KV鐵嶺一次降壓變電所繼電保護(hù)電氣部分初步設(shè)計(jì).doc

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摘 要 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是變電所的主變壓器的選擇、主接線的選擇、短路計(jì)算、變電所保護(hù)裝置等的選定進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)變壓器以及線路保護(hù)配置的選擇，來(lái)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 其主要采用的保護(hù)有繼電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、瓦斯保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)。 本次設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g進(jìn)行的最后一個(gè)非常重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是我們學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練，同時(shí)還是我們將來(lái)走向工作崗位而奠定的基本實(shí)踐。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理，直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故選擇保護(hù)方式時(shí)，滿(mǎn)足繼電保護(hù)的基本要求。選擇保護(hù)方式和正確的計(jì)算，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，整定計(jì)算，靈敏度校驗(yàn) Abstract This important task of this design is protective relaying design of sabstation through the pootective distribution of the tramsformer and lines. Ensure the Electric power system’s safe operation. Mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the electric current, the load, the distance protection. This design is we in school period carries on last the count for much comprehensive practice teaching link, also is our student comprehensively utilizes studies the basic theory, the specialized knowledge carry on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously or we future will move towards the basic practice which the work post will establish. May strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem the ability and the innovation ability, in order to meets the work need well. The Electric power system’s protective relaying design and distribution whether is rational directly affect safe operation whon selecting protective duty. Should satisfy basic requires of protectivc relaying selecting protective detty and right calculated setting ensures the electric power system’s safe operation Key Words electric power system, relay protection, setting(up) to compute, sensitivity calibration 目錄 摘 要 I Abstract II 引 言 1 第一篇 說(shuō)明書(shū) 2 1 待設(shè)計(jì)變電所原始資料分析 2 1.1 變電所概況介紹 2 1.2 變電所60KV的用戶(hù)負(fù)荷表 2 1.3 電力系統(tǒng)接線方式圖 2 2 變電所主變壓器的選擇 3 3 變電所電氣主接線的選擇 5 3.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 5 3.2 電氣主接線的基本要求 5 3.3 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 7 3.4 主接線的擬定方案及選擇 7 4 短路電流計(jì)算 9 4.1 短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 9 4.2 三相短路電流的計(jì)算 10 5 變電所保護(hù)裝置 12 5.1 變電所繼電保護(hù)配置 12 5.2 變壓器的各種保護(hù)原理 16 第二篇 計(jì)算書(shū) 29 1 主變壓器選擇的容量計(jì)算 29 1.1 變電所60KV的用戶(hù)總?cè)萘?29 1.2折算到變壓器的容量 29 1.3據(jù)主變壓器容量選擇規(guī)則 29 2 短路電流計(jì)算 30 2.1 三相對(duì)稱(chēng)短路計(jì)算 30 2.2 元件阻抗歸算到系統(tǒng)的標(biāo)幺值計(jì)算 30 2.3 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 31 2.4 短路點(diǎn)計(jì)算 35 2.5 60kV側(cè)最小運(yùn)行方式下的短路電流 39 3 整定計(jì)算部分 42 3.1 整定計(jì)算 42 3.1.1 變壓器的整定計(jì)算原則及其整定計(jì)算 42 3.1.2 變壓器瓦斯保護(hù)整定 42 3.1.3 變壓器差動(dòng)保護(hù)整定 42 3.1.3 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流整定計(jì)算 46 3.1.4 過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算 46 3.1.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算 47 3.2 變壓器油溫監(jiān)測(cè) 47 總 結(jié) 49 致 謝 50 參 考 文 獻(xiàn) 51 附 錄 52 引 言 本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目為鐵嶺220KV一次降壓變電所繼電保護(hù)電氣部分初步設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)的變電所能夠保證供電的可靠性和一次性滿(mǎn)足遠(yuǎn)期負(fù)荷的要求，本設(shè)計(jì)將按照遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循國(guó)家的法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策和基本建設(shè)程序，運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理生產(chǎn)與生活、安全與經(jīng)濟(jì)等方面的關(guān)系，實(shí)行資源的綜合利用，節(jié)約資源和用地，對(duì)生產(chǎn)工藝、主要設(shè)備和主體工程要做到可靠、適用、先進(jìn)。 在上述原則基礎(chǔ)上，明確設(shè)計(jì)的目的，逐步完成主變的選擇、電氣主接線的擬定、短路電流的計(jì)算、整定計(jì)算、繪制圖紙等主要工作，形成較為完整的論文。 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力這種潔凈的二次能源將對(duì)未來(lái)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。為了促進(jìn)電力工作的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，保證西電東送工程的成功建設(shè)，滿(mǎn)足個(gè)地區(qū)供電負(fù)荷要求，實(shí)現(xiàn)安全供電，保證供電可靠性，變電所的合理設(shè)計(jì)就變得尤為重要。  第一篇 說(shuō)明書(shū) 1 待設(shè)計(jì)變電所原始資料分析 1.1 變電所概況介紹 1、待設(shè)計(jì)變電所為某一大型企業(yè)的專(zhuān)用變電所，電壓等級(jí)為220/60KV。 