容量：SN三相短路電流的有名值計(jì)算公式見式I（3-3）4主要設(shè)備的選型方案設(shè)計(jì)4.1斷路器的保護(hù)功能高壓斷路器正常工作時,切換其工作方式,將設(shè)備和線路的工作運(yùn)行模式產(chǎn)生改變,起到了控制的作用,設(shè)備在工況下發(fā)生了故障時,將所有故障部件都進(jìn)行了切除,使得所有的無故障部件功能正常地運(yùn)轉(zhuǎn),不影響整個斷路器的正常使用,起到了安全保護(hù)的作用。4.2各斷路器的選擇4.2.1110kV斷路器的選擇變壓器的額定電壓是110kV,額定電流應(yīng)大于長期工作電流（4-1）根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果所得結(jié)論LW25-110/1250型斷路器最合適表4-1110kV斷路器數(shù)量額定電流I（A）額定開斷電流（KA）極限通過電流Igf(kA)4秒熱穩(wěn)定電流(kA)LW25-110/125031250252525經(jīng)檢驗(yàn)后（1）Ue=110kV=額定電壓（2）額定電流大于大于長期工作電流（3）母線短路電流是2.71KA（4）斷路器的額定開斷電流是25KA所以這一斷路器符合變電站的要求。短路三相沖擊電流：ich=7.83(kA)根據(jù)表5-1可得極限電流是25(kA)Ich<Igf所以斷路器的動穩(wěn)定性符合動穩(wěn)定要求通過公式β//=ΣI(0)/ΣI(4)=3.07/2.71=1.13查曲線：tep＝3.6秒熱穩(wěn)定校驗(yàn)：β//=ΣI(0)/ΣI(4)=3.07/2.71=1.13熱容量查曲線得：Qdt=I（4）2tep=26.4(kA2S)該斷路器的熱穩(wěn)定電流是25(kA)It2t=252×4=2500(kA2S)I（4）2tep<It2t由其平方比可得滿足要求由上表可得，該斷路器可以工作在40℃～40℃本次設(shè)計(jì)的要求是在-10℃～38℃的環(huán)境下進(jìn)行變電站繼電保護(hù)方案的改造，所以符合要求經(jīng)檢驗(yàn)，該斷路器滿足本次變電站要求。4.2.2主變35kV側(cè)斷路器的選擇變壓器的額定電壓是35kV,額定電流應(yīng)大于35kV主變最大負(fù)荷下的0.7倍的電流（4-2）根據(jù)上述要求，可以選擇下表中的斷路器表4-235kV斷路器數(shù)量額定電流I（A）額定開斷電流（KA）極限通過電流Igf(kA)4秒熱穩(wěn)定電流(kA)LW8-35/160031600252525經(jīng)檢驗(yàn)后（1）Ue=35kV=額定電壓（2）經(jīng)上述計(jì)算后可得額定電流大于大于長期工作電流（3）母線短路電流是7.28KA（4）斷路器的額定開斷電流是25KA所以這一斷路器符合變電站的要求。短路三相沖擊電流：ich=19.84(kA)根據(jù)表5-2可得極限電流是25(kA)Ich<Igf所以斷路器的動穩(wěn)定性符合動穩(wěn)定要求通過公式β//=ΣI(0)/ΣI(4)=7.78/7.28=1.07查曲線：tep＝3.55秒熱容量查曲線得：Qdt=I（4）2tep=188(kA2S)該斷路器的熱穩(wěn)定電流是25(kA)It2t=252×4=2500(kA2S)動穩(wěn)定校驗(yàn)三相沖擊電流：ich=58.4(kA)斷路器的極限通過電流Igf=80(kA)ich<Igf符合動穩(wěn)定要求I（4）2tep<It2t由其平方比可得滿足要求由上表可得，該斷路器可以工作在40℃～40℃本次設(shè)計(jì)的要求是在-10℃～38℃的環(huán)境下進(jìn)行變電站繼電保護(hù)方案的改造，所以符合要求經(jīng)檢驗(yàn)，該斷路器滿足本次變電站要求。4.2.335kV出線斷路器的選擇變壓器的額定電壓是35kV,額定電流應(yīng)大于35kV側(cè)的極限出線電流。