畢業(yè)設(shè)計（論文）-110V變電站二次設(shè)計.doc

河南省機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文緒 論畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)校對我們所學(xué)專業(yè)知識的一次檢查，通過設(shè)計，可以使我在分析計算，掌握工程設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟規(guī)定，查閱工具書等技能方面得以提高。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。需準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)和變電站的運行情況。并逐步采用無人值班管理模式。傳統(tǒng)變電站一般都采用常規(guī)設(shè)備。二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動裝置，遠(yuǎn)動裝置采用電磁式或晶體管式，體積大，設(shè)備重。常規(guī)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)工作量大。因此，實現(xiàn)變電站綜合自動化是全面提高變電站的技術(shù)水平和管理水平的重要目標(biāo)。僅從變電站自動化系統(tǒng)的構(gòu)成和所完成的功能來看，它是將傳統(tǒng)變電站的監(jiān)視控制、繼電保護(hù)、自動控制和遠(yuǎn)動等裝置所要完成的功能組合在一起，用一個以計算機硬件模塊化軟件和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)構(gòu)成的完整系統(tǒng)來代替。傳統(tǒng)變電站一般都采用常規(guī)設(shè)備。二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動裝置、遠(yuǎn)動裝置等采用電磁式或晶體管式，體積大，設(shè)備笨重，因此，主控室占地面積較大。常規(guī)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)工作量大。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，人民的生活質(zhì)量和生活水平不斷提高家用電器越來越多的進(jìn)入千家萬戶，人們對用電質(zhì)量的要求越來越高。但是傳統(tǒng)變電站缺乏科學(xué)的電能質(zhì)量考核辦法。傳統(tǒng)變電站由于遠(yuǎn)動功能不全。一些遙測，遙信量無法實時送到調(diào)度中心，不能滿足向調(diào)度中心及時提供運行參數(shù)的要求。變電站本身又缺乏自動控制和調(diào)控手段，因此無法進(jìn)行實時控制，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。本次設(shè)計是對發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行一次系統(tǒng)的、全面的、內(nèi)容較多的畢業(yè)設(shè)計。設(shè)計的為110kV變電站，分別對變電站做總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變的選擇、主接線、短路電流計算、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等五部分的分析計算，在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)所用數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，特別是在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是計算中，存在很大缺陷，力求在以后的設(shè)計中能夠逐步趨于完善，相信不久能實現(xiàn)無人值班高度自動化以彌補傳統(tǒng)變電站的缺陷。它是我們大學(xué)三年的重要的一門課程之一。設(shè)計包括的知識面廣，需要大量了解專業(yè)書和設(shè)計手冊的內(nèi)容，也是給我們一次很好的復(fù)習(xí)機會，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)，也從中摸索出一些初步的專業(yè)經(jīng)臉。第1章 電力系統(tǒng)及變電站總體分析1.1 電力系統(tǒng)的組成電能是現(xiàn)代社會中最重要的，也是最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點，它可以方便地轉(zhuǎn)化為別種形式的能，例如，機械能、熱能、光能、化學(xué)能等；它的輸送和分配易于實現(xiàn)；它應(yīng)用規(guī)模也很靈活。因此，電能被極其廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)，交通運輸業(yè)，商業(yè)貿(mào)易，通信以及人民的日常生活中。以電能作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)率。還要指出，提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能量，是節(jié)約總能量消耗的一個重要途徑。發(fā)電廠把別種形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的別種能量。這些生產(chǎn)、輸送、分配和消耗電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。1.2 變電站的總體分析由于我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，某些市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求越來越大，在大力建設(shè)火力發(fā)電廠的同時，相應(yīng)的配套電力設(shè)施也應(yīng)跟上。其變電站的建設(shè)屬于設(shè)施中較重要的一類。也是決定用電質(zhì)量和效率的因素之一。對地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展有直接的關(guān)系，也是反映地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要參數(shù)之一。我們這里所要新建的是一所110KV降壓變電站。變電站的站址選擇在市區(qū)內(nèi)部，靠近負(fù)荷中心，有利于系統(tǒng)運行性能的提高，降低損耗，提高經(jīng)濟效益；此外，這些電力負(fù)荷位于變電站的北部和南部，避免了將變電站設(shè)在污染源的下風(fēng)口，否則將會發(fā)生污閃事故和沿面放電，影響電力系統(tǒng)的運行性能；變電站東部沒有重要的電力負(fù)荷，這為進(jìn)出線提供了廣闊的線路走廊，還有利于變電站的擴建 ；另外，變電站選址還考慮了變電站與附近設(shè)施的影響。