110KV變電站微機保護(繼電保護)部分設(shè)計-帶開題答辯ppt【含CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 2011年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 110KV變電站微機保護（繼電保護） 2011年5月 2011 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate 110 kv substations microcomputer protection （protection） May, 2011 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計）作者完全了解紅河學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設(shè)計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 ? 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯委員會(答辯小組)成員名單 姓名 職稱 單位 備注 主席（組長） 紅河學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘要 電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程的一個重要特點，就是它的生產(chǎn)、輸送、變換、分配、消費的幾個環(huán)節(jié)是在同一個時間內(nèi)同步瞬間完成。電力生產(chǎn)過程要求供需嚴格動態(tài)平衡，一旦失去平衡生產(chǎn)過程就要受到破壞，甚至造成系統(tǒng)瓦解，無法維持正常生產(chǎn)。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國乃至全世界凸現(xiàn)缺電局面，如何進一步優(yōu)化調(diào)度，加強電力資源的優(yōu)化配置，最大限度滿足電力需求成為人們探討的問題之一。又隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)驚人的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)進一步優(yōu)化，整個電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟效益得到大幅提升。這項技術(shù)將引起電力行業(yè)有關(guān)部門的重視，成為變電站設(shè)計核心技術(shù)之一。 本次設(shè)計的課題是一個110KV變電站初步電氣設(shè)計，該站建成后與110KV電網(wǎng)相連，具有110KV、10KV兩個電壓等級，本站位于鎮(zhèn)郊，地勢平坦，交通便利，無環(huán)境污染，站址工程地質(zhì)良好。 本次設(shè)計的變電站主變采用兩臺SZ10-20000kVA/110KV型雙繞組有載調(diào)壓變壓器，兩臺互為備用，即使有一臺主變停電后，也可由另一臺主變帶全部外送電力的70%以上，提高了供電的可靠性。110KV側(cè)主接線最后采用雙母線接線， 10KV側(cè)也采用雙母線分段接線。 10KV側(cè)裝設(shè)兩臺站用變壓器，分別接于兩分段母線上，平時兩臺站用變壓器分列運行，當一臺站用變出現(xiàn)故障，分段斷路器由自投裝置動作合閘，實現(xiàn)備用。 關(guān)鍵詞:短路電流;變電所;設(shè)備選擇；微機保護 Abstract electric power production process is distinguished from other industrial production process, is an important feature of the production, transmission, it transform, distribution, and consumption some links in the same time synchronization is complete. Moments Power supply and demand strict production process requirements dynamic balance, once lost balance production process will damage, even cause system collapse, unable to maintain normal production. Along with the rapid development of economy, the lack of electricity situation highlights and even the world, how to further optimize scheduling, strengthen the optimized allocation of power resource to satisfy power demand become people to explore one of the problems. And along with the computer technology, communication technology, information technology, the most astonishing development substation integrated automation technology further optimization, the power network operation safety and economic benefits have been increased greatly. This technology will cause the attention of electric power industry departments concerned, become one of substation design core technology. This design topic is a 110 kv substations preliminary electrical design, after completion of 110 kv power station with 110 kv and connected, has two voltage level, this site consumers 10KV located in the outskirts of town, with a flat, convenient transportation, no environmental pollution, hail engineering geology is good. The design of the main transformer substations adopted two SZ10-20000kVA / 110 kv type duplex winding transformer on-load changer, two as spare, even if there is one of the main change, also can be cut in the main transformer by another with all foreign send power more than 70 percent of the reliability of power supply, improve. 110KV side by Lord wiring last single bus wiring, consumers 10KV side also USES single busbar subsection wiring. Two stations installed consumers 10KV side with transformer, in two subsection busbar respectively after two stations, usually with transformer respectively, when a stations run by variable malfunction, segmentation breaker from switch device, realize the backup. Action off Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection 目錄 第1章 繼電保護 1 1.1繼電的保護 1 1.2繼電的保護的特性 1 1.3縱聯(lián)差動保護 1 1.3.1縱聯(lián)差動保護的原理 1 1.3.2 比率制動式縱差保護的整定 2 第2章 變壓器保護 5 2.1變壓器瓦斯保護 5 2.2 變壓器過負荷保護 6 2.3過電流保護 6 第3章 線路保護保護 9 3.1 10KV線路的自動重合閘保護 9 3.1.1自動重合閘的作用 9 3.1.2自動重合閘的選擇 9 3.1.3單電源自動重合閘的整定計算 9 3.2 10KV線路的距離保護 10 3.2.1距離保護原理 10 3.2.2距離保護的整定 10 3.3 10KV線路的零序過電流保護 11 3.3.1零序電流保護原理 11 3.3.2零序電流保護的整定計算步驟 11 3.4過電壓保護 14 設(shè)計心得： 15 參考文獻： 16 附錄 17 致 謝 18 紅河學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 第1章 繼電保護 1.1繼電的保護 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應裝設(shè)短路故障和異常運行保護裝置，電力設(shè)備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護，必要可再增設(shè)輔助保護。 