专业学位硕士学位论文１１ＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆ１１０ｋＶＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＲｅｌａｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄＳｅｔｔｉｎｇ学号：４１２１３０３４完成日期：呈Ｑ！垒！Ｑ垒！Ｑ２大连理工大学ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要通过对具体的电力系统进行分析计算，我们可以了解到其各个配置是如何起到保护系统的作用，由此可以得到一个定值，在这个定值以内工作即可达到保护装置的系统运行要求，这就叫做继电保护的整定计算。整定计算在继电保护工作中起到十分重要的作用。通过精细的整定计算，系统中的每个保护装置才能在一起安全地进行工作。本文根据所要设计的１ｌＯｋＶ变电站的电力负荷资料，按照有关规定和规范，对１ｌＯｋＶ变电站进行继电保护的配置和整定计算，包括主接线设计和继电保护的配置，短路电流计算以及继电保护装置的选型等。设计中首先根据变电站的资料，通过进行技术比较和经济比较对变压器进行选型，进而确定１ｌＯｋＶ电气主接线图，其次分别在最大运行方式下和最小运行方式下进行了短路电流计算，对变压器和线路也分别进行继电保护配置设计。关键词：电力系统；１１ＯｋＶ变电站；主接线；继电保护１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算．ＩＩ．大连理工大学专业学位硕士学位论文ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｌＯｋＶＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＲｅｌａｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄＳｅｔｔｉｎｇＡｂｓ仃ａｃｔＢｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｐｅｃｉｆｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｗｅｃａｎｌｅａｒｎｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓｈｏｗｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｃａｎｂｅａｆｉｘｅｄｖａｌｕｅ，ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｍｒｅｍｅｍｓｏｆｓｙｓｔｅｍｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｉｎｔｈｅｆｉｘｅｄｖａｌｕｅｔｏｗｏｒｋ．ｔｈｉｓｉＳｃａｌｌｅｄｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｓｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｗｏｒｋ．Ｂｙｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｆｉｎｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｅａｃｈｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｄｅｖｉｃｅｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏｇｅｔｈｅｒｔｏｗｏｒｋｓａｆｅｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄａｔａｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｌｏａｄ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓａｎｄｎｏｒｍｓ，ｔｏｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆ１１ＯｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｍａｉｎｗｉｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｈｏｒｔ．ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｅｔｃ．Ｄｅｓｉｇｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｄａｔａ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄｔｈｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅ１１０ｋＶｍａｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｗｉｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍ，ｔｈｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｔ１１ｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ；ｌｌＯｋＶＳｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ＭａｉｎＷｉｒｉｎｇ；ＲｅｌａｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ－ＩＩＩ．．ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算．ＩＶ．大连理工大学专业学位硕士学位论文目录摘要……………………………………………………………………………………………………………………．ＩＡｂｓｔｒａｃｔ…．．…．………．．…………．…．…．．…．…．．．…．………．．…．．…．．…．．……．………………．…．．…．．．．…．……．．ＩＩＩ１绪｛仑……………………………………………………………………………………………………………………．．１１．１课题的来源及意义…………………………………………………………………１１．２国内外相关研究概况及发展趋势…………………………………………………３１．３本文的研究内容……………………………………………………………………７２继电保护原理概述………………………………………………………………………一８２．１变压器保护…………………………………………………………………………８２．１．１瓦斯保护……………………………………………………………………．．９２．１．２差动保护……………………………………………………………………１０２．２线路保护…………………………………………………………………………．．１１２．２．１定时限的过电流保护………………………………………………………１１２．２．２电流速断保护………………………………………………………………１２２．３本章小结…………………………………………………………………………．．１３３设计电气主接线的方法…………………………………………………………………１４３．１选择主变压器的方法……………………………………………………………．．１４３．１．１主变压器台数的选择………………………………………………………１４３．１．２主变压器容量的选择………………………………………………………１５３．１．３选择主变压器的方法………………………………………………………１５３．１．４主变压器选择结果…………………………………………………………１６３．２电气主接线设计原则和程序……………………………………………………．．１７３．２．１设计原则……………………………………………………………………１７３．２．２设计程序……………………………………………………………………１７３．３主接线初步方案的拟定及技术比较……………………………………………～１８３．３．１１１０ｋＶ电压侧接线…………………………………………………………．１８３．３．２１０ｋＶ电压侧接线……………………………………………………………２０３．４方案经济比较……………………………………………………………………一２１３．５主接线最终方案的确定…………………………………………………………．．２３３．６本章小结…………………………………………………………………………．．２３４短路电流计算……………………………………………………………………………２４４．１短路故障产生的原因……………………………………………………………一２４ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算４．