（4-3）根據(jù)上述要求，可以選擇下表中的斷路器表4-335kV出線斷路器型號數(shù)量技術(shù)參數(shù)額定電流I（A）額定開斷電流（KA）極限通過電流Igf(kA)4秒熱穩(wěn)定電流(kA)LW8-35/63010630252525經(jīng)檢驗(yàn)可得（1）Ue=35kV=額定電壓（2）經(jīng)上述計(jì)算后可得額定電流大于大于長期工作電流（630>464）（3）母線短路電流是7.28KA（4）斷路器的額定開斷電流是25KA所以這一斷路器符合變電站的要求。短路三相沖擊電流：ich=19.84(kA)根據(jù)表5-3可得極限電流是25(kA)Ich<Igf所以斷路器的動穩(wěn)定性符合動穩(wěn)定要求通過公式β//=ΣI(0)/ΣI(4)=7.78/7.28=1.07查曲線：tep＝3.55秒熱容量查曲線得：Qdt=I（4）2tep=188(kA2S)該斷路器的熱穩(wěn)定電流是25(kA)It2t=252×4=2500(kA2S)I（4）2tep<It2t由其平方比可得滿足要求由上表可得，該斷路器可以工作在40℃～40℃本次設(shè)計(jì)的要求是在-10℃～38℃的環(huán)境下進(jìn)行變電站繼電保護(hù)方案的改造，所以符合要求經(jīng)檢驗(yàn)，該斷路器滿足本次變電站要求。5繼電保護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)中參數(shù)計(jì)算為了充分滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對于交流供電的巨大需求,需要在每個用戶的一側(cè)分別安裝一個電容器,提高每個用戶側(cè)的供電功率損失因數(shù)。35kv以下線路電流功率變化因數(shù)在0.9左右,10kv在0.9,至0.9以上。由題目得，可以算出補(bǔ)償后的最大無功功率表5-1各電壓級負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)電壓等級線路名稱最大有功（MW）最大無功（MVAr）COSФ負(fù)荷級別Tmax同時率35KV機(jī)械廠209.190.9145000.9鋼鐵廠157.270.91造紙廠115.330.92化工廠209.190.92冶煉廠157.270.9110KV醫(yī)院31.460.9130000.85瓦廠20.920.92毛紡廠10.490.92水泥廠1.20.580.92紡織廠0.80.390.92水廠20.920.915.2主變壓器的主保護(hù)配置變壓器的主要保護(hù)采用差動保護(hù)，但是大型變壓器的內(nèi)部產(chǎn)生故障時不能動作，所以要和瓦斯保護(hù)配合使用。5.2.1瓦斯保護(hù)瓦斯穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)是一種指系統(tǒng)運(yùn)用一種基于反應(yīng)物或氣體的穩(wěn)定狀態(tài)操作瓦斯穩(wěn)壓繼電器防止其內(nèi)部故障。在這臺采用三級瓦斯繼電防火安全保護(hù)的自動繼電器內(nèi),上部和下部都分別安裝了一個采用密封式的金屬水銀螺絲連接點(diǎn)。浮筒與滾動檔板之間能夠同時圍繞不同的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行工作時,,水銀兩個連接點(diǎn)被自動切斷;而且在排檔板由于自己的機(jī)身重量過大導(dǎo)致機(jī)身下垂,其與內(nèi)部水銀的兩個連接點(diǎn)也被自動切斷了。瓦斯廠的繼電器產(chǎn)品可以再細(xì)分成很多類，比如浮筒、檔板,其中跳閘信號輸入回路與上層跳閘開口杯電器相連,跳閘時信號回路與下層跳閘擋板開口相連。所謂中斷瓦斯信號保護(hù)供電信號停止動作,即是將所指因?yàn)楦鞣N自然原因而中斷導(dǎo)致的在繼電器內(nèi)部接上一個裝有開口杯的瓦斯信號供電回路上的接點(diǎn)停止閉合,光學(xué)數(shù)字燈或標(biāo)志燈接點(diǎn)熄滅。圖5-1瓦斯保護(hù)原理示意圖5.2.2差動保護(hù)差動保護(hù)系統(tǒng)是對變壓器進(jìn)行的一種主保護(hù),它是按照循環(huán)中的電流原則進(jìn)行裝設(shè)。主要用途是一種用來用于防止在雙向一繞道分組或三繞組中在變壓器的各繞組內(nèi)部和其它各引入端的電源連接線上所可能發(fā)生的各類繞組相間匝道短路防止故障,同時還具備可以通過作為一個短路保護(hù)單元的繞組來對變壓器的一個相間短路匝道進(jìn)行短路防止故障。