35kv變電站二次系統(tǒng)設(shè)計2

第頁摘要本設(shè)計是為35KV變電站設(shè)計二次系統(tǒng)。主要內(nèi)容是對主變壓器和進出線路配置完整的保護和進行整定計算。南陽王村變電站是當?shù)刂饕╇娫O(shè)施之一，其經(jīng)過多次改造已變?yōu)楦呷萘扛咦詣踊_到現(xiàn)代化標準的一所變電站，為這個變電站設(shè)計二次系統(tǒng)十分必要，將為這個變電站安全可靠運行打下堅實的基礎(chǔ)。在對變電所一次部分的原始資料進行仔細計算和充分分析之后，本設(shè)計首先為一次系統(tǒng)配置了較為全面的繼電保護，然后是對變電所的主變壓器和進出線路進行相關(guān)的繼電保護設(shè)計，之后在一次系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行短路計算，在短路計算之后對配置的各個保護進行詳細的計算和整定，以上也是本設(shè)計的核心部分。限于篇幅和知識水準，對其他二次系統(tǒng)部分，比如信號和控制回路等只進行簡單設(shè)計和說明關(guān)鍵詞：變電站；二次系統(tǒng)；變壓器；繼電保護；整定計算AbstractThisdesignisaRelayprotectionsystemdesign.for35kv/10KVoutdoortransformersubstation.ThekeyofthistransformersubstationdesignistoConfigurationandsettingcalculation.forthetransformersubstation‘sprotectionWangcuntransformerSubstatationinNanyangcityisthemostimportantsubstationsinnanyangarea.thisSubstatationhasbeenautomatedtoachievehighstandardsofamodernsubstationAfterseveraltransformation.ItisnecessaryforthesubstationtodesignSecondarysystem.itwillmakesurethesubstationworksafely..AfterstudytheoriginaldataofthisSubstatationverycarefully,idesignafullprotectionsystemforthissubstation.,Especiallyonthemaintransformersubstationandaccesslinesassociatedrelaydesign.Thenicalculateforallnecessaryprotection.basedonthecalculateresult,ichooseeveryelectricityequipmentforthisdesign,TheCalculationaisthemostimportantpartofthispassage.Becausethelimitedofmyknowledgeandthelengthofthispassage,iintroduceotherpartofthissubstatation’sSecondarySystemverysimplelyKeywords：transformerSubstatation；SecondCircuit；Transformer；Relayprotection;Settingandcalculation目錄1概述 11.1課題背景 11.2研究現(xiàn)狀 11.3變電站簡介 21.4畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 22王村變電所簡介 32.1王村變電站電氣主接線概述及母線接線方式 32.2王村變電站的主要電氣設(shè)備的原始數(shù)據(jù) 52.2.1主變壓器銘牌數(shù)據(jù) 52.2.2電力線路原始數(shù)據(jù) 52.3王村變電所的所用變配置 62.4王村變電所二次系統(tǒng)初步配置 62.41繼電保護概述 62.42本設(shè)計主變壓器保護的初步配置 72.43本設(shè)計進出線路保護的初步配置 82.44電力電容器保護的初步配置 92.45變電所的其他二次配置 93短路計算 113.1短路計算方法概述 113.2系統(tǒng)等效電路和基準值的選取 113.3阻抗計算 133.4短路電流計算 143.4.1最大運行方式下各短路點的短路電流計算 143.4.2最小運行方式下各短路點短路電流計算 164主變保護的配置和整定計算 194.1主變主保護之一瓦斯保護的配置和整定 194.1.1瓦斯保護設(shè)計的簡介及瓦斯保護原理 194.1.2瓦斯保護的整定 214.1.3瓦斯繼電器的選型與安裝 214.2主變主保護之二縱聯(lián)差動保護的配置 234.2.1本設(shè)計縱聯(lián)差動保護的配置 234.2.2采用BCH-2繼電器的縱聯(lián)差動保護原理 234.2.3BCH-2型變壓器差動保護的整定方法 254.3主變主保護之二縱聯(lián)差動保護的整定計算 254.31計算額定電流及CT變比 254.3.2確定基本側(cè)動作電流 274.3.3線圈匝數(shù)與結(jié)果校驗 294.4過電流保護整定 304.4.1變壓器過電流保護概述 304.4.2過電流保護的選型和整定計算 304.5過負荷保護整定 314.6其他必要輔助保護 325線路保護的配置選型和整定計算 345.1本設(shè)計采取的電力線路繼電保護原理概述 345.1.1概述 345.1.2定時限過電流保護 345.1.3電流速斷保護 355.235KV進線限時速斷保護的選型和整定計算 365.2.1確定動作電流 365.2.2靈敏度校驗和動作時限整定 375.335KV進線過電流保護的選型和整定計算 375.3.1動作電流的整定計算 375.3.2靈敏度檢驗和動作時限的整定 385.435kv和10kv母聯(lián)開關(guān)速斷保護的選型和整定計算 385.510KV出線保護的選型和整定計算 395.5.110KV出線保護整定計算方法概述 395.5.210KV線路出線保護的整定計算 405.610KV電力電容器保護的配置和整定計算 456中央信號系統(tǒng)的設(shè)計 476.1信號回路設(shè)計概述 476.2本信號系統(tǒng)設(shè)計的核心部件ZC-23沖擊繼電器 476.3中央事故信號系統(tǒng) 486.4中央預(yù)告信號系統(tǒng) 49結(jié)論52參考文獻53附錄54致謝 551概述1.1課題背景現(xiàn)代的生活處處離不開電力的供應(yīng)，其中輸電變電的安全高效運行是保證電力正常供應(yīng)的重要部分。因此二次系統(tǒng)的設(shè)計必須高度重視。雖然在變電所中一次回路是主體，但是二次回路是保證一次回路能安全穩(wěn)定可靠運行的重要保障。二次回路可以對一次系統(tǒng)進行完全監(jiān)視和實時測量以及遠程操作和控制。目前無論國內(nèi)還是國外都十分重視變電站二次系統(tǒng)方面的技術(shù)創(chuàng)新和完善。隨著電腦的普及使用二次系統(tǒng)保護方面也進入了一個嶄新的智能化時代。目前,很多區(qū)域35kV新建變電站多采用綜合自動化系統(tǒng)，二次系統(tǒng)的自動化程度已經(jīng)相當高，目前正在向智能化的方向邁進。國外發(fā)達國家在這個方面領(lǐng)先于我國，但我國的研究起點較高進步快，在某些領(lǐng)域已經(jīng)達到甚至超過世界先進水準。作為一個電氣專業(yè)的學(xué)生，35kv變電站二次系統(tǒng)設(shè)計正好在我們的專業(yè)知識范疇之內(nèi)。當然僅僅依靠我們平時課堂學(xué)到的知識完成這個設(shè)計是遠遠不夠的，還需要更進一步通過學(xué)習(xí)相關(guān)資料拓展自己的知識面。1.2研究現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴大，對電網(wǎng)運行的可靠性要求也越來越高。而電力系統(tǒng)對變電站又提出了減人的要求，這兩者之問的矛盾可以通過變電站自動化技術(shù)來解決。專題報道中的文獻論述了變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展過程、新的設(shè)計思想，報道了所采用的最新技術(shù)，匯集了其主要特點，并預(yù)測了變電站自動化其今后的發(fā)展趨勢。變電站自動化系統(tǒng)集電力系統(tǒng)、電子技術(shù)、自動化、繼電保護之大成，以計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，面向變電站通盤設(shè)計，用分散、分層、分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想。它用高性能單片機構(gòu)成的IED(數(shù)字智能電子設(shè)備)和計算機主機替代了數(shù)量大、功能和結(jié)構(gòu)單一的繼電器、儀表、信號燈、自動裝置、控制屏等設(shè)備，用計算機局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)替代了大量復(fù)雜的連接電纜和二次電纜，在遵循信息共享、減少硬件重復(fù)配置的原則下，做到繼電保護相對獨立和有一定的冗余，提高變電站運行的安全可靠性，減少系統(tǒng)維護工作量和提高維護水平。鑒于本設(shè)計中變電站規(guī)模偏小故采用傳統(tǒng)二次系統(tǒng)設(shè)計方式。1.3變電站簡介王村變電站的概況如下：eq\o\ac(○,1)此變電站為終端變電站，負責為當?shù)毓まr(nóng)業(yè)供電。eq\o\ac(○,2)變電站的電壓等級為35/10.5KV，采用2臺雙繞組主變壓器。 ③本變電站由兩個獨立的、中間無“T”型負荷的35kv電源供電，每個電源進線2回共4回進線，有5條出線為當?shù)馗鞣N區(qū)域供電。eq\o\ac(○,4)輸電方式：架空線雙回路，出線電流保護動作時間：1S1.4畢業(yè)設(shè)計任務(wù)本設(shè)計要求，根據(jù)王村變電站的一次系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)完成如下設(shè)計任務(wù)：eq\o\ac(○,1)對變電所的一次部分進行較詳細的說明和分析。②在①基礎(chǔ)上為變電所的一次系統(tǒng)配置完整的二次保護，重點是主變壓器和進出線路的保護部分。③根據(jù)①中提供的一次部分原始數(shù)據(jù)進行短路計算。④在短路計算結(jié)果的基礎(chǔ)上進行本設(shè)計所配置的繼電保護的整定計算并進行相應(yīng)的選型。