２短路故障的危害…………………………………………………………………一２４４．３对于短路电流进行计算的目的…………………………………………………一２４４．４一般规定关于短路电流计算……………………………………………………一２５４．５最大运行方式下短路电流计算…………………………………………………一２６４．６最小运行方式下短路电流计算…………………………………………………．．３３４．７计算结果…………………………………………………………………………一３８４．８本章小结…………………………………………………………………………．．３８５变电站继电保护计算……………………………………………………………………３９５．１变压器的保护配置和整定计算…………………………………………………．．３９５．１．１瓦斯保护……………………………………………………………………４０５．１．２纵联差动保护………………………………………………………………４１５．１．３过电流保护…………………………………………………………………４２５．１．４零序电流、零序过电压保护………………………………………………４３５．１．５过负荷保护…………………………………………………………………４５５．１．６装置选型……………………………………………………………………４５５．２ｌＯｋＶ线路整定计算………………………………………………………………．４７５．２．１无时限电流速断保护的整定计算（Ｉ段）………………………………４７５．２．２定时限电流速断保护的整定计算（ＩＩＩ段）………………………………４８５．２．３保护装置选型………………………………………………………………４９５．３安全自动装置配置原则…………………………………………………………．．５０５．３．１自动记录故障装置…………………………………………………………５０５．３．２备用电源自动投入装置……………………………………………………５１５．４本章小结…………………………………………………………………………一５２论…………………………………………………………………………………………………………………．５３结参考文献…………………………………………………………………………………５５致谢…………………………………………………………………………………………………………………．５７大连理工大学学位论文版权使用授权书…………………………………………………．．５８ＶＩ大连理工大学专业学位硕士学位论文１绪论课题的来源及意义本课题是针对１ｌＯｋＶ变电站主接线和继电保护的配置，整定计算进行设计。为了使１．１变电站的设备故障降低到最小的范围，我们必须给对变电站进行可靠地完善的性能保护。给整个系统的安全运行做了保证。电力系统在运行过程中时常会发生一些异常的情况，若不重视往往会愈发严重以致该电力系统中的某一个部分出现故障甚至是整个系统停止运行，造成部分地区供电不足或者电能质量大大下降，可能会造成整个系统陷入瘫痪甚至是人员伤亡。电力系统是一个由许多元器件整合起来的整体，任何一个微小的元件出现故障都可能导致整个电力系统的运行故障。因此，我们需要在极短的时间来切除故障元件，以达到最小的故障影响，这个极短的时间往往要求在０．１ｓ以内甚至更短。继电保护除了要快速切除故障元件，缩小故障对系统的影响，还要保证整个电力系统安全可靠的运行。为了更好达到这个要求，继电保护系统中的每一个元件都必须对其所处理故障的信息实现资源共享，使每一个保护元件都可以接受到全系统的故障数据，实现继电保护的系统化和网络化。这样，继电保护装置可以得到全系统的数据信息，能更准确更快速的判断出故障所处位置和故障性质，能在更短的时间内消除故障，这在很大程度上保证了系统的安全运行。（１）本课题所选的１ｌＯｋＶ变电站的原始资料为：①该电点所所址位于平原地带，交通方便，无特殊环境污染。该地区最热月平均气温３０。Ｃ，年最高气温为４０。Ｃ，年平均气温１５。Ｃ，土壤温度２０。Ｃ。②该变电所以１ｌＯｋＶ单回路与相距５０ｋＭ的系统甲变电站相连；以１ｌＯｋＶ单回路与相距４０ｋＭ的系统乙变电站相连，以ｌＯｋＶ出线分别向附近的工厂和居民点供电，ｌＯｋＶ出线共１５回。③系统电抗为０．０５（当选Ｓｊ＝ＩＯＯＭＶＡ时）④变电所ｌＯｋＶ侧的最大负荷为３５ＭＷ，最小负荷为最大负荷的６０％；在１５回出线中，最大一回的负荷按４ＭＷ考虑，负荷功率因数均按ｃｏｓ妒。ｕ·５考虑。⑤ｌｌＯｋＶ侧最大负荷利用小时数为６０００小时；ｌＯｋＶ侧为５０００小时。⑥１ｌＯｋＶ线路装有瞬时动作的主保护，其后备保护动作时间按ｌＳ考虑；ｌＯｋＶ线路装有瞬时动作的主保护，其后备保护动作时间按０．５ｓ考虑。（２）设计内容根据所给出的该变电所所址，与系统甲，乙变电站相连情况，向附近的工厂和居民ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算点供电情况，系统电抗，ｌｌＯｋＶ侧及ｌＯｋＶ侧最大负荷利用小时数，１ｌＯｋＶ及ｌＯｋＶ线路保护要求，拟定３－－一４个初步方案，进行主接线方案设计论证，得出较优方案。选择主变压器的台数和容量，分别在最大运行方式和最小运行方式下计算短路电流，并列出计算结果表，选择电气设备，配置各电压等级的电压互感器和电流互感器，结合主接线图，根据《电力工程设计手册》的规定，对主变压器及各侧线路进行保护配置和整定计算，最后完成保护配置图。在安装不正确的时候自检装置会发出警告信号，因为正常程序运行的时候，自检装置是启动的，警告的信号有两种：其一是闭锁警告信号，它是一种保护性的退出，在警告产生的同时，会把装置闭锁。其二是异常运行是发出的警告，提醒工作人员处理问题，此时装置是不闭锁的Ⅲ。各种跳闸后的逻辑判断，各种算法的保护，都是由故障计算机的程序进行的。保护程序结构框图如图１．１所示。图１．１保护程序结构框图Ｆｉｇ．１．１Ｐｒｏｇｒａｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（３）本次论文的意义本次论文是对１ｌＯｋＶ变电站主接线和继电保护的配置，整定计算进行设计，具有相当大的意义。变电站对于电能的汇集和分配起到了不可忽略的重要作用，这就是我们为什么把变电站作为电力系统一个重要组成部分的原因，变电站对于超高压枢纽变电站的地位尤其的显著，尤其是对于变电站整个系统的安全、可靠、经济运行来说。巨大的损失会出现在变电站的设备出现问题时，当变电站保护装置出现问题时可能会导致整个电力系统的不稳定运行，不仅如此整个变电站系统可能也会切断所有用户的供电系统，这样带来的经济损失将是不可忽略的。所以说，我们应该加强对变电站的各方面的管理，大连理工大学专业学位硕士学位论文以此来使得变电站的各方面都能够正常的工作，从而保证了整个系统安全、可靠的运行。通过此次论文的撰写，不仅可以巩固原有的专业知识，而且还能学到以前不曾学过的知识，将抽象晦涩的专业知识运用于实践。与此同时，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强了工程观念，以便以后更好地适应工作的需要。１．２国内外相关研究概况及发展趋势继电保护是将多种功能融为一体的共享的系统，这一共享的系统会用到以下的技术，比如说微机技术，或者是对将变电站的控制、测量、信号传输处理以及故障录波、远动等。在继电保护系统完成其作用的过程中，其发挥的主要作是：采集数据，对继电系统进行保护、以及对继电保护过程中可能发生的问题进行相关的保护措施，又或者是进行数据的传递、对于不良事故的记录以及在不良事故发生时做出相应的警报等等一系列的相关问题。继电保护装置对于电力系统来说是不可忽略的一个重要的部分，我们之所以这样说是因为，在继电保护工作中发挥不可忽视的作用的是整定计算工作，这一工作的基础是依托于电网故障分析，在严格的对整个电网系统进行整定计算的过程中，大量的定值计算、比较和整定是不可或缺的工作。当整定配合方法的不同时，不同的保护效果会产生在一个整定方案中。继电保护对于整个电力系统的稳定发挥作用来说是非常重要的。我们通常会这样来定义继电保护，在整个继电保护的过程中继电系统主要是提供整定计算的任务，也就是说给定的整定值必须在继电保护的过程中给出，但是实际情况却是这样的，综合一整个电力系统的继电保护程序是在继电保护程序中不可或缺的部分。为了达到这一目的，我们通常采用的办法就是，对于电力系统的不同电压等级进行不同的编制，这样做还可以在不同程度上对继电保护的功能划分方案分别进行。继电保护程序的变换能力都是有限的，也就是说我们不能始终采用同一种继电保护程序运用很长的时间。电力系统的运行情况时刻处于变化之中，因此我们必须不断地对电力保护系统进行适当的调整，以使得电力保护系统能够始终正常的运行。这样说的另一层含义就是我们需要不断地调整定义电力保护系统，尤其是当电力保护系统超出原来的设定范围的时候。（１）继电器在中国的保护现状关于我国继电保护的发展里程碑，为微机保护拓展了新的道路，是１９８４年，首先通过鉴定的原东北电力学院开发研制出来的输电线路微机保护装置，其在系统中获得了广发的应用。至于新一代的继电保护装置，是由多种原理、多种机器的微机线路保护装置的支持下出现的。