變壓器的兩個差動電壓保護(hù)裝置涉及的廣到的應(yīng)用范圍主要可能是指用于構(gòu)成兩個差動變壓器的兩個差動電壓保護(hù)器和電流互感器之間的一些電氣保護(hù)裝置、以及一些用來移動連接這些電氣裝置的供電導(dǎo)線。由于進(jìn)行差動動作保護(hù)對于相鄰保護(hù)區(qū)外的任何故障并不是沒有任何保護(hù)動作,因此進(jìn)行差動動作保護(hù)并沒有必須與相鄰保護(hù)區(qū)外的任何相鄰區(qū)內(nèi)元件同時進(jìn)行差動保護(hù),而且它們在故障動作保護(hù)數(shù)量和故障動作保護(hù)持續(xù)期間時限上的相互不能匹配,所以當(dāng)相鄰保護(hù)器和區(qū)內(nèi)元件發(fā)生任何故障時,它們就沒有能夠瞬時性地停止保護(hù)動作。（1）按躲開外部故障最大不平衡電流整定，即：（5-1）（2）按躲開電流互感器二次回路斷線時整定，即：I（5-2）取=2171A，折合至二次側(cè)為：Idz.j=2171/(4000/5)=2.71(A)，BCH-2工作線圈匝數(shù)為：W圖5-2差動保護(hù)原理示意圖采用LW25-110/1250繼電器作為保護(hù)配置。5.3母線的保護(hù)配置母線保護(hù)選擇采用母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù)，本次設(shè)計(jì)的母線采用的是雙母線帶旁路母線接線,采取這種接線方式的優(yōu)勢在于它的運(yùn)行方式的多樣性，在電路中能夠靈活配置。母線的差動保護(hù)是按照環(huán)流原理構(gòu)成的，要在連接元件上加上電流互感器，這些互感器的特性完全相同，二次繞組與端子相連，差動繼電器連接在兩個連接線之間，如圖5-3所示。圖5-3電流相位比較式母線差動保護(hù)示意圖母線是各線路的匯總同時也承擔(dān)著電能分配的任務(wù)，變電站的母線是電力系統(tǒng)中的重要組成部分。它的安全與否，影響著電力系統(tǒng)總體的安全可靠性，如果母線沒有安全可靠的保障，整個電力系統(tǒng)都有可能陷入癱瘓，所以母線上的繼電保護(hù)工作保障著用戶工作的可靠性,母線上發(fā)生故障時,整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有可能被打破。斷路器的回路電流與總差動電流的相位關(guān)系如下：（5-3）而流入繼電器的電流為:（5-4）母線故障時,所有有電源的線路,都向故障點(diǎn)供給故障電流,即:（5-5）按躲開母線外部的最大不平衡電流整定（5-6）—可靠系數(shù)，取1.3?！娏骰ジ衅髯儽日`差，取0.1—非周期分量系數(shù)，一般電流繼電器取1.5～2。—母線差動保護(hù)外部短路時流過的最大短路電流。由于起動元件采用BCH—2型差動繼電器，故取=1，=0.1，=1.3。起動電流：（5-7）二次電流為：BCH—2型差動匝數(shù)為：（5-8）取=3匝，=16A。由于母線保護(hù)用110kV系統(tǒng)中，故BCH—2短路線匝為〝B—B〞。起動元件靈敏度計(jì)算：，滿足要求。零序電壓元件=6.6零序電壓元件=18，滿足要求。繼電器選用DSA2391母線差動保護(hù)裝置。5.4輸電線路保護(hù)方案距離式破壞保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)備是以一種用來測量反映從最初發(fā)生的保護(hù)故障所在地點(diǎn)一直到被破壞保護(hù)物和安裝物的位置不遠(yuǎn)處之間的保護(hù)距離(或者說保護(hù)阻抗)的速度大小,并且隨著保護(hù)距離的不斷增加和速度遠(yuǎn)近而來確定其持續(xù)動作量和持續(xù)時間的一種保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備。該阻抗保護(hù)的主要組成元件(單位測量器和單位控制元件)均被明確稱為高級阻抗動作繼電器,其阻抗動作的持續(xù)時間也應(yīng)該具有一定階梯性。