因此，變電站選址不當(dāng)，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，送電線路的規(guī)格和布局，電網(wǎng)損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接對電力用戶饋送電能。變電站在電力系統(tǒng)中之所以起著十分重要的作用，是因為其運行性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力用戶的直接利益。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將電能從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對國家經(jīng)濟的發(fā)展有著極其重要的作用。根據(jù)35110KV變電站設(shè)計規(guī)范第1.0.31.0.6條規(guī)定：第1.0.3條 ：變電站的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行做到遠(yuǎn)，近期結(jié)合。以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴建的可能。第1.0.4條 ：變電站的設(shè)計，必須以全出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點和地區(qū)供電條件，綜合國情合理地確定設(shè)計方案。第1.0.5條 ：變電站的設(shè)計，必須堅持節(jié)約用地的原則。第1.0.6條 ：變電站設(shè)計除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。設(shè)計依據(jù)：根據(jù)省電力公司文件ZX市郊變電所設(shè)計任務(wù)書的批復(fù)。1.3 變電站的負(fù)荷分析根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個等級，即一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同，構(gòu)成了電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)。如果有任何一條線路發(fā)生故障，會直接影響電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。由于各條線路的最大穿越功率不同，對電力系統(tǒng)造成的破壞程度也有所不同。但是，它們都會影響變電站的穩(wěn)定運行，電能質(zhì)量下降，導(dǎo)致變電站變壓器容量在三相不平衡負(fù)荷下運行，產(chǎn)生諧波電流，造成嚴(yán)重的后果。對于10KV側(cè)，我們可以將負(fù)荷分為工業(yè)電力負(fù)荷和非工業(yè)電力負(fù)荷，工業(yè)電 力負(fù)荷包括：焦化廠、鋼廠、電站設(shè)備廠、毛紡廠、化肥廠；非工業(yè)電力負(fù)荷包括：醫(yī)院、廣播電視臺、賓館、配電站甲、配電站乙、配電站丙、配電站丁及市區(qū)等(1)工業(yè)電力負(fù)荷，出線回路為2回，10KV直接供電，以焦化廠為例進(jìn)行說明負(fù)荷分析情況：(2)非工業(yè)電力負(fù)荷，出線回路數(shù)均為1回，10KV直接供電，另外還有2條備用線路供擴展備用，以醫(yī)院為例說明負(fù)荷分析情況：一級負(fù)荷：手術(shù)室、急診室、監(jiān)護(hù)病房、高壓氧倉、病理切片分析、區(qū)域性中心血庫的電力及照明，占負(fù)荷總數(shù)的40%；二級負(fù)荷：細(xì)菌培養(yǎng)、電子顯微鏡、電子計算機X射線斷層掃描裝置，放射性同位素加速器電源、電梯，占負(fù)荷總數(shù)的20%；三級負(fù)荷：其他的輔助科室及設(shè)備，占負(fù)荷總數(shù)的40%。如果停電，一級負(fù)荷將造成人身傷亡或回引起對周圍環(huán)境嚴(yán)重污染；對工廠將造成經(jīng)濟上的巨大損失，如重要的大型的 設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級負(fù)荷會造成較大的經(jīng)濟損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級負(fù)荷造成的損失不大或不會造成直接經(jīng)濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟的發(fā)展，負(fù)荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負(fù)荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。對特別重要的一級負(fù)荷應(yīng)該由二個獨立電源點供電。對于二級負(fù)荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷供電。對于三級負(fù)荷，一般只需一個電源供電。1.4 變電所的建設(shè)的必要性該所位于ZX市郊的企業(yè)集中區(qū)的中心，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設(shè)此區(qū)域性變電所。該變電所位于ZX市郊東南郊，交通便利,變電所的西邊為10KV負(fù)荷密集區(qū)，主要有配電站甲、配電站乙、配電站丙、配電站丁、廣播電視臺、焦化廠、鋼廠、賓館、醫(yī)院、電站設(shè)備廠、毛紡廠、化肥廠及部分市區(qū)用電。這些企業(yè)對用電的質(zhì)量都是非常高的，他們都不容許隨隨便便的停電，一旦停電就會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，也會給人民的造成生活造成很大的不便，故對電有很高的質(zhì)量要求。本所變電站的建設(shè)滿足了這一要求，有了它就保證了電能方面的技術(shù)要求，提高了用電的可靠性、經(jīng)濟性等，也給居民的用電帶來了方便。第2章 主變選擇及電氣主接線設(shè)計2.1 主變?nèi)萘考芭_數(shù)的確定變壓器的容量、臺數(shù)直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除了依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)510年的遠(yuǎn)景發(fā)展計劃，輸送功率的大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入電力系統(tǒng)中的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析與合理的選擇。如果變壓器的容量選擇過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能的損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選的過小，將可能滿足不了變電站的電力負(fù)荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的。可見，變電站主變壓器的選擇相當(dāng)重要。