⑤設(shè)計本變電所的中央信號回路。2王村變電所簡介2.1王村變電站電氣主接線概述及母線接線方式本變電站為35KV戶外小型變電站，設(shè)計為2臺容量為10250KVA的35kv/10.5kv降壓變壓器，設(shè)有35KV，10.5KV兩個電壓等級。其中35KV側(cè)有4回進線;10.5KV側(cè)有5回出線和2回備用線;35kv和10.5KV母線均采用單母線分段接線。所接負荷主要為普通用戶但也有一些一類及二類負荷，對供電質(zhì)量有相當嚴格的要求。本變電所的一次系統(tǒng)的接線方式和具體參數(shù)均為已知的，其中本變電站的電氣主接線圖如圖1-1所示。單母線分段接線用分段斷路器或分段隔離開關(guān)將單母線接線中的母線分成兩段，將變壓器和線路分別接到兩段母線上的電氣主接線。它區(qū)分為用斷路器分段和用隔離開關(guān)分段的單母線分段接線兩種。右圖第一種接線方式中，當一段母線上發(fā)生故障、母線隔離開關(guān)發(fā)生故障、或線路斷路器拒絕動作時，分段斷路器將自動斷開故障母線段，或斷開連接有拒絕動作斷路器的母線段，使無故障母線段能繼續(xù)運行。此外，還可以在不影響一段母線正常運行的情況下，對另一段母線或其母線隔離開關(guān)進行停電檢修。其優(yōu)點為：接線簡單，操作方便，使用電器較少。配電裝置費用低。隔離開關(guān)僅在檢修時作隔離功能用，不用它進行倒閘操作，誤操作少。缺點：任一段母線及母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時，需要停止該段母線上所有的工作。任一段母線及母線隔離開關(guān)檢修時，也將造成母段上所有回路停電。引出線回路的斷路器檢修時，該回路要停止供電。由于這種特點，這種接線多用于10kV～35kV線路變、配電所和主變電所，以及110kV電源進線回路較少的交流牽引變電所，正好符合本設(shè)計的要求。因此本設(shè)計選擇單母線分段接線方式來構(gòu)成一次及二次側(cè)線路。圖2-1變電所一次系統(tǒng)電氣主接線圖2.2王村變電站的主要電氣設(shè)備2.2.1主變壓器銘牌數(shù)據(jù)型號：SZ7-10250/35電力變壓器:額定電壓：35±3*2.5%/10.5kv參數(shù)：Uk%=6.5接線方式：Y，d11B1、B2主變?nèi)萘繛?0250kVA，型號為SZ7-10250/35型雙繞組變壓器，Y-Δ/11之常規(guī)接線方式，具有帶負荷調(diào)壓分接頭，可進行有載調(diào)壓。其中Uk%=6.5。2.2.2電力線路原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)參數(shù)：電源I短路容量：SⅠdmax=210MVA；電源Ⅱ短路容量：SⅡdmax=270MVA；供電線路：L1=L2=15km，L3=L4=10km，線路阻抗：XL=0.50Ω/km。①35KV進線：4回（來自兩個電源）。②10KV出線：出線5回，2回備用。

③其他：運行方式：以SⅠSⅡ全投入運行，線路L1-L4全投。DL1合閘運行為最大運行方式；以線路L3、L4停運，DL1斷開運行為最小運行方式。已知變電所35KV進線保護最長動作時間為2.5s，10KV出線保護最長動作時間為1.0s。2.3王村變電所的所用變配置本設(shè)計配置兩臺所用變壓器，以滿足強迫油循環(huán)變壓器、整流操作電源、無人值班等的需要。容量一般為主變?nèi)萘康?.2%，故選用的2臺電力變壓器為：①1#所用變，S7-90/35：額定容量90kvA，額定電壓35kv,短路阻抗6%，空載電流3%，連接標號序號Yyn0，空載損耗0.28kw，負載損耗1.5kW，重量外形尺寸：長35×寬1050×高1845(mm)。②2#所用變，S9-M-90/10：為密封式配電變壓器，額定容量90kvA，額定電壓10KV,短路阻抗4%，，空載電流3%，連接標號序號Yyn0，空載損耗0.18kw，負載損耗1.35kW。③引線方式：分別從兩個不同電壓等級的母線上引用所用電源，以提高供電安全可靠性。2.4王村變電所二次系統(tǒng)初步配置2.41繼電保護概述當供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，會引起電流增大、電壓降低、電壓和電流間相位角改變等。因此，利用上述物理量故障時及正常時的差別，可構(gòu)成各種不同工作原理的繼電保護裝置。繼電保護的種類很多，但是其工作原理基本相同，它主要由測量、邏輯和執(zhí)行三部分組成。三個部分的功能作用簡介如下：①測量部分：測量被保護設(shè)備的某物理量，和保護裝置的整定值進行比較，判斷被保護設(shè)備是否發(fā)生故障，保護裝置是否應(yīng)該起動。②邏輯部分：邏輯部分根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，輸出信號到執(zhí)行部分。