2、進(jìn)線為兩回，出線為8回，所址位于該企業(yè)附近的丘陵地帶，平均海拔高度為450米，交通方便，出線走廊寬闊，所址周?chē)諝鉄o(wú)污染； 3、平均溫度15℃,最高溫度38℃，最低溫度-25℃ 4、該變電所的10回60KV架空出線，均送至用戶(hù)變電所，沒(méi)有近區(qū)負(fù)荷。 1.2 變電所60KV的用戶(hù)負(fù)荷表 序號(hào) 負(fù)荷名稱(chēng) 最大符合（KW） 功率 因素 出線 回?cái)?shù) 出線方式 出現(xiàn) 回路數(shù) 近期 五年規(guī)劃 1 采煤 15000 16000 0.95 2 架空線 有重要負(fù)荷 2 化肥廠 7500 12000 0.95 2 架空線 有重要負(fù)荷 3 冶金 11250 12500 0.95 2 架空線 有重要負(fù)荷 4 汽車(chē)廠 12000 17000 0.95 2 架空線 有重要負(fù)荷 5 電器廠 5600 7000 0.95 2 架空線 有重要負(fù)荷 6 其他 4000 8000 0.95 2 架空線 Ⅲ類(lèi)負(fù)荷 1.3 電力系統(tǒng)接線方式圖 系統(tǒng)中所有的發(fā)電機(jī)均為汽輪發(fā)電機(jī),送電線路均為架空線，單位長(zhǎng)度正序電抗為0.4歐姆/公里 圖1.1 電力系統(tǒng)接線方式圖 2 變電所主變壓器的選擇 主變選擇的一般原則 1.主變臺(tái)數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變，但一般不超主變。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝2～4臺(tái)主變。 當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)其余容量至少能保證所供一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60～75%。通常一次變電所采用75%，二次變電所采用60%。 2、變壓器形式的選擇 （1）主變一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在220kv的邊電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓時(shí)，應(yīng)考率裝設(shè)備用相，當(dāng)主變超過(guò)一組，且各組容量滿(mǎn)足全所負(fù)荷的75%時(shí)，可不裝設(shè)備用相。 （2）當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。對(duì)新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點(diǎn)考慮，應(yīng)注意選用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程造價(jià)，通常在短期內(nèi)是可以回收的。 （3）與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需作經(jīng)濟(jì)比較。 （4）具有三種電壓的變電所，例如220kv、110kv、63kv，一般采用三繞組變壓器 3、主變?nèi)萘康拇_定 （1）為了正確的選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電所的年、日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。 （2）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。 （3）變壓器最大負(fù)荷按下式確定： （1.1） 式中 ---負(fù)荷同時(shí)系數(shù)； ---按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。 對(duì)于兩臺(tái)主變的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定： （1.2） 總安裝容量為： （1.3） 這樣，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)，考慮變壓器的過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證98%的負(fù)荷供電。 根據(jù)計(jì)算，確定變壓器型號(hào)為SFD-63000/220 主要參數(shù)如下： 高 壓：UN1=22022.5%kV 低 壓：UN2=46kV 額定容量：S=63000kVA 阻抗電壓：Uk%=14.4 空載損耗：P0=120kW 空載電流：I0%=2.6 負(fù)載損耗：Pk=401kW 連接組標(biāo)號(hào)：YN,d11 本次設(shè)計(jì)的220kV降壓變電所采用2臺(tái)主變并列運(yùn)行的方式。  3 變電所電氣主接線的選擇 電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連，從而完成輸配電任務(wù)，它是變電所的重要組成部分。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。 因此，主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理的選擇主接線方案。 3.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)變電所電氣主接線時(shí)，所遵循的總原則：①符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求；②符合有關(guān)的方針、政策和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程；③結(jié)合具體工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的主接線。為此，應(yīng)考慮下列情況： 明確變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同?？紤]近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，來(lái)確定主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響,變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性靈活性要求不是很高。 考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響,發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同，例如，當(dāng)母線或斷路器檢修時(shí)，是否允許變壓器、線路停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線形式的選擇。 3.2 電氣主接線的基本要求 1、可靠性 供電的可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，停電會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)帶來(lái)巨大的損失，往往比少發(fā)電的價(jià)值大幾十倍，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞、人身傷亡等。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機(jī)會(huì)越小，影響范圍越小，停電時(shí)間越短，主接線的可靠程度就越高。研究主接線可靠性應(yīng)注意的問(wèn)題如下： （1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)要求相適應(yīng)。如：對(duì)于一個(gè)小型的終端變電所的主接線一般不要求過(guò)高的可靠性，而對(duì)于一個(gè)大型超高壓變電所，由于它在電力系統(tǒng)中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運(yùn)行受到擾動(dòng)，甚至失去穩(wěn)定，造成巨大損失，因此其電氣主接線應(yīng)采用供電可靠性高的接線方式。 （2）變電所接入電力系統(tǒng)的方式?，F(xiàn)代化的變電所都接入電力系統(tǒng)運(yùn)行。其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)以及地里位置和輸送電能距離等因素有關(guān)。 （3）變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)。電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電、用電同一時(shí)刻完成。而負(fù)荷的性質(zhì)按其重要意義又分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)之分。