主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備有選擇的切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。 后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，后備保護可分為遠后備的近后備兩種子選手方式，遠后備是當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備，近后備是當主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護，是當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行增設(shè)的簡單保護。 1.2繼電的保護的特性 電力變壓器的保護使用繼電保護裝置，其裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 1.3縱聯(lián)差動保護 1.3.1縱聯(lián)差動保護的原理 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等，亦即在正常運行和外部故障時，差動回路的電流等于零。即 （變壓器變比） 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 所以這時Ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0 ，針對不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應的措施來減小。 本次設(shè)計所采用的變壓器型號為：SZ10-20000/110。對于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨的變壓器差動保護，這是因為變壓器差動保護通常采用兩側(cè)電流差動，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，這樣使差動保護的保護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)差動保護作為變壓器的主保護，但當大型變壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時，縱聯(lián)差動保護不能動作，這時我們還需對變壓器裝設(shè)另外一個主保護——瓦斯保護。 圖4-1 差動保護原理圖 1.3.2 比率制動式縱差保護的整定 比率制動特性的縱差保護的動作特性，通常用直角坐標系上的一條折線表示。該坐標系縱軸為保護的動作電流Iop；橫軸為制動電流Ires，如圖4-2所示。折線ACD的左上方為保護的動作區(qū)，折線右下方為保護的制動區(qū)。 圖4-2 縱差保護動作特性曲線圖 這一動作特性曲線由縱坐標OA，拐點的橫坐標OB，折線CD的斜率S三個參數(shù)所確定。OA表示無制動狀態(tài)下的動作電流，即保護的最小動作電流Iop.min。OB表示起始制動電流Ires.0。 動作特性三個參數(shù)，目前在工程實用上有兩種整定計算方法，現(xiàn)分述如下。 折線上任一點動作電流Iop與制動電流Ires之比Iop/Ires＝Kres稱為縱差保護的制動系數(shù)。由圖中各參數(shù)之間的關(guān)系可導出， 制動系數(shù)Kres與折線斜率S之間的關(guān)系如下式所示   從圖可見，對動作特性具有一個折點的縱差保護，折線的斜率S是一個常數(shù)， 而制動系數(shù)Kres則是隨制動電流Ires而變化的。在實際應用中，是通過保護裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)整定折線的斜率來滿足制動系數(shù)的要求。 1)縱差保護最小動作電流的整定。最小動作電流應大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即 Iop.min＝Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na = 1.4（0.02+0.1+0.05）33/20 =0.4A 式中：IN——變壓器額定電流； na——電流互感器的變比； Krel——可靠系數(shù)，取1.3～1.5； Ker——電流互感器的比誤差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2； ΔU——變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)； Δm——由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取0.05。 在工程實用整定計算中可選取Iop.min＝(0.2～0.5)IN／na。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。 根據(jù)實際情況(現(xiàn)場實測不平衡電流)確有必要時也可大于0.5IN/na。 2)起始制動電流Ires.0的整定。起始制動電流宜取 Ires.0＝(0.8～1.0)IN/na。 Ires.0＝0.91.65=1.485 3)動作特性折線斜率S的整定?？v差保護的動作電流應大于外部短路時流過差動回路的不平衡電流。變壓器種類不同，不平衡電流計算也有較大差別，下面給出普通雙繞組變壓器差動保護回路最大不平衡電流Iunb.max計算公式。 雙繞組變壓器 Iunb.max＝(KapKccKer+ΔU+Δm)Ik.max/na Iunb.max＝(1.00.11.6+0.1+0.05)3450/20 =53.1 式中：Ker＝0.1； Kcc——電流互感器的同型系數(shù)，Kcc＝1.0； Ik.max——外部短路時，最大穿越短路電流周期分量； Kap——非周期分量系數(shù)，兩側(cè)同為TP級電流互感器取1.0；兩側(cè)同為P級電流互感器取1.5～2.0。 差動保護的動作電流 Iop.max＝KrelIunb.max＝1.453.1=74.34 最大制動系數(shù) = Iop.max/Ires.max = 74.34/177=0.42 式中最大制動電流Ires.max的選取，因差動保護制動原理的不同以及制動線圈的接線方式不同而會有很大差別，在實際工程計算時應根據(jù)差動保護的工作原理和制動回路的接線方式而定。制動線圈的接線原則是使外部故障時制動電流最大，而內(nèi)部故障時制動電流最小。當制動線圈數(shù)比變壓器繞組少，不可能將每側(cè)電流分別接入制動線圈時，可以將幾個無源側(cè)電流合并后接入制動線圈，但不應將幾個有源側(cè)電流合并接入制動線圈。 3 第2章 變壓器保護 2.1變壓器瓦斯保護 瓦斯保護是反應變壓器油箱內(nèi)各種故障的主保護。當油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瓦斯保護應瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。 瓦斯保護動作于信號的輕瓦斯部分，通常按產(chǎn)生氣體的容積整定。對于容量10MVA以上的變壓器，整定容積為250～300ml。 瓦斯保護動作于跳閘的重瓦斯部分，通常按通過氣體繼電器的油流流速整定。流速的整定與變壓器的容量、接氣體繼電器的導管直徑、變壓器冷卻方式、氣體繼電器的型式等有關(guān)。 表4-1瓦斯保護油流動作流速整定表 變壓器容量 kVA 氣體繼電器型式 連接導管內(nèi)徑 mm 冷卻方式 動作流速整定值 m/s 1000及以下 QJ-50 φ50 自冷或風冷 0.7～0.8 7000～7500 QJ-50 φ50 自冷或風冷 0.8～1.0 7500～10000 QJ-80 φ80 自冷或風冷 0.7～0.8 10000以上 QJ-80 φ80 自冷或風冷 0.8～1.0 200000以下 QJ-80 φ80 強迫油循環(huán) 1.0～1.2 200000及以上 QJ-80 φ80 強迫油循環(huán) 1.2～1.3 有載調(diào)壓開關(guān) QJ-25 φ25 ? 1.0 瓦斯保護原理如圖4-3所示。 圖4-3 瓦斯保護原理示意圖 2.2 變壓器過負荷保護 根據(jù)變壓器各側(cè)繞組及自耦變壓器的公共繞組可能出現(xiàn)過負荷情況，應裝設(shè)過負荷保護。大型變壓器的過負荷，通常是對稱過負荷，故過負荷保護只接一相電流。 過負荷保護的動作電流應按躲過繞組的額定電流整定，按下式計 式中：Krel——可靠系數(shù)，采用1.05； Kr——返回系數(shù)，0.85～0.95； IN——被保護繞組的額定電流。 過負荷保護動作于信號。保護的動作時間應與變壓器允許的過負荷時間相配合，同時應大于相間故障后備保護的最大動作時間(通?？纱?個時間階段)。 =10~15S取10S 2.3過電流保護 過電流保護主要用于降壓變壓器，作為防御外部相間短路引起的變壓器過電流和變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護。 1）過電流保護的動作電流計算。為了保證選擇性，過電流保護的動作電流應能躲過可能流過變壓器的最大負荷電流，即  Iop=1.3/0.85/2030=4.67  式中：Krel——可靠系數(shù)，取1.2～1.３； Kr——返回系數(shù)，取0.85～0.95； IL.max——最大負荷電流。 