(1)根據(jù)變電站帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要?fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變停運時，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60正常運行。(2)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。（主要考慮備用品，備件及維修方便）(3)具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到主變壓器容量的15%時，主變電壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)35110kV變壓器所設(shè)計規(guī)范3.1.2條規(guī)定“在有一、二級負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。如變電所可由是中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。因為待設(shè)計變電所（以下簡稱該變電所）的負(fù)荷有醫(yī)院、鋼廠及配電站，較為重要，變電所不能由低壓側(cè)取得足夠的備用電源，為保證供電可靠性，故考慮安裝兩臺主變壓器。計算詳見附錄12.2 負(fù)荷分析10KV線路主要針對配電站、廣播電臺、鋼廠、焦化廠、賓館、醫(yī)院、化肥廠、電站設(shè)備廠、毛紡廠、等供電，其負(fù)荷組成系數(shù)較高，如鋼廠、醫(yī)院、賓館等，他們都不能隨便停電，否則將會造成重大事故、資金流失。因此，10KV線路務(wù)必要保證供電的質(zhì)量、可靠性。2.3 主變型號的選擇2.3.1相數(shù)選擇依設(shè)計原則，只要不受運輸條件限制，應(yīng)優(yōu)先考慮三相變壓器受。該變壓所主動為110kV降壓變，單臺容量不大（25000kV），不受到運輸條件限制，故采用三相式變壓器。容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器和330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。但是，由于變壓器的制作條件和運輸條件的限制，特別是大型變壓器，需要考察其運輸可能性。若受到限制時，則可選擇單相變壓器組。2.3.2 繞組選擇電力變壓器每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等形式。最大機容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選用2臺雙繞組變壓器在經(jīng)濟上更加合理。該變電所只有110kV、10kV兩個電壓等級，故采用雙繞組變壓器。2.3.3 冷卻方法電力變壓器的冷卻方式隨變壓器形式和容量的不同而異，一般有自然風(fēng)冷、強迫風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。通常依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器及電動風(fēng)扇散發(fā)熱量的自然風(fēng)冷卻及強迫風(fēng)冷卻，適用于中、小型變壓器。本次設(shè)計所用到的變壓器為中、小型變壓器，故選擇為自然風(fēng)冷卻的冷卻方式。2.4 調(diào)壓方式及接線組別的選擇變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在一定范圍內(nèi)。通過變壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)調(diào)壓。切換方式有兩種：一種式不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓。根據(jù)35110kV變壓器所設(shè)計規(guī)范3.1.5條規(guī)定“變壓器的有載調(diào)壓是改善電壓質(zhì)量，減少電壓波動的有效手段，對電力系統(tǒng)，一般要求110kV及以下變電所至少采用一級有載調(diào)壓變電器”。而該變電所10kV側(cè)有負(fù)荷波動較大的企業(yè)(如鋼廠)，對電能質(zhì)量和可靠性的要求較高，為保證連續(xù)供電和滿足對電能質(zhì)量的要求，并能隨時調(diào)壓，擴大調(diào)壓幅度而不引起電網(wǎng)的波動，故應(yīng)采用有有載調(diào)壓的變壓器。電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定，變壓器繞組的連接方式必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。由于110kV系統(tǒng)采用中性點直接接地，10kV系統(tǒng)采用中性點不接地，故主變的接線方式采用YN,d-11。2.5 結(jié)構(gòu)方式的選擇：因該變電所為降壓變電所，故主變壓器選擇降壓式結(jié)構(gòu)。綜上所述，查電工產(chǎn)品目錄選擇主變壓器型號為：SFZ-31500/110，其型號意義及技術(shù)參數(shù)如下：圖21變壓器型號示意圖表21 變壓器參數(shù)型號額定容量(kVA)電壓組合(kV)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號阻抗電壓(%)其它參數(shù)SFZ7-25000/11025000高壓低壓YN,d1110.5空載電流%1.111081.25%11空載損耗（kW）35.5負(fù)載損耗（kW）123外形尺寸: 709045205600 總重49.0噸2.6 對電氣主接線基本要求及設(shè)計這里以從工程的觀點出發(fā)，在考慮了主要設(shè)備的設(shè)計原則下以及對變壓器選擇，短路電流計算后作出的。對電氣主接線的基本要求，有可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。它的設(shè)計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，我們要重視電氣主接線的設(shè)計。35110kV變壓器所設(shè)計規(guī)范有以下幾條規(guī)定:第3.2.1條 變電所的主接線,應(yīng)根據(jù)變電所的電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。第3.2.2條 當(dāng)能滿足運行要求時，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。第3.2.4條 在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kV線路為6回及以上，3563kV線路為8回及以上時，可裝設(shè)專用的旁路斷路器。主變壓器35110kV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。采用SF6斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。