當(dāng)變電所設(shè)備利用率較高，年利用小時(shí)數(shù)在5000h以上，主要供應(yīng)Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)負(fù)荷用電時(shí)，必須采用供電較為可靠的接線形式。 （4）設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。電氣主接線是由電氣設(shè)備相互連接而成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展大容量機(jī)組及新型設(shè)備投運(yùn)、自動(dòng)裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用，都有利于提高主接線的可靠性，但不等于設(shè)備及其自動(dòng)化元件使用得越多、越新、接線越復(fù)雜就越可靠。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運(yùn)行不便，將會(huì)導(dǎo)致主接線可靠性降低。因此，電氣主接線的可靠性是一次設(shè)備和二次設(shè)備在運(yùn)行中可靠性的綜合，采用高質(zhì)量的元件和設(shè)備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡(jiǎn)化接線。此外，主接線可靠性還與運(yùn)行管理水平和運(yùn)行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。 2、靈活性 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。同時(shí)設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。對(duì)靈活性的要求如下： （1）調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （2）檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的供電。 （3）擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。 3、經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。與使主接線可靠、靈活，必然要選高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動(dòng)裝置，從而導(dǎo)致投資的增加。因此，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿(mǎn)足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般從以下方面考慮： （1）投資省。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；②使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；③限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器；④如能滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，110kv及以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)易電器。 （2）占地面積小。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 （3）電能損失少。在變電所中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。 此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡(jiǎn)化主接線，變電所接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過(guò)兩回。 3.3 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和驟相同。其具體設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下。 （1）對(duì)原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下： 1）本工程情況。主要包括：變電所類(lèi)型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái)數(shù)；運(yùn)行方式等。 2）電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃（5～10年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)地方式等。 3）負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)予以辨證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增長(zhǎng)速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4）環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。 5）設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)性和可靠。 （2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計(jì)書(shū)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個(gè)或三個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最后獲得最優(yōu)秀的技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 （3）主接線經(jīng)濟(jì)比較。 （4）短路電流計(jì)算。對(duì)擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 （5）電器設(shè)備的選擇。 3.4 主接線的擬定方案及選擇 本變電所的電壓等級(jí)為220kV/60kV，220kV側(cè)有進(jìn)線2回，60kV側(cè)有出線12回。根據(jù)主接線設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足供電可靠性，保證電能質(zhì)量，滿(mǎn)足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步在兩側(cè)各擬定兩個(gè)主接線方案，進(jìn)行選擇： 220kV側(cè)主接線采用單母線分段和雙母線接線2種接線方案。 60kV側(cè)主接線采用單母線分段帶旁路接線和雙母線帶旁路接線2種接線方案。 下面列表比較各種方案的特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求從中選出最佳方案. 表2.1 220kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項(xiàng)目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路。 ②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。 ①可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。 ②檢修任一母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只停該路。 ③母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 靈活性 ①當(dāng)出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ②擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均勻擴(kuò)建。 ①調(diào)度靈活。 ②擴(kuò)建方便。 ③便于試驗(yàn)。 經(jīng)濟(jì)性 ①接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備較少。 ① 增加了母線的長(zhǎng)度、隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。 ② 隔離開(kāi)關(guān)容易誤操作，需在隔離開(kāi)關(guān)和短路器之間裝設(shè)聯(lián)鎖裝置。 表2.2 60kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項(xiàng)目 雙母線帶旁路接線 單母線分段帶旁路接線 可靠性 1.可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。 2.檢修任一母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只停該回路，旁路提高供靠性。 