2） 最大負荷電流IL.max可按以下情況考慮并取其最大者： ①對并列運行的變壓器，應考慮切除一臺時，余下變壓器所產(chǎn)生的過負荷電流，當各臺變壓器容量相等時，可按下式計算 式中： m——并聯(lián)運行變壓器的最少臺數(shù)； IN——每臺變壓器的額定電流。 當并聯(lián)運行的變壓器容量不等時，應考慮容量最大的一臺變壓器斷開后引起的過負荷。 ②對兩臺分列運行的降壓變壓器，在負荷側(cè)母線分段斷路器上裝有備用電源自動投入裝置時，應考慮備用電源自動投入后負荷電流的增加。 IL.max＝IⅠL.max+KssKremIⅡ.L.max 式中： IⅠL.max——所在母線段正常運行時的最大負荷電流； IⅡL.max——另一母線段正常運行時的最大負荷電流； Krem——剩余系數(shù)，母線停電后切除不重要負荷，保留下來的負荷與原負荷之比。③與下一級過電流保護相配合，則 IL.max＝1.1I′op+Im.L.max 式中：I′op——分段斷路器或與之相配合的饋線過電流保護的動作電流； Im.L.max——本變壓器所在母線段的正常運行最大負荷電流。 3）靈敏系數(shù)校驗。保護的靈敏系數(shù)可按下式校驗 Ksen=2893/4.67/20=30.9 式中： ——后備保護區(qū)末端兩相金屬性短路時流過保護的最小短路電流。 要求Ksen≥1.3(近后備)或1.2(遠后備)。 17 第3章 線路保護 3.1 10KV線路的自動重合閘保護 3.1.1自動重合閘的作用 1)大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù) 2)在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性 3)對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用 3.1.2自動重合閘的選擇 110kv及以下的單側(cè)電源線路一般采用三相一次重合閘裝置，所以本設(shè)計采用三相一次重合閘, 三相重合閘結(jié)構(gòu)相對比較簡單，保護出口可直接動作控制斷路器，保護之間互為后備的保護性能良好。 3.1.3單電源自動重合閘的整定計算 AAR裝置的動作時限： 從減少停電時間和減輕電動機自啟動要求考慮，AAR的動作時限越短越好，實際上要考慮下面兩個條件 1)AAR裝置的動作時限必須大于故障點去游離的時間，以使故障點絕緣強度能可靠地恢復。 2)AAR裝置的動作時限必須大于斷路器及其操作機構(gòu)準備好重合閘的時間。這時間包括斷路器觸頭周圍介質(zhì)絕緣強度恢復及滅弧室充滿油的時間，以及操作機構(gòu)恢復原位做好重合閘準備的時間。 一般情況下，斷路器及其操作機構(gòu)準備好重合閘的時間都大于故障點介質(zhì)去游離的時間，因此AAR的動作時限只按條件b考慮. 對于不對應啟動方式： 對于繼點保護啟動方式： 式中 ---操作機構(gòu)準備好合閘時間，對電磁操作機構(gòu)取0.3~0.5 ， ---斷路器的跳閘時間與儲備時間，通常取0.3~0.4 對于不對應啟動方式： 滿足要求 對于繼點保護啟動方式： 滿足靈敏性。 注：式中取 ； ； 3.2 10KV線路的距離保護 3.2.1距離保護原理 電流保護的主要優(yōu)點是簡單，可靠，經(jīng)濟，但它的靈敏性受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，特別是在重負荷，長距離，電壓等級高的復雜網(wǎng)絡中，很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，為此，必須采用性能完善的保護裝置，因而就引入了“距離保護”。 3.2.2距離保護的整定 1) 距離保護I段的整定 原則：按躲過線路末端故障整定。 2) 距離保護II段的整定 原則1：與相鄰線路的距離I段配合 原則2：按躲過線路末端變壓器低壓母線短路整定 （考慮到的計算誤差大） 取上述兩項中數(shù)值小者作為保護II段定值。 動作時間： 靈敏度校驗：按本線路末端故障校驗靈敏度。 要求大于1.25。 若靈敏度不滿足要求，應與相鄰線路距離保護II段配合。 3) 距離保護III段整定 原則：按躲過輸電線路的最小負荷阻抗整定。 求最小負荷阻抗： 考慮外部故障切除后，電動機自啟動時，距離保護III段應可靠返回。 對于全阻抗繼電器，其整定值為： 對于方向阻抗繼電器。其整定阻抗為： 4）動作時間按階梯時限原則整定。 在負荷阻抗同樣的條件下，采用方向阻抗繼電器比采用全阻抗繼電器時，距離保護三段的靈敏度高。 靈敏度校驗： 近后備的靈敏度： 要求大于1.5 遠后備的靈敏度： 求大于1.2 說明方向阻抗比全阻抗繼電器靈敏度高的圖。 5) 最小精確工作電流校驗 按各段保護范圍末端短路的最小短路電流整定。 3.3 10KV線路的零序過電流保護 3.3.1零序電流保護原理 零序電流保護屬于小接地電流系統(tǒng)的保護方式，它利用當系統(tǒng)發(fā)生故璋時零序電流比正常運行時較大的特點，來實現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號或瞬時切斷主回路電源避免事故。 的發(fā)生.盡管此種保護方式屬于小接地電流系統(tǒng)，但早已在發(fā)電廠、變電站和配電系統(tǒng)中得到較廣泛的應用。 3.3.2零序電流保護的整定計算步驟 1)零序電流保護Ⅰ段的整定 按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即 式中 ——可靠系數(shù)，取1.2~1.3；計算時取1.3 ───線路末端接地短路時流過保護的最大零序電流。 零序電流保護Ⅰ段的保護最小保護范圍亦要求不小于本保護線路長度的15%。 整定的動作延時為0。 2） 零序電流保護Ⅱ段的整定 此段保護按滿足以下條件整定： 按與相鄰下一級線路的零序電流保護Ⅰ段配合整定，即 式中 —— 可靠系數(shù)，取1.1。 —— 分支系數(shù)，按實際情況選取可能的最小值； —— 相鄰下一級線路的零序電流保護I段整定值。 當按此整定結(jié)果達不到規(guī)定靈敏系數(shù)時，可改為與相鄰下一級線路的零序電流保護Ⅱ段配合整定： 零序Ⅱ段的靈敏度校驗： ≥ 1.3~1.5 零序電流保護Ⅱ段的動作時間： 或 3）零序電流保護Ⅲ段保護的整定 此段保護一般是起后備保護作用。Ⅲ段保護通常是作為零序電流保護II段保護的補充作用。零序電流保護Ⅲ段保護按滿足以下條件整定： 按躲開下一條線路出口處發(fā)生三相短路時，流過保護裝置的最大不平衡電流來整定 式中 —— 可靠系數(shù)。取1.25。 —— 最大不平衡電流。 其中 式中 —非周期分量系數(shù),取1~2； —電流互感器的同性系數(shù),取0.5； —電流互感器的10%誤差,取0.1； —下一級線路始端三相短路的最大短路電流。 零序Ⅲ段的靈敏度校驗： 當作為近后備保護時， 1.3 ~1.5 當作為遠后備保護時， 式中 ——本線路末端短路時在小方式運行下的最小零序電流。 ——下一級線路末端短路時在小方式運行下的最小零序電流。 ——最大分支系數(shù)。 零序電流保護Ⅲ段的動作時間： 或 4）時限的確定: 對于環(huán)型網(wǎng)絡,若按階梯原則與相鄰線路配合時,會產(chǎn)生斷路器誤動的現(xiàn)象因此應找出解環(huán)點所以必須選出某一線路的保護Ⅲ段與其相鄰的保護Ⅱ段配合此即環(huán)網(wǎng)保護Ⅲ段的動作時限的起始點，此起始點的選擇原則是：應考慮盡可能使整個環(huán)網(wǎng)中保護三段的保護靈敏度較高。 ① 各段保護的整定時間均應按整定配合原則增加時間級差。 ② 當分支系數(shù)隨短路點的移遠而變大時，例如有零序互感的平行線路，保護的整定配合應按相配合保護段的保護范圍末端進行計算，一般可用圖解法整定， ③ 與相鄰雙回線路的零序保護配合整定。當雙回線路裝設(shè)了橫聯(lián)差動保護時，為提高靈敏度，可按與橫聯(lián)差動保護配合整定，即按雙回線路全線為快速保護范圍考慮，但時間整定要考慮橫聯(lián)差動保護相繼動作的延時；如考慮雙回線運行中將橫聯(lián)差動保護停用的情況時，可相應提出將雙回線路運行臨時改為單回線路運行的措施。 3.4過電壓保護 在變電所周圍裝設(shè)獨立避雷針，為防止直擊雷和雷電波的危害，在10kV出線安裝金屬化物避雷器；變壓器安裝金屬氧化物避雷器；10kV母線也用一組金屬氧化物避雷器進行過壓保護。 設(shè)計心得： 畢業(yè)設(shè)計作為大學階段一次重要的學習經(jīng)歷，自己覺得受益非淺，同時也感到自己的理論水平在不斷地提高。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，加深了我對供電知識的理解，了解了供電設(shè)計的思路和方法以及設(shè)計中需注意的問題，對變電所的設(shè)計從一無所知到一定程度的掌握，起到了非常重要的作用。但是，實踐才是檢驗真理的唯一標準。我要在以后的工作中檢驗自己的所學，來完善自己的知識結(jié)構(gòu)，真正的做到學以致用。這次設(shè)計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設(shè)計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖，計算，信息分析及使用辦公室軟件的能力。 每位同學都已經(jīng)準備步入社會，進入工作崗位，這樣梳理自己所學機會對我們來說已經(jīng)不多了，我們都很重視。在設(shè)計過程中，我們充分發(fā)揚了團隊合作的精神，互相配合，一起進行課題分析、查資料，進行設(shè)計，整理說明書到最后完成整個設(shè)計。通過這次設(shè)計，我們都感覺到的團隊力量是巨大的，高效的，我相信這種團隊精神在我以后的工作中也會繼續(xù)發(fā)揚下去的。 由于資料的有限和個人能力的不足，設(shè)計過程中還存在許多問題，比如在設(shè)備的選擇與校驗方面，因為沒有具體參數(shù)，所以有部分的數(shù)據(jù)是不符合的。