110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計 鄭斌

110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計 鄭斌,110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計,鄭斌,kv,變電站,部分,部份,二次,回路,系統(tǒng),設計 華 北 電 力 大 學 科 技 學 院畢 業(yè) 設 計（論 文）附 件外 文 文 獻 翻 譯學 號： 071901010431 姓 名： 鄭斌 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化07k7班指導教師： 劉寶志 原文標題：Application of Transformer Ground Differential Protection Relay2011年 6 月 10 日華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）變壓器接地差動保護繼電器的應用 彼得E 薩瑟蘭，高級會員，ieee 摘要 變壓器接地差動保護繼電器 （設備87G）已被用來保護電阻接地線圈的變壓器。一些方案過去已運用在機電繼電器上。隨著多功能數(shù)字保護繼電器的到來，這些方案仍可以繼續(xù)這種形式適應的保護。 關鍵詞:差動繼電器，接地故障保護，繼電保護，變壓器保護。 1導言 工業(yè)配電系統(tǒng)配電變壓器通常為中壓配電使用的經(jīng)電阻接地Y副線圈繞組。這是為了限制接地故障電流造成的損害， 同時為接地故障繼電器動作提供足夠大的故障電流。為防系統(tǒng)中的接地故障而使用的繼電器對可能無法為變壓器的內(nèi)部繞組故障提供足夠的護，因為變壓器中性點接地的后備接地過流繼電器必須為配合下游繼電器而設置。為了保護自己的繞組，特殊繼電器被使用。這些措施包括以下內(nèi)容： 具有限時過電流繼電器的接地差動保護 具有比率繼電器接地差動保護 具有為此應用設計的比率率繼電器接地差動保護 乘積型接地方向過流繼電器; 限制接地故障繼電器。 現(xiàn)在接地差動保護利用多功能數(shù)字繼電器做成。變壓器保護繼電器可具有使用組件繼電器方案之一的特性。如果反饋保護繼電器用于在副線圈，在 某些情況下，這可能有一個地方向功能，可以用于接地差動保護。 圖1-1限時過流繼電器連接成一個接地差動繼電器。 原文出處及作者：會議報告，彼得E 薩瑟蘭 2 接地差動方案 這里討論的方案已在組件式繼電器中實施，其中一個繼電器執(zhí)行各自功能。 A.限時過電流繼電器的接地差動保護 接地差動繼電器的最簡單的方法是在電流互感器的剩余點連接和中性接地CT（電流互感器）中間接上限時過流繼電器（圖1-1）2。由于CT的比率一般不相等，輔助配套的CT是必需的。這個應用程序?qū)⑿枰粋€中性接地的CT與高飽和電壓。用機電繼電器的方案有一些誤操作問題。然而，在低負荷應用電子繼電器的應用使這個方案更安全。 所需的靈敏度取決于被保護的繞組的一部分。假設線圈的電壓是一致的 ，一個是設置在最大接地故障電流的5的繼電器將保護95的繞組。為了400A接地電阻器將需要一個20A的靈敏度。設計問題是選擇一個繼電器，一個有足夠的靈敏度來覆蓋繞組而對外部故障不敏感的CT結(jié)合。如果有不平等的殘余流量經(jīng)過相CT，當外部相間故障時一個接地故障電流被感應出。因為這個原因，有限制線圈的繼電器在這種用途中常被運用。 在最壞的情況下，外部接地故障，將是滿400 A，并可能會導致電阻上的電流互感器的飽和。（線路側(cè)CT的將有一個更高的比率，并且可以認為未飽和。 表一 顯示了所需的最低CT電壓的計算，其中漏電流小于繼電器抽頭設置值。 CT飽和計算方法在1中給出。當機電繼電器的使用，許多常用的輔助CT的將無法滿足這一要求。這是必要的選一個高精確度的CT。然而，使用電子繼電器 有效地解決了這一問題。有了標準繼電器，一個0.5或1.0A整理設定值將被使用。 電子繼電器在本應用中使用，無論設置值如何，可能有一個標準的負荷小于0.1歐。因此，將沒有由于CT飽和而使外部故障誤動作潛在的問題。但是電子式過電流繼電器不經(jīng)常被用于在該應用。一單相單位是必要的。封裝的三相繼電器將需要附加一個單獨電流輸入的接地故障功能。 B.具有比率繼電器接地差動保護這將取代圖1中的限時過電流繼電器（87G）換成（圖1-2）比率差動繼電器。隨著輔助CT的使用，兩個繞組可能定在同一繞組上。 使用比率差動繼電器的目的是允許小故障電流敏感性的動作，同時防止外部故障的高電流形成的CT飽和導致的誤操作。CT漏電流的最大外部故障電流（在這里，400A）是計算得到是再除以 繼電器的電流和繼電器的斜率比較。如果其中是T勵磁電流 ，這樣不會因外部而故障動作。 該比率差動繼電器的靈敏度通常會約為抽頭設定的30到40。抽頭設定應選擇從而覆蓋率達到95。 單相比率差動繼電器在機電版中長期應用了。電子比率差動繼電器通常可以在為一個特別設備的保護而設計的封裝好的三相單元中。這個方案可以將它添加到這樣一個多功能繼電器來實施。 圖1-2比率差動繼電器連接差動接地繼電器 C.具有為此應用設計的比率率繼電器接地差動保護 這種類型的感應磁盤繼電器其在中性接地CT電路都有操作進線和三個限制線圈，在每一個相斷路器的CT電路（圖1-3）一個。約束 線圈產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與其電流的平方比例。這意味著繼電器無是方向性，并且只有用于在接地故障電流除了受到保護的變壓器沒有其他來源時使用。限制線圈產(chǎn)生的力矩的方向是反抗繼電器觸點的關閉。 這種類型的繼電器是做成了機電形式，但沒有做成電子原件版本。 圖1-3變壓器接地差動保護接線D.產(chǎn)品型接地方向過流繼電器4 該產(chǎn)品型繼電器是一種感應磁盤單元，原本打算為輸電線路接地故障而設計的方向性過流繼電器保護 3 4。機電產(chǎn)品類型繼電器本身具有重要作用，主要是因為 它在現(xiàn)有設備的廣泛使用。該繼電器沒有生產(chǎn)電子器件版本。 它有兩個線圈，他們放在中性和剩余電路上。動作扭矩是這兩個產(chǎn)生的電流和它們相位角間的余弦成正比。當兩個電流都在同一方向，相聯(lián)系 關閉力矩就產(chǎn)生了。圖1-4（a）給出了繼電器與方向中繼相連的繼電器，而圖。1- 4（b）給出了與差動繼電器繼電器連接繼電器。圖1-4a繼電器與方向繼電器接線圖 圖1-4b繼電器與差動繼電器繼電器連接繼電器接線圖110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計文獻綜述1、 選題意義 對于自身:大學即將畢業(yè)，我也將要踏入電力行業(yè)從事變電站的建設，調(diào)試與維護中，因此研究110kV變電二次回路系統(tǒng)設計對我以后的工作具有重大的幫助和深遠的意義。對于我生活:隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設及改造、拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關重要的作用。因此，近年來110kV變電站的建設得到了迅猛飛速的發(fā)展2。 電力管理體制與變電站綜合自動化系統(tǒng)關系問題變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設，使得繼電保護、遠動、計量、變電運行等各專業(yè)相互滲透，傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站遠動與保護專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設備劃分，但其內(nèi)部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體，一旦有設備缺陷均需要兩個專業(yè)同時到達現(xiàn)場檢查分析，有時會發(fā)生推諉責任的情況，造成極大的人力資源浪費，而且兩專業(yè)銜接部分的許多缺陷問題成為“兩不管地帶”，不利于開展工作。在專業(yè)管理上，變電站綜合自動化設備的運行、檢修、檢測，尤其是遠動系統(tǒng)的實時性、遙測精度、遙信變位響應速度、信號復歸和事故總信號等問題仍需要規(guī)范和加強；對傳動實驗及通道聯(lián)測的實現(xiàn)、軟件資料備份等問題提出了7。新的課題內(nèi)容。2、 變電站建設的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 逐漸向綜合自動化轉(zhuǎn)變：大部分地區(qū)從建成第一座ll0kV綜合自動化無人值班站起，后來新建的110kV變電站均改為綜合自動化無人值班站模式，并且陸續(xù)對以前的舊站進行自動化無人值班的改造，變電站的控制模式相應地由現(xiàn)場操作轉(zhuǎn)變?yōu)檫h方控制 12。