③執(zhí)行部分：執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護裝置動作，使斷路器跳閘或發(fā)出信號。為保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行必須為其配置完整的繼電保護裝置。繼電保護裝置就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并作用于開關(guān)跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置的基本任務(wù)是：①發(fā)生故障時，自動、迅速有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。②對不正常運行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護經(jīng)過一定延時，并根據(jù)運行維護條件，而動作于發(fā)出減負荷或跳閘等信號，且能及自動重合閘相配合。繼電保護應(yīng)滿足以下四項基本要求：①選擇性：系統(tǒng)發(fā)生故障時，有選擇的切除故障部分，使非故障部分可以運行，這個就是繼電保護的選擇性。②速動性：快速切除故障，可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，、減輕故障設(shè)備的損壞程度、防止故障的擴展、提高自動重合閘的成功率、減少對用電單位的影響、迅速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。③靈敏性：要求在保護范圍內(nèi)故障的時候，不管短路點的位置和短路的類型，都能敏銳且正確的反應(yīng)。④可靠性：繼電保護裝置對它所在保護范圍之外發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)時，不應(yīng)該拒絕動作，在保護范圍外的各種故障和不正常運行狀態(tài)的時候，不應(yīng)該誤動作。要保證很高的動作正確率。2.42本設(shè)計主變壓器保護的初步配置變壓器是本二次系統(tǒng)設(shè)計的重點。電力變壓器的故障，可分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。為反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路，以及中性點直接接地，電網(wǎng)側(cè)繞組和引線接地短路及繞組匝間短路，本設(shè)計裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。為了反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器裝設(shè)瓦斯保護。為反應(yīng)過負荷裝設(shè)過負荷保護。為反應(yīng)外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱聯(lián)差動保護的后備，應(yīng)裝設(shè)過電流保護。為反應(yīng)變壓器過勵磁應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護，裝設(shè)溫度保護裝置用于保護變壓器溫度升高。針對變壓器可能發(fā)生的故障，在同時兼顧穩(wěn)定和可靠、快速靈敏及提高系統(tǒng)安全性的同時為本變電所設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行時保護和必要的輔助保護分別會在下文詳細介紹。為本變電所配置的后備保護有：①過電流保護：防止變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護和縱聯(lián)差動保護的后備保護。同時用來保護變壓器內(nèi)部或外部的故障。②過負荷保護：防止變壓器對稱過負荷。只接在某一相的電路上動作于信號。變壓器異常運行保護和必要的輔助保護的配置如下。①溫度信號裝置：用來檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化急劇加速，對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按照現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝設(shè)可作用于信號或跳閘的裝置。②冷卻風(fēng)機自啟動：用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高。③報警和跳閘：通WTZ-288溫度信號。當變壓器上層油溫升高達到80℃時，系統(tǒng)輸出超溫報警信號；若溫度繼續(xù)上升達852.43本設(shè)計進出線路保護的初步配置本設(shè)計中的電力系統(tǒng)主要是有非直接接地的架空線路和中性點不接地的電力變壓器等設(shè)備。為35KV進線設(shè)置電流速斷和過流保護。同時也為各個10kv出線都配置電流速斷和過流保護，為35KV和10KV的母聯(lián)開關(guān)設(shè)置電流速斷保護。①35kv進線和10KV出線的電流速斷保護：是根據(jù)短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護范圍；有無時限電流速斷和限時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式。本設(shè)計35KV進線設(shè)置限時速斷保護，10kV出線，設(shè)置瞬時速斷保護。②35kv進線和10KV出線過電流保護:這是利用短路時的電流比正常運行時大的特征來識別線路發(fā)生了短路故障，其動作的選擇性通過過電流保護裝置的動作具有適當?shù)难訒r來保證，其中又包括定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設(shè)計中電流速斷保護裝置及過電流裝置共用兩組電流互感器，二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時限過電流保護，同時作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保護范圍以外的故障，其保護范圍為本線路全部和下段線路的一部分。③35kv和10KV母聯(lián)開關(guān)保護：35kv母聯(lián)開關(guān)設(shè)置限時速斷保護，10kv母聯(lián)開關(guān)設(shè)置速斷保護。2.44電力電容器保護的初步配置對3KV及以上的并聯(lián)補償電容器組的下列故障和異常運行方式，應(yīng)按規(guī)定配置相應(yīng)的保護：①電容器內(nèi)部故障及其引出線短路；②電容器組和斷路器之間連接線短路；③電容器組的單相接地故障；④電容器組中，某一故障電容器切除后所引起的過電壓；⑤電容器組過電壓；⑥所聯(lián)接的母線失壓。通過認真仔細考慮為本變電所的電容器配置如下保護：裝設(shè)電流速斷和定時限過電流保護；電容器組和斷路器之間連接線的短路，內(nèi)部故障采用熔斷器保護；另外還有過電壓保護和低電壓保護，并使用電壓互感器作為放電設(shè)備。本設(shè)計主要側(cè)重于電容器的電流速斷保護。2.45變電所的其他二次配置 變電所配備了以下的自動裝置:①自動頻率減負荷裝置頻率是電能質(zhì)量的基本指標之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz，運行頻率和它的額定值允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計10KV出線設(shè)置自動頻率減負荷裝置（ZPJH），按用戶負荷的重要性順序切除。②三相自動重合閘裝置針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點是當線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除。若運行人員試行強送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動機）已停運，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在10KV各出線上設(shè)置三相自動重合閘裝置（CHZ），即當線路斷路器因事故跳閘后，立即使線路斷路器自動再次重合閘，以減少因線路瞬時性短路故障停電所造成的損失。③備用電源自動投入裝置針對變電所負荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計在35KV母聯(lián)斷路器（DL1）及10KV母聯(lián)斷路器（DL8）處裝設(shè)備用電源自動投入裝置（BZT）。3短路計算3.1短路計算方法概述要完成繼電保護部分設(shè)計及整定必須先進行完整的短路計算。本變電所二次設(shè)計中配置的繼電保護形式，以及這些保護裝置的整定方法，都必須根據(jù)本變電所電力系統(tǒng)中發(fā)生的各種短路情況仔細計算和分析后的結(jié)果才能確定。因此在本設(shè)計中，不僅要求出在故障支路的短路電流數(shù)值，還要計算短路電流的分布情況。供電系統(tǒng)短路的物理過程十分復(fù)雜，影響因素很多，全部考慮進去會使短路計算變的很復(fù)雜。需要先假設(shè)一些理想化條件，來簡化分析和計算，在本設(shè)計中我們假設(shè)：①不考慮磁路的飽和及磁滯現(xiàn)象，系統(tǒng)中各元件參數(shù)一定。②忽略短路點的過渡電阻。③不考慮各元件的電阻。④實際的電力系統(tǒng)都當作相對稱處理。本變電的短路計算采用最常用的標么值計算法。因為本變電所屬于復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時運用標么制進行計算會比較簡便。標么制屬于相對電位制的一種，在運用標么制計算時，各電氣元件的參數(shù)都會用標么值表示。在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電流、電壓和電抗這四個量，都是用標幺值表示參及計算的。某一電氣量的標么值就是它的有名值及一個同單位的基準值的比值。下面我們就要運用標么值法進行短路電流計算。3.2系統(tǒng)等效電路和基準值的選取系統(tǒng)等效電路圖如圖3-1所示。采用標么值計算必須選定共同的基準值，這里選取基準值：Sd=100MVA，35kV側(cè)：Ud=37kv；10kv側(cè)：Ud=10.5kv；那么：如圖3-1所示，各段線路阻抗均標注在線路中，橫線上為代號，橫線下為阻抗。為方便起見，以K3直到K7的標號作為5條出線區(qū)域代號進行短路計算。