第3.2.5條 當(dāng)變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)635kV配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。市區(qū)將要新建的變電站的負(fù)荷資料數(shù)據(jù)及其對負(fù)荷的分析情況，基本上決定了改變電站的電氣主接線形式，負(fù)荷資料需要辯證的分析，因為負(fù)荷的發(fā)展和增長受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面的影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負(fù)荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則，電源不同，就影響其他工業(yè)的發(fā)展，因此，電氣主接線的質(zhì)量不僅在于當(dāng)前是合理的，而應(yīng)考慮510年內(nèi)的供電質(zhì)量也是好的。但是，對于電氣主接線的基本要求（可靠性、靈活性、經(jīng)濟性）的考慮，讓變電站的電氣主接線更趨合理化，應(yīng)盡量滿足以下要求：電氣主接線應(yīng)具有足夠的靈活性，能適用多種運行方式的變化，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)展方便等。2.7 主接線的選擇根據(jù)可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面，參考計算說明書的結(jié)果，決定了改變電站的電氣主接線形式，負(fù)荷資料需要我們認(rèn)真的分析，因為負(fù)荷的發(fā)展和增長受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面的影響。主接線的基本形式，就是電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線作為主體。為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線較多時采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。有匯流母線的界限形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。2.7.1 110kV主接線的選擇圖22 內(nèi)、外橋式接線與單母線分段接線方式該變電所110kV出線回路為2回，且本所選擇了兩臺主變壓器，故考慮內(nèi)、外橋接線和單母線分段接線。表22 方案比較內(nèi) 橋 接 線外 橋 接 線單母線分段接線優(yōu)點1、 高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。2、 同內(nèi)橋形接線。3、 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。4、 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時，常使用架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍適用于較小容量發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高情況。適用于較小容量發(fā)電廠、變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線。110220kV配電裝置出線回路數(shù)為34回時。綜上所述，110kV母線采用單母線分段接線。2.7.2 10kV主接線的選擇10kV側(cè)通常采用單母線或單母線分段接線兩種方式，如圖d,e示： 圖23 單母線分段和簡單單母線接線圖表23 方案比較單母線分段接線單母線分段接線優(yōu)點16、接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。18、用斷路器把母線分段后對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。23、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時，常使用架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器情況下，610kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回路及以上時。單母線雖使用設(shè)備少，經(jīng)濟性好，但可靠性差。該變電所有鋼廠、醫(yī)院等重要負(fù)荷且出線多，亦采用單母線分段接線，其具有可靠性較好，操作方便的優(yōu)點，且重要負(fù)荷已有雙回路，可從兩段母線引出，故不考慮設(shè)置旁路母線，綜上所述，10kV母線采用單母分段。 第3章 短路電流計算3.1 短路電流的計算目的(1) 選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，確定某接線是否需要采用限制短路電流措施，均需要進(jìn)行必要的短路電流計算。(2) 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證各種電器設(shè)備和導(dǎo)體在正常運行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要用短路電流進(jìn)行校驗。(3) 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地安全距離。(4) 在選擇繼電器保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路電流為依據(jù)。3.2 短路電流的計算在電力供電系統(tǒng)中，短路給電力系統(tǒng)帶來很大的危害。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路形式中，三相短路電流最大。在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千倍，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電線、電纜；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或設(shè)備損壞；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的瓦解和解列。計算見附錄2。第4章 繼電保護(hù)整定4.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，繼電保護(hù)的方法很多，它的可靠程度直接影響變電站工作的質(zhì)量。因此，我們應(yīng)該慎重地作繼電保護(hù)。繼電保護(hù)指繼電保護(hù)技術(shù)或各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置. 電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路。