3.母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 1.對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路。 2.當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電，帶旁路保證供電可靠性。 靈活性 1.調(diào)度靈活。 2.擴(kuò)建方便。 3.便于試驗(yàn)。 1.當(dāng)出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 2.擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均勻擴(kuò)建。 經(jīng)濟(jì)性 1.投資較小。 1.接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備較少 根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況，一次側(cè)為2回進(jìn)線，而且根據(jù)負(fù)荷的不同變化需要經(jīng)常改變主接線的運(yùn)行方式，二次側(cè)出線，有12回出線，并且用戶(hù)基本都是有重要負(fù)荷的，因此決定主接線的一次側(cè)采用雙母線接線；二次側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線。  4 短路電流計(jì)算 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過(guò)電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過(guò)電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 4.1 短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 一.短路電流計(jì)算的主要目的: 1. 電氣主接線的比較與選擇。 2. 選擇斷路器等電器設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。 3. 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。 4. 評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 5. 分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響 二.短路電流計(jì)算一般規(guī)定 1.接線方式 計(jì)算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 2.計(jì)算容量 應(yīng)按工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的5～10年。 3.一般按三相短路計(jì)算 4.短路計(jì)算點(diǎn) 在正常接線方式時(shí)，通過(guò)設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱(chēng)為短路計(jì)算點(diǎn)。 5.短路計(jì)算方法 在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均應(yīng)采用實(shí)用計(jì)算法。即在一定的假設(shè)條件下計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量。 三.計(jì)算步驟----實(shí)用計(jì)算法 1. 選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 2. 繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖）。 3. 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 4. 求計(jì)算電抗。 5. 由運(yùn)算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 6. 計(jì)算無(wú)限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 7. 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8. 計(jì)算短路電流沖擊值。 9. 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 4.2 三相短路電流的計(jì)算 一.等值網(wǎng)絡(luò)的繪制 1.網(wǎng)絡(luò)模型的確定 計(jì)算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡(jiǎn)化模型，即忽略負(fù)荷電流；發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗表示；認(rèn)為各發(fā)電機(jī)電勢(shì)模值為1，相角為0。 2.網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算 短路電流的計(jì)算通常采用標(biāo)幺值進(jìn)行近似計(jì)算。常取基準(zhǔn)容量為一整數(shù)100MW或1000MW而將各電壓級(jí)的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓即==1.05，從而是計(jì)算大為簡(jiǎn)化。 二.化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò) 采用網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化法將等值電路逐步化簡(jiǎn)，求出各電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗。 在工程計(jì)算時(shí)，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，長(zhǎng)將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類(lèi)型發(fā)電機(jī)可以合并；直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)一般予以單獨(dú)考慮，無(wú)限大容量的電源應(yīng)該單獨(dú)計(jì)算。 三.三相短路電流周期分量任意時(shí)刻的計(jì)算 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化時(shí)，求出各個(gè)等值電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗，再將其換算成以等值電源容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，即為該電源的計(jì)算電抗。 = （3.1） 式中 ---- 第i個(gè)等值電源的額定容量，MVA；i=1，2，…，n 。 1.無(wú)限大容量電源 當(dāng)供電電源為無(wú)限大容量或計(jì)算電抗≥3.45時(shí)，則可以認(rèn)為其周期分量不衰減，此時(shí) （3.2） 2.有限容量電源 當(dāng)供電電源為有限容量時(shí)，其周期性分量是隨時(shí)間衰減的。這時(shí)工程上常采用運(yùn)算曲線法來(lái)求得任意時(shí)刻短路電流的周期分量。 3.總的短路電流周期分量的有名值 最后將得到的各電源在某同一時(shí)刻供出的短路電流的標(biāo)幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點(diǎn)某一時(shí)刻的三相短路電流周期分量，即 （3.3） 式中 ----有限容量供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值； ----無(wú)限大容量電源供給的短路電流的標(biāo)幺值； ----短路點(diǎn)t秒短路電流周期性分量的有效值，kA 。 四.三相短路電流沖擊值的計(jì)算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，當(dāng)f=50Hz時(shí)，發(fā)生在短路后0.01s，此峰值被稱(chēng)為沖擊電流。其計(jì)算式為 式中 ----沖擊系數(shù)。（發(fā)電機(jī)出口1.9；其他地點(diǎn)1.8） 本次設(shè)計(jì)所選的短路點(diǎn)取為變電所兩臺(tái)主變高壓側(cè)的點(diǎn)和低壓側(cè)并列運(yùn)行時(shí)的。