圖3-1系統(tǒng)等效電路圖各出線參數(shù)如表3-1表3-110KV側(cè)出線參數(shù)：線型回路數(shù)COSΦ長度供電方式K3LGJ-1201200KVA10.86架空K4LGJ-1201300KVA10.85架空K5LGJ-1201200MVA10.87架空K6LGJ-1201500KVA10.88架空k7LGJ-1201600KVA10.86架空3.3阻抗計算以下全為標么值計算：①系統(tǒng)阻抗標么值：②各個線路阻抗標么值：進線L1、L2阻抗標幺值：進線L3、L4阻抗標幺值：K3出線阻抗標幺值：K4出線阻抗標幺值：

K5出線阻抗標幺值：

K6出線阻抗標幺值：

K7出線阻抗標幺值：

③主變壓器阻抗標么值：3.4短路電流計算3.4.1最大運行方式下各短路點的短路電流計算等效系統(tǒng)簡化如圖3-2所示,具體計算過程如下：

令沖擊電流設(shè)為那么k1點35kv母線上的短路電流：

k2點10kv母線上的短路電流：折算到35KV側(cè)短路電流：k3點線路短路電流：K4點線路短路電流：

K5點線路短路電流：

K6點線路短路電流：

K7點線路短路電流：

最大運行方式下等效電路圖如下：圖3-2最大運行方式下系統(tǒng)化簡化圖3.4.2最小運行方式下各短路點短路電流計算

圖3-3最小運行方式下系統(tǒng)簡化圖

最小運行方式下，系統(tǒng)簡化如圖3-3，僅考慮電源單獨運行的情況,那么：

故最小運行方式下k1點37KV母線上短路電流：

最小運行方式下K2點10.5kv母線的短路電流:

折算到37KV側(cè)短路電流：

k3點線路短路電流：

K4點線路短路電流：

K5點線路短路電流：

K6點線路短路電流：

K7點線路短路電流

短路計算結(jié)果匯總表3-2如下（少數(shù)未統(tǒng)計入內(nèi)），其中沖擊電流

表3-2短路計算匯總表短路點最大運行沖擊電流最小運行最小兩相短路電流K1(37kv）4.88KA12.44KA2.07KA1.79KAK2(10.5kv）5.79KA14.76KA3.97KA3.44KAK31.50KA3.83KA1.34KA1.16KAK41.71KA4.36KA1.50KA1.31KAK51.33KA3.39KA1.21KA1.05KAK61.20KA3.06KA1.10KA0.95KA.K71.50KA3.83KA1.34KA1.16KA4主變保護的配置和整定計算4.1主變主保護之一瓦斯保護的配置和整定4.1.1瓦斯保護設(shè)計的簡介及瓦斯保護原理查找相關(guān)規(guī)定我們可以知道800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝瓦斯保護。本設(shè)計采用瓦斯保護作為主保護之一，瓦斯保護是反映變壓器內(nèi)部故障最有效最靈敏的保護裝置，是最重要的變壓器的保護之一，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組及鐵芯或及外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。對于變壓器油箱內(nèi)的故障，差動保護不會反應(yīng)。又如變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝的匝間短路,雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會造成局部繞組嚴重過熱產(chǎn)生強烈的油流向油枕方向沖擊,但表現(xiàn)在相電流上卻并不大,因此差動保護沒有反應(yīng),但瓦斯保護對此卻能靈敏地加以反應(yīng),這就是差動保護不能代替瓦斯保護的原因。瓦斯保護裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，對緩慢發(fā)展的故障，其靈敏性比變壓器的差動保護優(yōu)越，能夠反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障，但對變壓器油箱外部套管引出線上的短路不能反應(yīng)，對絕緣突發(fā)性擊穿的反應(yīng)不及差動保護；而且在強烈地震期間和變壓器新投入時，瓦斯保護不能投到跳閘位置,所以瓦斯保護一般及差動保護共同使用構(gòu)成變壓器的主保護。本設(shè)計采取的瓦斯保護的原理如下頁圖4-1所示。瓦斯保護不但在發(fā)生故障和危險的時候動作，也在變壓器內(nèi)部出現(xiàn)空氣和油的沖擊時動作，其中輕瓦斯保護作用于信號，重瓦斯保護作用于跳閘或轉(zhuǎn)回信號。重瓦斯動作，會立即切斷及變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。

圖4-1瓦斯保護原理接線圖

①正常運行：在正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其接點也是斷開的。②輕瓦斯保護動作：當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中首先積存于氣體繼電器的上部空間，使油面下降，開口杯隨之下降而使接點閉合，接通報警信號。③重瓦斯保護動作：當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使接點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘。此外變壓器保護的出口中間繼電器必須是自保持中間繼電器。因為重瓦斯是靠油流的沖擊而動作的，當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障的時候，油流速不穩(wěn)定，且斷路器的跳閘有其固有動作時間，為了防止短時閉合造成動作不可靠，將2個電流自保持線圈分別和斷路器兩側(cè)的跳閘線圈串聯(lián)，當重瓦斯動作時，接通出口中間繼電器的電壓線圈，閉合其觸點，這樣就可以分別經(jīng)2個電流線圈接通斷路器的跳閘線圈而自保持，從而能保證斷路器跳閘的高可靠性。4.1.2瓦斯保護的整定一般輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為整定，變壓器容量在10MVA以上時，一般正常整定值為。氣體容積整定是通過調(diào)節(jié)重錘力臂長度來改變的。表4-1為輕瓦斯保護氣體容積的參考整定值,本設(shè)計采用。表4-1輕瓦斯保護氣體容量整定參考標準變壓器容量（MVA）導(dǎo)油管直徑（mm）整定范圍（cm）正常整定值（cm）125100～1201101～1050185～21522010以上80220～280250一般重瓦斯保護的動作值是按照導(dǎo)油管的油流速度為0.8m/s~1.6m/s整定，為了防止特殊故障時瓦斯保護誤動作，也可將流速整定在1m/s~1.1m/s左右。表4-2為油流速度參考整定值,本設(shè)計采用1.0m/s。表4-2重瓦斯保護油流速整定參考標準變壓器容量（MVA）導(dǎo)油管直徑（mm）整定范圍（m/s)正常整定值（m/s）1250.75～1.250.901～10500.81～1.351.010以上800.95～1.551.14.1.3瓦斯繼電器的選型及安裝本設(shè)計瓦斯繼電器選用F-80型。此型號繼電器為復(fù)合式瓦斯繼電器件，用開口杯代替密封浮筒，克服了浮筒滲油的缺陷，用干簧接點代替水銀接點，