在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：(1)通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；(2)短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起他們的損壞或縮短它們的使用壽命；(3)電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量；(4)破壞變電站并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。例如，因負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值而引起的電流高（一般又稱過負(fù)荷），就是一種最常見的不正常運行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，就可能發(fā)展成故障。此外，系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運行態(tài)。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般都是由于設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運行維護(hù)不當(dāng)而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確的掌握客觀規(guī)律，加強對設(shè)備的維護(hù)和檢修，就可以大大的減少事故發(fā)生的機率，把事故消滅在發(fā)生之前。在電力系統(tǒng)中，出應(yīng)采用各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設(shè)在每一個電氣元件上的保護(hù)裝置才有可能滿足這個要求。這中保護(hù)裝置直到目前為止，大多是有單個繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備的組合構(gòu)成的，故稱為繼電保護(hù)裝置。在電子式靜態(tài)保護(hù)裝置和數(shù)字式保護(hù)裝置出現(xiàn)之后，雖然繼電器已被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護(hù)一詞泛指繼電保護(hù)技術(shù)或有各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置一詞則指各種具體的裝置。繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于短路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的任務(wù)是：(1)自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運行；(2)反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時一般不要求保護(hù)迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。 4.2 變電站繼電保護(hù)的要求動作于跳閘的繼電保護(hù) ，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可能性，現(xiàn)分別討論如下。4.2.1 選擇性繼電保護(hù)動作的選擇性是指保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。在下圖所示的網(wǎng)絡(luò)接線中，當(dāng)d1點短路時，應(yīng)由距離點最近的保護(hù)1和2動作跳閘，將故障線路切除，變電所B則仍可有另一條無故障線路繼續(xù)供電。而當(dāng)d3點短路時，保護(hù)6動作跳閘，切除線路C-D，此處只有變電所D停電。由此可見，繼電保護(hù)有選擇性的動作可將停點范圍限制到最小，甚至可以作到不中斷向用戶供電。圖4-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)圖3-1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，有選擇性的說明在要求繼電保護(hù)動作有選擇性的同時，還必須考慮繼電保護(hù)或斷路器有拒絕動作的可能性，因而就需要考慮后備保護(hù)的問題。如圖所示，當(dāng)d3點短路時，距短路點最近的保護(hù)6本應(yīng)動作切除故障，但由于某種原因，該處的繼電保護(hù)或斷路器拒絕動作，故障便不能消除，此處如其前面一條線路（靠近電源側(cè)）的保護(hù)5能動作，故障也可消除。能起保護(hù)5這種作用的保護(hù)稱為相鄰元件的后備保護(hù)。同理，保護(hù)1和3又應(yīng)該作為保護(hù)5和7的后備保護(hù)。按以上方式構(gòu)成的后備保護(hù)是在遠(yuǎn)處實現(xiàn)的，因此又稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。在復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，當(dāng)實現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)保護(hù)在技術(shù)上有困難時，也可以采用近后備保護(hù)的方式。即當(dāng)本元件的主保護(hù)拒絕動作時，由本元件的另一套保護(hù)作為后備保護(hù)；當(dāng)斷路器拒絕動作時，由同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)的有關(guān)斷路器動作，實現(xiàn)后備。為此，在每一元件上應(yīng)裝設(shè)單獨的主保護(hù)和后備保護(hù)，并裝設(shè)必要的斷路器失靈保護(hù)。由于這種后備作用是在主保護(hù)安裝處實現(xiàn)，因此，稱它為近后備保護(hù)。應(yīng)當(dāng)指出，遠(yuǎn)后備的性能是比較完善的，它對相鄰元件的保護(hù)裝置、斷路器、二次回路和直流電源所引起的拒絕動作，均能起到后備作用，同時它的實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，因此，應(yīng)優(yōu)先采用，只當(dāng)遠(yuǎn)后備不能滿足要求時，才考慮采用近后備的方式。4.2.2 速動性 快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動作切除故障。動作迅速而同時又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般都結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格比較昂貴。電力系統(tǒng)在一些情況下，允許保護(hù)裝置帶有一定的延時切除故障。因此，對繼電保護(hù)速動性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護(hù)元件的具體情況來確定。