計(jì)算結(jié)果如下： 表3.1 短路電流周期分量有效值： 短路點(diǎn) 0/S 2/S 4/S 0.083kA 0.083kA 0.083kA 0.373kA 0.387kA 0.433kA 點(diǎn)沖擊電流： 點(diǎn)沖擊電流： 5 變電所保護(hù)裝置 5.1 變電所繼電保護(hù)配置 1 220kV及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)線路保護(hù)配置 在220kV中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng),線路得相間短路及單相接地短路保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于短路器跳閘. 在下列的情況下,應(yīng)裝設(shè)一套全線速動(dòng)保護(hù): (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時(shí). (2) 線路發(fā)生三相短路時(shí),如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值(一般約為70%額定電壓),且其他保護(hù)不能無(wú)時(shí)限和有選擇地切除短路時(shí). (3) 如電力網(wǎng)的某些主要線路采用全線速動(dòng)保護(hù)后,不僅改善本線路保護(hù)性能,而且能夠改善整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)的性能時(shí). 對(duì)220kV線路,符合下面條件之一時(shí),可裝設(shè)二套全線速動(dòng)保護(hù): (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求. (2) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,后備保護(hù)整定配合有困難時(shí). 對(duì)于需要裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)的電纜短線路及架空短線路,可采用倒引線保護(hù)或光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù),另裝設(shè)多段式電流電壓保護(hù)或距離保護(hù)作為后備保護(hù). 220kV線路宜采用近后備方式.但某些線路,如能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備,則宜采用遠(yuǎn)后備,或同時(shí)采用遠(yuǎn)近結(jié)合的后備方式. 220kV線路保護(hù)可按下列原則配置: (1) 反映接地短路的保護(hù)配置 對(duì)220kV線路,當(dāng)接地電阻不大于100時(shí),保護(hù)應(yīng)能可靠地,有選擇地切除故障.如已滿(mǎn)足裝設(shè)一套或二套全線速動(dòng)保護(hù)的條件,則除裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外,還應(yīng)裝設(shè)接地后備保護(hù),宜裝設(shè)階段式反時(shí)限零序電流保護(hù);也可采用接地距離保護(hù),并輔以階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù). (2) 反映相間短路的保護(hù)裝置 對(duì)于220kV線路,首先考慮是否裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù).如裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù).則除此,還要裝設(shè)相間短路后備保護(hù)(如相間距離后備保護(hù))和輔助保護(hù)(如電流速短保護(hù)). 對(duì)單側(cè)電源單回220kV線路,如不裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù),可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù),如不能滿(mǎn)足靈敏性及速動(dòng)性的要求時(shí),則應(yīng)裝設(shè)相間距離保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù). 對(duì)雙側(cè)電源單源單回,如不裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù),應(yīng)裝設(shè)相間距離保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù). 正常運(yùn)行方式下,保護(hù)安裝對(duì)短路,電路速短保護(hù)的靈敏系數(shù)在1.2以上時(shí),可裝設(shè)電流速短保護(hù)作為輔助保護(hù). 對(duì)于平行線間的相間短路,一般可裝設(shè)橫差動(dòng)電流方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作為主保護(hù).當(dāng)靈敏度和速動(dòng)性不能滿(mǎn)足要求時(shí),應(yīng)在每一回線路上裝設(shè)縱聯(lián)保護(hù)作主保護(hù),裝設(shè)帶方向后不帶方向元件的多段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作后備保護(hù),并作為單回線運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)和后備保護(hù).當(dāng)采用近后備保護(hù)方式時(shí),后備保護(hù)分別接于每一回線路上;當(dāng)采用遠(yuǎn)后備方式時(shí),則應(yīng)接入雙回線路的電流. 對(duì)于平行線路的接地短路宜裝設(shè)零序橫差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù);裝設(shè)接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流保護(hù)作為后備保護(hù),當(dāng)作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí),可接兩線路零序電流之和,以提高靈敏度. 2 短線路縱差保護(hù)的整定計(jì)算 3～4km及以下的短線路（包括110kV及以上電壓等級(jí)），無(wú)論是采用電流電壓保護(hù)還是采用距離保護(hù)，常常都不能滿(mǎn)足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差保護(hù)以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的需要。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器電源線），一般距離較短，宜裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。 3 變壓器保護(hù)的配置 變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大容量變壓器，一旦因故障損壞造成的損失就更大。因此必須真對(duì)變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動(dòng)作可靠，性能良好的繼電保護(hù)裝置。一般包括： （1）反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護(hù)，又稱(chēng)瓦斯保護(hù)。 （2）反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的差動(dòng)保護(hù)，或電流速斷保護(hù) （3）作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)（或帶有復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)或阻抗保護(hù)）。 （4）反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)。 （5）反映大型變壓器過(guò)勵(lì)磁的變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)及過(guò)電壓保護(hù)。 （6）反映變壓器過(guò)負(fù)荷的變壓器過(guò)負(fù)荷。 （7）反映變壓器非全相運(yùn)行的非全相保護(hù)。 1、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。對(duì)6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器。10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。 2、變壓器相間短路的后備保護(hù) 為防止外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流及作為變壓器主保護(hù)的后備，變壓器配置相間短路的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 （1）相關(guān)的規(guī)程規(guī)定： 1）過(guò)電流保護(hù)宜用于將壓變壓器。 