再者，因為我們沒有實際的工作經(jīng)驗，在設(shè)計過程中對設(shè)備的實用性及經(jīng)濟性方面考慮得欠周到，以至于所選設(shè)備在經(jīng)濟成本上可能會較高以及設(shè)備利用率不高。在以后的工作中，我將會主動收集各方面資料，彌補自己知識的欠缺，盡可能的設(shè)計出即經(jīng)濟又可靠的配電方案。 參考文獻： [1] 劉介才.工廠供電.機械工業(yè)出版社，2007 [2] 劉學軍.繼電保護原理.中國電力出版社，2004 [3] 中華人民共和國能源部.電工培訓教材(上、下冊).遼寧科學技術(shù)出版，1992 [4] 董錦鳳.畢業(yè)論文設(shè)計指導.西安電子科技大學出版社, 2005 [5] 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南. 中國水利水電出版社，2008 [6] 楊曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護原理及應用.中國電力出版社，2006 附錄 致 謝 本篇論文是在劉玉福老師悉心關(guān)懷和精心指導下完成的。從論文整體方案的確立到每章節(jié)內(nèi)容的詳細審定，無不傾注了劉老師的巨大心血和辛勞。老師求實的治學態(tài)度，認真細致的工作作風，深厚的學術(shù)造詣和豐富的實踐經(jīng)驗，使我受益匪淺。他強烈的事業(yè)心，高度的責任感，將激勵我在今后的工作學習中不斷努力進取。在這里，我特別的感謝劉老師對我學習上的關(guān)懷！老師，衷心的謝謝您！ 最后，對所有評閱我的畢業(yè)論文的老師們表示深深的敬意！真誠的希望您們能給予意見與指導。謝謝！ 2010年6月 2011年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 110KV變電站微機保護 2011年5月 2011 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate 110 kv substations microcomputer protection May, 2011 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計）作者完全了解紅河學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設(shè)計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 ? 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯委員會(答辯小組)成員名單 姓名 職稱 單位 備注 主席（組長） 本科畢業(yè)論文(設(shè)計) 摘要 電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程的一個重要特點，就是它的生產(chǎn)、輸送、變換、分配、消費的幾個環(huán)節(jié)是在同一個時間內(nèi)同步瞬間完成。電力生產(chǎn)過程要求供需嚴格動態(tài)平衡，一旦失去平衡生產(chǎn)過程就要受到破壞，甚至造成系統(tǒng)瓦解，無法維持正常生產(chǎn)。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國乃至全世界凸現(xiàn)缺電局面，如何進一步優(yōu)化調(diào)度，加強電力資源的優(yōu)化配置，最大限度滿足電力需求成為人們探討的問題之一。又隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)驚人的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)進一步優(yōu)化，整個電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟效益得到大幅提升。這項技術(shù)將引起電力行業(yè)有關(guān)部門的重視，成為變電站設(shè)計核心技術(shù)之一。 本次設(shè)計的課題是一個110KV變電站初步電氣設(shè)計，該站建成后與110KV電網(wǎng)相連，具有110KV、10KV兩個電壓等級，本站位于鎮(zhèn)郊，地勢平坦，交通便利，無環(huán)境污染，站址工程地質(zhì)良好。 本次設(shè)計的變電站主變采用兩臺SZ10-20000kVA/110KV型雙繞組有載調(diào)壓變壓器，兩臺互為備用，即使有一臺主變停電后，也可由另一臺主變帶全部外送電力的70%以上，提高了供電的可靠性。110KV側(cè)主接線最后采用雙母線接線， 10KV側(cè)也采用雙母線分段接線。 10KV側(cè)裝設(shè)兩臺站用變壓器，分別接于兩分段母線上，平時兩臺站用變壓器分列運行，當一臺站用變出現(xiàn)故障，分段斷路器由自投裝置動作合閘，實現(xiàn)備用。 關(guān)鍵詞:短路電流;變電所;設(shè)備選擇；微機保護 Abstract electric power production process is distinguished from other industrial production process, is an important feature of the production, transmission, it transform, distribution, and consumption some links in the same time synchronization is complete. Moments Power supply and demand strict production process requirements dynamic balance, once lost balance production process will damage, even cause system collapse, unable to maintain normal production. Along with the rapid development of economy, the lack of electricity situation highlights and even the world, how to further optimize scheduling, strengthen the optimized allocation of power resource to satisfy power demand become people to explore one of the problems. And along with the computer technology, communication technology, information technology, the most astonishing development substation integrated automation technology further optimization, the power network operation safety and economic benefits have been increased greatly. This technology will cause the attention of electric power industry departments concerned, become one of substation design core technology. This design topic is a 110 kv substations preliminary electrical design, after completion of 110 kv power station with 110 kv and connected, has two voltage level, this site consumers 10KV located in the outskirts of town, with a flat, convenient transportation, no environmental pollution, hail engineering geology is good. The design of the main transformer substations adopted two SZ10-20000kVA / 110 kv type duplex winding transformer on-load changer, two as spare, even if there is one of the main change, also can be cut in the main transformer by another with all foreign send power more than 70 percent of the reliability of power supply, improve. 