因为我们在继电保护方面，发展了发电机保护、微机线路保护装置、ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算电机失磁保护，微机相电压补偿方式高频保护还有正序故障分量方向高频保护加上变压器组保护，上述保护装置都相继的出现并且通过了认可瞳１。常规继电器如图１．２所示。图１．２常规继电器Ｆｉｇ．１．２Ｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ２Ｌ１ｒｅｌａｙ我国关于变电站继电保护的研究发展的速度非常的快速，即便是这一研究只是在２０世纪８０年代后期才起步。之所以这样说，是因为在中国已经有将近５００多座综合自动化变电站已投运或即将投运，但是对于这些即将投入运营的或者是准备投入运营的变电站来说，集中式的机构还是他们的基本特征，之所以采用单独的故障录波装置来解决这一问题是因为用光纤传输数据会对变电站产生较强的强电磁干扰，除此之外故障录波和测距功能的缺失也是导致不能使用这一方法的原因。随着技术的不断进步以及未来的发展方向，我国的变电站技术必须采用微机监控技术即微机保护，这样做的目的是为了使我国变电站设备在自动化的程度上达到质的飞跃，除此之外，这样做还能够使得设备在运行的过程中的维护费用以及维护工作量得到大大的降低。微机继电保护装置如图１．３所示。图１．３微机继电保护装置Ｆｉｇ．１．３Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ大连理工大学专业学位硕士学位论文在现在所使用的一、二次设备，是目前为止较为先进的设备，但在工作方式上多数仍然是各自运行，数据交互方面由于受到规约的不能共享资源，传动变电站仍然存在大量的二次电缆，给设备的可靠造成了一定的影响，也给运行维护带来了困难。此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代。随着光电技术在传感器应用领域研究的突破，ＩＥＣ６１８５０《变电站网络与通信协议》的颁布实施，以太网通信技术的广泛应用以及智能断路器技术的发展，数字化变电站技术得到了前所未有的发展。南瑞继保数字化测控装置如图１．４所示。鬻辫黪图１．４数字化测控装置Ｆｉｇ．１．４Ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅ（２）国外继电保护现状一系列的相关的科研工作早就在７０年代末就已经进行开展了，截至到目前，这一系列的科研工作已经取得了不可忽略的重大性进展。西门子公司的完全分散式控制系统就是一个非常具有代表性的研究成果。这一研究成果对于３５－－一５００ｋＶ的各级变电站来说尤其的适用，这一研究结果的主要特征是基于“单元”为基本部件，所谓的各“单元”分散布置在各电压等级的一次开关场附近，这些单元的主要作用就是对每个“单元”进行数据采集、在适当的时候采取继电保护措施、监测各项继电保护措施中的数据、控制继电保护中的各项任务的运行。但是以上的种种重要的功能都是要基于一点，那就是在继电保护的过程中对于串行口通过电缆或光缆发送到变电站的中心计算机（有的变电站已无主控室）是必不可少的一部分，在这一过程中，中心的计算机发布命令给每台单元接收中心计算机，这些计算机必须执行每一步的命令。扩展方面的便捷性是这个系统的最大优点，除此之外，要想实现无人值守的情况，这就必须要求传输数据具有较强的抗电磁场干扰能力。如果真正的能够实现上述的各种方案，那么彻底的将会被从根本１ｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算上被改变。（３）电力系统继电保护前景继电器是靠电压、电流或是由它们共同作用而动作的一种装置。当线圈励磁时，它就动作指示或切断非正常运行状态。～般来讲，继电保护器是由一个测量元件和一系列触点构成的。当继电器动作时，它或发信号，或使断路器跳闸，使得系统中出现故障的部分遭到切断。为了实现微机保护系统最好的性价比，并且能在日新月异日益完整的软件为基础的方面做到最好的保护，在以后，微机保护的发展方向会向标准化、软件多功能化、性能高度开放化、还有硬件的更加集成化发展。①微机保护智能化随着科技的高速发展，人工智能开始逐渐的向继电保护区域靠拢，因为很多的人工智能在电力系统中都得到了成功的运用，比如遗传算法、计划规划、模糊逻辑、还有神经网络等等一系列的高科技。上述的几种人工智能，都是拥有着相当高的求解速度，比如作为非线性映射方式的典型神经网络法，其可以轻而易举的把一些非常复杂的非线性问题快速解决，这是其巨大的优势。而在电力系统中存在着很多复杂的非线性计算，比如在输电线两旁电势角度系统摆开的时候会发出渡电阻的短路，而常规的方法很难解决此难题。至于上述的其他算法，也有着其特殊的求解能力。只要我们能好好的利用这些资源，我相信，人工智能将会是以后解决问题的利器。②微机保护计算机化微机保护硬件在计算机硬件的不停发展提高下，得到了很大的支持，其得到了快速的提高。现今，对电力系统的微机保护装置应向着一台个人计算机发展，因为随着科技的不断发展，我们要求其不仅仅是做到对继电保护，还应该做到以下几点：数据快速处理能力；足够强大的通信能力；拥有着大容量的故障信息储存并能长期存放数据的能力；高级编程语言；信息和网络资源能力；为了能共享全部系统的数据要有控制装置和调度联网能力。近年来，相同大小的微机保护装置已经大大的超过了以前小型机的能力，比如速度、工控机的多功能、存储量的提高等等。所以，微机保护的发展趋势之一就是把成套的工控机做成继电保护，因为其技术已经成熟。其计算机化已经是一种大势所趋旧１。但是我们还是不能掉以轻心，因为我们面对了其他的很多困难，比如继电保护的可靠性如何再次提高，社会效益和经济效益怎么去得到，还有基础的电力系统的满足。③微机保护网络化众所周知，现今时代的强力支柱是能将信息和数据通信工具都做到的计算机是信大连理工大学专业学位硕士学位论文息。现在，科学家提出了系统保护的概念，这是因为，切除故障元件，缩小事故的范围，保护安装处的电气量，这是现今的继电保护装置所能做到的，这些都是数据通信手段过于软弱的体现。而实现保护计算机的网络化，却是可以大大改善这一点。因为，为了能保护每个单元，并且全系统都能共享到故障信息和运行的数据信息，所以，会把整个系统的保护设备的装置用计算机连接，这样就能安全稳定的保护全系统的继电保护。而为了拥有安全可靠的运行系统，需要每个保护单元和重合闸装置在解析这些数据和信息的时候，保持协调动作就可以做到。无人值守的综合自动化变电站是我国变电站发展的必然趋势，这一发展趋势也是现在世界上各个国家的变电站发展的必然趋势，这是因为只有这样才能够符合现代变电站发展的趋势，为了达到世界上变电站的发展的必然趋势，我们必须采用微机监控技术以及微机保护，以此来使得设备自动化程度有所增强，这样做的好处还可以使得设备在运行的过程中维护工作量会被大大的降低。降低设备的维护率，达到较为理想的继电保护效果是现在继电保护设备所追求的目标崎１。１．３本文的研究内容本文系统的介绍了１ｌＯｋＶ变电站继电保护的设计和整定计算。主要包含以下几个方面的内容。（１）介绍了项目的背景、国内外现状和发展趋势，研究的意义。对所设计变电站的特点作了比较详细的分析。（２）确定所设计的变电站的主接线，根据负荷分布情况，确定了变压器容量。并绘制了主接线图。（３）对短路电流进行了计算。（４）对变电站进行保护配置和整定计算，包括变压器整定计算和ｌＯｋＶ线路的整定计算以及对安全自动装置的配置进行了分析。１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算２继电保护原理概述继电保护的原理是将来自被保护线路或设备前后突变的信息作为信息量，当这个突变量达到某一设定的大小时，就会起动逻辑控制环节，进而发出相应的跳闸脉冲或信号。继电保护实现的各种原理的保护，保护装置可以由一个或者多个模拟继电器组合在一起来实现，微机保护装置也可以实现其功能。逻辑部分、测量部分还有执行的部分组成了整个继电保护装置，继电保护装置的原理结构如图２．１所示。在微机保护中，这三部分是截然分开的Ｈ１。测量部分又由数据采集、数据处理、保护判据运算等组成。图２．１继电保护装置的原理结构图Ｆｉｇ．２．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ（１）对元件进行测量比较：物理参量尤其是对于被保护的电力原件的要进行测量，在测量之后我们要得出一些逻辑信号，这些逻辑信号是用来判断是否应该启动电力保护装置，这组逻辑信号是和给定值对比以后的“是”、“非”、“０”或“ｌ扎｜生质的信号。（２）对元件进行逻辑判断：是否要发出信号给电力保护装置的执行输出部分，以及是否要使用断路跳闸装置的判别标准就是基于以下前提，首先要根据逻辑关系来判断所出现问题属于那种类型以及其大致的范围，对于这种逻辑关系的判断必须要基于对测量数据的分析，这些测量数据包括逻辑信号的特点、先后顺序、持续时间等。（３）对元件发出执行输出命令：是否发出警报或者是否采取行动主要取决于对电力保护过程中传来的逻辑指令的分析，这些相关的动作是指跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作。２．１变压器保护在电力系统中有一个对于系统是否能够稳定的正常的运行起到决定性作用的元件，大连理工大学专业学位硕士学位论文这一供电元件就是电力变压器。