2）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線路電壓）起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 3）負(fù)序電流和單相式低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓變壓器。 （2）外部相間短路保護(hù)應(yīng)裝于變壓器下列各側(cè)，各相保護(hù)的接線，宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。其中對(duì)雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護(hù)可帶一段或兩段時(shí)限，較短的時(shí)限用于縮小故障影響范圍；較長(zhǎng)的時(shí)限用于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 3、變壓器接地短路后備保護(hù) 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，接地短路是常見(jiàn)的故障形式，所以處于該系統(tǒng)中的變壓器要裝設(shè)接地保護(hù)，以反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護(hù)和相鄰母線、線路接地保護(hù)的后備保護(hù)。 電力系統(tǒng)接地保護(hù)時(shí)，國(guó)內(nèi)，在220kV系統(tǒng)中，廣泛采用中性點(diǎn)絕緣水平較高的分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)可接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行。如果中性點(diǎn)絕緣水平較低，則中性點(diǎn)必須直接接地運(yùn)行。 4、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) 對(duì)于6.3MVA及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行，并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng) 根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。過(guò)負(fù)荷保護(hù)采用單項(xiàng)式，帶時(shí)限作用于信號(hào)。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷。 5、變壓器非電量保護(hù) 變壓器非電量保護(hù)主要包括瓦斯保護(hù)、溫度及壓力保護(hù)等。 由于非電量保護(hù)動(dòng)作量不需電氣量運(yùn)算。通常根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、測(cè)試等方法獲得。其配置原則為： （1）瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是油侵式變壓器的主保護(hù)之一。當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 帶負(fù)荷調(diào)壓的油侵式變壓器的調(diào)壓裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。輕微瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，大量瓦斯動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 （2）變壓器溫度及壓力保護(hù)。對(duì)變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的裝置。 4 母線保護(hù)及斷路器失靈保護(hù) （一）母線保護(hù) 母線是電力系統(tǒng)匯集和分配電能的重要元件，母線發(fā)生故障，將使連接在母線上的所有元件停電若在樞紐變電所母線上發(fā)生故障，甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，后果及為嚴(yán)重。 對(duì)母線保護(hù)的要求是：必須快速有選擇地切除故障母線；應(yīng)能可靠方便地適應(yīng)母線運(yùn)行方式的變化；接線盡量簡(jiǎn)化。母線保護(hù)的接線方式，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，為反映相間短路和單相接地短路，須采用三相式接線；對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)只需反映相間短路，可采用兩相式接線。母線保護(hù)大多采用差動(dòng)保護(hù)原理構(gòu)成，動(dòng)作后跳開(kāi)連接在該母線上的所有斷路器。 按構(gòu)成原理的不同，母線保護(hù)主要分類(lèi)如下。 1、完全電流差動(dòng)母線保護(hù) 即在母線所有連接元件中裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器，將它們的二次線圈同極性端連在一起， 然后接入電流型差動(dòng)繼電器，此類(lèi)保護(hù)要求電流互感器和電流繼電器的內(nèi)阻要小，否則會(huì)造成外部故障時(shí)保護(hù)的誤動(dòng)作。故該類(lèi)保護(hù)又稱(chēng)低阻抗式母差保護(hù)。 完全電流差動(dòng)母線保護(hù)的原理，與線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)十分相似，兩種保護(hù)只是被保護(hù)的對(duì)象不同而已。 2、電壓差動(dòng)母線保護(hù) 若將電流型差動(dòng)繼電器（內(nèi)阻很小，約幾歐）換成內(nèi)阻很高，約2.5～7.5的電壓繼電器，即構(gòu)成電壓差動(dòng)母線保護(hù)也稱(chēng)作高阻抗式母差保護(hù)。這種保護(hù)實(shí)際上是利用差動(dòng)回路阻抗變化的特征，有效的防止區(qū)外短路因電流互感器嚴(yán)重飽和造成保護(hù)誤動(dòng)作。 這種保護(hù)方式接線簡(jiǎn)單、動(dòng)作速度快，使用于外部短路電流大、電流互感器鐵芯易于飽和的場(chǎng)所。 3、具有比率制動(dòng)特性的電流差動(dòng)母線保護(hù) 這種保護(hù)，因差動(dòng)回路總電阻約200，故又稱(chēng)作中阻抗式母差保護(hù)。它與低、高阻抗式母差保護(hù)相比具有下列特點(diǎn)：①減小了外部短路時(shí)的不平衡電流；②防止內(nèi)部短路時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)電壓；③采用比率制動(dòng)特性保證了動(dòng)作的選擇性并提高了母線故障動(dòng)作的靈敏性。 （二）斷路器失靈保護(hù) 高壓電網(wǎng)的保護(hù)裝置和斷路器都應(yīng)采取一定的后備保護(hù)，以便在保護(hù)裝置拒動(dòng)或斷路器失靈時(shí)，仍能可靠切除故障。對(duì)于重要的220kv及以上主干線路，針對(duì)保護(hù)拒動(dòng)通常兩套主保護(hù)；針對(duì)斷路器拒動(dòng)，則裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。 斷路器失靈保護(hù)主要由起動(dòng)元件、時(shí)間元件、閉鎖元件和出口回路組成。為了提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，起動(dòng)元件必須同時(shí)具備兩個(gè)條件才能起動(dòng)。其中： （1）故障元件的保護(hù)出口繼電器動(dòng)作后不返回； （2）在故障元件的保護(hù)范圍內(nèi)短路依然存在，即失靈判別元件起動(dòng)。 當(dāng)母線上連接元件叫多時(shí)，失靈判別元件可采用檢查母線電壓的低電壓繼電器，動(dòng)作電壓按最大運(yùn)行方式下線路末端短路時(shí)保護(hù)應(yīng)有足夠的靈敏性整定；當(dāng)母線上連接元件較少時(shí)，可采用檢查故障電流的電流繼電器，動(dòng)作電流在滿(mǎn)足靈敏性的情況下，應(yīng)盡可能大于負(fù)荷電流。 由于斷路器失靈保護(hù)的時(shí)間元件在其他保護(hù)動(dòng)作后才開(kāi)始計(jì)時(shí)，動(dòng)作延時(shí)按躲過(guò)斷路器的調(diào)閘時(shí)間與保護(hù)時(shí)間的返回時(shí)間之和整定，通常取0.3～0.5s。當(dāng)采用單線分段或雙母線時(shí)，延時(shí)可分為兩段，第Ⅰ段以短時(shí)限動(dòng)作于分段斷路器或母聯(lián)斷路器；第Ⅱ段在經(jīng)一時(shí)限動(dòng)作跳開(kāi)有電源的出線斷路器。 5 變壓器的保護(hù)配置方案 電力變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，它的故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重后果。