防止震蕩時誤動作，是一種有較好抗震結(jié)構(gòu)的瓦斯繼電器。當大量氣體和油流直接沖擊擋板，使下開口杯順時針方向旋轉(zhuǎn)，帶動永久磁鐵靠近下部干簧的觸點使之閉合，發(fā)出跳閘脈沖，表示“重瓦斯”保護動作。

圖4-2FJ3-80復(fù)合型瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)原理圖

圖4-3瓦斯繼電器的安裝示意圖當變壓器出現(xiàn)嚴重漏油而使油面逐漸降低時，首先是上開口杯露出油面，發(fā)出報警信號，繼之下開口杯露出油面后亦能動作，發(fā)出跳閘脈沖。其安裝原理如圖4-3，瓦斯繼電器要安裝在油箱和油枕之間的聯(lián)通導(dǎo)油管中，為了保證變壓器內(nèi)積聚的氣體可以順利經(jīng)過管道流入油枕，規(guī)定變壓器頂蓋沿瓦斯繼電器方向具有1%-1.5%的升坡高度，聯(lián)通管有2%-4%的升高坡度，出線端用防腐塑料線。4.2主變主保護之二縱聯(lián)差動保護的配置4.2.1本設(shè)計縱聯(lián)差動保護的配置在GB50062-92里規(guī)定10000kVA及以上的單獨運行變壓器和6300kVA及以上的并列運行變壓器，應(yīng)裝設(shè)差動保護；6300kVA及以下單獨運行的重要變壓器，也可裝設(shè)差動保護。當電流速斷保護靈敏度不符合要求時，宜裝設(shè)差動保護。而且縱聯(lián)差動保護應(yīng)符合下列要求：①應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動；②應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；③差動保護范圍應(yīng)包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引出線時，采取快速切除故障的輔助措施。本設(shè)計采用較經(jīng)濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護裝置的勵磁涌流的能力。BCH-2型差動繼電器由電磁型電流繼電器、三柱鐵芯和幾個線圈組成。中間柱截面較大，易于飽和，在其上面繞有四個線圈：差動線圈、兩個平衡線圈和一個短路線圈。差動線圈接于變壓器差動保護的差動回路中，當安匝磁勢達到一定值時，二次繞組感應(yīng)的某一電勢值使電流繼電器起動。平衡線圈的作用是消除變壓器兩側(cè)電流互感器的計算變比及實際變比不一致所產(chǎn)生的不平衡安匝磁勢。短路線圈的作用是提高差動繼電器躲過勵磁涌流的能力。4.2.2采用BCH-2繼電器的縱聯(lián)差動保護原理如圖4-4，在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器KA（或差動繼電器KD）并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即，Iub為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流。變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外短路時，流入差動繼電器的不平衡電流小于繼電器的動作電流，保護不動作。在保護區(qū)內(nèi)短路時，對單端電源供電的變壓器遠大于繼電器的動作電流，繼電器KA瞬時動作，通過中間繼電器KM，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，切除故障。差動保護的基本原理如圖4-4所示:

圖4-4差動保護單相原理圖BCH-2型差動繼電器，由一個帶短路線圈的速飽和變流器和一個執(zhí)行元件DL-11/0.2電流繼電器組成，如圖4-5所示。在速飽和變流器鐵芯的中間芯柱上繞有一個差動線圈Nd、兩個平衡線圈Neq1和Neq2和一個短路線圈。左側(cè)芯柱上繞有一個短路線圈，和接成閉合回路，它們產(chǎn)生的磁通在左側(cè)

芯柱是同相的。右側(cè)芯柱上繞有一個二次線圈N2，及執(zhí)行元件相接。平衡線圈的作用是用于平衡由于變壓器差動保護二側(cè)電流互感器二次電流不等所引起的

圖4-5BCH2差動繼電器結(jié)構(gòu)原理圖不平衡電流。短路線圈的作用是消除勵磁涌流的影響。當變壓器外部短路或空載投入，在差動回路出現(xiàn)不平衡電流或勵磁涌流存在較大的非周期分量時，速飽和變流器迅速飽和，使周期分量的傳變工作變壞，從而繼電器不動作。BCH-2動作安匝為AN0=604安匝，在一般情況下,和應(yīng)改用相同標號的抽頭，這樣匝數(shù)保持為的2倍。4.2.3BCH-2型變壓器差動保護的整定方法本設(shè)計按雙繞組變壓器的情況按照以下步驟整定：①按平均電壓及變壓器最大容量計算變壓器各側(cè)額定電流，選擇各側(cè)電流互感器一次額定電流。計算出電流互感器二次回路額定電流。②差動保護基本側(cè)的一次側(cè)動作電流整定。差動保護基本側(cè)的一次側(cè)動作電流應(yīng)滿足下面三個條件：躲過變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流；躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流；躲過變壓器正常運行時的最大負荷電流。③繼電器線圈匝數(shù)的確定。④非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)的確定。⑤計算由于整定匝數(shù)和計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差。⑥確定短路線圈抽頭。⑦進行靈敏系數(shù)校驗。4.3主變主保護之二縱聯(lián)差動保護的整定計算4.31計算額定電流及CT變比我們根據(jù)第2章提供的一次部分的原始數(shù)據(jù)，計算如下：互感器實際變比：實選變比,那么實際額定電流即差動保護臂中的電流：

那么不平衡電流：

計算結(jié)果匯總于表4-3中。表4-3Ie以及CT變比計算結(jié)果匯總表各側(cè)數(shù)據(jù)Y（35KV）Δ（10.5KV）額定電流169.1591.8變壓器接線方式Y(jié)ΔCT接線方式ΔYCT計算變比293/5592/5實選CT變比n300/5600/5實際額定電流4.884.93不平衡電流Iub4.93-4.88=0.05確定基本側(cè)基本側(cè)非基本側(cè)4.3.2確定基本側(cè)動作電流①按躲過外部故障時候的最大不平衡電流：相應(yīng)的最小二次啟動電流的計算公式為：

（4-1）式中：：為可靠系數(shù)，一般取1.3~1.5，本設(shè)計取1.3；

：非同期分量引起的誤差，這里取1；

：同型系數(shù)，當CT型號相同且處于同一情況時取0.5，型號不同取1，本設(shè)計取1；：電流互感器的相對最大誤差，本設(shè)計取0.1：變壓器調(diào)壓時候產(chǎn)生的相對誤差，本設(shè)計取0.05：繼電器整定匝數(shù)和計算匝數(shù)不同所產(chǎn)生的相對誤差，本設(shè)計先采取中間值0..05再通過進一步計算進行校驗。

代入數(shù)據(jù)以及第4章短路計算所計算得的,得：

②按躲過變壓器空載投入或者外部故障后電壓恢復(fù)時候的勵磁涌流計算：（4-2）上式子中:為可靠系數(shù)取1.3為變壓器額定電流代入數(shù)據(jù)可得：