110KV side by Lord wiring last single bus wiring, consumers 10KV side also USES single busbar subsection wiring. Two stations installed consumers 10KV side with transformer, in two subsection busbar respectively after two stations, usually with transformer respectively, when a stations run by variable malfunction, segmentation breaker from switch device, realize the backup. Action off Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection 目錄 第1章 概述……………………………………………………………………1頁 1.1所址的選擇………………………………………………………………1頁 1.2變壓器的選擇……………………………………………………………1頁 1.3電力電容器的選擇………………………………………………………1頁 1.4電氣一次部分設(shè)計的基本情況…………………………………………2頁 1.5變電所布局與結(jié)構(gòu)………………………………………………………3頁 1.5.1變電所的總體布局要求局與結(jié)構(gòu)……………………………………3頁 1.5.2變壓器室的布局………………………………………………………4頁 1.6電氣主接線選擇…………………………………………………………4頁 第2章 短路電流計算……………………………………………………………5頁 2.1短路電流的計算目的及一般原則……………………………………….5頁 2.1.1.短路電流計算的目的…………………………………………………6頁 2.1.2.短路電流一般規(guī)定…………………………………………………….6頁 2.1.3短路電流計算原則……………………………………………………6頁 2.3.最大運行方式下短路電流的計算………………………………………6頁 2.4.最小運行方式下短路電流的計算………………………………………8頁 2.5短路電流計算結(jié)果表……………………………………………………9頁 第3章 主要電器設(shè)備的選擇………………………………………………….10頁 3.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇…………………………………………….10頁 3. 1.1斷路器,隔離開關(guān)的選擇原則…………………………………….10頁 3.1.2 變壓器110KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)…………………………….11頁 3.1.3變壓器10KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)……………………………….12頁 3.1.4線路10KV出線側(cè)斷路器及隔離開關(guān)…………………………… 13頁 3.1.5.10KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)………………………………… 13頁 3.1.610KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)………………………………….14頁 3.2互感器的選擇……………………………………………………………15頁 3.2.1電流互感器的選擇原則…………………………………..……… 15頁 3.2.2 10KV出線電流互感器的選擇……………………………………… 15頁 3.2.3變壓器110KV側(cè)電流互感器的選擇……………………………… 16頁 3.2.4變壓器10KV側(cè)電流互感器的選擇…………………………………16頁 3.2.5 110KV母線側(cè)電流互感器的選擇……………………………………16頁 3.3電壓互感器選擇………………………………………………………….16頁 3.3.1 電壓互感器的選擇原則……………………………………………16頁 3.3.2 110KV側(cè)電壓互感器的選擇………………………………………17頁 3.3.3 10KV側(cè)電壓互感器的選擇 ………………………………………17頁 3.4母線的選擇……………………………………………………………17頁 3.4.1 110KV側(cè)母線的選擇……………………………………………….17頁 3.4.2 10KV出線導線截面的選擇………………………………………….17頁 第4章 繼電保護…………………………………………………………………18頁 4.1繼電的保護………………………………………………………………18頁 4.2繼電的保護的特性………………………………………………………18頁 4.3 變壓器的差動保護……………………………………………………. 18頁 4.3.1差動保護的原理……………………………………………………18頁 4.3.2比率制動式縱差保護的整定………………………………………19頁 4.4 變壓器的瓦斯保護……………………………………………………. 22頁 4.5 變壓器的過負荷保護…………………………………………………. 23頁 4.6 變壓器的過電流保護…………………………………………………. 23頁 4.7 10KV側(cè)線路的自動重合閘保護……………………………………….25頁 4.7.1自動重合閘的作用…………………………………………………….25頁 4.7.2自動重合閘的選擇………………………………………………….25頁 4.7.3單電源自動重合閘的整定計算…………………………………….25頁 4.8 10KV側(cè)線路的距離保護……………………………………………….26頁 4.8.1距離保護原理……………………………………………………….26頁 4.8.2距離保護的整定…………………………………………………….26頁 4.9 10KV側(cè)線路的零序保護……………………………………………….27頁 4.9.1零序電流保護原理………………………………………………..27頁 4.9.2零序電流保護的整定計算…………………………………………28頁 4.10 10KV側(cè)線路的過電壓保護…………………………………………..30頁 第5章 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機繼電保護………………………………..30頁 5.1微機保護的定義…………………………………………………………….30頁 5.2 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機保護的優(yōu)點……………………………………30頁 5.3 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機保護裝置的使用范圍…………………………31頁 5.4 WDJS—8000電系統(tǒng)微機保護裝置簡介……………………………………31頁 5.4.1 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機保護裝置簡圖………………………………31頁 5.4.2電源插件……………………………………………………………32頁 5.4.3信號插件……………………………………………………………32頁 5.4.4 CPU插件……………………………………………………………33頁 5.4.5交流插件……………………………………………………………33頁 5.4.6硬件…………………………………………………………………33頁 5.4.7軟件…………………………………………………………………34頁 5.4.8功能…………………………………………………………………34頁 5.4.9技術(shù)指標……………………………………………………………34頁 5.5 WDJS—8000電力系統(tǒng)人機接口說明……………………………………35頁 5.5.1面板說明…………………………………………………………… 35頁 5.5.2顯示菜單說明……………………………………………………….36頁 5.6 WDJS—8000電力系統(tǒng)保護原理………………………………………42頁 5.6.1 110變壓器微機保護……………………………………………….42頁 5.6.2 零序電流保護………………………………………………………44頁 5.6.3 過負荷保護…………………………………………………………44頁 第6章 防雷保護和接地裝置計算……………………………………………45頁 6.1 變電所的防雷設(shè)計原則和主要防雷設(shè)備………………………………45頁 6.2. 變電所的防雷設(shè)計…………………………………………………….45頁 6.3.避雷器…………………………………………………………………… 45頁 6.3.1對避雷器的基本要求……………………………………………… 46頁 6.3.2各種避雷器的主要應用場合……………………………………….46頁 6.3.3避雷器保護設(shè)備須滿足條件……………………………………… 47頁 6.4 避雷器的選擇……………………………………………………………47頁 6.5 接地網(wǎng)……………………………………………………………………48頁 附錄：1.變電站主接線圖 2.變壓器繼電保護原理圖 3.10KV出線繼電保護接線圖 4.變壓器微機保護接線圖 5.10KV出線微機保護接線圖 6.防雷接地保護配置圖 第一章 概述 1.1所址選擇 首先考慮變電所所址的標高，歷史上沒有被水浸淹歷史；進出線便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件：年均最高、最低氣溫、最大風速、覆冰厚度、地震強度、年平均雷暴日、污穢等級，把這些作為設(shè)計的技術(shù)條件。 1.2變壓器的選擇 變壓器臺數(shù)和容量的選擇直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應依據(jù)電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。 選擇主變壓器型式時，應考慮以下問題：相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)、 繞組接線組別（在電廠和變電站中一般都選用YN，d11常規(guī)接線）、調(diào)壓方式、 冷卻方式。 