电力变压器通常十分贵重尤其是那些大容量的，所以我们在使用这些贵重元件时必须考虑多方面的因素，这些因素主要包括工作性能可靠、装设性能的高低以及继电保护装置中变压器的容量和负荷重要程度等等一系列的问题。内部故障和外部故障是变压器的两种故障。变压器外面的引出线和绝缘套管出现故障称为外部故障，比如：相间故障发生在引出线之间，单相短路因为绝缘套管的破碎或者闪络。至于变压器油箱中发生的各种各样的故障我们称之为内部故障。比如：匝间短路发生在单相绕组部分线匝中，相间短路发生在各相绕组之间，单相的接地事故发生在引出线或者单相绕组中等等。为了保证发生故障或异常运行状况时能将影响范围到最小，电力变压器应装设如下保护：纵差保护、瓦斯保护、过流保护、接地保护、过负荷保护、过励磁保护以及反应变压器油温、油位、绕组温度、油箱内压力过高、冷却系统故障等异常状况的保护。２．１．１瓦斯保护瓦斯保护能高效的反应变压器里面的故障，并作用于跳闸组成的是重瓦斯的弹簧、干簧触点和挡板等。作用于信号组成的是轻瓦斯的干簧触点和继电器开口杯等。满油的瓦斯继电器的位置是上浮的，干簧触点是断开的，并且开口杯是在油内的，这是瓦斯继电器运行正常的时候。瓦斯保护动作原理如图２．２所示。公共端瓦斯萎电嚣ｒ一一’：轻瓦斯；———Ｔ■，——Ｔ＿一非电：重瓦斯：量————１．—－一，’—＿ｒ—一保Ｌ．．，．．．．ｊ护侣歇＋）｝＿——÷—～轻瓦斯信号Ｌ，｝————～重瓦斯信号蕊嗣（＋）——．』一＿——ａ＝］Ｄ一赡阔回路ＸＢ图２．２瓦斯保护动作原理Ｆｉｇ．２．２Ｔｈｅａｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｇａｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ瓦斯保护的原理是以下：当故障发生在变压器的时候，其会引发故障点过热，膨胀的是附近的变压器油，气泡上升的原因是空气被逼出因为空气溶解在了油内，产生瓦斯ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算是因为油和其他材料在电弧和放电等等原因下电离了。当严重的故障发生在变压器的时候，瓦斯的气体会大量的产生，压力在变压器里面会大幅上升，向油枕方向冲击的是很大的油，接通干簧触点是因为磁铁移动向了干簧触点，最后跳闸。而相反的，当轻微的故障发生在变压器里面的时候，进入到瓦斯继电器的是缓慢上升的瓦斯气体，这时油面开始降低，接通干簧触点发出信号是因为开口杯以逆时针方向转动＂３。瓦斯保护虽然对差动保护缺少反应，但是其对变压器里的铁芯过热烧伤、油面变低等等内部故障反应非常的灵敏。在很多的时候，差动保护是不能真正的替代瓦斯保护的，那是因为差动保护有的时候对一些情况并没有反应，但是瓦斯保护却能敏感的反应，比如匝内短路电流引起的局部绕组非常热的产生引起油流向油枕方向的时候。２．１．２差动保护在变压器的众多保护程序中有一种根据循环电流原理安装的，对于这种变压器来说差动保护是变压器的主保护，差动保护的有效范围是各侧电流互感器所包围的电气部分，差动保护在以下范围内是会产生反应的，比如匝间短路、绕组相见短路、中性点接地时候侧绕组、套管、引出线单相接地短路以及短路发生在引出线相间。差动保护的电流接线原理为电流环流法，差动保护电流接线原理示意图如图２．３所示。主变高低压侧电流互感器的一次极性端都朝向母线侧，二次电流正抽且正接畸１。图２．３差动保护电流接线原理示意图Ｆｉｇ．２．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｗｉｒｉｎｇ当一次电流由高压侧流向低压侧时，根据电流互感器减极性法则，ＴＡｌ和ＴＡ２二次电流方向，ｉ，从ＴＡｌ的极性端流出，流进ＴＡ２的极性端，再从ＴＡ２的非极性端流出，然后流进ＴＡｌ的非极性端，电流Ｉ。形成一个闭环，同理，电流Ｉ。也形成一个闭环。实际中，变压器在外部故障、变压器空投及外部故障切除后的暂态过程中，差动保大连理：１Ｉ＿＝大学专业学位硕士学位论文护会因为在回路中流过的较大的不平衡电流或励磁涌流而产生误动作。为了保证变压器差动保护的选择性，必须设法减小或消除不平衡电流和励磁涌流对差动保护的影响。２．２线路保护在电流系统中，输电线路中的电流增大，造成这一原因的是输电线路短路故障的发生，除此之外还会使母线电压降低。利用电流增大这一特征，电流保护是指当电流超过一定的数值的时候做出的保护动作。２。２．１定时限的过电流保护鉴于有三种不同的电流保护形式，我们必须有选择性的进行过电流保护的动作，一般按各保护的动作时间阶梯原则进行整定，这就是所说的定时限过电流保护。定时限过电流保护原理接线如图２．４所示哺１。图２．４定时限过电流保护原理接线Ｆｉｇ．２．４Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｗｉｒｉｎｇ当线路短路后，短路电流经电流互感器ＴＡ转变为二次电流进入继电器１ＫＡ、２ＫＡ。当电流大于电流继电器动作电流时，电流继电器动作，其动合触点闭合，启动时间继电器ＫＴ，经过整定时间其动合触点闭合，正电源经ＫＴ触点、信号继电器ＫＳ送至中间继电器ＫＭ绕组上，其动合触点闭合。于是正电源经ＫＭ触点、断路器辅助触点ＱＦｌ送至断路器跳闸绕组ＹＲ上，使断路器跳闸切除故障。在ＫＴ触点闭合启动ＫＭ时，也使ＫＳ动作，其动合触点闭合，同时ＫＳ掉牌并发出信号。故障切除后，短路电流消失，各继电器恢复原位，只有信号继电器需要手动复归。ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算定时限过流保护装置的工作原理说明如图２．５所示。当线路ＷＬ３上ｋｌ点发生短路时，短路电流由电源Ｓ经过ＷＬｌ、ＷＬ２、ＷＬ３流经ｋ１点，过电流保护１、２、３同时工作，根据要求来选择，对于动作３进行保护，３０Ｆ动作于跳闸并切除故障线路ＷＬ３。而保护２、３因为故障的切除而立即返回，这就要求各保护装置的整定时限不同。越靠近电源侧时限越长。图２．５定时限过流保护装置的工作原理Ｆｉｇ．２．５Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｗｏｒｋｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ２．２．２电流速断保护电流速断保护的单相构成原理接线如图２．６所示膪１。当电流继电器接于电流互感器ＴＡ的二次侧，比较环节ＫＡ有输出这种情况出现在有过大的动作电流流过它之后。闭锁环节的设置是非常有必要的，这是因为闭锁跳闸回路在某些特殊情况下需要。闭锁环节在保护不需要闭锁时输出为１，在保护需要闭锁时输出为０。信号回路ＫＳ会被启动，同时跳闸命令被发出，这一情况出现在比较环节ＫＡ以及与门有输出并且不被闭锁时。图２．６差动保护电流接线原理示意图Ｆｉｇ．２．６Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｗｉｒｉｎｇ对高压来讲，过流保护和电流速断是有很大区别的，前者是保护线路或设备进行过大连理工大学专业学位硕士学位论文负荷及短路情况，而后者一般用于短路保护。往往会设定一个较小的过流保护值（通常只要避开正常工作引起的电流即可），过流保护动作具有～定延时：电流速断保护就有很大差别了一般多为瞬时动作，会设定较大值。三段式过流保护主要是指：（１）迅速切断瞬时电流保护；（２）迅速切断限时电流保护；（３）对过负荷电流的保护。这三段保护共同工作才能形成一套完整的保护。这三段保护的保护范围是不同的：（１）迅速切断瞬时电流保护：保护范围不是一整个被保护线路，一般为全长的８５％；（２）迅速切断限时电流保护：保护范围是整个被保护线路全长或１５％的下一回线路；（３）对过负荷电流的保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长。２．３本章小结本章主要内容包括本次设计中涉及的变压器保护中的瓦斯保护、差动保护以及线路保护中的电流速断保护、定时限过电流保护的构成原理、动作分析，为接下来保护的配置的设计提供了理论支持。ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算３设计电气主接线的方法以变电所的性质和变电所的最高的电压等级为根据，在多种方式中选择出一种接线方式和变电所在系统中的作用和地位相合适的，这就是变电站电气主接线的设计。一般来说，变电所的电气主接线能显示其内的各电压等级的线路、运用最优化的接线方式和电力系统连接用于无功补偿的设备、其也能表明变电所里面各个电气设备之间的连接方式，从上述可以看出其在电力系统中的重要地位。３．１选择主变压器的方法众所周知，主变压器在变电站中占据着相当重要的地位，如果选择不恰当，会造成很大的经济上的负担。作为变电站主要电气设备之一的变压器，它的重要作用是能将两种电压等级之间进行交换，同时也应兼顾电力系统负荷的增长，因此，在对变压器进行选择的时候，应该以系统１０年左右的发展规划作为依据。对于如何对变电站的网络经济运行和其安全可靠的保证是正确的选择变压器的容量，以下两种情况都是不合适的：（１）在变压器长期的超负荷运作的时候，影响变压器寿命和电力系统稳定性的原因是选择了过小的变压器容量。