當(dāng)未將故障目標(biāo)點(diǎn)至所設(shè)保護(hù)自動安裝區(qū)域位置之間的設(shè)定實(shí)際保護(hù)阻抗數(shù)值超出了上述預(yù)定限制值,則只能說明未將故障目標(biāo)點(diǎn)處的位置在所設(shè)的保護(hù)安裝區(qū)域之外,保護(hù)不需要做任何保護(hù)動作;但是,當(dāng)上述的實(shí)際阻抗限制值小于設(shè)定的保護(hù)限制值時,則只能說明未將故障目的點(diǎn)設(shè)置位于所設(shè)定需進(jìn)行保護(hù)的位置范圍之內(nèi),進(jìn)行任何保護(hù)安裝操作。當(dāng)再額外加上一個方向特征元件(同時具有不同方向運(yùn)動特征)及其他的時間特征元件,即可直接組成一臺具有階梯式時間特征的超遠(yuǎn)距離自動保護(hù)控制設(shè)備。例如,當(dāng)設(shè)備發(fā)生線路故障供電線路的工作電流范圍超出規(guī)定阻抗值時繼電器電流允許準(zhǔn)確的控制工作線路電流,保護(hù)電子設(shè)備的線路動作穩(wěn)定性能和通過阻抗保護(hù)電路設(shè)備的發(fā)生故障線路電流范圍大小都可能與此無關(guān)。距離電流保護(hù)的系統(tǒng)工作基本原理主要原因是由于電網(wǎng)電流距離保護(hù)整體額定值的正確選取、保護(hù)波動范圍以及靈敏度和系數(shù)等多個技術(shù)方面均直接受其影響涉及到我國電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接線和連續(xù)供電方式和系統(tǒng)中的運(yùn)行管理模型的等等因素,在35kv及以上工作電壓的各種復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)中,很難真正達(dá)到提高選擇性、靈敏度以及迅速準(zhǔn)確切除網(wǎng)絡(luò)故障的技術(shù)要求,為此我們專門采用了一種距離電流保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)方案來對其進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。距離反應(yīng)保護(hù)主要含義是泛泛指一種通過確定反應(yīng)故障事件發(fā)生點(diǎn)至其反應(yīng)保護(hù)部件安裝點(diǎn)的位置和保護(hù)工作運(yùn)行地點(diǎn)之間的保護(hù)距離(包括電磁場和阻抗),并且隨著保護(hù)距離的不斷增加和時間遠(yuǎn)近可以確定其保護(hù)動作量和持續(xù)時間的距離保護(hù)。輸電線路的主保護(hù)采用距離Ⅰ、Ⅲ保護(hù)，后備保護(hù)采用零序電流Ⅰ、Ⅲ保護(hù)電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行簡單，工作可靠以及經(jīng)濟(jì)成本低，但是系統(tǒng)的運(yùn)行方式會影響到電流保護(hù)的靈敏度，特別是在復(fù)雜電路中，輸電線路會變長，電力負(fù)荷等級會更高，繼電保護(hù)配置的要求也同時變高，此時就很難采取上述的保護(hù)，為了不影響到電流保護(hù)靈敏度，以及快速切除故障，這時就需要“距離保護(hù)”使得保護(hù)的性能更加完善。圖5-4距離保護(hù)原理接線圖線路中任何一點(diǎn)發(fā)生接地短路時，該點(diǎn)的三倍零序電流(或電壓)都等于該點(diǎn)的三相電流(或電壓)的向t和，即（5-9）（5-10）取=0.8，=1.2,=1,=1.15。線路的最大靈敏角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)也一般取60o～80o,取=80o。對于輸電線路距離Ⅰ段：（5-11）（5-12）距離Ⅲ段：最小負(fù)荷阻抗整定阻抗>1.5,滿足要求。Iop1=K×Ifhmax=10×144=1440A(K：勵磁涌流倍數(shù)10；負(fù)荷電流24×6=144A)二次值：Iop1=14406001=2.4A，時間t1=0s,過流Ⅰ段復(fù)壓元件退出，方向元件退出。