由于本變電所具有三種電壓等級110KV、10KV，各側(cè)的功率均達到變壓器額定容量的15%以上，低壓側(cè)需裝設(shè)無功補償，所以主變壓器采用雙繞組變壓器。為保證供電質(zhì)量、降低線路的損耗此變壓器采用的是有載調(diào)壓方式，在運行中可改變分接頭開關(guān)的位置，而且調(diào)節(jié)范圍大。由于本地區(qū)的自然地理環(huán)境的特點，故冷卻方式采用自然風冷卻。 為保證供電的可靠性，該變電所裝設(shè)兩臺主變壓器。當系統(tǒng)處于最大運行方式時兩臺變壓器同時投入使用，最小運行方式或檢修時只投入一臺變壓器且能滿足供電要求。 1.3電氣一次部分設(shè)計的基本情況 工程規(guī)模：該變電所為110/10KV二級電壓，所內(nèi)裝設(shè)SZ10-20000kVA/110KV型雙繞組有載調(diào)壓變壓器，2回110KV架空進線， 10回10KV出線。變電所配有10KV無功補償裝置。 主接線考慮110KV側(cè)采用內(nèi)橋接線方式， 10KV單母分段。 所用電配置：一臺由10KV母線接出。 防雷與接地：110KV進線侵入雷電波的保護是在架空線首端裝一組避雷器，并配合進線上的相應保護。主變中性點裝設(shè)一組避雷器及設(shè)間隙保護。10KV母線分別裝設(shè)避雷器作為出線侵入的雷電波保護。直擊雷由避雷針保護。 主要參數(shù)： 系統(tǒng)參數(shù)：Xs.min=0.0581,Xs.max=0.0832 (Sd=100MVA,Ud=Uc=110kv為基準) 110KV進線：雙回路。 10KV線路長度按20KM考慮，10回路。 主變銘牌參數(shù)： 主變：型號 SZ10-200000/110 接線： YNd11 電壓組合： 110±8×1.25%/10.5 空載損耗(kW)： 18.6 負載損耗(kW)： 89 空載電流(%)： 0.5% 短路阻抗（%）：10.5% 所用電負荷統(tǒng)計表如下，見表1-1 設(shè)備名稱 容量（W） 空調(diào) 照明、電熱取暖 附屬建筑取暖 主變風 載波通訊 檢修用電 微機用電 合計 9000 9000 10000 2300 700 6000 2000 39000 考慮各母線上的電壓平衡，所用電取自于10KV母線，由以上計算數(shù)據(jù)可選用S6-50/10型其參數(shù)如下所示： 額定電壓：10/0.4 連接組構(gòu)號Y. 1.4補償裝置的選擇：電力電容器的選擇方法 并聯(lián)電容器主要用來增加網(wǎng)絡的無功功率以及提高受端的電壓水平，對于35-100KV變電所中的電容器裝置可按主變壓器的10-30%考慮，電容器的選擇應選擇允許穩(wěn)態(tài)過電流達到電容器額定電流的1.3倍，對于具有最大電容偏差的電容器，該選擇過電流達到電容器額定電流的1.43倍。單臺電容器的容量應按電容器組單相容量和每相各串聯(lián)、并聯(lián)臺數(shù)確定。 串聯(lián)補償電容器，在220KV及以上的電壓的系統(tǒng)中用以提高線路輸送容量和系統(tǒng)穩(wěn)定，其補償度一般不超過0.5~0.6，在110KV及以下系統(tǒng)中用以改善電壓質(zhì)量，其在1到4之間，較多接近或大于1。 靜止補償器是并聯(lián)電容器補償裝置和容量無級連續(xù)可調(diào)的感性無功設(shè)備聯(lián)合組成的一種裝置，調(diào)節(jié)平滑均勻，反應快速全面提高電能質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定，降低工頻過電壓等功能。 本設(shè)計是采用的功率因素提高的方法來補償無功。 本設(shè)計選用的是：兩臺TB11—2400+2400—3W掛在10KV母線上。 在本變電所的功率因素為0.85，但實際的運行的功率因素一般早0.9~1之間，因此需補償容量，以提高功率，在實際的運行中一般是并聯(lián)電容器組的方式來補償無功以改善電壓質(zhì)量，減少有功損耗，以及穩(wěn)定系統(tǒng)等。 如果按（10-30%）考慮： 按功率因素提高到0.95考慮： 在按變壓器容量30%的范圍內(nèi)，可以選擇容量為4800kVar的兩臺TBB11—2400+2400—3W電容器組，分別掛于10kV兩組母線上。 1.5變電所布局與結(jié)構(gòu) 1.5.1變電所的總體布局要求 1)高壓配電裝置一般均裝設(shè)在單獨的高壓配電室內(nèi) 2)高壓配電室應留有適當數(shù)量的開關(guān)空位，每段母線至少留兩個 3)高壓配電室不應通過非本身所用的管道和明線路 4)高壓電力電容器一般裝設(shè)在單獨的電容器室內(nèi) 5)在變電所地受到限制時，可以是建筑樓房，但不應該超過二層樓 通過以上要求及設(shè)計要求變電所設(shè)計在地下一層，變電所分為四個部分： 變壓器室：低壓配電室；高壓配電室；高壓電容器室。 1.5.2變壓器室的布局要求 1） 每臺三相電力變壓器應該安裝在單獨的變壓器室內(nèi)； 2）變壓器外廓與變壓器室的四壁的間距應不小于800mm； 3）需要經(jīng)常進入變壓器室內(nèi)部檢查設(shè)備時，要與變壓器保持1500mm的距離； 4）變壓器的安裝采用寬面推進，地纜引線進入； 5）變壓器室要有很好的通風性； 1.6變電站電氣主接線 變電站主接線的設(shè)計要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。 對本變電所原始材料進行分析，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，供電可靠，經(jīng)濟合理的主接線方案。此主接線還應具有足夠的靈活性，能適應各種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。故擬定的方案如下： 方案一：110KV側(cè)采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶母聯(lián)斷路 器的雙母線接線 方案二： 110KV側(cè)采用帶母線型外橋接線，10KV采用單母線接線. 為了供電的可靠性：110KV進線2回，10KV出線8-12回,變電所（擬設(shè)計）主要是向周邊城市及工業(yè)負荷供電，是一所終端變電所，就變電所在電力系統(tǒng)的中的地位和作用而言則可靠性要求很高。 兩方案比較：內(nèi)橋、外僑接線都適用于進線為2回的情況，其可靠性和靈活性都比較高，一回進線故障不影響另一進線的正常工作。但內(nèi)橋接線設(shè)備簡單、投資少、供電比較可靠、運行靈活。而外僑接線當主變壓器斷路器外側(cè)發(fā)生短路故障時，會影響主系統(tǒng)供電的可靠性。 10KV的雙母線接線較單母線接線方式其可靠性及靈活性均要高，其運行方式靈活，如:一組母線工作，一組母線備用，相當于單母線運行，其運行可靠，操作方便。雙母線還可以同時運行，負荷平均分配在兩母線上。雙母線接線操作簡便，較單母線出現(xiàn)誤操作的幾率小得多。單母線還有50%的停電率。 從經(jīng)濟性考慮方案二與方案一投資都差不多，但方案一的供電更可靠，綜合上述因素：本設(shè)計最終的設(shè)計方案確定為方案。 57 第二章 短路電流計算及設(shè)備選擇 2.1短路電流的計算目的及一般原則 2.1.1短路電流計算的目的 在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計的主要計算項目，其目的有以下幾個方面： 1)在選擇電氣主接線時，為比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流措施等均要進行必要的短路電流計算。 2)在選擇電氣設(shè)備時，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設(shè)備的動穩(wěn)定。 3)在計算屋外高壓配電裝置時，需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。 4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 2.2.2在驗算導線和電氣設(shè)備時所用的短路電流一般規(guī)定 2.2.2.1計算的基本情況 1)電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行。 2)短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 3)所有電源的電動勢相同。 4)正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 5)應考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。 2.2.2.2短路電流計算： 通常取基準容量Sd＝100MVA； 基準電壓Ud取各級電壓的平均電壓，即Ud＝Uc 基準電流 ； 基準電抗 常用基準值如表2-1所示 表2—1常用基準值表（Sd＝100MVA） 基準電壓Ud（kV） 3.15 6.3 10.5 37 115 230 基準電流Id（kA） 18.33 9.16 5.50 1.56 0.502 0.251 基準電抗Xd（Ω） 0.0992 0.397 1.10 13.7 132 530 網(wǎng)絡變換計算公式 串聯(lián)阻抗合成： 并聯(lián)阻抗合成：， 當只有兩支時 短路電流計算公式 短路電流周期分量有效值： 短路沖擊電流峰值： 短路全電流最大有效值： 2.3最大運行方式下短路電流的計算 變壓器阻抗：0.694 最大運行方式下等值電路標么阻抗圖見圖2-1。 圖2-1 最大運行方式下等值電路 d1：0.0581 d2： d3： 同理可知 d4： d5： d6： d7： 2.4最小運行方式下短路電流的計算 最運行方式下等值電路標么阻抗圖見圖2-2。 