下面列舉一些必須快速切除的故障：根據(jù)維持系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須快速切除的高壓輸電線路上發(fā)生的故障；(1)使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（一般為0.7倍額定電壓）的故障；(2)大容量的發(fā)電機，變壓器以及電動機內(nèi)部發(fā)生的故障；(3)1-10KV線路導(dǎo)線截面積過小為避免過熱不允許延時切除的故障等；(4)可能危及人身安全，對通訊系統(tǒng)或鐵道號志系統(tǒng)有強烈干擾的故障等。故障切除的總時間等于保護(hù)裝置和斷路器動作時間之合。一般的快速保護(hù)的動作時間為0.06-0.12秒，最快的可達(dá)0.01-0.04秒，一般的斷路器的動作時間為0.06-0.15秒，最快的可達(dá)0.02-0.06秒。4.2.3靈敏性繼電保護(hù)的靈敏性，是指對于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過度電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏性系數(shù)來衡量，它主要決定于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。在原水利電力部頒發(fā)的繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程SDJ-83中，對各類保護(hù)靈敏系數(shù)的要求都作了具體的規(guī)定。4.2.4 可靠性保護(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其它該保護(hù)不應(yīng)該動作的情下，則不應(yīng)該誤動作?？煽啃灾饕副Ｗo(hù)裝置本身的質(zhì)量和運行維護(hù)水平而言。一般說來，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡單、回路中繼電器的觸點數(shù)量越少，保護(hù)裝置的工作就越可靠。同時，精細(xì)的制造工藝、正確地調(diào)整實驗、良好的運行維護(hù)以及豐富的運行經(jīng)驗，對于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用。繼電保護(hù)裝置的誤動作和拒絕動作都會給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。但提高其不誤動作的可靠性和不拒動的可靠性的措施常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動作和拒動作的危害程度有所不同，因而提高保護(hù)裝置可靠性的著重點在各種具體情況下也應(yīng)有所不同。例如當(dāng)電力系統(tǒng)中有充足的旋轉(zhuǎn)備用容量、輸電線路很多、各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時，由于繼電保護(hù)裝置的誤動作，使發(fā)電機變壓器或輸電線切除而給電力系統(tǒng)造成的影響可能很小。但如果發(fā)電機變壓器或輸電線故障時繼電保護(hù)裝置拒絕動作，將會造成設(shè)備的損壞或系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。在此情況下，提高繼電保護(hù)不拒動的可能性比提高不誤動作的可能性更為重要。但在系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量很少及各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間的聯(lián)系比較薄弱的情況下，由于繼電保護(hù)裝置的誤動作使發(fā)電機、變壓器或輸電線切除時，將會引起對負(fù)荷供電的中斷，甚至造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。而當(dāng)某一保護(hù)裝置拒動時，其后備保護(hù)仍可以動作而切除故障。因此，在這種情況下，提高保護(hù)裝置不誤動作的可靠性比提高其不拒動的可靠性更為重要。由此可見，提高保護(hù)裝置的可靠性應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的具體情況采取適當(dāng)?shù)拇胧榱吮阌诜治隼^電保護(hù)裝置的可能性，在有些文獻(xiàn)中將繼電保護(hù)不誤動作的可能性稱為“安全性”，而將其不拒動和不會非選擇性動作的可能性成為“可信賴性”，意指保護(hù)裝置的動作行為完全依附于電力系統(tǒng)的故障情況。安全性和可信賴性基本上都屬于可靠性的范疇，因此本書仍沿用我國傳統(tǒng)的四項基本要求（或稱“四性”）的提法。4.3 線路保護(hù)整定 根據(jù)對繼電保護(hù)速動性的要求，保護(hù)裝置動作切除故障的時間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性。在簡單、可靠和保證選擇性的前提下，原則上總是越來越好。因此，在各種保護(hù)電氣元件上，應(yīng)力求裝設(shè)快速動作的繼電保護(hù)對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作的電流保護(hù)稱電流速斷保護(hù)。計算詳見附錄24.4 繼電保護(hù)的特點繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用及其對電力系統(tǒng)安全連續(xù)供電的重要性，要求繼電保護(hù)必須具有一定的性能、特點，因而對繼電保護(hù)工作者也應(yīng)提出相應(yīng)的要求。繼電保護(hù)的特點及對保護(hù)工作者的要求如下：a. 電力系統(tǒng)是由很多復(fù)雜的一次主設(shè)備和二次保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)、訊號等輔助設(shè)備組成的一個有機的整體。每個設(shè)備都有其特有的運行特性和故障時的工作行為。任一設(shè)備的故障都將立即引起系統(tǒng)正常運行狀態(tài)的改變和破壞，給其它設(shè)備以及整個系統(tǒng)造成不同程度的影響。因此，繼電保護(hù)的工作牽涉到每個電氣主設(shè)備和二次輔助設(shè)備。這就要求繼電保護(hù)工作者對所有這些設(shè)備的工作原理、性能、參數(shù)計算和故障狀態(tài)的分析等有深刻地理解，還有廣泛的生產(chǎn)運行知識。此外對于整個電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計原則、運行方式制定的依據(jù)、電壓及頻率調(diào)節(jié)的理論、潮流及穩(wěn)定計算的方法以及經(jīng)濟調(diào)度、安全控制原理和方法等都要有清楚的概念。b. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一門綜合性的科學(xué)，它奠基于理論電工，電機學(xué)和電力系統(tǒng)等基礎(chǔ)理論，還與電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)和信息科學(xué)等新理論新技術(shù)有著密切的關(guān)系?？