③按躲過變壓器正常工作時的最大負荷電流計算：（4-3）

上式子中：為可靠系數(shù)取1.3；為變壓器正常運行時的最大負荷電流，這里采用變壓器的額定電流，那么代入數(shù)據(jù)可得：

綜合上述①②③三種不同情況下計算的動作電流，取最大值為最終計算結(jié)果那么有：

確定基本側(cè)繼電器線圈匝數(shù)和繼電器的動作電流,兩側(cè)電流互感器分別接于繼電器的兩個平衡線圈上，再接入差動線圈，使繼電器的實用匝數(shù)和動作電流更接近于計算值；以二次回路額定電流最小側(cè)作為基本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)計算如下：基本側(cè)（35KV）繼電器動作電流計算值：

(4-4)其中為電流互感器的接線系數(shù),這里用，為基本側(cè)電流互感器變比，那么代入數(shù)據(jù)，可得：

基本側(cè)繼電器差動線圈匝數(shù)：(4-5)上式中，為繼電器動作安匝，應(yīng)采用實際值，本設(shè)計采用的是額定值60安匝，代入數(shù)據(jù)得：

選較差動線圈匝數(shù)計算值稍小且相近的數(shù)值作為差動線圈的整定匝數(shù)，故實際整定差動線圈匝數(shù)那么繼電器的實際動作電流：那么保護裝置的實際動作電流：4.3.3線圈匝數(shù)及結(jié)果校驗確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)，平衡線圈計算匝數(shù)：

那么取平衡線圈實際匝數(shù)：故工作線圈計算匝數(shù)：計算由于整定匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差：此值小于原定值0.05，故取法相當合適，不需要重新計算。初步確定短路線圈的抽頭。短路線圈有4組抽頭可供選擇，短路線圈的匝數(shù)越多，躲過勵磁涌流的性能越好，但繼電器的動作時間越長。因此所選抽頭匝數(shù)是否合適，應(yīng)在保護裝置投入運行時，通過變壓器空載試驗確定。根據(jù)前面對BCH-2差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭，實際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗最后確定。保護裝置靈敏度校驗。差動保護靈敏度要求值，本系統(tǒng)在最小運行方式下，10KV側(cè)出線發(fā)生兩相短路時，保護裝置的靈敏度最低。此時本保護的靈敏度：4.4過電流保護整定4.4.1變壓器過電流保護概述變壓器過電流，用來保護變壓器外部短路時引起的過電流，這里是作為變壓器內(nèi)部短路時，瓦斯保護和差動保護的后備保護，保護裝置裝在電源側(cè)，單電源供電的變壓器的保護原理見圖4-6，和線路的定時限過電流保護相同所以在這里不再詳細敘述，在下面的章節(jié)有線路過電流保護原理的詳細介紹。當通過線路的電流大于繼電器的動作電流，保護裝置起動，并用時限保證動作的選擇性，這種繼電保護裝置稱為過電流保護。保護動作時候應(yīng)切斷變壓器兩側(cè)斷路器。

4-6變壓器過電流保護單相原理圖4.4.2過電流保護的選型和整定計算①整定計算和選型本設(shè)計所采取的過電流保護的按照變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，這里按躲過變壓器額定電流來整定，那么有：（4-6）式子中為可靠系數(shù)，本設(shè)計采用1.2為返回系數(shù)，本設(shè)計采用0.85，那么代入數(shù)據(jù)可以計算得：那么繼電器的動作電流：故本設(shè)計選擇繼電器DL-21C/10,整定范圍為5-20A.②靈敏度校驗：按保護末端K3點短路進行校驗，要求靈敏系數(shù)不小于1.2由上章計算可知道：

對靈敏系數(shù)的校驗可以按照以下公式進行：

4.5過負荷保護整定變壓器過負荷電流三相對稱，過負荷保護裝置只采用一個電流繼電器接于一相電流回路中，經(jīng)過較長的延時后發(fā)出信號。運行中可能出現(xiàn)過負荷的變壓器應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。接線和工作原理同線路的過負荷保護；動作電流整定按變壓器一次側(cè)額定電流整定；動作時間一般整定：其動作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動作帶延時作用于信號，那么：（4-7）式中：為可靠系數(shù)，本設(shè)計采用1.05。為返回系數(shù)，本設(shè)計采用0.85，為保護安裝側(cè)的額定電流。那么代入數(shù)據(jù)可以計算得：那么繼電器的動作電流為：延時取10S，以躲過電動機的自啟動，如果當過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作ZPJH裝置進行自動減負荷。4.6其他必要輔助保護本設(shè)計的輔助保護包括溫度信號裝置和冷卻風(fēng)扇自啟動裝置。變壓器的油溫越高，劣化速度越快，使用年限減少的越厲害，當油溫達115~120℃時候，油開始劣化，運行規(guī)定最高允許油溫為95℃，正常情況不超過85①溫度信號裝置本設(shè)計的溫度信號裝置的基本元件采用帶電觸點的wtz-288型壓力式溫度計，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4-7