由于隔離開關并不符合遠方控制的要求，變電站的電氣主接線型式就要盡量減少改變運行方式時隔離開關的倒閘操作，減少變電站的電壓等級和簡化接線7。 變電站設備的簡化：在變電站中由于光纖和微波通信方式傳輸速率大和可靠性強，已經(jīng)取代了載波通信方式。而且，由于110kV電壓等級電力網(wǎng)絡已降為配電網(wǎng)絡，在很多地區(qū)，為了保證配置簡化、整定方便以及負荷潮流分布安全合理的需要，110kV電壓等級電力網(wǎng)絡不再實行環(huán)網(wǎng)運行，而是采用單電源的運行方式，電源點也多為電壓等級更高變電站的110kV出線8。 變電站數(shù)字化：隨著信息化的普及和深入，越來越多的目光投向了數(shù)字化變電站和數(shù)字化電網(wǎng)的研究與開發(fā)。數(shù)字化的目標是利用電網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集和處理、通信和信息綜合利用、分層和分類的數(shù)字化電網(wǎng)調(diào)度體系，實現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一和規(guī)范化管理以及信息挖掘和信息增值利用，提高決策效率和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平63。 變電站集成化：集成化是指要形成互聯(lián)大電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需綜。合利用多角度和尺度、廣域大范圍的電網(wǎng)信息及分離的各系統(tǒng)內(nèi)存在的各種數(shù)據(jù)5。調(diào)度數(shù)據(jù)集成化要實現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)的整合，數(shù)據(jù)和應用的標準化，實現(xiàn)相關應用系統(tǒng)的資源整合和數(shù)據(jù)共享以及電網(wǎng)調(diào)度信息化和管現(xiàn)代化，最終為實現(xiàn)調(diào)度智能化服務7。 變電站智能化：。智能調(diào)度是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。智能調(diào)度采用調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù)，能有效整合電力系統(tǒng)的運行信息，實現(xiàn)電力系統(tǒng)正常運行的監(jiān)測與優(yōu)化、預警與動態(tài)預防控制、事故的智能辨識以及事故后的故障分析和系統(tǒng)恢復，同時實現(xiàn)緊急狀態(tài)下的協(xié)調(diào)控制，調(diào)度運行和管理的智能化，電網(wǎng)調(diào)度可視化等高級功能7。3、 變電站設計內(nèi)容及原則110kV變電站電氣一次系統(tǒng)設計主要包括以下步驟：電氣主接線設計、主變壓器容量型號的選擇、短路電流的計算、電氣設備的選擇、無內(nèi)外配電裝置的選擇和防雷及接地裝置的選擇1.變電站設計原則1：1)足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長期規(guī)劃預測的負荷要求；2)結(jié)構(gòu)緊湊，設備體積小，占地面積?。?)自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高；4)可靠靈活的主接線方式；5)主設備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。在變電站設計中要考慮到雷電對變電站的危害，在變電站中至少要安裝一臺避雷器來保護變壓器，最佳選擇是在變電站入口處安裝避雷器 4。此時，即使在瞬時有極高電流出現(xiàn)，也能最大限度地保證變壓器上的電壓水平在安全極限內(nèi)。 變電站設計中應注意的問題9 1)電氣主接線選擇電氣主接線的方式主要有單母線接線，單母線分段接線，單母線帶旁路母線接線，單母線分段帶旁路母線接線，雙母線接線，雙母線分段接線，雙母線帶旁路母線的接線，一臺半斷路器的接線。近年來，隨著sF6斷路器和氣體絕緣金屬封閉開關設備的普遍采用，旁路母線的使用越來越少。所以我們沒有采用單母線分段帶旁路母線接線和雙母線帶旁路母線的接線等接線形式。安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更嚴重，往往比少發(fā)電能的價值大幾十倍，至于導致人身傷亡、設備損壞、產(chǎn)品報廢、城市生活混亂等經(jīng)濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。電壓、頻率和供電連續(xù)可靠是表征電能質(zhì)量的基本指標，主接線應在各種運行方式下都能滿足這方面的要求。 2)主變壓器選擇變電站主變壓器容量和臺數(shù)時影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、可靠性和經(jīng)濟性的一個重要因數(shù)。所以根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀、最高供電負荷、售電量及其發(fā)展趨勢，確定變電站的規(guī)模，合理選擇變電站的變壓器容量和臺數(shù)。主變壓器可以根據(jù)6個方面進行選擇：按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主要變壓器容量；按電壓等級選擇主變壓器容量；根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來選擇主變壓器的容量；同級電壓的單臺變壓器容量的級別；按容載比確定主變壓器的容量，按負荷密度選擇變電站主變壓器的容量。主變壓器臺數(shù)的選擇應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、供電負荷大小、運行方式、供電可靠性等條件進行綜合比較后確定。同級電壓的單臺變壓器容量級別不宜太多，應從全網(wǎng)出發(fā)，推行主變壓器容量的系列化和標準化。 3)三維布置 按照實際工程需要利用三維模型庫搭建電站三維模型，并且附加實際工程信息。 a.配電間隔的創(chuàng)建。配電間隔由間隔內(nèi)部設備和導線以及導線支架組成。在本工程中，參考施工圖實際的距離參數(shù)來布置間隔內(nèi)部各個設備之間的間距。每個間隔在模型目錄中的層次按如下規(guī)則存放：SITE層確定分區(qū)，如500 kV分區(qū)Z0NE層確定間隔，如：2#，37至l0 W某電廠出線間隔；EQUI層則存放該間隔內(nèi)的設備。 b.導線的創(chuàng)建。導線包括各類母線、進線、出線及設備間導線等。PDMS中沒有專用創(chuàng)建導線的工具，本工程中采用彎曲鋼管代替，弧垂幅度根據(jù)計算結(jié)果確定，本層次由電氣專業(yè)進行設計。 c.主控樓、站內(nèi)道路、圍墻的創(chuàng)建。建模時采用t3dms土建專用工具和道路創(chuàng)建專用工具，本層次由土建專業(yè)負責設計。 d.全站三維布置。確定變電站模型坐標系原點位置后，按照實際位置參數(shù)設置變電站中所有設備、支架、導線、道路、圍墻、主控樓等。對變電站進行全場布置時，由sITE劃分功能分區(qū)，如：500 kV分區(qū)、220 kV分區(qū)、35 kV分區(qū)、主控樓、場區(qū)道路、圍墻等。由Z0NE劃分功能子單元、獨立的間隔，如：8WII至某開關站、所用變回路等。 4)接地材料的選擇10 選擇接地材料時需要綜合考慮，鋼材是最為常見的接地材料。短路電流過大時，變電所需降低施工難度，此時可選擇銅接地。腐蝕方面應該根據(jù)土壤的具體環(huán)境決定材料。從部分投運時間長達10a的按地網(wǎng)來看，部分鋼材完好如初，只是在焊接處和距空氣接近處出現(xiàn)了銹蝕；少數(shù)銹蝕較為嚴重。這就提醒設計者在設計時需考慮到腐蝕情況，根據(jù)當?shù)貙嶋H的腐蝕數(shù)據(jù)進行材料設計。 5)主變保護的設計 電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電設備，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，同時大容量的電力變壓器也是非常貴重的設備。