v觀繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史，可以看到電力系統(tǒng)通訊技術(shù)的每一個重大進(jìn)展都導(dǎo)致了一種新保護(hù)原理的出現(xiàn)，例如高頻保護(hù)和微波保護(hù)等；每一種新電子元件的出現(xiàn)也都引起了繼電保護(hù)裝置的革命。由機電式繼電器發(fā)展到晶體管保護(hù)裝置、集成電路式保護(hù)裝置并向計算機保護(hù)的方向過渡，就充分說明了這個問題。可以預(yù)見，微處理機的迅速發(fā)展和實用化與計算機在電力系統(tǒng)調(diào)度控制自動化方面的應(yīng)用，以及光導(dǎo)纖維通訊和信息網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)都將使繼電保護(hù)技術(shù)的面貌發(fā)生根本的變化。在繼電保護(hù)的設(shè)計、制造和運行方面都將出現(xiàn)一些新的理論、新的概念和新的方法。由此可見，繼電保護(hù)工作者應(yīng)密切注意相鄰學(xué)科中新理論、新技術(shù)、新材料的發(fā)展情況，積極而慎重地運用各種新技術(shù)成果不斷發(fā)展繼電保護(hù)的理論、提高其技術(shù)水平和可靠性指標(biāo)，改善保護(hù)裝置的性能，以保證電力系統(tǒng)的安全運行。繼電保護(hù)是一門理論和實踐并重的科學(xué)。為掌握繼電保護(hù)裝置的性能及其在電力系統(tǒng)故障時的動作行為，既需運用所學(xué)課程的理論知識對系統(tǒng)故障情況和保護(hù)裝置動作行為進(jìn)行分析，還需對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行實驗室試驗、在電力系統(tǒng)動態(tài)模型上實驗、現(xiàn)場人工故障試驗以及在現(xiàn)場條件下的試運行。僅有理論分析不能認(rèn)為對保護(hù)性能的了解是充分的。只在經(jīng)過各種嚴(yán)格的試驗，試驗結(jié)果和理論分析基本一致，并滿足預(yù)定的要求，才能在實驗中使用。因此，要搞好繼電保護(hù)工作不僅要善于對復(fù)雜的系統(tǒng)運行和保護(hù)性能問題進(jìn)行理論分析，還必須掌握科學(xué)的實驗技術(shù)，尤其在現(xiàn)場條件下進(jìn)行調(diào)試和實驗的技術(shù)。c. 繼電保護(hù)的工作稍有差錯，就可能對電力系統(tǒng)的運行造成嚴(yán)重的影響，給國民經(jīng)濟和人民帶來不可估量的損失。國內(nèi)、外幾次電力系統(tǒng)瓦解，進(jìn)而導(dǎo)致廣大地區(qū)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)癱瘓和社會秩序混亂的嚴(yán)重事故，常常是一個繼電保護(hù)裝置不正確動作引起的。因此繼電保護(hù)工作者對電力系統(tǒng)的安全運行肩負(fù)著重大的責(zé)任。這就要求繼電保護(hù)工作者。具有高度的責(zé)任感，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，在工作中樹立可靠性第一的思想。此外，還要求他們有合作的精神，主動配合各規(guī)劃、設(shè)計和運行部門分析研究電力系統(tǒng)發(fā)展和運行情況，了解對繼電保護(hù)的要求，以便及時采取應(yīng)有的措施，確保繼電保護(hù)滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求。第5章 變壓器保護(hù)5.1 變壓器保護(hù)種類 變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電器設(shè)備之一。變壓器故障對電力系統(tǒng)的影響是很大的，因此，對變壓器應(yīng)裝設(shè)必要的保護(hù)裝置，包括主保護(hù)和變壓器后備保護(hù)。變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置：5.1.1 瓦斯保護(hù)對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護(hù)動作于信號，重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。根據(jù)規(guī)程，容量為800kVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。本所主變?nèi)萘吭O(shè)計為25000kVA，故應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，用來反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障或油面降低，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。瓦斯保護(hù)為變壓器的主保護(hù)之一。(由于資料欠缺，無法進(jìn)行整定計算。)5.1.2 縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)根據(jù)規(guī)程，10 MVA及以上單獨運行變壓器和6.3MVA及以上的并列運行變壓器， 應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。本所兩臺變?nèi)萘烤鶠?5MVA，所以裝設(shè)縱差動保護(hù)，用以防御變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路以及繞組匝間短路，動作跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，為變壓器的主保護(hù)。對由外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)裝置，保護(hù)裝置可帶一段或兩段時限，以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，以較長的時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。5.1.3主變零序保護(hù)110kV及以上中性點直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器的中性點直接接地運行，為防御外部接地短路引起的過電流，在主變110kV中性引出線的CT上裝設(shè)零序電流保護(hù)，由兩段組成，每段各帶兩個時限，并均較短時限動作于縮小故障影響范圍，以較長時限有選擇性地動作于斷開各側(cè)開關(guān)。5.1.4 過負(fù)荷保護(hù)對400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負(fù)荷的 備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，并延時作用于信號。對于無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時過負(fù)荷保護(hù)可動作于自動見減負(fù)荷或跳閘。為防止變壓器對稱過負(fù)荷而裝設(shè)，由于主變壓器比為100/100，故過負(fù)荷分別裝設(shè)于110kV和10kV側(cè)的一相電流上，延時動作于信號。