（２）当然，假使主变压器选择了容量过大的，而且选择了过多的台数，设备在充分的发挥效益之前，会给检查和运作带来很大的不便，并且会增加投资，占地面积扩大。我们现在在电力变压器的生产上是多种多样的，比如有三相、单相、三绕组、双绕组、自耦、普通还有变压器等等，对于主变压器的选择，我们要以设计变电所和原始资料的自身特点为依据，特别应该考虑到经济性的问题，当然这是以满足变电所可靠性的前提下选择的。主变压器的选择，我们应该充分考虑这个变电站未来的发展情况，并以此为依据来选择变压器的容量和台数。３．１．１主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑以下原则：应满足用户负荷对供电可靠性的要求；对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电站，也可考虑采用两台变压器。一般车间变电站宜采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电站，两台或者多台变压器也是可以用于三级负荷的；我们应该留有一定余地的去对变压器的台数进行选择，对于未来的负荷的增加做以考虑。很多的变电所装设着两台主变压器甚至三台，这是有所依据的，因为当其中的一台变压器检修或者发生故障的时候，另外的变压器提供了供电的保障。从原始的资料中，我们可以知道，因为其主要是１ｌＯｋＶ的受功率，所以，本次变电站设计的主要是１ｌＯｋＶ。大连理工大学专业学位硕士学位论文１０ｋＶ的母线上传输的是经过主变压器的功率。为了保证供电的可靠性，我们应该考虑怎么去选择主变的台数，因为该地区的电网会被瓦解如果全所没电了之后。我们最后选择的是两台主变，其中一台主变可以保证整个变电所百分之六十的供电正常当另一台主变检修或者发生故障的时候，这是考虑了这个变电所自身的负荷和供电可靠性，并把变电站的特点加以结合后得出的结论。３．１．２主变压器容量的选择从整个变电站看，我们应该实行标准化和系列化，我们应该避免拥有太多的同级电压的单台降压变压器容量。对于主变容量的选择，我们应该考虑变电站所在的位置，若为城郊，应该和城市的规划相互结合，考虑未来ｌＯ年左右的负荷增加，甚至对未来２０年负荷的发展做出相应的变化。这次我们选择主变的容量是按照总负荷作为依据的，因为该变电站的负荷是确定的阳３。该系统中为１０ｋＶ负荷等级，其中１０ｋＶ侧最大负荷为３５ＭＷ，变压器容量应根据计算负荷选择应该按照《电力工程设计手册》，对平稳负荷供电的单台变压器∥２可Ｓ（３．１）式中ｓ——计算负荷容量（ｋＶＡ）；ｏｅ——变压器容量（ｋＶＡ）；Ｐ——负荷率（一般取８５％左右）。最大负荷Ｓ为３５ＭＶＡ，变压器容量的选择为Ｓ。＝Ｓ×∥＝３５Ｘ０。８５＝２９．７５ＭＶＡ我们是以变电站电网的结构和其所带负荷的性质来确定主变压器的容量的。当有一台主变压器停止运转的时候，为了保证重要的用户一级以及二级的负荷，当然这是在其他的变压器容量在设计和过负荷能力后的可以的时间内，这也是对有着重要负荷的变电站的要求：即在有一台变压器停运时，其他的应该保证原来的至少三分之二的供电能力。因为２９．７５ｘ７０％＝２０．８２５ＭＶＡ，承担百分之七十为２０．８２５ＭＶＡ是其中一台停止运转时。因此运用暗备用工作方法选择的两台都是３１．５ＭＶＡ的主变是可以满足变电站的需求的。３．１．３选择主变压器的方法（１）选择主变压器相数的方法三相的变压器一般都是运用在３３０ｋＶ或者以下的变电站和发电厂，当然前提是其运输的条件不能对其达到。这个变电站选择三相的原因有以下两个：单相变压器的配１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算电装置的结构很复杂，这会导致维修工作量的增加；单相变压器运作的时候损耗很大，且其投资也大，比如占地多。（２）主变压器绕组数和接线组别的确定由于本次设计变电站为ｌｌＯｋＶ和ｌＯｋＶ两个电压等级，双绕组变压器是这个变电站的选择。为了让其能并列的运作，我们的系统电压相位和连接的方法必须是一样的。Ｄ１１连接的采用在ｌＯｋＶ上。ＹＮ的连接方法运用在ｌｌＯｋＶ以上的电压。（３）选择主变压器冷却的方法强迫油循环风冷却的方式是这所变电站所选择的。一般来看，强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫、导向油循环冷却还有自然风冷却是主变的常用的冷却方法。强迫油循环风冷却方式一般运用在大容量的变压器上，自然风冷却的方法一般运用在小容量的变压器上。（４）确定调压方法我们选择了有载调压变压器的理由有两个，以下为理由：很多情况下，仅仅只靠普通的变压器分接头的方式是无法满足需要的，因为范围很小的调压是普通型的变压器，并且其在调压的时候，其变化的的方向和实际的是相反的；调整普通的变压器相当的不方便，而这些问题，对于有载调压变压器都是可以解决的ｕ３．１．４主变压器选择结果查《电力工程电气设计手册电气一次部分》、《电力设备选型手册》选定主变型号为：ＳＦＺ９－３１５００／１１０。主要技术参数如表３．１所示。表３．１变压器主要技术参数Ｔａｂ．３．１ＴｈｅｍａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＳＦＺ９—３１５００／１１０３１．５型号额定容量（ＭｖＡ）调压方式额定电压（ｋＶ）空载损耗（ｋＷ）负载损耗（ｋｗ）短路阻抗冷却方式有载调压高压１１０士８×１．２５％低压１０．５２４．８１３３．２１０．５％强油导向风冷大连理工大学专业学位硕士学位论文所以选择两台ＳＦＺ９—３１５００／１１０型变压器为主变压器。３．２电气主接线设计原则和程序３．２．１设计原则发电厂或变电站中的一次设备按照设计要求连接起来，表示生产、汇集和分配电能的电路称为主接线。电气主接线图是指用标准的图形符号和文字符号表示的电路图。灵活性、经济性还有可靠性是电气主接线应该要有的三个基本的要求。（１）可靠性应具备连续不断、安全和符合电能质量要求，是首先要保证的条件。（２）灵活性应具备适应各种运行方式（正常、检修事故及处理、特殊、投切设备、增减负荷等）的变化，体现在操作的方便性、调度的方便性及扩建的方便性三方面。（３）经济性合理合适的经济性需要在以灵活性和可靠性作为前提。①单次投资的节约；②占地面积小；③电能损耗小。我们应该依据我们拥有的设计任务书，发展方针和电力建设依据的是国家现有的“安全可靠、经济适用、符合国情”，对技术规定和标准严格执行，对于原始资料精确的掌握，把工程实际的特点结合起来，对设计方案的经济性、灵活性和可靠性提供保证。３．２．２设计程序（１）对原始资料分析①工程情况，包括设计规划容量，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等；②电力系统情况，包括电力系统远景发展规划，电力系统中变电站所处的作用和位置；③负荷的特点以及负荷的地理位置、配送电压的等级、出线回路数及配送容量等；④环境的影响：整个电力系统所在地的温度、湿度、地质状况、海拔高低，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响；（２）主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，电源和出线回路个数、电压等级高低、变压器数量、容量以及母线结构等不同的考虑，拟定出若干个主接线方案，最终经过技术论证和经济比较１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算确定主接线类型。３．３主接线初步方案的拟定及技术比较３．３．１１１０ｋＶ电压侧接线运用线路变压器组、线路分支接线或者桥形的情况是３５—１１０ｋＶ线路为两回或以下的时候，这是在《３５～１１０ｋＶ变电所设计规范》规定的。运用单母线、单母线分段接线或者扩大桥形的方法是在其超过两回的时候。运用双母线双接线的情况是１１０ｋＶ线路为６回其以上的时候。本次设计中拟定的方案如表３．２所示。表３．２方案Ｔａｂ．３．２Ｔｈｅｐｌａｎ（１）桥式接线桥式接线如图３．１所示ｎ上）上）∑ＩＩ∑、∥厂ｊ、一一ｊ串串串串图３．１桥式接线Ｆｉｇ．３．１Ｂｒｉｄｇｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ工作灵活、可靠、装备简洁、使用的电器少还有建造的成本少是桥式接线几个最大的优点，并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。因此，为了节省投资，当配电装置建造初期负荷较小，引出线数目不多时，应采用桥式接线。随着负荷的增大，引大连理工大学专业学位硕士学位论文出线数目增多时，则需逐步发展为单母分段或双母线接线。①内桥接线的特征：线路的投入和切除比较方便，这是因为连接桥断路器在线路断路器的内侧。还有一个优点就是其余回路工作不会受到影响，并且操作简单对于线路故障或切除、投入时来说；但是对于变压器来说这一情况就不同了，相对复杂的操作会在故障切除、投入时，要使相应线路短时停电。哪些情况适合内桥接线：当线路较长或者是故障率较大的时候，不需要经常切换变压器（如火电厂）的情况。②外桥接线的特点：连接桥断路器在线路断路器的外侧，它与内桥接线相反。哪些情况适合外桥接线：需要经常切换变压器以及较短的线路的情况。