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設性能良好、工作可靠的繼電保護裝置。針對變壓器故障類型和不正常運行狀態(tài)，對主變可采用以下保護：瓦斯保護；諧波制動縱差保護；變壓器220kV側(cè)過流保護；變壓器35kV側(cè)過流保護；220kV零序過流保護； 110kV 2段方向零序過流保護；35kVN零序過流保護；220kVI35kV1過負荷保護。 四、結(jié)束語變電站設計是個綜合系統(tǒng)工程，是電力系統(tǒng)項目設計的重要組成部分。一份成功的變電站設計方案可以在實際工程中取得最優(yōu)的效益:增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積以及建設成本，使變電站的配置達到最佳，保證較高的經(jīng)濟效益和社會效益11。五、參考資料及文獻1 朱大新，劉覺.變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)容及功能要求和配置.電力系統(tǒng)自動 化.1995（10）：36.2 何永華.發(fā)電廠及變電站的二次回路.-2版.北京：中國電力出版社，2003.3文桃數(shù)字化變電站電能計量裝置檢測體系的探討J貴州電力技術(shù)，2009(12)4盧霜數(shù)字化變電站二次設備的防雷保護研究J中國科技博覽，2009，(9).5萬康，白永磊淺談變電站的UPS設備J天津電力技術(shù)，2007，(1)6戚振軍 論數(shù)字變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢J廣東科技，2008，(14)7蔡偉君電站電氣裝置型式變化情況及前景探討J廣東科技，2009，(9).8楊奇遜變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢J電力系統(tǒng)自動化，l995，19(10).9熊信銀，張步函.電氣工程基礎M.武漢：華中科技大學出版社，2005.10孟慶波，何金良.降低接地裝置接地電阻的新方法J.高電壓技術(shù)，1996.11王海猷，賀仁睦變電站綜舍自動化監(jiān)控主站的系統(tǒng)資源平衡J電網(wǎng)技術(shù)，1999，23(3)12尹克寧.電力工程.中國電力出版社,200613張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護原理 .中國電力出版設，2005.14劉學軍.繼電保護原理.中國電力出版社.2007.15A.G.Johns,S.K.Salman.Digtal Protection for Power System.New York:Research Study press,1998.16Gross CA.Power System Analysis.John Wiley & Sons Inc,1979.17G.Gross and H.W.Hong.A two-step Compensation Method For Solving Short Circuit Problems IEEE Transaction on power Apparatus and Systems.1982華北電力大學科技學院畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 學生姓名：鄭斌 班級： 電氣07K7 所在系別：電力工程系 所在專業(yè)：電氣工程及其自動化 設計（論文）題目：110KV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計 指導教師： 劉寶志 2011年03月11日畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告查閱文獻資料，撰寫一篇文獻綜述，撰寫的文獻綜述字數(shù)在2000以上，參考文獻不少于15篇。(另附）二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 首先我先，查閱文獻資料，對這些資料進行歸納和總結(jié)，完成開題報告和文獻綜述。 接著我閱讀學習相關電壓互感器接線的相關資料，并進行升入研究，學習電壓互感器的結(jié)構(gòu)及原理和電壓互感器的種類特點，最后完成母線電壓互感器二次回路設計。 接下來我去圖書館閱讀斷路器，隔離開關，自動重合閘和信號測量回路的資料，對其線路進行深入的學習和研究，并熟知斷路器，隔離開關，自動重合閘和信號測量回路的幾種常用的接線方式，完成常規(guī)控制系統(tǒng)的設計。 去找老師討論主變壓器相關電氣控制、保護、測量、信號的相關問題對電壓器保護，測量進行深入研究并計算相關主變壓器參數(shù)選出適合設備對我的工作進行深入的自我總結(jié)，最后撰寫畢業(yè)設計（論文）。三、指導教師意見：1 對“文獻綜述”的評語： 2對學生前期工作情況的評價（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）：指導教師： 年 月 日畢 業(yè) 設 計(論文)系 別電力工程系專業(yè)班級電氣工程及其自動化專業(yè)07K7班學生姓名鄭斌指導教師劉寶志二一一年六月題 目 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計摘要 本次110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計論文中主要包括下面幾個部分內(nèi)容，110kV變電所主變壓器保護、自動重合閘的配置、隔離開關、測量回路以及電壓互感器和電流互感器結(jié)合上述知識進行的110kV變電所的繼電保護設計。在論文里，110kV變電站互感器的相關知識、繼電保護配置、自動重合閘的配置、隔離開關和測量回路都是二次回路部分的基本內(nèi)容，只有在這些內(nèi)容的基礎上才能進行 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計。 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設計論文的編排是很合理的，即先有基礎再有應用。 關鍵詞：主變壓器保護、自動重合閘、隔離開關、測量回路、互感器 PARTIAL SECONDARY CIRCUIT DESIGN OF 110 kV SUBSTATIONAbstract Inpartial secondary circuit design of 110kV substationthe thesis main include underneath a few part of contents,110kV substation main transformer protection of design, automatic reclosing equipment, isolating switch, measurement circuits, with each other the feeling machine knowledge and combine the above-mentioned knowledge to carry on of 110kV substation in the workshop of electricity lord connect line design. In the 110kV substation with each other the feeling machine knowledge, After electricity protection allocation, automatic reclosing equipment and isolation switch, measurement circuit then two back track part of basic contents, only on the foundation of these contents then can carry on 110kV substation in the workshop two subsystem of the design.partial secondary circuit design of 110kV substationthe arrange in order of thesis be very reasonable, then have foundation first. Keywords: main transformer protection, automatic reclosing, isolating switches, measurement circuits, transformers I目 