由于絕大部分安裝在戶(hù)外，受自然條件的影響較大，同時(shí)受到連接負(fù)荷的影響和電力系統(tǒng)短路故障的威脅，變壓器在運(yùn)行中有可能出現(xiàn)各種類(lèi)型的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)。 變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)故障指的是變壓器油箱內(nèi)繞組之間發(fā)生相間短路、一相繞組中發(fā)生的匝間短路、繞組與鐵芯或引出線與外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。外部故障指的是油箱外部引出線之間發(fā)生的各種相間短路、引出線因絕緣套管閃落或破碎通過(guò)油箱外殼發(fā)生的單項(xiàng)接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對(duì)電網(wǎng)或變壓器帶來(lái)危險(xiǎn)，特別是發(fā)生內(nèi)部故障，短路電流產(chǎn)生發(fā)高溫電弧不僅燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致變壓器外殼局部變形、破壞甚至引起爆炸。因此，變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。 變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要指過(guò)負(fù)荷、油箱漏油造成的油面降低以及外部短路引起的過(guò)電流。對(duì)于大容量變壓器，因其鐵芯額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以系統(tǒng)電壓過(guò)高或系統(tǒng)頻率降低時(shí)，容易過(guò)勵(lì)磁。過(guò)勵(lì)磁也是變壓器的一種不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)。 為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照GB 14258—1993《繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)裝置。 對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。 （1） 繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路; （2） 繞組的匝間短路； （3） 外部相間短路引起的過(guò)電流； （4） 中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓； （5） 過(guò)負(fù)荷； （6） 過(guò)勵(lì)磁； （7） 油面降低； （8） 變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障； 上述第一、第二款的保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘，第三、第四的保護(hù)裝置應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，第五、第六款的保護(hù)裝置一般作用于信號(hào)。 對(duì)變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號(hào)裝置。 變壓器保護(hù)部分： 初步裝設(shè)方案（變壓器B1﹑B2）： 主保護(hù)：變壓器瓦斯保護(hù)﹑差動(dòng)保護(hù) 后備保護(hù)：復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)﹑過(guò)負(fù)荷保護(hù) 其它保護(hù)：裝設(shè)變壓器油溫監(jiān)測(cè) 5.2 變壓器的各種保護(hù)原理 1 瓦斯保護(hù)工作原理 瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動(dòng)的速度而動(dòng)作的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對(duì)繞組的相間短路和匝間短路。 由于短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)。 瓦斯繼電器是構(gòu)成瓦斯保護(hù)的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上，如下圖所示。 圖5.1 瓦斯繼電器安裝位置圖 為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1％～1.5％的升高坡度，通往繼電器的連接管具有2％～4％的升高坡度。 開(kāi)口杯擋板式瓦斯繼電器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。正常運(yùn)行時(shí)，上、下開(kāi)口杯2和l都浸在油中，開(kāi)口杯和附件在油內(nèi)的重力所產(chǎn)生的力矩小于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩，因此開(kāi)口杯向上傾，干簧觸點(diǎn)3斷開(kāi)。 油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，少量的氣體上升后逐漸聚集在繼電器的上部，迫使油面下降。而使上開(kāi)口杯露出油面，此時(shí)由于浮力的減小，開(kāi)口杯和附件在空氣中的重力加上杯內(nèi)油重所產(chǎn)生的力矩大于平衡錘4所產(chǎn)生的力矩，于是上開(kāi)口杯2順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永久磁鐵10靠近干簧觸點(diǎn)3，使觸點(diǎn)閉合，發(fā)生“輕瓦斯”保護(hù). 油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，大量氣體和油流直接沖擊擋板8，使下開(kāi)口杯l順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，帶動(dòng)永久磁鐵靠近下部干簧的觸點(diǎn)3使之閉合，發(fā)出跳閘脈沖，表示“重瓦斯”保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重漏油而使油面逐漸降低時(shí)，首先是上開(kāi)口杯露出油面，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，繼之下開(kāi)口杯露出油面后亦能動(dòng)作，發(fā)出跳閘脈沖。 圖5.2 瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)圖 摘 要 I Abstract II 引 言 1 第一篇 說(shuō)明書(shū) 2 1 待設(shè)計(jì)變電所原始資料分析 2 1.1 變電所概況介紹 2 1.2 變電所60KV的用戶(hù)負(fù)荷表 2 1.3 電力系統(tǒng)接線方式圖 2 2 變電所主變壓器的選擇 3 3 變電所電氣主接線的選擇 5 3.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 5 3.2 電氣主接線的基本要求 5 3.3 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 7 3.4 主接線的擬定方案及選擇 7 4 短路電流計(jì)算 9 4.1 短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 9 4.2 三相短路電流的計(jì)算 10 5 變電所保護(hù)裝置 12 5.1 繼電保護(hù)及其設(shè)計(jì) 12 5.2 變壓器的各種保護(hù)原理 16 第二篇 計(jì)算書(shū) 29 1 主變壓器選擇的容量計(jì)算 29 1.1 變電所60KV的用戶(hù)總?cè)萘?29 1.2折算到變壓器的容量 29 1.3據(jù)主變壓器容量選擇規(guī)則 29 2 短路電流計(jì)算 30 2.1 三相對(duì)稱(chēng)短路計(jì)算 30 2.2 元件阻抗歸算到系統(tǒng)的標(biāo)幺值計(jì)算 30 2.3 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 31 2.4 短路點(diǎn)計(jì)算 35 2.5 60kV側(cè)最小運(yùn)行方式下的短路電流 39 3 整定計(jì)算部分 42 3.1 整定計(jì)算 42 3.1.1 變壓器的整定計(jì)算原則及其整定計(jì)算 42 3.1.2 變壓器瓦斯保護(hù)整定 42 3.1.3 變壓器差動(dòng)保護(hù)整定 42 3.1.3 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流整定計(jì)算 46 3.1.4 過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算 46 3.1.