外桥接线应该被采用，如果系统中有通过主接线为桥型并且穿越功率的发电厂或变电站高压侧时，或者桥形接线的２条线路接入环形电网的时候。（２）单母线分段接线单母线分段接线如图３．２所示。Ｖ乜１札１ＷＬＩ帆１ｆ））ｆ））ｆ）ｌｆ）∑图３．２单母线分段接线Ｆｉｇ．３．２Ｓｉｎｇｌｅｂｕｓ好处：①大幅提高供电的灵活性和可靠性，并可以从不同段引出两回馈的线路对于重要的用户，用双电源进行供电，这是把母线分段的断路器可以做到的；②为了使得正常段的母线持续对重要的用户不断的供电，我们可以加上一个分段开关，因为当其中一段母线遇到特殊情况的时候，故障将会用分段开关切除。设备少、投资少、接线相对简单、难以发生操作失误等等都是其优点。不足：ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算①停电将会发生在改段母线的回路的检修期间内，其有着较差的灵活性和可靠性，这是开关故障或检修发生在母线或一段母线的情况；②交叉跨越的架空线经常出现在出线为双回路的时候。运用的范围：１）出线回路为６回往上出现在５～１０ｋＶ配电装置的时候；２）出线回路为４，－－，８回出现３５＂－－－６０ｋＶ配电装置的时候；３）出线回路是４回出现在１１０～２２０ｋＶ配电装置的时候。本次设计变电站１１０ｋＶ线路有２回，方案一简单明了，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资小，节省一部分断路器，投资较小，但供电可靠性较差；方案二运用的场合一般都具有以下几个特点，输送和穿越的功率大、出线比较多，设备数量多，投资金额以及占地面积都很大ｎ１３。３．３。２１０ｋＶ电压侧接线当两台主变压器存在于变电所的时候，分段母线将运用于６～１０ｋＶ侧，这是６３５～１１０ｋＶ变电所设计规范》所规定的。双母线在线路是１６回甚至以上的时候需要运用。旁路设施可以在不允许停电进行断路器检修的时候设置。本变电站１０ｋＶ侧线路为１５回，可采用单母线分段接线或单母接线两种方案。（１）单母线分段接线单母线分段接线如图３．３所示。¨ｔ７＇，Ｌ，ＷＬｌＷＬｌｆｆｆｆ））））１ｌ１ｌ图３．３单母线分段接线Ｆｉｇ．３．３Ｓｉｎｇｌｅｂｕｓ（２）单母线接线大连理工大学专业学位硕士学位论文单母线接线如图３．４所示。上上上上≥）））立立立１））１１２图３．４单母线接线Ｆｉｇ．３．４Ｓｉｎｇｌｅｂｕｓｂａｒ优点：成套的配电装备易于运用、扩建方便、接线方法简单、所需设备少操作简单。不足：①当检修或者是故障发生在母线或者隔离开关的时候，停止工作的是所有的回路，这会导致全站或全长长时间的停电，这是可靠性差的表现；②并列运行的电流不能分列运行，比较大的短路电流将会在线路一侧发生短路时出现，这是调度不方便的体现。适用范围：运用该方法的变电站或者发电厂一般是没有重要的负荷的，且其出线的回路比较少ｎ如果出现较大的输送功率和穿越功率，又或者是设计要求较低的供电可靠性以及较低的灵活性，所需设备数量多，投资金额较大和占地面积大、配电装置较复杂的情况，我们通常会选择方案一。方案二的特点是简单灵活，不仅不会出现全站停电的情况，还能保证重要用户的供电，所需设备数量少，投资金额小和占地面积较小，但供电可靠性较差。３．４方案经济比较方案一：１ｌＯｋＶ侧桥式（内桥）；ｌＯｋＶ侧单母线分段。方案一设备价格汇总表如表３．３所示。ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算表３．３方案一设备价格汇总表Ｔａｂ．３．３Ｓｕｍｍａｒｙｓｃｈｅｍｅｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｐｒｉｃｅ方案二：１ｌＯｋＶ侧单母线分段；１０ｋＶ侧单母线接线。方案二设备价格汇总表如表３．４所示。表３．４方案二设备价格汇总表Ｔａｂ．３．４Ｓｕｍｍａｒｙｔａｂｌｅｔｗｏｅｑｕｉｐｍｅｎｔｐｒｉｃｅ．２２．大连理工大学专业学位硕士学位论文３．５主接线最终方案的确定（１）技术的比较：控制方便、利于运行变电站还有接线方便是１１０ｋＶ桥式接线的优点。可靠性高是１１０ｋＶ单母线分段接线的特点，能满足１１０ｋＶ变电站重要负荷的供电可靠性且出线较多的要求。所以，选择方案一。（２）经济的比较：方案一比方案二投资少，且能满足技术的要求。所以，从经济运行费用的角度考虑，选择方案一。１１０ｋＶ变电站主接线设计图如图３．５所示。Ｆｉｇ．３．５１ｌＯｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｍａｉｎｗｉｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｇｒａｐｈ３．６本章小结本章主要是设计了变电站的主接线，并且说明了一些原则和基本要求关于电气主接线的设计；该变电站主接线的形式选择；根据负荷分布情况，确定了变压器容量及台数；通过技术比较和经济比较最终确定主接线的形式。１ｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算４短路电流计算所有会影响电气设备正常运转和破坏用户的正常供电的情况都必须仔细考虑，比如各种形式短路时最多见也是危害最大的故障，所以各种不正常的状态或者各种故障在运行的电力系统的电气设备中，都是必须仔细考虑的。两相短路、两相接地短路、单相接地短路还有三相短路都是可能会发生在三相的系统中的。在这之中，对称短路的有三相短路，此时对称状态仍旧处在系统各相和正常运行中，至于不对称短路就是其他的了ｕ引。４．１短路故障产生的原因当通路的情况发生在一切不正常的相和相之间的时候就会发生短路，其是很严重的故障在电力系统中。很多的原因都会引发系统的短路，比如以下：（１）电力系统中的设备是有可观的裕度的，当其在正常的运作的时候，其绝缘的部分是足以对电压进行承受的。但是设备绝缘被破坏的原因很多，比如机械的损伤会发生在保管、安装或者运输中，又比如会加速绝缘部分老化的长期低电压过电流的原因，上述的这些例子都会导致通路，这是带电部分的相与相或者相和大地造成的ｎ（２）短路也可能是大风或者覆冰引发倒杆和断线，又或者是闪络（大气过电压）引发的，这就是不好的自然环境带来的影响。４．２短路故障的危害短路会带来很严重的后果，当其发生在供电的系统中的时候，因为短路的电流比正常的时候要大很多，这是由于短路的时候正常运行的电阻抗会比短路的大很多。（１）短路电流产生的热效应当发生短路的时候，过热导致损坏的设备会有很多，这是因为很大的热量将会因为导体中通过了巨大的短路电流。（２）电动力效应电动力产生在导体间，是因为电动力效应发生在短路电流中。进一步扩大事故的原因是电动力使电气设备机械变形，这是因为设备的强度结构不够大或者电动力太大。（３）短路系统电压下降其中很大的影响是会给用户带来当系统短路造成电压突降。当电灯突然的变暗或者一些气体放电灯甚至熄灭，这就是电压突降带来的。（４）不对称短路的磁效应电动势是因为当不对称短路发生在电力系统中的时候，电流的磁效应产生的磁通大连理工大学专业学位硕士学位论文会很大的影响旁边的电路。（５）由于短路引发的停电事故停电事故会给经济带来很大的损失，特别是短路引起的停电。范围越大的停电是因为电源和短路靠的很近。（６）破坏系统稳定造成系统瓦解地区性或者区域性的大面积停电的形成可能也是短路引发的，这是因为其可能使得同步运作的各个发电厂直接是去同步关系，系统的稳定被破坏，瓦解了系统的存在ｎ４．３对于短路电流进行计算的目的（１）对主接线进行比选能为是否运用短路电流措施提供根据，并可以用经济比较来选择不同方案的是短路电流的计算。（２）对电器和导体的选择比如对隔离开关、断路器、互感器、熔断器等等的选择。对于三相冲击电流的计算、以检验电气设备动力稳定的冲击电流有效值、以检验断路器的三相短路容量的计算、以检验电气设备和载流导体的热稳定性的三相短路电流稳态的计算等等都是包括在内的。（３）对中性点接地方式的确定确定中性点接地方式的是以单相短路为依据的，这是以供配电系统中ｌＯｋＶ为前提。（４）对于继电保护装置的选择和整定计算发生短路故障的支路内的短路电流和其他支路短路电流的分布情况需要被了解，当我们在对保护装置灵敏度进行检验和合理正确装设保护装置的时候；最小的短路电流值需要被算出，而且我们还应该算出最大的短路电流量当以最大的方式进行运行的时候；计算的内容还要包括两相短路电流、三相短路电流甚至单相短路电流晗０。。４．４一般规定关于短路电流计算（１）关于计算情况①电源在额定负荷下运作是电力系统计算前提。②自动调整励磁装置可以在所有的同步电机上看到。⑧当短路电流最大值的瞬间发生短路。④除了电弧电阻，应该将其他所有元件都作为会影响短路电流值的因素。当对短路电流冲击值和最大全电流有效值确定的时候，应该对异步电动机的作用加以考虑。（２）接线方式正常的接线方式应该用在计算短路的电流上，即以最大短路电流进行计算，可能存ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算在的并列的接线方式是不能在此计算的。（３）短路计算点短路计算点是指设备中通过最大的短路电流的地方，且其接线的方式正常的时候。短路的计算点选在电抗器前面的情况是，对母线到母线隔离开关直接的引线和套管进行选择，并且有着电抗器的６一］０ｋＶ出线和厂用的分支线回路的时候。（４）计算短路的方法一般情况下，运用实用计算法的情况用在短路电流计算在按三相短路计算的时候。