錄摘要IAbstractII緒論11變電站110kv主變壓器保護整定計算與設計21.1主變壓器原始參數(shù)21.2計算主變壓器參數(shù)21.3 線路電抗原始參數(shù)31.4 線路等值電抗參數(shù)計算31.5 畫出等值電抗圖41.6 計算變器壓高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)短路電流41.7 變壓器差動保護整定計算51.7.1差動保護概念51.7.2 差動保護整定計算61.8 變壓器瓦斯保護71.9 主變壓器后備保護71.9.1 主變壓器后備保護概念71.9.2 過流保護整定計算81.10 主變壓器的保護、測量、控制回路81.10.1 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，保護回路81.10.2 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，控制回路111.10.3 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，信號回路122變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)自動重合閘142.1瞬時性故障和永久性故障的概念142.2自動重合閘的重要性142.3自動重合閘的類型142.4自動重合閘主要部分介紹152.5自動重合閘后加速原理過程172.6選用重合閘方式的一般原則：193變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)隔離開關203.1隔離開關的概述203.2隔離開關的控制電路204.變電站內(nèi)的常規(guī)控制測量回路234.1有功功率和無功功率測量234.2有功電能和無功電能的測量245變電站內(nèi)的電壓互感器與電流互感器285.1概述285.2電壓互感器285.3電流互感器32結(jié)論34參考資料及文獻35致謝36緒論電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、變化、輸送、再變換、分配和使用的各種電力設備按照技術(shù)與經(jīng)濟的要求組合成的一個聯(lián)合系統(tǒng) 12。是國民經(jīng)濟重要部門之一，當代的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)以及在我們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂玫募彝ル姎?，都里不開電，隨著祖國的日益爭強，個部門對電力系統(tǒng)的依賴性也越來越來越高，所以供電質(zhì)量將會直接影響到國名經(jīng)濟的飛速發(fā)展8，在一次的電力系統(tǒng)事故也進一步證明6：提高供電質(zhì)量，供電安全、可靠是二次電力系統(tǒng)的一項重要任務，同屬也證明二次電力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要的作用，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行比可少的1。本次畢業(yè)設計，目的在于總結(jié)與回顧大學四年所學的專業(yè)知識，讓自己的所學的知識得到充分的理解，鞏固與強化，熟悉畢業(yè)設計的過程，掌握設計所需用到書本里的知識，并把大學四年所學的專業(yè)知識運用起來，完成畢業(yè)設計里所要求的任務，最終參加畢業(yè)答辯。在本次畢業(yè)設計中我所研究的課題為110kV變電站二次回路的部分系統(tǒng)設計。主要完成變壓器主變壓器的保護13、主變壓器相關電氣的測量、控制與信號設計；完成常規(guī)系統(tǒng)（包括變電站內(nèi)斷路器、隔離開關、自動重合閘及電氣操作的控制13，信號測量的二次回路接線5)的設計；完成電壓互感器的二次回路設計。在設計中，主變壓器保護整定算采用的是主變器的差動保護、速動保護、主變壓器的瓦斯保護以及主變壓器的后備保護(過流保護），而自動重合閘二次回路部分采用的是自動重合閘后加速，隔離開關主要采用氣動、電動、液壓電動型這三種隔離開關2，測量回路主要采用的是DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路2、DX1型三相兩元件無功電能表測量電路以及帶60o相角差的三相無功電能表測量電路2。在本次畢業(yè)設計中，由于現(xiàn)在自己的能力有限，并且缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗，時間倉促，可供查閱的資料有較大的局限性，故設計中難免存在不周之處，敬請審閱老師批評指正。在畢業(yè)設計過程中，老師給予了耐心而細致的指導，在此表示衷心謝意！1變電站110kV主變壓器保護整定計算與設計1.1主變壓器原始參數(shù)a. 變壓器型號參數(shù)：變壓器型號SPLQ-31500/110；接線組別YN，d11，yn；變比110/38.5/6.3kVb. 阻抗電壓：U12%=10.5%，U13%=18%，U23%=6.5%c. 取SB=100MV，UB=115kVd. 圖1-1為某110kV變電站電氣主接線圖圖1-1 某110kV變電站電氣主接線圖1.2計算主變壓器參數(shù)a. 計算短路電壓Us1%=0.5*（10.5+18-6.5)=11% Us2%=0.5*(10.5+6.5-18)=-0.5% Us2%=0.5* (18+6.5-10.5)=7% b. 計算主變壓器各側(cè)電抗標么值高壓側(cè)：X*T1=11/31500/100=0.350 中壓側(cè)：X*T2=-0.5/31500/100=-0.016 低壓側(cè)：X*T3=7/31500/100=0.22 c. 變壓器參數(shù)計算表1-1：表1-1 變壓器參數(shù)表表容量/kVA 繞組型式 短路電壓百分值 等值電抗短路電壓17% 0.35 11 31500 三相三繞組 10.5% -0.016 -0.56% 0.22 7 1.3 線路電抗原始參數(shù)a. 110kV母線側(cè)：X110=0.411/km，L1=51km，L2=48 b. 35kV母線側(cè)：X35=0.43/km，L3=51，L4=48km c. 6kV母線側(cè)：X6=0.4/km，L5=20，L6=18km 1.4 線路等值電抗參數(shù)計算X1*=0.158； X2*=0.149； X3*=0.166； X4*=0.156； X5*=2=0.06； X6*=0.05； 計算結(jié)果如下表1-2所示：表1-2 線等值電抗參數(shù)X*T1 X*T2 X*T3 X1* X2* X3* X4*X5* X6*0.350 -0.016 0.22 0.158 0.149 0.166 0.1560.060.05 1.5 畫出等值電抗圖如圖1-2圖1-2 等值電抗圖1.6 計算變器壓高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)短路電流1） 計算基準電流： (1-1) 三相短路電流計算公式： (1-2)2）高壓側(cè)短路電流： a. 三相短路電流 X1*=0.073，I3d=502/X1*=6876.712Ab. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=5955.41A3）中壓側(cè)短路電流：a. 三相短路電流 X1*=0.118，I3d=502/X1*=4254.237Ab. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=3684.278A4）低壓側(cè)兩短路流：a. 三相短路電流 X1*=0.329，I3d=502/X1*=1525.8Ab. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=1321.413A1.7 變壓器差動保護整定計算 1.7.1差動保護概念 差動保護能正確區(qū)分被保護元件取內(nèi)、外故障，能瞬時切除保護區(qū)內(nèi)故障。變壓器差動保護用來反應變壓器繞組，引出線及套管的各種短路故障，是變壓器主保護14。圖1-3 三繞組變壓器 圖1-3為變壓器縱差保護單相接線原理圖，差動保護裝置為了獲得動作選擇性，差動繼電器kA的做電流Iop，r必須大于差動回路中出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb，max由于變壓器各側(cè)電壓等級不同，繞組接線方式不同，電流互感器的型式及變比也不同，以及變壓器的勵磁涌流等原因，是變壓器差動保護不平衡電流較大，而不平衡電流越大，則保護靈敏系數(shù)越低14。 