圖4-7WTZ-288型壓力式溫度計

受熱器插入變壓器頂蓋溫度計孔中，當被測溫度升高的時候，受熱器里面液體的體積膨脹，溫度指示表計里的流體壓力感應(yīng)計所受壓力增大，指示指針，指示指針位置改變，當指針到達定位指針預(yù)先放置的位置的時候，定位指針的一對觸點接通發(fā)出信號或者開啟變壓器冷卻風(fēng)扇。②冷卻風(fēng)扇自起動由WTZ-288測取溫度信號。變壓器負荷增大，運行溫度上升,當上層油溫達75℃時，系統(tǒng)自動啟動風(fēng)機冷卻；當油溫度低至50③報警和跳閘通WTZ-288溫度信號。當變壓器上層油溫升高達到80℃時，系統(tǒng)輸出超溫報警信號；若溫度繼續(xù)上升達855線路保護的配置選型和整定計算5.1本設(shè)計采取的電力線路繼電保護原理概述5.1.1概述一般電力線路發(fā)生故障的重要特征是電流和電壓增加，常見的故障為相間短路、單相接地、過負荷等。反應(yīng)電流突然增大而使繼電器保護動作的裝置，稱作電流保護。電壓保護主要是低電壓保護，多數(shù)情況下要及電流保護配合使用。電力線路保護短路保護、單相接地保護和過負荷保護。電力線路裝設(shè)過電流保護和電流速斷保護，保護動作于斷路器跳閘，作為相間短路的保護。電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置或單相接地保護，保護動作于信號，作為單相接地故障保護?？赡芙?jīng)常過負荷的電纜線路，裝設(shè)過負荷保護，動作于信號。針對本變電所的規(guī)模和特點，綜合考慮決定，在35KV進線設(shè)置限時速斷保護和定時限過電流保護，各10KV出線上裝設(shè)速斷保護和定時限過電流保護，在35KV母聯(lián)開關(guān)上裝設(shè)限時速斷保護，10kv母聯(lián)開關(guān)裝設(shè)速斷保護，這樣可以基本滿足本變電站電力線路的繼電保護要求。5.1.2定時限過電流保護對于過電流保護來說，由于采用的繼電器不同，其時限特性有兩種：由電磁式電流繼電器等構(gòu)成的定時限過電流保護和由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成的反時限過電流保護。分為定時限過電流保護、反時限過電流保護。本設(shè)計采取的是定時限電流保護，其原理如圖5-1。由圖可見，定時限過電流保護一般由兩個主要元件組成，即啟動元件和時間元件，啟動元件就是電流繼電器，用以判斷保護范圍內(nèi)是否有故障，時間元件就是時間繼電器，用以建立適當?shù)难訒r，保證保護動作的選擇性。當K點發(fā)生短路故障的時候，短路電流經(jīng)過電流互感器TA流入電流繼電器，當短路電流大于其整定值的時候它便啟動，并通過其觸點接通時間繼電器的線圈回路使時間繼電器動作，經(jīng)過整定的延時之后，其觸點閉合，并啟動信號繼電器發(fā)出信號及出口中間繼電器接通跳閘回路，使QF斷路器跳閘，至此故障切除。圖5-1定時限過電流保護裝置的接線原理由上述動作過程可知，保護裝置的動作時間只取決于時間繼電器的動作時間，也就是無論短路電流多大，保護裝置的動作時間永遠恒定，這個也就是這種過電流保護裝置被稱為定時限過電流保護裝置的原因。其整定過程是先進行動作電流的計算，再進行動作時限的整定計算和進行靈敏度校驗。5.1.3電流速斷保護過電流保護最大的缺點是沒法保證速斷性的要求，因為線路越靠近電源，過電流保護的動作時限越長，而短路電流越大，危害也越大，這是過電流保護的不足。因此GB50062-92規(guī)定當過電流保護動作時限超過0.5～0.7s時，應(yīng)裝設(shè)瞬動的電流速斷保護。限時電流速斷保護和定時限過電流保護的原理接線相同，不同的是各繼電器的整定值，見圖5-2。為了保證速斷保護動作的選擇性，在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時電流速斷保護不應(yīng)動作。電流速斷保護和過電流保護共用電流互感器和出口中間繼電器。電流速斷保護需整定動作電流和校驗靈敏度。

圖5-2定時限電流保護和限時速斷保護配合接線原理圖對于一般的電流速斷保護，如果使用電壓量，就叫做瞬時電流閉鎖電壓速斷保護，其基本原理也和定時限電流保護相同，不過多了電壓元件控制保護區(qū)，其電流元件一般起閉鎖作用，按保證本線路末端故障有足夠靈敏度整定。電壓元件控制保護區(qū)，按躲過本線路末端母線故障整定。5.235KV進線限時速斷保護的選型和整定計算5.2.1確定動作電流由第四章的短路計算可得，10KV母線上的最大三相短路電流是5.789KA，那么，一次動作電流：限時速斷保護采用V形接線，其中接線系數(shù)為，選用的是電磁型繼電器，返回系數(shù)為0.85,進線開關(guān)的CT變比，那么二次動作電流為：故選用繼電器DL-21CE,電流整定范圍為12.5～50A。5.2.2靈敏度校驗和動作時限整定由第4章計算可得，35kv母線上的最小二相短路電流為1.79KA,那么有：符合要求，動作時限整定為：5.335KV進線過電流保護的選型和整定計算5.3.1動作電流的整定計算本變電站的最大總負荷為11000kVA,那么進線的最大長時間負荷為：那么一次動作電流：(5-1)式子中，為可靠系數(shù)，這里取1.2，是考慮bzt裝置的電動機自啟動系數(shù)取1.5，為返回系數(shù)取0.85那么：過電流保護采用AC兩相的二相二繼電器接線，接線系數(shù)取1，選用電磁型繼電器，返回系數(shù)取0.85，CT變比為300/5，那么二次動作電流為：由計算選用DL21CE型繼電器，電流整定范圍為5-20A。5.3.2靈敏度檢驗和動作時限的整定①近后備靈敏度檢驗：由第四章短路計算可知，35KV母線的最小二相短路電流為1.79KA,那么有：

符合要求。②遠后備靈敏度校驗：由第四章短路計算得，10KV母線的最小二相短路電流為3.44KA,那么：

符合要求。③動作時間：5.435kv和10kv母聯(lián)開關(guān)速斷保護的選型和整定計算①35KV母聯(lián)開關(guān)速斷保護的整定：本變電站35kV母聯(lián)開關(guān)設(shè)置限時速斷保護。其及35kV進線的限時速斷一樣，故用電磁式電流繼電器DL－21CE，電流整定范圍為12.5－50A②10KV母聯(lián)開關(guān)速斷保護的整定：取靈敏系數(shù)為1.5，那么一次動作電流為：

又已知10kv母聯(lián)開關(guān)CT變比為600/5,接線系數(shù)為一，那么二次動作電流為：

故選用電磁式電流繼電器DL31，整定電流調(diào)節(jié)范圍為5-20A.。5.510KV出線保護的選型和整定計算對各10.5KV出線設(shè)置了無時限電流閉鎖電壓速斷保護和定時限過電流保護，由第4章短路電流計算可知各個線路短路電流，那么各個出線保護選型和整定計算過程如下：5.5.110KV出線保護整定計算方法概述因為各個10.5KV出線的計算公式的參數(shù)和系數(shù)是一致的，故在這里進行匯總說明，后面節(jié)次分線路直接計算，不再專門說明。①速斷保護的整定計算：對于速斷保護，一次動作電流按以下式子計算（5-2）式子中，為靈敏系數(shù)，取1.5，而繼電器保護動作電流為：（5-3）

式子中：為各10.5KV出線保護的CT變比，已知為300/5

②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

（5-4）

一次動作電流按下式進行整定計算（5-5）式子中，為可靠系數(shù)，一般取1.15～1.25,本設(shè)計取中間值1.2，為系統(tǒng)自啟動系數(shù)，一般取1.5-3，這里取3，為返回系數(shù)，這里取0.85，繼電器動作電流：（5-6）

其中也為300/5③靈敏度校驗：（5-7）5.5.210KV線路出線保護的整定計算根據(jù)前面第2章節(jié)提供的原始數(shù)據(jù)和第4章的短路計算結(jié)果，進行如下計算：A1區(qū)出線整定。①速斷保護的整定計算：一次動作電流：那么繼電器保護動作電流為：

故選用繼電器DL-31,整定電流范圍為5～20A②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

一次動作電流：繼電器動作電流：動作時限整定為1.5S,選用繼電器DL31,整定范圍2.5～10A.③靈敏度校驗：滿足要求。A2區(qū)出線整定。①速斷保護的整定計算一次動作電流：那么繼電器保護動作電流為：