過流Ⅱ段保護(hù)過流Ⅱ段保護(hù)定值：按保證最遠(yuǎn)低壓側(cè)故障有靈敏度整定。Iop2=I(2)kminKsen=361.161.3=277.82A(匯集線一末端最遠(yuǎn)箱變低壓側(cè)母線兩相短路電流折算到高壓側(cè)的值361.16A)，二次值Iop2=277.826001=0.46A,時間t2=0+0.3=0.3s，方向由母線指向線路，復(fù)壓元件退出。過流Ⅲ段保護(hù)過流Ⅲ段保護(hù)定值：按躲過最大負(fù)荷電流整定。Iop3=Krel×Ifh.max=1.3×144=187.2A(負(fù)荷電流24×6=144A)二次值Iop3=187.2/600=0.31A,時間t3=0.6s。繼電器選用MLP-71系列多功能微機(jī)線路成套保護(hù)及自動裝置。5.5防雷裝置規(guī)劃本設(shè)計(jì)場地比較開闊，且占地面積較大，假設(shè)需要保護(hù)的區(qū)域是，需要4個避雷針，避雷針的規(guī)劃如圖5-5。圖5-5規(guī)劃圖其中對角線求避雷針的高度公式為，最終選擇4根等高的30m避雷針5.5.1單根避雷針的保護(hù)范圍單避雷針的保護(hù)區(qū)域的計(jì)算原理如圖5-6圖5-6原理圖（5-13）（5-14）其中由此我們求（5-15）5.5.2多根避雷針保護(hù)范圍等高避雷針保護(hù)區(qū)域計(jì)算原理如圖4.4。圖4.4原理圖O點(diǎn)以下高度的計(jì)算公式（5-16）截面為的水平面上的保護(hù)范圍計(jì)算公式（5-17）因?yàn)楸芾揍樀臋M向和縱向距離相同，只算即可（5-18）在水平面上（5-19）綜上論述，變電站均處于避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，滿足防雷要求.5.6接地設(shè)計(jì)接地一般分為有接地體和接地引下線組成，接地體通常又分為自然接地體和人工接地體兩大類人工接地體人工接地體是指專門為接地需要在地中埋設(shè)的接地體，一般分為水平接地和垂直接地兩種。垂直接地體是工廠用圓鋼或角鋼垂直打入地下，水平接地極一般用圓鋼或扁鋼在地中水平敷設(shè)，埋入地下約60cm~80cm。自然接地體自然接地體是指利用已埋設(shè)在水下或地中的各種金屬部件構(gòu)成接地體。接地主要作用是為了將短路時的大電流泄入地下，避免造成過電壓的危害，接地的良好與否會直接影響保護(hù)作用的發(fā)揮，所以接地阻值與系統(tǒng)的安全運(yùn)行有緊密的聯(lián)系。接地類型有很多，不同類型的接地，其具體的要求也會不相同，由于場址面積的限制，不可能做到面面具同，為此我們采用公共接地的方案，接地電阻小于10歐。防雷與接地是防止變電站中電氣設(shè)備損壞和防止人體觸電的最重要的技術(shù)，我們除了要保護(hù)我們自己的人身安全以外，還要防止電氣設(shè)備發(fā)生損壞造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)束語中國的人口壓力在近些年不會過于明顯的減少，這也就意味著對電網(wǎng)和電力需求的考驗(yàn)很高,隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，對于繼電保護(hù)方案的改造也會越來越多。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷復(fù)雜化,對電網(wǎng)整定計(jì)算的要求也越來越高，本次設(shè)計(jì)主要是通過各種計(jì)算，確定各種元器件和線路的選定，根據(jù)不同溫度，選擇不同方案。本文通過實(shí)例分析某個地區(qū)變電站的設(shè)備和繼電保護(hù)的實(shí)際情況,深入剖析某個地區(qū)變電站的設(shè)備配置繼電保護(hù)以及該個地區(qū)變電站在繼續(xù)保護(hù)中存在的缺陷和問題,并結(jié)合這一地區(qū)繼電保護(hù)實(shí)施工作的具體技術(shù)特點(diǎn)和原則,并且結(jié)合實(shí)際溫度等一系列情況，研究并探討了一套適合某個地區(qū)變電站的繼續(xù)保護(hù)