当短路电流的各个分量可以在假使的条件下计算得到，完整的表达式不需要用微分方式求解的时候，就是实用计算法ｎ（５）短路电流的计算步骤①选择计算短路点。②对各个元件进行编号，并将等值网络绘出。③对等值网络进行化简。④对电抗进行计算。⑤对无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值进行计算。⑥对其他三相短路电流和短路容量进行计算。⑦对短路电流冲击值进行计算。（６）短路电流中参数的计算各元件参数标么值计算Ｕ，＝眈，＝１１５ｋＶＳｊ＝１００ＭＶＡ线路ａｘ：，＝甄，鲁（４．１）Ｕ变压器Ｘ：－＿—ＵＫ％—Ｓｄ（４．２）１００ＳＮ系统ａＸ：＝兰生（４．３）ｓｏＣ４．５最大运行方式下短路电流计算（１）确定基准值大连理工大学专业学位硕士学位论文＆＝１００ＭＶＡＵ。ｌ＝１１５ｋＶＵｃ２＝１０．５ｋＶ厶５瓦ＳｄＳｄ２舞篑一ｏ．５榭１００ＭＶＡ＝５．５ｋＡ反ｕ五一万ｘ１０．５ｋＶ（２）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值①电力系统ｘ；＝０．０５②架空线路（３５ｋＶ以上架空线路ｚｏ取０．４Ｑ／／ｏｎ）碥碱，鲁＝０．４ｘｗｌ２ｘ５０ｗ簧一ｏ．４㈣×筹－ｏ．·２～ｘ器一ｏ．·５２③电力变压器（ＳＦＺ９—３１５００／１１０型ＩＩ—ｚ：，～。。。。。一。。．。～ＵＫ～ｘ；，：ｘ；，：—Ｕｘ％—Ｓａ：—１０．５ｘ１０—０ＭＶＡ：０．３３１００Ｓ．Ⅳ１００Ｘ３１５００ｋＶＡ甲１０·５）④绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点，如图４．１所示。乙ｊｅ４图４．１最大运行方式下系统等效电路图Ｆｉｇ．４．１Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｓｙｓｔｅｍｍａｘｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅ．２７．ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算（３）各点短路电流的计算①求ｋ１点短路校验对象：１１０ｋＶ进线、桥上的电器。Ｋ１点短路等效阻抗图如图４．２所示。Ｃｌ图４．２Ｋ１点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．２Ｋ１ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ兰ｃ，＝０．２ｘ兰ｃ２－ｏ．１７造Ｋ，２０．２／／０．１７＝０．０９２对于三相短路电流周期分量有效值的计算删２忐２器一ｓ．４３列对其他三相短路电流计算，”‘３’＝碟’＝瑙＝５．４３刎髫’＝２．５５Ｉ”ｐＬ２．５５ｘ５．４３＝１３．８５ｋＡ对三相短路容量计算跗２老２等圳８６舶删短路时间的计算ｆ＝ｔ，＋‰＝２＋０．１＝２．１ｓ对短路电流热效应计算ｆ＞ｌＪ时，Ｑｋ＝ｇ＝百４．１×（５．４３２＋１０ｘ５．４３２＋５．４３２）＝６１．９２［（ｋＡ）２·翻．２８．大连理工大学专业学位硕士学位论文②求ｋ２点短路校验对象：主变高压侧电器。Ｋ２点短路等效阻抗图如图４．３所示。Ｃｌ图４．３Ｋ２点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．３Ｋ２ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值Ⅸ兰ｃ。。０．２Ⅳ兰ｃ：２ｏ·１７Ⅸ兰Ｋｉ２０．２／／０·１７＝０．０９２对三相短路电流周期分量有效值计算礁２忐５器一ｓ．４捌对其他三相短路电流计算，”。’＝譬’＝璎＝５．４３ｋＡ塌）＿２．５５Ｉ”。Ｌ２．５５ｘ５．４３＝１３．８５ｋＡ对三相短路容量计算耻忐２筹圳８６舶删对短路时１＇９计算扣ｆＪＤ，＋ｆ口６＝１．５＋０．１＝１．６ｓ对短路电流热效应进行计算ｔ＞１ｓ时，Ｑｋ＝ｇ＝ｉ１．６×（５．４３２＋１０×５．４３２＋５．４３２）＝４７．１８［（枷）２．翻．２９．ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算③求ｋ３点短路校验对象：主变低压侧电器。Ｋ３点短路等效阻抗图如图４．４所示。Ｃｌ０，０５＝＝＝今Ｏ．Ｌ２图４．４Ｋ３点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．４Ｋ３ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值彳兰ｃ１２０．９２彳兰ｃ２２ｏ．７８ｘ兰Ｋ３２０．９２／／０．７８＝０．４２２对三相短路电流周期分量有效值计算删２忐２卷娟∞枷对其他三相短路电流计算，”。’＝碍’＝堪＝１３．０３ｋＡ塌’＝１．８４Ｉ”ｐＬ１．８４ｘ１３．０３＝２３．９８ｋＡ对三相短路容量计算跗２忐２等翊６舯删对短路时间计算ｔ＝ｆ，＋乞６＝１＋Ｏ．１＝１．１ｓ对短路电流热效应计算ｆ＞ｌｓ时，Ｑ女＝Ｑｐ＝百１，１×（１３．０３２＋１０×１３．０３２＋１３．０３２）＝１８６．７６［（ｋＡ）２·Ｓ］．３０．大连理工大学专业学位硕士学位论文④求ｋ４点短路校验对象：１０ｋＶ分段电器及１０ｋＶ母线。Ｋ４点短路等效阻抗图如图４．５所示。Ｃ２ＯＯ舫≯图４．５Ｋ４点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．５Ｋ４ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ兰ｃ。＝０．５５９ｘ兰ｃ２２０．４７５ｘ兰髟。２０．５５９／／０·４７５＝０·２５７对三相短路电流周期分量有效值计算础２东５湍翊４Ｍ对其他三相短路电流计算，”‘３’＝１２’＝，（３）４＝２１．４幽瑶）－１．８４Ｉ”。Ｌ１．８４ｘ２１．４＝３９．３８ｋＡ对三相短路容量计算耻老２等瑚％一对短路时间计算ｆ＝，。＋ｆ曲＝１＋Ｏ．１＝１．１ｓ对短路电流热效应进行计算ｆ＞１ｓ时，Ｑ女＝Ｑｐ＝百１．１×（２１．４２＋１０×２１．４２＋２１．４２）＝５０３．７６［（ｋＡ）２·ｓ］１ｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算⑤求ｋ５点短路校验对象：ｌＯｋＶ出线侧电器。Ｋ５点短路等效阻抗图如图４．６所示。图４．６Ｆｉｇ．４．６Ｋ５点短路等效阻抗图Ｋ５ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值蓬ｃ。２０·５５９睦ｃ：２０．４７５墨Ｋ５２０．５５９／／０·４７５＝０·２５７对三相短路电流周期分量有效值计算礁２盖２湍翊．４捌对其他三相短路电流计算ｕ）＝１１１＝Ｉ苫；＝２．４ｋ，４瑶’＝１．８４Ｉ”。Ｌ１．８４ｘ２１．４＝３９．３８ｋＡ对三相短路容量计算踞２专２筹－３８９．１一对短路时间计算ｆ＝ｆ∥＋‰＝０．５＋Ｏ．１＝０．６ｓ对短路电流热效应计算ｆ＞ｌｓ时，Ｑ＝ｇ＋％＝０１．６２×（２１．４２＋１０ｘ２１．４２＋２１．４２）＋刀”＝２７４．７８＋ｏ．０５ｘ２１．４＝２７５．８ｓ［ＣｋＡ）２．３２．大连理工大学专业学位硕士学位论文４．６最小运行方式下短路电流计算由于ｘ：，·＞ｘ如，所以取乙变电站所在的线路退出运行时为最小运行方式（１）确定基准值＆＝１００ＭＶＡ，％１＝１１５ｋＶ，Ｕｃ２＝１０．５ｋＶ＝０．５ｋＡｋ彘５嚣器。矗５舞笛＝５．５ｋＡ（２）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值①电力系统《＝０．０５②架空线路（３５ｋＶ以上架空线路爿。取０．４Ｄ／ｋｉｎ）瓦。＝Ⅺ番＝０．４ｘ５０ｘ筹一ｏ．·５③电力变压器（ＳＦＺ９－３１５００／１ｘ：，：Ｘ‘，：—：—：．ｖ１０型变压器的阻抗电压ＵＫ％＝１０·５）ＵＫ％Ｓｄ１０．５ｘ１００ＭＶＡ～０３３ＩＯＯＳ．Ⅳ１００×３１５００ｋＶＡ绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点，最小运行方式下系统等效电路图如图４．７所示。图４．７最小运行方式下系统等效电路图Ｆｉｇ．４．７ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅ．３３．１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算（３）各点短路电流的计算①求ｋ１点短路。Ｋ１点短路等效阻抗图如图４．８所示。鲫∞姒蛉瑟１图４．８Ｋ１点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．８Ｋ１ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ≥Ｋ１＝０．２对于三相短路电流周期分量有效值计算础２未２罢观５枷关于其他三相短路电流计算ｒ㈣＝１９＝Ｉ霭＝２．５ｋＡ瑶’＝２．５５Ｉ”。Ｌ２．５５ｘ２．５＝６．３７５ｋＡ对三相短路容量计算ⅧＳｋ３）＝ｚＳ二ａ一警一ｓｏｏ删以ｒＫＩＵ·么对短路时间计算ｒ＝ｆ。＋ｆ曲＝２＋０．１＝２．１ｓ对短路电流热效应计算ｆ＞１ｓ时，Ｑ＝Ｑｐ百２．１×（２．５２＋１０×２．５２＋２．５２）＝１３．１２５［（Ｍ）２．ｓ］．．３４．．