1.7.2 差動保護整定計算變壓器各側(cè)有關計算數(shù)據(jù)表1-3:表1-3 變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)表額定電壓/kV 11038.5 6.3額定電流/A165.3 472.42886.8繞組方式Y(jié) YCT接線方式 Y選用CT比300/5 1000/5 3000/5二次額定電流4.774.0914.811 a. 確定保護最小動作電流14由公式： Iop，r0=Krel*Iunb，max=Krel（Kst*Kerr*Knp+U+fs）ITN=1125.852A (1-3) Iop，r0=1125.852A Iop，r0=1125.825/600=1.89AU變壓器跳壓引起誤差取0.05 KerrTA的最大誤差取0.1fs變比引起的誤差取0.05 Knp非周期分量，取2.0Krel可靠系數(shù)取1.3b. 確定制動性轉(zhuǎn)折點電流Ires014 Ires0=（11.2)ITN=4.8115.77 (1-4)c. 確定制動系數(shù)Kres和制動特性斜率m14通常取m=Kres Kres=Krel（Kst*Knp*Kerr+U+fs）=0.4 (1-5)Iop，r0*=1.89/502/600=2.25Kres,滿足要求d. 校驗靈敏性：確定動作電流，按躲過外部短路穿越性最大不平衡電流整定 Iop=Krel（KstKnpKerr+U+fs）*Ik.max=595.076A (1-6) Ks，min=1321.413/595.076=2.222，滿足要求e. 電流速斷保護14通常裝設在電源側(cè)，按變壓器額定電流5倍來整定： Iop=5*ITN =23A (1-7)1.8 變壓器瓦斯保護a. 瓦斯保護概念: 變壓器差動保護雖能保護變壓器內(nèi)外故障，動作速度快速，靈敏系數(shù)高，但其接線復雜，多用于大容量重要變壓器主保護。他并能保護所有內(nèi)部故障，如變壓器油面降低，匝間故障等。因此，采用瓦斯保護作為主保護，對變壓器內(nèi)部故障全面保護14。b. 瓦斯保護的接線原理圖14圖1-4為瓦斯保護接線圖，當氣體繼電器KG輕瓦斯觸點閉合，通過信號繼電器1KS，延遲發(fā)出信號，重瓦斯觸點閉合后，輕信號繼電器2KS、連接片XB接通中間繼電器KM，作用于斷路器跳閘，切除變壓器。圖1-4 瓦斯保護接線原理1.9 主變壓器后備保護1.9.1 主變壓器后備保護概念變壓器相間短路的后備保護既是變壓保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。變壓器相間短路的后備保可采用過流保護采用過電流保護、帶低壓的過流保護、復合電壓啟動的過流保護，負序過流保護等9。這里才過流保護，一般按裝在電源側(cè)。1.9.2 過流保護整定計算a. 變壓器過流保護的原理接線圖141-5圖1-5 變壓器過流保護接線原理圖b. 保護裝置動作電流Iop按躲開變壓器14的最大負荷電流ITN，max整定： (1-8) Iop=1.3/0.85*165.3=252.81A c. 對于降壓變壓器通?？紤]自啟動序數(shù)Kss，6KV與35KV側(cè)Kss取2.014： Iop=2.58*2=517.62A d. 校驗靈敏性14作為近后備保護取變壓器低壓側(cè)母線作為校驗點：Ks，min=I（2）k，min/517.62=2.55大于2。滿足要求。作為遠后備保護，相鄰線路末端為校驗點：Ks，min=I（2）k，min/517.62=11.51大于2.滿足要求。1.10 主變壓器的保護、測量、控制回路1.10.1 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，保護回路a. 交流電流回路9，如圖1-10所示 圖1-10 主變壓器交流電流回路b. 主變壓器測量交流回路9，如圖1-11所示圖1-11 主變壓器測交流電流回路 1.10.2 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，控制回路主變壓器控制回路9如圖1-12所示圖1-12 主變壓器控制回路1.10.3 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，信號回路主變壓器信號回路9如圖1-13所示圖1-13 主變壓器的信號回路2變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)自動重合閘2.1瞬時性故障和永久性故障的概念 （1）永久性故障：當線路被切斷后，故障沒有消除仍然存在，即使再合上斷路器，由于線路故障點沒有消除，線路任被繼電保護裝置再次斷開，并不能恢復正常的供電。這一類故障就為“永久性故障”1。 （2）瞬時性故障：當線路故障發(fā)生短路時，被繼電保護裝置迅速斷開后，電弧自行熄滅，線路故障點的絕緣性能重新恢復，此時，如果把斷開線路的斷路器再次合上，線路就能再次正常的供電，這一類故障就為“瞬時性故障”1。2.2自動重合閘的重要性在電力系統(tǒng)，輸電線路，架空線路是榮易發(fā)生短路故障的元件10，因此，電力系統(tǒng)，輸電線路的可靠性是相當重要的，應盡可能的提高它們的供電可靠性，自動重合閘裝置是一個能很好提高電力系統(tǒng)以及輸電線路供電可靠性的有效裝置。多年來，電力系統(tǒng)以及輸電線路運行已經(jīng)證明，架空線路大多數(shù)的短路故障都是瞬時性故障，大約的90以上都是此類故障，而永久性故障卻不到104。所以，繼電保護裝置切除短路故障點后，電弧將會立即自動熄滅，大部分情況下短路處的絕緣性能都可以自己恢復7。所以，再次將斷路器自動重合，不但能提高系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，減少停電損失，還能提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，增加了高壓線路上的送電額定容量，同時也能糾正有時由于斷路器或者是繼電保護造成的誤動作跳閘。2.3自動重合閘的類型自動重合閘按它的功能來分為三類1) 單相重合閘對于110kV及其以上的接地電力系統(tǒng)中，通常架空線路的線纜間距還是比較大，因此相間故障發(fā)生的機率很小，然而單相接地故障發(fā)生的機會幾率卻是很高，約占總系統(tǒng)故障的904，所以，對于輸電線路，一般不采用快速非同期三相重合閘，而采用的是檢查同期重合閘，對于由于恢復供電時間長且滿足不了系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行的要求，可采用單相重合閘方8。單相重合閘指的是當輸電線路發(fā)生單相接地短路故障時，繼電保護裝置動作只斷開有故障相的斷路器，然后再單相重合，如故障是瞬時性故障，那么重合閘成功，如果故障是永久性的，且系統(tǒng)又不準許非全相長時間運行的話，那么單相重合閘后，繼電保護裝置動作使三相斷路器跳開，不再進行重新合閘。采用單相重合閘時，如果發(fā)生的是相間短路故障，則都跳開三相斷路器，且不再進行三相重合閘，如果其它原因跳開了三相斷路器，也不會再進行重合閘。2) 三相重合閘三相重合閘：不管在輸電線路、配電線路上發(fā)生單相（接地）短路故障還是相間短路故障時，繼電保護都將會把線路上三相斷路器同時跳閘，然后啟動自動重合閘同時再重新合上三相斷路器的方式。若為瞬時性故障，重合閘成功；若為永久故障，繼電保護將再次動作，跳開故障線路處得三相斷路器。是否再重合要視情況而定，一般多數(shù)情況下只重合閘動作一次，稱為三相一次自動重合閘裝置，只有在有沒人值班的變電所，沒有備用電源的單回線重要負荷供電線，斷路器遮斷額定容量允許時，方能采用三相二次重合閘裝置8。3) 綜合重合閘將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起，就是綜合重合閘，若發(fā)生單相接地短路故障的時候，采用單相重合閘；如果發(fā)生相間短路的時候，則采用三相重合。綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關的切換，具有單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和直跳（既輸電線路上發(fā)生任何類型的短路故障時，繼電保護可以通過重合閘裝置的出口處，斷開三相，而不再重合）等四種運行方式。綜合重合閘在110kv及其以上的高壓電力系統(tǒng)和高壓輸電線路中，已得到廣泛應用8。2.4自動重合閘主要部分介紹a. 工作充電回路：如圖2-1所示。圖2-1 工作充電回路工作充電回路的作用是使電容C充滿電，為工作放電回路做好準備，充電時間大約1525s。b. 啟動回路:如圖2-2所示圖2-2 啟動回路啟動回路的作用是當發(fā)生故障后，跳閘位置繼電器的常閉節(jié)點合上，從而使J線圈得電，為工作放電回路做好準備。