圖2-2 最運行方式下等值電路 d1： d2： d3： 同理可知 d4： d5： d6： d7： 2.5短路電流計算結(jié)果 110kV變電站相關(guān)短路電流計算結(jié)果見下表2-2。 表2-2 短路電流計算結(jié)果表 短路點 短路電流周期分量(有效值) Id(kA) 短路沖擊電流 (峰值) ich(kA) 短路全電流最大有效值 Ich(kA) 最大運行方式下 d1 8.64 22.02 13.04 d2 7.31 18.64 11.03 d3 D4 d5 d6 d7 6.03 15.37 9.10 最小運行方式下 d 1 6.03 15.3 9.10 d2 7.07 18.05 10.67 d3 d4 d5 d6 d7 5.86 14.96 8.84 第三章 主要電器設(shè)備的選擇 3.1斷路器,隔離開關(guān)的選擇 3.1.1斷路器,隔離開關(guān)的選擇原則 斷路器是變電所中重要的開關(guān)器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。 斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設(shè)計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。 額定電壓和電流的選擇 式中—電網(wǎng)額定電壓 —設(shè)備的額定電壓 —電氣設(shè)備的額定電流 —電網(wǎng)的最大負荷電流。 開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流不應小于實際開斷瞬間短路電流周期分量即: 當斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用，為短路電流的有效值。 短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應小于短路電流的最大沖擊值。即 短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時間。 隔離開關(guān)是發(fā)電廠，變電所常用的開關(guān)器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關(guān)不能用來接通或開斷短路電流和負荷電流， 隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關(guān)合電流的校驗。 3.1.2變壓器110KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān) 變壓器的最大工作電流 =（1.05）/（）=1.05×20000/×115=105.42A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇LW14-110型斷路器。 短路時間：=0.2+0.06+0.03=0.29S 短路電流的熱效應：==8.648.640.29=21.64.S 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如表2-3所示 表2-3 計算數(shù)據(jù) LW14-110型斷路器 GW4-110D型隔離開關(guān) 110KV 105.42A 8.64KA 21.64.S 22.02KA 110KV 2000A ×t=4800.S 80KA 110KV 1000A ×t=980.S 50KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D型隔離開關(guān)均能達到要求。 3.1.3變壓器10KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān) 變壓器的最大工作電流 =（1.05）/（）=1.05×20000/×10.5=1154.7A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋內(nèi)的要求，查表可選擇ZN-10/2000-40型斷路器。 短路時間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應：==7.317.310.81=43.28.S 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如表2-4所示： 表2-4 計算數(shù)據(jù) ZN-10/2000-40型斷路器 GN2-10/2000-85型隔離開關(guān) 10KV 1154.7A 7.31 KA 43.28.S 18.64KA 10KV 2000A ×t=3200.S 80KA 10KV 2000A ×t=36000.S 85KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知ZN-10/2000-40型斷路器和GN2-10/2000-85型隔離開關(guān)均能達到要求。 3.1.4線路10KV出線側(cè)斷路器及隔離開關(guān) 線路的最大工作電流 =（1.05）/（COSΦ）=1.05×3×1000/×10.5×0.8=173.2A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋內(nèi)的要求，查表可選擇ZN4-10/1250-20型斷路器。 短路時間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應： ==6.036.030.81=29.45.S 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如表2-5所示： 表2-5 計算數(shù)據(jù) ZN4-10/1250型斷路器 GN6-10T200型隔離開關(guān) 10KV 173.2A 6.032KA 29.45.S 15.37KA 10KV 1250A ×t=850.S 50KA 10KV 200A t=1250.S 25.5KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知ZN4-10/1250型斷路器和GN6-10T/200型隔離開關(guān)均能達到要求。 3.1.5 110KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān) 母線的最大工作電流 =2（1.05）/（）=21.05×20000/×110=220.4A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇LW14-110型斷路器。 短路時間： =0.2+0.06+0.03=0.29S 短路電流的熱效應：==8.648.640.29=21.64.S 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如表2-6所示： 表2-6 計算數(shù)據(jù) LW14-110型斷路器 GW4-110D/1000型隔離開關(guān) 110KV 220.4A 8.64KA 21.64.S 22.02KA 110KV 2000A ×t=4800.S 80KA 110KV 1000A ×t=980.S 50KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開關(guān)均能達到要求。 3.1.6 10KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān) 母線的最大工作電流 =2（1.05）/（）=21.05×20000/×10.5=2309.4A根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇ZN12-10型斷路器。 短路時間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應：==7.317.310.81=43.28.S 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如表2-7所示： 表2-7 計算數(shù)據(jù) ZN12-10/2500型斷路器 GN2-10/3000型隔離開關(guān) 10KV 2309.4A 7.31KA 43.28.S 18.64KA 10KV 2500A ×t=850.5.S 80KA 10KV 3000A ×t=50000.S 100KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開關(guān)均能達到要求。 3.2電流互感器的選擇 3.2.1電流互感器的選擇:電流互感器的二次側(cè)絕對不能夠開路 1)電流互感器的額定電壓不小于安裝地點的電網(wǎng)電壓。 2)電流互感器的額定電流不小于流過電流互感器的長期最大負荷電流 3)戶內(nèi)或戶內(nèi)式 4)作出電流互感器所接負載的三相電路圖，根據(jù)骨仔的要求確（4）定所需電5)流互感器的準確級；例如有功功率的測量需要0.5級；過流保護需要3級；差動保護需Ｄ級。 6)根據(jù)電路圖確定每相線圈所串聯(lián)的總阻抗歐姆數(shù)（包括負載電流線圈的阻抗、連接導線的電阻和接觸電阻），要求其中總歐姆數(shù)最大的一相，不大于選定準確級下的允許歐姆數(shù)。 7)校驗電動穩(wěn)定性：流過電流互感器最大三相短路沖擊電流與電流互感器原邊額定電流振幅比值，應該不大于動穩(wěn)定倍數(shù)。 8)校驗熱穩(wěn)定：產(chǎn)品目錄給出一秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)Ｋｔ，要求最大三相或者兩相短路電流發(fā)熱，不允許的發(fā)熱。 