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算 47 3.2 變壓器油溫監(jiān)測(cè) 47 總 結(jié) 49 致 謝 50 參 考 文 獻(xiàn) 51 附 錄 52 2 瓦斯保護(hù)的原理接線圖 上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后經(jīng)延的發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下面的觸點(diǎn)表示“重瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后起動(dòng)變壓器保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。 圖5.3 瓦斯保護(hù)原理接線圖 3 瓦斯保護(hù)評(píng)價(jià) 主要優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡(jiǎn)單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。 主要缺點(diǎn)：不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。 因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一，與縱差動(dòng)保護(hù)相互配合、相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。 4 瓦斯保護(hù)的反事故措施 瓦斯保護(hù)動(dòng)作，輕者發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，提醒維修人員馬上對(duì)變壓器進(jìn)行處理；重者跳開(kāi)變壓器開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運(yùn)行，不能保證供電的可靠性，對(duì)此提出了瓦斯保護(hù)的反事故措施： (1)將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點(diǎn)改為立式，以提高重瓦斯動(dòng)作的可靠性。 (2)為防止瓦斯繼電器漏水而短路，應(yīng)在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。 (3)瓦斯繼電器引出線應(yīng)采用防油線。 (4)瓦斯繼電器的引出線和電纜應(yīng)分別連接在電纜引線端子箱內(nèi)的端子上。 5 瓦斯保護(hù)原理電路 工作原理：1是瓦斯繼電器；2是信號(hào)繼電器；3是出口繼電器；4是聯(lián)片。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器的上觸點(diǎn)閉合，作用于至延時(shí)信號(hào)；發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，經(jīng)信號(hào)繼電器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)聯(lián)片使出口繼電器動(dòng)作使斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，也可以利用切換片XB切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)。 為了消除復(fù)合式瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)在發(fā)生重瓦斯時(shí)可能有跳動(dòng)（接觸不穩(wěn)定）現(xiàn)象，出口繼電器有自保持觸點(diǎn)。只要瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)一閉合，CKJ就動(dòng)作并自保持。當(dāng)斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)自保持回路，使CKJ恢復(fù)起始位置。 圖5.4 變壓器瓦斯保護(hù)原理圖 瓦斯保護(hù)的整定：輕氣體保護(hù)的動(dòng)作值采用氣體容積表示。通常氣體容積的整定范圍為250－300立方厘米。對(duì)于容量在10MVA以上變壓器，多采用250－300立方厘米。氣體容積的調(diào)整可通過(guò)改變重錘位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。重氣體保護(hù)的動(dòng)作值采用油流流速表示。一般整定范圍在0.6－1.5m/s，該流速指的是導(dǎo)油管中油流速度。 6 變壓器縱差動(dòng)保護(hù) 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是一種比較完善的快速保護(hù)。它能反映變壓器繞組的相間短路、匝間短路、引出線的相間短路以及中性點(diǎn)直接接地、系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線上的接地短路、是大、中型電力變壓器的主要保護(hù)方式。 電力變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理用輔助導(dǎo)線或引出線將變壓器兩側(cè)電流引入差動(dòng)繼電器，比較兩端電流的大小和方向，從而判斷被保護(hù)的變壓器是否發(fā)生短路，以決定保護(hù)是否動(dòng)作。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖所示。在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)外部保護(hù)時(shí)一次側(cè)流入的電流等于流出變壓器的電流所以不平衡電流很小。差動(dòng)繼電器不動(dòng)作。當(dāng)D2點(diǎn)短路時(shí)此時(shí)流過(guò)差動(dòng)回路的電流為。此時(shí)電流大于差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流，繼電器動(dòng)作跳閘。在實(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，應(yīng)考慮變壓器高、低壓兩側(cè)電流的大小和相位，一般講它們都不同。故在實(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，應(yīng)先考慮對(duì)兩側(cè)電流進(jìn)行相位補(bǔ)償，再進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償，都能保證正常運(yùn)行和外部短路時(shí)繼電器中的電流等于零（理想）。此外，在實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)時(shí)，還應(yīng)考慮兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是變壓器勵(lì)磁涌流，另一個(gè)是變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡保護(hù)。 按環(huán)流法接線變壓器縱差是利用比較變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流和幅值和相位的原理構(gòu)成的。它主要是由接于差動(dòng)回路的三個(gè)差動(dòng)繼電器組成。為了擴(kuò)大縱差保護(hù)范圍，電流互感器應(yīng)盡量靠近斷路器。本設(shè)計(jì)的變壓器容量為16MVA，因此采用的是BCH-2型差動(dòng)繼電器。她主要是用于兩繞組或三繞組電力變壓器以及變流發(fā)電機(jī)的單相差動(dòng)保護(hù)線路中作為主保護(hù)，繼電器能預(yù)防在非故障狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)的暫態(tài)電流的作用。BCH-2型差動(dòng)繼電器由兩部分組成：DL-11型電流繼電器和中間速飽和變流器。 當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，注入差動(dòng)繼電器的電流為不平衡電流。由于預(yù)先選擇好兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式，故該不平衡電流值很小，注入電流繼電器內(nèi)的電流（為兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差），保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，只要不平衡電流大雨繼電器的啟動(dòng)電流，則繼電器動(dòng)作，瞬時(shí)使變壓器的兩側(cè)斷路器19DL和20DL跳閘。 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，故須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使它們的變比等于變壓器的變比。 此外，在實(shí)現(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，還應(yīng)考