c. 工作放電回路：如圖2-3所示圖2-3 工作放電回路 工作放電回路的作用是使ZJ的電壓線圈得電。d. 自動重合回路：如圖2-4所示圖2-4 重合閘回路自動重合閘回路的作用是使HC得電，即使斷路器合閘成功。 2.5自動重合閘后加速原理過程一幫架空線的故障為瞬時性故障。當繼電保護切除故障后，短路點的絕緣性能通常都可以得到恢復。因此采用自動重合閘繼電器KAC，使斷路器再次自動合閘，便能恢復送電。對于110kV的輸電線路，一般都應裝設三相一次重合閘，如下圖2-5所示1。 圖2-5 三相一次自動重合閘接線原理圖正常運行，開關處于合閘狀態(tài)，QF3常閉觸點斷開，控制開關SA處在合閘后位置，其觸點21、23接通，信號燈HL亮，電容C經(jīng)充電電阻R4充電，經(jīng)1525s時間，充電至額定的直流電壓，這時KAC處于準備動作狀態(tài)。 瞬間故障，保護動作使開關跳閘，其輔助常閉觸點QF3閉合，由于SA還處于“合閘”位置，其觸點21、23仍導通，所以重合閘由開關的輔助觸點與SA觸點不對應啟動，時間繼電器KT經(jīng)本身的瞬時常閉觸點KT2瞬時斷開，使限流電阻R5串入KT線圈電路中，這時KT繼續(xù)保持動作狀態(tài)，經(jīng)整定的延時，以保證線路故障點的絕緣恢復和開關準備再次合閘，當KT的常開觸點KT1接通，構(gòu)成了電容C對中間繼電器KM電壓線圈的放電回路。KM動作，其常開觸點閉合，使操作電源經(jīng)KM2、KM1觸點、KM電流自保持線圈、信號繼電器KS和壓板XE1向合閘接觸器KMC發(fā)出合閘脈沖，斷路器合閘。同時由KS給出重合閘動作信號。斷路器合上后，若是瞬時性故障，重合成功。輔助觸點QF2、QF3斷開，繼電器KS、KT相繼返回，其觸點打開。電容C重新充電，經(jīng)1525s時間充好電，準備下一次動作。這說明裝置是能夠自動復歸的。 斷路器重合于永久性故障時，保護再次動作，使斷路器跳閘，KAC重新啟動，KT觸點閉合，由于旁路的電容正在充電，因此電流不會流經(jīng)中間繼電器KM，保證了只重合一次。 手動跳閘時，控制開關SA處于“跳閘”后位置，此時SA觸點21-23斷開，KAC不啟動；同時，2、4觸點閉合，使電容C對R6放電，KM不能動作。因此，手動跳閘不重合。手動合閘于線路故障，保護動作于跳閘，電容C來不及充電到KM動作所需要的電壓，不會起動重合閘。 防止KAC出口中間繼電器KM觸點KM2與KM1被卡住，而出現(xiàn)斷路器多次重合于故障線路上（即“跳躍”），可采用“防跳”措施。 1）采用兩對常開觸點KM1和KM2串聯(lián)，若其中一對觸點卡住，另一對能正常斷開，不至發(fā)生斷路器“跳躍”現(xiàn)象。 2）跳閘線圈YT回路中，又串接了防跳繼電器KL的電流線圈，當斷路器事故跳閘時，KL動作。當KM兩個串聯(lián)的常開觸點被粘住時，KL的電壓線圈經(jīng)自身的常開觸點KL1而帶電自保持，從而使其常閉觸點KL2、KL3也保持斷開，使合閘接觸器KMC不會接通，達到了“防跳”的目的。 當線路低頻減載及母線差動等保護裝置動作后不需重合閘時，設重合閘閉鎖回路。雙側(cè)電源重合閘裝置，還應防止兩側(cè)電源的非同期合閘。對于單回聯(lián)絡線，可在重合閘的“不對應”啟動回路中，串入同期或無壓檢定繼電器的觸點，只有當線路跳閘后線路無壓，或?qū)?cè)與本側(cè)在同期情況下，才能啟動重合閘裝置；若是雙回平行聯(lián)絡線，可以用上述同期或無壓檢定，也可用平行另一回線有電流才允許啟動重合閘的電流檢定方式。 重合閘后加速接線原理，如圖2-6為后加速原理接線圖，當為永久性故障時，加速繼電器KAC旁路KT的觸點，可以使重合閘于故障后，瞬時跳閘。 圖2-6 自動重合閘后加速接線原理 2.6選用重合閘方式的一般原則：選用重合閘方式的一般原則如下：1)重合閘方式必須根據(jù)具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行條件，經(jīng)過分析后選定1。2)凡是選用簡單的三相重合閘方式能滿足具體系實際需要的，線路都應當選用三相重合閘方式。持別對于那些處于集中供電地區(qū)的密集環(huán)網(wǎng)中，線路跳閘后不進行重合閘也能穩(wěn)定運行的線路，更宜采用整定時間適當?shù)娜嘀睾祥l。對于這樣的環(huán)網(wǎng)線路，快速切除故障是第一位重要的問題1。3)當發(fā)生單相接地故障時，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，或者地區(qū)系統(tǒng)會出現(xiàn)大面積停電，或者影響重要負荷停電的線路上，應當選用單相或綜合重合閘方式。4)在大機組出口一般不使用三相重合閘1。5)自動重合閘配置原則:a.旁路斷路器和兼用作旁路母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應裝設自動重合閘裝置；b.1kV及以上架空線路和電纜與架空混合線路，在具體斷路器的條件下，當用電設備允許且無備用電源自動投入時，應裝設自動重合閘裝置；c.必要時，母線故障也可以采用自動重合閘裝置；d.低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設自動重合閘裝置1。3變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)隔離開關3.1隔離開關的概述隔離開關的控制分就地控制和遠方控制兩種。110kV及以下的隔離開關一般采用就地控制；220kV及以上的隔離開關既可采用就地控制也可以采用遠方控制2。隔離開關控制回路構(gòu)成原則如下2：a. 由于隔離開關沒有滅弧機構(gòu)，不允許用來切斷和接通負載線路電流，因此控制回路必須受相應的斷路器的閉鎖，以保證斷路器在合閘狀態(tài)下，不孟操作隔離開關。b. 為防止帶接地合閘，控制回路必須受接地刀閘的閉鎖，以保證接地刀閘在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關。c. 操作脈沖應是短時的，完成操作后，應能自動解除。d. 隔離開關應有所處狀態(tài)的位置信號。3.2隔離開關的控制電路隔離開關的操作機構(gòu)一般有氣動、電動和電動液壓操作三種形式，相應的控制電路也有三種。a. 氣動操作控制電路2對于GW4-10、GW4-220和GW7-330等型式的戶外高壓隔離開關，常采用CQ2型氣動操作機構(gòu)，其控制電路如圖3-1所示。圖中，SB1、SB2為合、跳閘按鈕；YC、YT為合、跳閘線圈，QF為相應斷路器輔組常閉觸電；QS為隔離開關的輔助觸點；S1、S2為隔離開關合、跳閘終端開關；P為隔離開關QS的位置指示其。圖3-1 氣動操作隔離開關控制電路 隔離開關合閘操作時，在具備合閘條件下，即相應的斷路QF在跳閘位置（其輔助常閉觸點閉合）；接地刀閘QSE在斷開位置（其輔助常閉觸點閉合）；隔離開關QS在跳閘終端位置（器輔助常閉觸點QS和跳閘終端開關S2閉合是）是，按下合閘按鈕SB1，合閘線YC帶電，隔了開關進行合閘，并通過YC的常開觸點自保持，使隔離開關合閘到位。隔離開關合閘后，跳閘終端開關S2斷開（同時S1合上為跳閘作好準備），合閘線圈失電返回自動解除合閘脈沖；隔離開關輔助常開觸點閉合，使位置指示其P處于垂直的合閘位置。 隔離開關的跳閘操作與合閘過程類似，不在論述。b. 電動操作控制電路2對于GW4-220D/100型式的戶外高壓隔離開關，采用CJ5型電動操作機構(gòu)，器控制電路圖如圖3-2所示。 圖3-2 電動操作隔離開關的控制電路圖中，KM1、KM2為合、跳閘解除器，K為熱繼電器；SB為緊急解除按扭；其他符號意義與圖3-1相同。隔離開關合閘操作時，在具備合閘條件下，即相應的斷路器QF在跳閘位置（其輔助常閉觸點閉合），接地隔離開關QSE在斷開位置（器輔助常閉觸點閉合），隔離開關QS在跳閘終端位置（器跳閘終端開光S2閉合）并無跳閘操作（即KM2的常閉觸點閉合）時，按下合閘按鈕SB1，啟動合閘接觸器KM1，使三相交流電動機M正方向轉(zhuǎn)動，進行合閘，并通過KM1的常開觸點自保持，使隔離開關合閘到位。隔離開關合閘到位后，跳閘終端開關S2斷開，合閘接觸器KM1失電返回，電動機M停止轉(zhuǎn)動。這就保證了隔離開關合閘到位，自動接觸合閘脈沖。隔離開關的跳閘操作與合閘操作類似，不再論述。在合、跳閘操作的過程中，由于某些原因，需立即停止合、跳閘接操作時，可按下緊急接觸按鈕SB，使合、跳閘接觸器失電，電動機立即停止轉(zhuǎn)動。電動M啟動后，若電動機回路故障，則熱繼電器K動作，其常閉觸點斷開控制回路，停止操作。此外，利用KM1、KM2的常閉觸點相互閉鎖跳閘、合閘回路，以避免操作程序混亂。c. 電動液壓操作控制電路2對于GW6-200G、GW7-200和GW7-300等戶外型式高壓隔離開關，可采用電動液壓型操作機構(gòu)，器控制電路如圖3-3所示圖3-3 電動液壓操作隔離開關的控制電路隔離開關的跳閘、合閘操作與電動型操作類似。