5.1.5 變壓器后備保護(hù)相間后備保護(hù)配置方式及接線。為防止變壓器外部故障引起的過電流及作為變壓器主保護(hù)的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)后備保護(hù)。保護(hù)采用帶低電壓或不帶低電壓閉鎖的過電流保護(hù)。如果靈敏度不夠，可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。(1)對于單側(cè)電源的變壓器。后備保護(hù)裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備或相鄰元件的后備。(2)對于多側(cè)電源的變壓器，各側(cè)均應(yīng)裝設(shè)后備保護(hù)。其作用為：作為變壓器差動保護(hù)的后備，要求它動作后啟動總出口繼電器。作為各側(cè)母線和線路的后備保護(hù)，要求它動作后跳開本側(cè)的斷路器。作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。5.2 母線保護(hù)對于變電所3-10KV分段或不分段的單母線,如果接在母線上的出線不帶電抗器,或?qū)χ?、小容量變電所接在母線上的出線帶電抗器并允許帶時限切除母線故障時，不裝設(shè)專用母線保護(hù)。母線故障可利用裝設(shè)在變壓器斷路器的后備保護(hù)和分段斷路器的保護(hù)來切除。當(dāng)分段斷路器的保護(hù)需要帶低壓起動元件時，分段斷路器上可不裝設(shè)保護(hù)，而利用變壓器的后備保護(hù)以第一段時限動作于分段斷路器跳閘。綜上所述，并結(jié)合該變電所，故10kV母線不裝設(shè)專用母線保護(hù)，而利用變壓器過流保護(hù)切除故障母線。由于該變電所110kV主接線采用內(nèi)橋式接線，相當(dāng)于無母線接線，故不用裝設(shè)母線保護(hù)。5.3 變壓器保護(hù)整定變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的影響。同時大容量的變壓器也是十分重要的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護(hù)裝置。變壓器的內(nèi)部故障可以分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、 匝間短路以及鐵心的燒損等，對變壓器來講，這些故障都是十分危險的，因為油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的激烈氣化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外故障，主要時套管和引線上發(fā)生相間短路和接地短路。計算詳見附錄4第6章 電容器保護(hù)6.1 電容器的作用及故障類型6.1.1 概述故障電力系統(tǒng)補償裝置分為兩類：一類是串聯(lián)補償裝置，它是將電容器組串接在輸電線路的適當(dāng)位置，用于抵消線路的感抗，以達(dá)到縮短線路電氣距離，提高輸送能力，改善電壓質(zhì)量。增強系統(tǒng)穩(wěn)定性的是一個電抗補償裝置。另一類是并聯(lián)補償裝置，用以補償無功功率，以達(dá)到調(diào)相、調(diào)壓、改善電壓質(zhì)量和提高功率因數(shù)，減少電能損耗，支撐網(wǎng)點電壓，平衡系統(tǒng)無功功率等。隨著電網(wǎng)的發(fā)展與擴大，發(fā)電廠、變電所布點的增多，輸電線路距離相對的縮短，串聯(lián)補償裝置就有的較少，故變電所的無功補償采用的是并聯(lián)無功補償裝置，并聯(lián)電容器組系由許多單臺低電壓小電容器串聯(lián)組成，其接線方式很多，為了限制高次諧波的放大作用，常在大容量的并聯(lián)電容器組中串接一只小電抗器。6.1.2 故障類型并聯(lián)電抗器組保護(hù)設(shè)計一般考慮裝設(shè)下列故障及異常運行方式保護(hù)裝置。(1)電容器組與斷路器之間連線的短路(2)單臺電容器內(nèi)部極間短路(3)電容器組多臺電容器故障(4)電容器組過負(fù)荷(5)母線電壓升高(6)電容器組失壓6.2 電容器保護(hù)及整定計算針對上述故障及異常，其保護(hù)方式如下：6.2.1 電容器組與斷路器之間連線的短路保護(hù)對電容器組與短路器之間連線的故障宜裝設(shè)帶有短延時的過電流保護(hù)，動作于跳閘。(1) 動作電流 式中動作電流（A）可靠系數(shù) 接線系數(shù)（電流互感器接成星行時其值為1）電流互感器變比 電容器組回路額定電流（A）(2) 靈敏系數(shù)校驗 式中保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)系統(tǒng)最小運行方式下保護(hù)裝置安裝處的三相短路電流穩(wěn)態(tài)值（二次值）（A）保護(hù)裝置應(yīng)帶0.2s以上的時限，以躲過涌流，一般整定為0.30.5s。電容器一般不裝設(shè)電流速斷保護(hù)，因為速斷保護(hù)要考慮躲過電容器組合閘沖擊電流電流及對外放電電流的影響，其保護(hù)范圍和效果不能充分利用。6.2.2 對單臺電容器內(nèi)部絕緣損壞而發(fā)生極間短路故障保護(hù)對單臺電容器內(nèi)部絕緣損害而發(fā)生極間短路故障，應(yīng)對每臺電容器分別設(shè)專用的熔斷器，其熔絲的額定電流可取電容器額定電流的1.52倍。熔斷器的選型及安裝由電氣一次專業(yè)完成。單臺電容器的內(nèi)部由若干帶埋入式熔絲和電容器元件并聯(lián)組成。一個元件故障，由熔絲熔斷自動切除，不影響電容器運行，因而對單臺電容器內(nèi)部極間短路，理論上可以不外裝熔斷器，但為了防止電容起外殼爆炸，一般動裝設(shè)外部熔斷器，這樣就增加了投資和布置的復(fù)雜性。6.2.3 對電容器組多臺電容器故障大容量的并聯(lián)電容器組由許多單臺電容器串并聯(lián)組成，一臺電容器故障，由專用的熔斷器切除，而對整個電容器組無很大影響。因為電容器具有一定的過載能力，且在設(shè)計中進(jìn)行設(shè)備選擇時一般均留有適當(dāng)裕度。但是當(dāng)多臺電容器故障切除之后，就可能使留下來繼續(xù)運行的電容器嚴(yán)重過載或過電壓，這是不允許的。為此需考慮保護(hù)措施。電容器組的繼電保護(hù)方式隨其接線方案不同異，總的來說，盡量采用簡單可靠而有靈敏的接線，把鼓掌檢測反映出來。當(dāng)引起電容器端電壓超過110額定電壓時，保護(hù)應(yīng)帶延時將整個電容器組斷開。常用的保護(hù)方式有：零序電壓保護(hù)，電壓差動保護(hù)，電橋差電流保護(hù)，中性點不平衡電流或不平衡電壓保護(hù)等。本所采用的是單星形接線，當(dāng)電容器組為單星形接線時常用零序電壓保護(hù)。保護(hù)裝置接在電壓互感器的開口三角形繞組中，其接線見圖零序電壓保護(hù)整定計算對未設(shè)置專用單臺熔斷器保護(hù)的電容器組式中由于三相電容器的不平衡及電網(wǎng)電壓的不對稱正常時存在不平衡零序電壓，故應(yīng)進(jìn)行校驗即式中為可靠系數(shù)取1.31.5。6.2.4 對電容器組過負(fù)荷故障電容器過負(fù)荷是由系統(tǒng)過電壓及高次諧波引起的按照國標(biāo)規(guī)定。電容器應(yīng)能在有效值為1.3倍額定電流 下長期運