故選用繼電器DL-31,整定電流范圍為5～20A②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

一次動作電流：

繼電器動作電流：

動作時限整定為1.5S,選用繼電器DL31,整定范圍2.5～10A.③靈敏度校驗：

滿足要求。A3區(qū)出線整定。①速斷保護的整定計算。一次動作電流：那么繼電器保護動作電流為：

故選用繼電器DL-31,整定電流范圍為5～20A②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

一次動作電流按下式進行整定計算：繼電器動作電流：

動作時限整定為1.5S,選用繼電器DL31,整定范圍2.5～10A.③靈敏度校驗：

滿足要求。A4區(qū)出線整定。①速斷保護的整定計算：一次動作電流：那么繼電器保護動作電流為：

故選用繼電器DL-31,整定電流范圍為5～20A②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

一次動作電流按下式進行整定計算

繼電器動作電流：

動作時限整定為1.5S,選用繼電器DL31,整定范圍2.5～10A.③靈敏度校驗：

滿足要求。A5區(qū)出線整定：①速斷保護的整定計算一次動作電流：那么繼電器保護動作電流為：故選用繼電器DL-31,整定電流范圍為5～20A②過流保護的整定計算各個線路的最大長時負荷電流的計算：

一次動作電流：繼電器動作電流：

動作時限整定為1.5S,選用繼電器DL31,整定范圍2.5～10A.③靈敏度校驗：

滿足要求。

計算結(jié)果匯總見表5-2：表5-210.5kV出線保護計算結(jié)果匯總表線路接線保護整定值時間變比器型號范圍A1V形速斷12.880s300/5DL-315-過流8.541.5s300/5DL-312.5-10A2V形速斷14.480s300/5DL-315-過流8.151.5s300/5DL-312.5-10A3V形速斷11.70s300/5DL-315-20過流7.761.5s300/5DL-312.5-10A4V形速斷10.560s300/5DL-315-過流8.151.5s300/5DL-312.5-10AA5V形速斷12.880s300/5DL-315-過流8.931.5s300/5DL-312.5-10A5.610KV電力電容器保護的配置和整定計算本設(shè)計重點配置和整定計算電容器電流速斷保護，由于兩組電容器參數(shù)相差不大，以其中一組電容器為例計算。電容器內(nèi)部故障內(nèi)采用的熔斷器保護所選擇的熔斷器，額定電流一般為單個電容器額定電流的1.5-2倍，已知電容器組額定電流為630A,那么另外本設(shè)計利用電壓互感器兼做放電電阻，所以不需要另行選擇和計算放電電阻。圖5-3即為采用電流繼電器構(gòu)成的速斷保護原理圖，當發(fā)生相間短路的時候瞬時作用于跳閘。①電流速斷保護的動作電流整定：速斷保護的動作電流按躲過電容器投入時的沖擊電流整定，即：

式中：為可靠系數(shù)，取2~2.5，本設(shè)計取2；為電流互感器變比；為電容器組的額定電流，選用繼電器DL-31,整定范圍為12.5-50A。圖6-3電力電容器電流速斷保護②靈敏度校驗：靈敏度按電容器組端子上最小兩相短路電流進行校驗，這里直接采用10.5kv母線上的最小二相短路電流，那么：

符合要求。6中央信號系統(tǒng)的設(shè)計6.1信號回路設(shè)計概述 變電所完整的二次回路的內(nèi)容包括一次設(shè)備的測量、控制、信號、調(diào)節(jié)、繼電保護和自動裝置等回路以及操作電源系統(tǒng)。其中信號回路是由信號發(fā)送機構(gòu)、傳送機構(gòu)和信號器具構(gòu)成。其作用是反映一、二次設(shè)備的工作狀態(tài)。在本設(shè)計中將重點設(shè)計中央信號系統(tǒng)。中央信號分為事故信號和預(yù)告信號兩種。事故信號在斷路器事故跳閘時，能及時地發(fā)出音響信號，并使相應(yīng)的斷路器燈光位置信號閃光。預(yù)告信號在運行設(shè)備發(fā)生異?，F(xiàn)象時，瞬時或延時發(fā)出音響信號，并使光字牌顯示出異常狀況的內(nèi)容。事故信號的級別高于預(yù)告信號，它只有當系統(tǒng)或變電所內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障引起斷路器跳閘時才動作。本設(shè)計只簡單的介紹其最基本原理。6.2本信號系統(tǒng)設(shè)計的核心部件ZC-23沖擊繼電器本次設(shè)計中，采用由ZC—23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央事故信號裝置和中央預(yù)告信號裝置。圖6-1是用干簧管構(gòu)成的ZC—23型沖擊繼電器的內(nèi)部接線圖。圖中，U為脈沖變流器，KRD為干簧管繼電器（執(zhí)行元件），KC為出口中間繼電器，V1、V2為二極管。由圖可見：①U：即脈沖變流器（微分變壓器），是一個具有一、二次繞組的變流裝置。其一次側(cè)接入直流電路，當直流電流發(fā)生變化時，在二次側(cè)繞組中便產(chǎn)生一個尖峰脈沖電流，此脈沖電流瞬間流過十分靈敏的KRD線圈時，KRD啟動，其觸點去控制相應(yīng)電路。②KRD:即干簧管繼電器,該繼電器主要由線圈和干簧管組成，當線圈通電時，內(nèi)部空間有磁通產(chǎn)生，使舌簧片磁化，其管中自由端產(chǎn)生的磁極正好相反，當線圈中的電流達到繼電器的啟動值（0.2A）時，兩舌簧片端部吸合，將外部電路接通；當線圈中電流減小到繼電器的返回值時，舌簧片靠本身的彈性返回，端點斷開，切斷外電路。

圖6-1ZC-23沖擊繼電器的內(nèi)部接線原理圖6.3中央事故信號系統(tǒng)本事故信號系統(tǒng)的設(shè)計基于ZC-23型沖擊繼電器，其原理圖見下頁6-2.由圖可知：+700及-700為信號小母線，當-700及M708事故信音箱小母線間有不對應(yīng)回路接通（如控制開關(guān)SA1的觸點1-3、19-17及QF1形成的回路）時，在脈沖變流器U的一次側(cè)繞組有變化的直流電流（如由0A增大到4A穩(wěn)定值）流過，則在U的二次側(cè)繞組感應(yīng)出順時針方向的脈沖電流，使KRD啟動。KRD啟動后，其1—9間動合觸點閉合，啟動2—10間中間繼電器KC，其7-15間動合觸點進行自保持（因KRD中脈沖電流過后即返回）；其動合觸點KC-2閉合啟動蜂鳴器HA發(fā)出音響信號（表明有斷路器跳閘）；KC-3動合觸點閉合，啟動時間繼電器KT1。KT1線圈啟動后，其動合觸點經(jīng)整定時限后延時閉合，啟動中間繼電器KC1，KC1的動斷輔助觸點斷開，切斷KC的線圈電路，使其返回。則KC-2觸點斷開蜂鳴器HA，自動解除閉合，整套裝置復(fù)歸。時間繼電器KT1及中間繼電器KC1是中央事故及預(yù)告信號公用的；KC2觸點由預(yù)告信號回路引來；KVS1為熔斷器監(jiān)視繼電器。SB1為實驗按鈕，SB4為音響解除按鈕。

圖6-2由ZC23繼電器構(gòu)成的中央事故信號系統(tǒng)原理

6.4中央預(yù)告信號系統(tǒng)本中央預(yù)告信號系統(tǒng)也是由ZC2