4.變電站內(nèi)的常規(guī)控制測量回路4.1有功功率和無功功率測量a. 三相電路有功功率測量2對于負載為星形連接的三相交流電路有功功率瞬時值p可用下式表示 (4-1)式中Uu、Uv、UwU、V、W相電壓瞬時值，V； Iu、Iv、IwU、V、W相電流瞬時值，A。實際上功率表的讀數(shù)不是瞬時值，而是有效值，則三相電路有功功率有效值P為 (4-2)當三相電壓對稱，星型的負載平衡時， (4-3)U為線電壓有效值，I為線電壓有效值，cosa為功率因數(shù)。圖4-1 功率表的測量回路 如圖4-1所示，為了保證功率表的指針偏轉(zhuǎn)正向，電流線圈有“ ”標志的端子接于電源側(cè)，另一端子接負載側(cè)。電壓線圈有“l(fā)”標志的端子與電流線圈有“l(fā)”標志的端子接于電源的同一極上，另一端子接到負載的另一端功率表的接法 功率表的接法分直接接入和互感器接入兩種，如圖4-2和圖4-3所示。 圖4-2 直接接 圖4-3 經(jīng)互感器接入在三相電路中，通常采用三相兩元件式功率表測量三相有功功率。常見的是鐵磁電動式三相有功功率表，可直接反映三相有功功率，如1D-W型2.5級方形表、16D-W和163D-W型1.5級槽形表。它們都有兩個獨立元件，每個元件相當于一直單相有功功率表，有四個電流端子和三個電壓端子，經(jīng)護感器接入一次電路中，如圖4-4和4-5所示。 圖4-4 集中表示 圖4-5 分散表示個元件所測的有功功率第一元件： (4-4)第二元件： (4-5)當三相功電壓完全對稱，負載平衡時，可得 (4-6)b. 三相電路無功功率測量2對于負載為星形連接的三相交流電路，其無功功率有效值為 (4-7)當三相電壓對稱，負載平衡時，有 (4-8)4.2有功電能和無功電能的測量 在三相電路中的有功電能Awh,在三相電壓對稱負載平衡時可將式 (4-9)改寫為 (4-10)在三相電路中的無功電能Avarh，在三相電壓對稱負載平衡時可將式 (4-12)改寫為 (4-13)式中t為通電時間。由于測量電路的接線原理與測量功率相同，指示所選用的表計不同而已。所以，為簡化起見，在分析接線原理時用有效值P表示。a. 三相電路有功電能測量21) 三相四線制電路有功電能的測量 在三相四線制電路中，可用一只三相三元件的有功功率表測量三相有功電能。它由三個獨立元件構(gòu)成，其測量電路如圖4-6所示。圖4-6 三元件三相有功電能表測量電路在三相四線制電路中，用一只三相三元件有功電能表測量三相有功電能是，不論電壓是否對稱，負載是否平衡，都能直接反映三相四線制電路所消耗的有功電能。在三相四線制電路中，也可用一只三相兩元件式有功功率表測量三相有功電能，它由兩個獨立元件構(gòu)成，其測量電路如圖4-7所示。圖4-7 三相兩元件式有功電能表的測量電路 由圖4-7可知各元件所測電能為第一元件 (4-14)第二元件 (4-15)若三相電壓對稱，得 (4-16)2) 三相三線制電路有功電能測量在三相三線制電路中，常用一只三相兩元件式有功電能表測量電能，DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路圖4-8所示圖 4-8DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路圖圖中第一元件電路線圈接入U相電流?u，電壓線圈跨接在U、V相間；第二元件電流線圈接入W相電流?w，電壓跨接在W、V相間。三相電路無功電能測量在三相電路中，通常采用三相無功電能表測量三相無電能。常見的三相無功電能有帶附加電流線圈DX1型和電壓線圈帶60o相角差X2型兩種。它們內(nèi)部電路都采用跨相90o的接線方式。1) 帶有附加電流線圈的三相無功電能表測量電路圖4-9所示DX1型三相兩元件無功電能表測量電路，其特點：每個元件都有兩線圈，即附加了個V相電流線圈。由圖b可知各元件所測電能為圖 4-9DX1型三相兩元件無功電能表測量電路第一元件 (4-17)第二元件 (4-18)在三相電壓對稱情況下，可得兩元件測的總功率為 (4-19)2) 帶60o相角差的三相無功電能表測量電路 圖4-10所示DX2型三相兩元件無功電能表測量電路，其特點：在電壓線圈回路中串聯(lián)接入R1、R2電阻器，使電壓線圈流過的電流與其電壓60o角，相當于把加入電壓線圈的電壓（vw、uw)超前旋轉(zhuǎn)30o角。圖 4-10帶60o相角差的三相無功電能表測量電路由圖4-10的相量圖可知第一元件接入U相電流?u，V和W相間電壓vw；第二元件接入W相電流?w，U和W相間電uw。每個元件所測電能為第一個元件 (4-20)第二個元件 (4-21)在三相電壓對稱且負載平衡時，可得 (4-20)5變電站內(nèi)的電壓互感器與電流互感器5.1概述為了了解電氣設備在運行過程中的情況，需要測量各種電氣參數(shù)，如電流、電壓等；為了保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運行，預防電氣設備的的損壞和事故的擴大，需要設置一系列的保護裝置，而許多保護裝置也需要電氣參數(shù)的輸入。在電力系統(tǒng)中，一次回路的電氣參數(shù)往往是高電壓、大電流，直接測量既不安全，也不方便?；ジ衅骶褪前岩淮位芈返母唠妷?、大電流變換為統(tǒng)一標準的二次低電壓、小電流，以供給連接于互感器二次回路的測量儀表、繼電保護和自動裝置等的一種電氣設備2?；ジ衅麟m然歸類于一次設備，但卻連接在一、二次回路之間，在一、二次回路之間起著橋梁的作用 ?；ジ衅鞯淖饔糜校弘娏孔儞Q2。互感器將一次回路的高電壓、大電流變換為二次回路標準的低電壓、小電流供給二次設備，從而使二次設備實現(xiàn)標準化、小型化； 電氣隔離2?；ジ衅魇歉鶕?jù)電磁感應的原理進行工作的，因此，其一、二次繞組間只有磁的聯(lián)系而沒有電的直接聯(lián)系，從而實現(xiàn)了一、二次電氣設備之間的電氣隔離。此外，為了確保二次設備和在二次回路上工作的人員的安全，要求互感器二次側(cè)均要設置安全接地，這樣即使互感器一、二次間發(fā)生電氣擊穿，也能將一次回路的高電壓、大電流引入大地，保證二次設備和在二次回路上工作的人員的安全?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅鳎═V、YH、PT）和電流互感器（TA、LH、CT）兩種，電壓互感器的二次額定電壓為100V，電流互感器的二次額定電流為5A或1A2。5.2電壓互感器電壓互感器是一種將一次回路的高電壓變換為二次回路標準的低電壓（額定二次側(cè)電壓通常為100kV或V）的電氣設備。對二次電壓回路來說，電壓互感器相當于一個輸出電壓正比于一次回路電壓、內(nèi)阻很小（相對于二次回路的負載來說）的電壓源。電壓互感器一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)較少（相對于一次繞組而言）,電壓互感器在電路中的符號如圖b所示，用“TV”來表示，一、二次繞組絕緣套管分別標記“”的兩個端子為同名端或同極性端2。a. 電壓互感器接線原則21) 電壓互感器一、二次側(cè)均采用并聯(lián)連接方式 電壓互感器的一次繞組必須以并聯(lián)連接方式接入一次主回路；電壓互感器二次回路上連接的設備也必須采用并聯(lián)連接的方式接入由其二次繞組供電的二次回路。電壓互感器一、二次側(cè)必須設置保護電器2) 一般情況下，電壓互感器的一、二次側(cè)均采用熔斷器或自動開關作為保護電器。對于110KV及以上電壓等級的電網(wǎng)，電壓互感器一次繞組經(jīng)電容分壓式接入一次主回路時，其一次側(cè)不設置熔斷器。3) 電壓互感器的二次側(cè)必須有一點接地為了防止電壓互感器一、二次繞組間發(fā)生絕緣擊穿，從而使一次系統(tǒng)的高電壓、大電流串入二次回路，可能造成二次設備損壞和人員傷亡的事故，電壓互感器的二次側(cè)必須設置一點接地作為保護接地，其一次側(cè)的接地情況根據(jù)具體接線方式有不同要求。電壓互感器二次繞組的接地方式有兩種：中性點接地方式和B相接地方式。當采用B相接地方式時，中性點需要裝設擊穿保險絲在我國，110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)均為大接地電流系統(tǒng)，電源中性點直接接地。這類電網(wǎng)中的電壓互感器二次側(cè)通常采用中性點接地方式，這類電網(wǎng)一旦發(fā)生了單相接地故障，保護直接動作于跳閘，因此不需要裝絕緣監(jiān)察裝置35kV及以下電壓等級的電網(wǎng)（400V電網(wǎng)除外）均為小接地電流系統(tǒng)，電源中性點不接地或經(jīng)消弧線圈。