3.2.2 10KV出線 10KV出線線路的最大工作電流 =173.2A 互感器的二次負荷如下表2-8所示 表2-8 互感器的二次負荷表 儀表名稱 A相 C相 電流表（46L1-A型） 功率表（46D1-W型） 電能表（DS1） 總計 0.35 0.6 0.5 1.45 0.6 0.5 1.1 可選擇LA-10屋內(nèi)電流互感器，變比為100-200/5。由于用于測量和保護故選用0.5級，=90，=160。 3.2.3 變壓器110KV側(cè) 110KV側(cè)電流互感器選擇 Ug=110kV Igmax=110%I 選：LB7-110 ,技術(shù)參數(shù)如下表2-9 表2-9 型號 技術(shù)參數(shù) 電流比 級次組合 Kd Kt LB7-110 1200/5 0.2/10P15/10P20 135 75/1s 3.2.4變壓器10KV側(cè) 變壓器10KV的最大工作電流 =1154.7A 互感器的二次負荷如表1-1所示： 可選擇LAJ-10屋內(nèi)電流互感器，變比為2000-6000/5。由于用于測量和保護故選用0.5級，當額定一次電流為2000A時，=50，=90。 3.2.5 110KV母線側(cè) 變壓器110KV的最大工作電流 =2220.4=440.8A 可選擇L-110屋外電流互感器，變比為50-600/5。由于用于測量和保護故選用0.5級，當額定一次電流為200A時，=75，=135。 3.3電壓互感器 3.3.1電壓互感器的選擇和配置（電壓互感器的二次側(cè)絕對不能夠短路） 1)型式：電壓互感器的型式應根據(jù)使用條件選擇： 2)電壓互感器一次額定電壓應允許±10%的波動范圍，二次電壓應根據(jù)使用情況選擇。 3)準確等級：電壓互感器應在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定，在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級的儀表，確定為電壓 4)互感器工作的最高準確等級。 3.3.2 110KV側(cè)電壓互感器的選擇 110KV只有單相式，所以算作6JCC2—110型電壓互感器，分別掛在110KV母線上。 3.3.3 10KV側(cè)電壓互感器的選擇 10KV母線上的電壓互感器除儀表外，其它負荷忽略不計。選擇2JSJW—10三相五柱式電壓互感器，由于回路中接有計費用的電能表，故要選擇0.5準確等級。 3.4導線截面的選擇： 3.4.1 110KV側(cè)母線的選擇 按經(jīng)濟電流密度選擇導線的截面，由于=5000h/年，查表可得 J=1.07A/。 變壓器110KV母線的最大工作電流=2×105.42=210.82A 所以S=/J=210.82/1.07=188.61 故 可選擇型號為LGJ-120/25的導線，其載流量為399A 熱穩(wěn)定校驗：θ=θ。+（θal-θ。） =35+（70-35）=53.5℃ 由此查表得C=93 則 =1000/C=1000/93=51,2<400 滿足導線的最小截面的要求。 3.4.2 10KV出線導線截面的選擇 按經(jīng)濟電流密度選擇導線的截面，由于=5000h/年，查表可得J=0.76A/。 10KV出線的最大工作電流 =/COSΦ==227.34A 所以S=/J=227.34/0.76=299 選用單根10KV ZLQ2-150型三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包鋼帶鎧裝防腐電纜，電纜S=150。=245A，正常允許最高溫度為60℃。 按長期發(fā)熱允許電流校驗： 電纜載流量的校正系數(shù)為=1.07（取土壤的溫度為20℃），查表得=1，=1。 則單根直埋電纜允許載流量為 ==1.07*1*1*245=262.15A>227.34 熱穩(wěn)定校驗 對于電纜線路有中間接頭，應按接頭處短路校驗熱穩(wěn)定。短路前電纜最高運行溫度為 θ=θ。+（θal-θ。） =20+（60-20）=54.68℃ 由此查表得C=93 則 =1000/C=1000/93=58.3<400 滿足導線的最小截面的要求。 可見，選用單根ZLQ2型150電纜能夠滿足要求 第四章 繼電的保護 4.1繼電的保護 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應裝設(shè)短路故障和異常運行保護裝置，電力設(shè)備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護，必要可再增設(shè)輔助保護。 主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備有選擇的切除被保護設(shè)備和線路故障的保護。 后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，后備保護可分為遠后備的近后備兩種子選手方式，遠后備是當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備，近后備是當主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護，是當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行增設(shè)的簡單保護。 4.2繼電的保護的特性 電力變壓器的保護使用繼電保護裝置，其裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 4.3縱聯(lián)差動保護 4.3.1縱聯(lián)差動保護的原理 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等，亦即在正常運行和外部故障時，差動回路的電流等于零。即 （變壓器變比） 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 所以這時Ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0 ，針對不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應的措施來減小。 本次設(shè)計所采用的變壓器型號為：SZ10-20000/110。對于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨的變壓器差動保護，這是因為變壓器差動保護通常采用兩側(cè)電流差動，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，這樣使差動保護的保護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)差動保護作為變壓器的主保護，但當大型變壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時，縱聯(lián)差動保護不能動作，這時我們還需對變壓器裝設(shè)另外一個主保護——瓦斯保護。 圖4-1 差動保護原理圖 4.3.2 比率制動式縱差保護的整定 比率制動特性的縱差保護的動作特性，通常用直角坐標系上的一條折線表示。該坐標系縱軸為保護的動作電流Iop；橫軸為制動電流Ires，如圖4-2所示。折線ACD的左上方為保護的動作區(qū)，折線右下方為保護的制動區(qū)。 圖4-2 縱差保護動作特性曲線圖 這一動作特性曲線由縱坐標OA，拐點的橫坐標OB，折線CD的斜率S三個參數(shù)所確定。OA表示無制動狀態(tài)下的動作電流，即保護的最小動作電流Iop.min。OB表示起始制動電流Ires.0。 動作特性三個參數(shù)，目前在工程實用上有兩種整定計算方法，現(xiàn)分述如下。 折線上任一點動作電流Iop與制動電流Ires之比Iop/Ires＝Kres稱為縱差保護的制動系數(shù)。由圖中各參數(shù)之間的關(guān)系可導出， 制動系數(shù)Kres與折線斜率S之間的關(guān)系如下式所示   從圖可見，對動作特性具有一個折點的縱差保護，折線的斜率S是一個常數(shù)， 而制動系數(shù)Kres則是隨制動電流Ires而變化的。在實際應用中，是通過保護裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)整定折線的斜率來滿足制動系數(shù)的要求。 1)縱差保護最小動作電流的整定。最小動作電流應大于變壓器額定負載時的不平衡電流，即 Iop.min＝Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na = 1.4（0.02+0.1+0.05）33/20 =0.4A 式中：IN——變壓器額定電流； na——電流互感器的變比； Krel——可靠系數(shù)，取1.3～1.5； Ker——電流互感器的比誤差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2； ΔU——變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)； Δm——由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取0.05。 在工程實用整定計算中可選取Iop.min＝(0.2～0.5)IN／na。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。 根據(jù)實際情況(現(xiàn)場實測不平衡電流)確有必要時也可大于0.5IN/na。 2)起始制動電流Ires.0的整定。起始制動電流宜取 Ires.0＝(0.8～1.0)IN/na。 Ires.0＝0.91.65=1.485 3)動作特性折線斜率S的整定?？v差保護的動作電流應大于外部短路時流過差動回路的不