這類電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，允許繼續(xù)運行不超過兩個小時。在這類電網(wǎng)中，電壓互感器的二次側(cè)有些采用中性點接地方式，當需要考慮同期并網(wǎng)也可以采用B相接地方式。小接地電流系統(tǒng)需要裝絕緣監(jiān)察裝置來反映單相接地故障。b. 電壓互感器的接線方式21) 一臺單相電壓互感器接線方式圖5-1所示為由一臺單相電壓互感器組成的單相接線方式。其中圖5-1(a)所示為該接線方式原理圖，圖5-1(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖（電氣主接線圖等）上的表示方法。圖5-1 單相電壓互感器接線方式圖中一次繞組連接在A、B相的相間（即線電壓）。這種接線方式中電壓互感器的一次側(cè)不能接地，二次側(cè)采用B相接地。單相接線方式只能測量線電壓，不能測量相電壓，適用于35kV及以下的中性點非直接接地方式。以35kV或10kV電壓等級并網(wǎng)的發(fā)電廠的聯(lián)絡線線路側(cè)電壓互感器常采用這種接線方式作為測量和同期系統(tǒng)使用。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定線電壓，二次繞組的額定電壓為100V2) 兩臺電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式圖5-2所示為由兩臺單相電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式，其中圖22(a)所示為該接線方式原理圖，圖5-2(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。圖5-2 兩臺電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式 圖中一次繞組接線在AB、BC相間，反映的是A、B相的相間電壓和B、C相的相間電壓,這種接線方式電壓互感器的一次側(cè)不能接地，二次側(cè)采用B相接地。電壓互感器的V/V接線方式只能測量線電壓，不能測量相電壓，適用于35kV及以下的中性點非直接接地系統(tǒng)，此外，發(fā)電廠的400V廠用電母線電壓互感器常常采用這種接線方式。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定線電壓，二次繞組的額定電壓為100Vc. 三臺單相雙繞組電壓互感器接線方式2三臺單相雙繞組電壓互感器構(gòu)成的接線方式有多種。根據(jù)電壓互感器的繞組數(shù)量可分為雙繞組（一組一次繞組，一組二次繞組）和多繞組（一組一次繞組，多組二次繞組）兩種。圖5-3所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的兩種接線方式圖5-3 三臺單相雙繞組電壓互感器接線原理圖圖5-3(a)所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的構(gòu)成的Y/Y0接線方式原理接線圖，圖5-3(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。這種接線方式中，電壓互感器的一次側(cè)中性點不接地，二次側(cè)中性點直接接地。這種接線方式既能測量線電壓也能測量相電壓，但不能供中性點非直接接地系統(tǒng) 的絕緣監(jiān)察裝置使用。這種接線方式既適用于中性點非直接接地系統(tǒng)，也適用于中性點直接接地系統(tǒng)。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定相電壓，二次繞組的額定電壓為V。圖5-3(c)所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的構(gòu)成的Y0/Y0接線方式原理接線圖，圖5-3(d)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。這種接線方式中，電壓互感器的一次側(cè)中性點直接接地，二次側(cè)中性點也直接接地。這種接線方式既適用于中性點非直接接地系統(tǒng)，也適用于中性點直接接地系統(tǒng)。當用于中性點直接接地系統(tǒng)時，這種接線方式既能測量線電壓，也能測量相電壓；當用于中性點非直接接地系統(tǒng)，這種接線方式只能測量線電壓，而不能測量相電壓，但能供一次系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置使用。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定相電壓，二次繞組的額定電壓為V。5.3電流互感器由于電力設備上通過的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測量，采用電流互感器進行變換，其二次側(cè)額定電流值為5A（或1A）。a. 電流互感器的極性電流互感器極性的一般采用減極性原則標注，即：一、二次繞組中的電流在鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相反。如圖5-4和圖5-5所示，則L1與K1為一對同極性端子。 圖5-4電流互感器的極性接線 圖5-5電流互感器的電路圖電流互感器在電路中的符號如下圖所示，用“TA”來表示,一次繞組一般用一根直線表示，一次繞組和二次繞組分別標記 “”的兩個端子為同名端或同極性端。b. 電流互感器的接線方式電流互感器在電力系統(tǒng)中根據(jù)所要測量的電流的不同，就有了不同的接線方式，最常見的有以下幾種，如圖5-6所示。 圖5-6 兩相星型接線 圖5-7 兩相電流差接線 1) 兩相星型接線如圖5-6所示。兩相星形接線又稱不完全星形接線，這種接線只用兩組電流互感器，一般測量兩相的電流，但通過公共導線，也可測第三相的電流。主要適用于小接地電流的三相三線制系統(tǒng)，在發(fā)電廠、變電所610kV饋線回路中，也常用來測量和監(jiān)視三相系統(tǒng)的運行狀況。2) 兩相電流差接線如圖5-7所示。兩相電流差接線也稱為兩相交叉接線。由相量圖可知，二次側(cè)公共線上電流為Ia- Ic，其相量值為相電流的 倍。這種接線很少用于測量回路，主要應用于中性點不直接接地系統(tǒng)的保護回路。3) 三相星型接線如圖5-8所示。三相星形接線又稱完全星形接線，它是由三只完全相同的電流互感器構(gòu)成。由于每相都有電流流過，當三相負載不平衡時，公共線中就有電流流過，此時,公共線是不能斷開的，否則就會產(chǎn)生計量誤差。該種接線方式適用于高壓大接地電流系統(tǒng)、發(fā)電機二次回路、低壓三相四線制電路圖5-8 三相星型接線電流互感器使用注意事項3。電流互感器的接線應保證正確性。一次繞組和被測電路串聯(lián)，而二次繞組應和連接的所有測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電流線圈串聯(lián)，同時要注意極性的正確性，一次繞組與二次繞組之間應為減極性關系，一次電流若從同名端流入，則二次電流應從同名端流出。電流互感器二次側(cè)所接負載是測量儀表、繼電器的電流線圈等，它們匝數(shù)少、阻抗小，通過的電流非常大，因此電流互感器在正常運行狀態(tài)下近似于短路狀態(tài)。電流互感器的二次繞組絕對不允許開路。這是因為電流互感器正常工作時，二次電流有去磁作用，使合成磁勢很小。當二次繞組開路時，二次電流的去磁作用消失，一次電流將全部用來激磁，這時，將在二次側(cè)產(chǎn)生超過正常值幾十倍的磁通，結(jié)果會使鐵芯過熱而損壞互感器。同時，由于鐵芯中磁通的急劇增加，在二次繞組上產(chǎn)生過電壓，可能達到數(shù)百甚至數(shù)千伏，將危及人身和設備安全。因此，為了防止二次繞組開路，規(guī)定在二次回路中不準裝熔斷器等開關電器。如果在運行中必須拆除測量儀表或繼電器及其他工作時，應首先將二次繞組短路。電流互感器的二次側(cè)必須可靠接地，但接地點只允許有一個。這是為了防止一、二次繞組之間絕緣損壞或擊穿時，一次高電壓竄入二次回路，危及人身和設備安全。結(jié)論 變電站二次系統(tǒng)分回路是電力系統(tǒng)以及輸電線路可靠穩(wěn)定運行的重要保障，因此對變電站二次系統(tǒng)的研究是十分比要。1）在進行變壓器主保護的設計時，我主要先去圖書館查閱相關繼電保護的書籍，并理解相關變壓主保護整定算的相關公式的應用，在變壓器差動保護整定計算，應考慮變壓器各方面的數(shù)據(jù)參數(shù)來求取變壓器的不平衡電流。2）對于自動重合閘、隔離開關、測量回路以及電壓互感器我主要進行了電路原理的研究，在自動重合閘方面，由于三相一次重合閘在變