大连理工大学专业学位硕士学位论文②求ｋ２点短路。Ｋ２点短路等效阻抗图如图４．９所示。Ｃ１Ｋ２图４．９Ｋ２点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．９Ｋ２ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ≥Ｋ２＝０．２对三相短路电流周期分量有效值计算啭２忐２等观５趔对其他三相短路电流计算，”。’＝１２３’＝删＝２．５ｋＡ瑶）－２．５５Ｉ“ｐＬ２．５５ｘ２．５＝６．３７５ｋＡ关于三相短路容量计算耻忐２半一ｓｏ。删对短路时间计算ｔ＝ｔｐ，＋ｔ０６＝１．５＋０．１＝１．６ｓ对短路电流热算ｆ＞ｂ时，Ｑ＝Ｑ＝西１．６×（２．５２＋１０×２．５２＋２．５２）＝１ｑ（拗２·翻ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算③求ｋ３（ｋ４）点短路。Ｋ３（Ｋ４）点短路等效阻抗图如图４．１０所示。Ｃｌｏｏｓ１ｎｏｌ３５３习１４矸矗ｊ【矗）Ｋ３（Ｋ４）图４．１０Ｋ３（Ｋ４）点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．１０Ｋ３（Ｋ４）ｓｈｏｎｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ≥Ｋ３’４＝０．５３对三相短路电流周期分量有效值计算，四。：童：—５．５—ｋＡ：１０．３８ｋＡ坛３）４一瓦一百百一·ＡｙＫ３．４ｕ’．）３关于其他三相短路电流计算，”。’＝ｇ’＝皑．４＝１０．３８ｋＡ塌）－１．８４Ｉ吖３Ｌ１．８４ｘ１０．３８＝１９．１ｋＡ对三相短路容量计算鼯磊Ｓｄ＝等＝１８８．６８删以ｙＫ３．４ｕ·．）ｏ对短路时间计算ｔ＝ｆ∥＋，动＝１＋Ｏ．１＝１．１ｓ对短路电流热效应计算ｆ＞ｌｓ时，Ｑ＝Ｑｖ＝西１．１×（１０．３８２＋１０×１０．３８２＋１０．３８２）＝１１８．５２［（ｋＡ）２·ｓ】．３６．大连理工大学专业学位硕士学位论文④求ｋ５点短路。Ｋ５点短路等效阻抗图如图４．１ｌ所示。ＣｌＯ－０５¨，＝＝今０３３ｊｒ５图４．１ｌＫ５点短路等效阻抗图Ｆｉｇ．４．１１Ｋ５ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒｔ总电抗标幺值ｘ≥Ｋ５＝０．５３对三相短路电流周期分量有效值计算础。彘。等圳瑚船对其他三相短路电流计算，“。’＝器’＝璎＝１０．３８ｋＡ嚣＝１．８４Ｉ“ｐＬ１．８４ｘ１０．３８＝１９．１ｋＡ对三相短路容量计算ｗＳｋ３）＝丧２等划８儡删对短路时间计算ｆ＝ｆ。＋，曲＝０．５＋０．１＝０．６ｓ对短路电流热效应计算ｔ＞ｌＳ时，ｇ＝绯＋‰＝百０．６×（１０．３８２＋１０ｘ１０．３８２＋Ｉｏ．３８２）＋Ⅳ”＝６４．６５＋０．０５ｘｌｏ．３８＝６５．１７【（枷）２·ｓ】．３７．１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算４．７计算结果以最小运行方式和最大运行方式为依据的关于短路电流的计算，短路电流的持续时间最大值如表４．１所示。系统最大运行方式下的短路电流如表４．２所示。在最小运行方式的电力系统中的短路电流如表４．３所示。表４．１短路电流的持续时间最大值Ｔａｂ．４．１Ｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｍａｘｉｍｕｍ表４．２系统最大运行方式下的短路电流Ｔａｂ．４．２Ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｍａｘｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｙｓｔｅｍ表４．３系统最小运行方式下的短路电流Ｔａｂ．４．３Ｍｉｎｉｍｕｍｓｈｏｒｔ—Ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ４．８本章小结本章主要是计算了短路电流，阐述了短路电流产生的原因以及害处，也对短路电流计算的一般规定和短路电流计算的目标做了说明，最后的短路电流的计算分别是在系统最小运行方式和最大运行方式下进行的。大连理工大学专业学位硕士学位论文５变电站继电保护计算电力系统的稳定运作的先决条件之一是电力变压器的安全运作，因为其是电力系统中的主要电气设备，且会大量使用。绕组匝间短路、外部相间短路引起过电流、有绕组及其引出线的相间短路、中性点直接接地侧的单相接地短路、中性点电压过低、过负荷、变压器温度升高、冷却系统故障、中性点过电压等等，上述这些都是变压器可能会发生的故障或者异常的运作状态ｎ５３。５．１变压器的保护配置和整定计算对于上述故障和异常工作状态及容量等级和重要程度，根据《规程》的规定，变压器应设下列保护：（１）主保护①气体保护应该装设瓦斯保护的有油面下降的瓦斯保护容量在８００ｋｒＡ左右的油浸式变压器和反应变压器油箱里面故障。保护装置可以迅速的产生信号，当轻微瓦斯或者油面降低因为油箱内部故障的时候；变压器各个电源侧的断路器会被断开，当大量的瓦斯产生的时候。装设瓦斯保护的也应该包括容量有４００ｋＶＡ以上的车间内油浸式变压器ｎ②关于电流速断的保护装设电流速断保护的变压器应后备时限比０．５ｓ多，其中以下几种是需要的：１、在运行时并列的变压器。２、厂用工作变压器６．３ＭＶＡ及以下。３、单独运行的厂用备用变压器ｉＯＭＶＡ以下的。装在变压器的电源侧和负荷侧的电流速断保护装置是由瞬动的电流继电器组成的。保护为两相式的时候是当电源侧为中性点不直接接地系统。运用两相三继电器的接线方式，可以用在中性点直接接地系统的三相式中，这对于提高对变压器高压侧引出线接地故障的灵敏系数有很大的好处。③纵差保护纵差保护是变压器内部的重要保护措施。设置纵联差动保护的应该有以下两种情况：１、ＩＯＭＶＡ以下厂用备用变压器的单独运行的变压器。２、６．３ＭｖＡ及以下厂用的工作变压器和并列的变压器。纵差保护的最大特点是能在励磁过来的时候不误动，这是因为其能躲过不均衡的电流以及励磁涌流。当变压器处在纵联差动保护时，而设备正常的运行且没有外部故障的时候，流入其内的电流应该是零瞳１｜。（２）对后备电力变压器的保护ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算①零序电流保护零序电流保护不仅可以作为变压器主保护的后备保护，同时也可以作为相邻元件的后备保护，这时若变压器中性点可能会接地运作，或者ｌｌＯｋＶ及以上中性点直接接地电网中，则会短路，此时把其装在升压或者降压变压器的旁边有着保护的作用。②过负荷过负荷保护装置应该装在以下情况中，当变压器是４００ｋＶＡ以上的时候，单独运作并作为其他负荷的备用电源或者数台并列运行的时候。在一些没有人值夜班的变电站，我们必须要有过负荷保护，因为其能作用于跳闸或断开部分负荷。５．１．１瓦斯保护油浸式变压器的主保护之一是瓦斯保护。如果发生短路故障时在油箱内部，在短路电流及故障点电荷作用下，绝缘油及其他绝缘材料因高温分解而产生气体，这些气体从油箱内部流向油箱上面的油枕。变压器容量在】．ＯＭＶＡ以上的时候，一般整定容积是２５０到３００ｍｌ。动作于跳闸的是重瓦斯，其是按照油流速度整定的，主要影响因素有变压器容量、油循环方式及油导管的直径和气体继电器的型式等。常用ＱＪ型瓦斯继电器。本设计中采用性能较好的Ｑ３１－８０型开口杯、挡板式瓦斯继电器ｎ气体保护的主要元件是气体继电器，下面以设计中选择的ＱＪ卜８０型开口杯、挡板式瓦斯继电器为例来具体说明一下气体继电器的工作原理。当轻微故障发生在油箱内时，在继电器顶部将聚集故障产生的气体，油面被迫使下降，开口杯在项部气体和杯内重油作用产生力矩的作用下随油面下降，当固定在开口杯上的永久磁铁随开口杯下降到接近于干簧触电１５时，该触电闭合就发出了轻瓦斯信号。当严重故障发生在油箱内时，会产生大量气体并随油流冲击挡板。一旦气体和油流速度达到一定时，挡板就会被冲动到一定的位置，固定在挡板上永久磁铁接近于干簧点时，使该触点闭合作用于断路器跳闸，就发出了重瓦斯信号。轻瓦斯触点动作值用气体容积来整定，可以调节在２５０～３００ｃｍ３范围内。重瓦斯触点动作值用油流速度来整定，一般变压器则整订在０．６～ｌｍ／ｓ范围内；对于强迫油浸冷却的变压器，为防止油泵启动时气体继电器误动作，应整定在１．２～１．５ｍ／ｓ范围内。对于ＱＪｌ－８０型继电器，松开调节螺杆１４，改变弹簧９长度，就调节了重瓦斯的动作值㈨。气体保护装置是对于内部油箱的反应，外部需要差动保护一起作业，只有两者一起保护，才能让其更加正常工作。大连理工大学专业学位硕士学位论文５．１．２纵联差动保护纵联差动保护是变压器的主保护之一。差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护，它可以快速切除两个保护区内任何一点的短路。差动保护的动作时限取０ｓ。（１）变压器纵差动保护的动作电流按以下三个原则整定：①躲过变压器的励磁涌流，取ｋ＝１．３１俐本设计中（５．１）乙－１．３ｋ．，－１．３×器－２１４．９４彳ｋ，＝如，Ｌａ．一（５．２）②躲过外部故障时的不平衡电流，即Ｋ删——可靠系数，取１．３；Ｌａ．一——变压器外部故障时的最大不平衡电流；Ｌ６．一可按下式进行计算Ｊ。６．ｍａｘ＝（Ｋ印Ｋ。Ｚ＋△ｕ＋馘，），。。。（５．３）Ｋ印——把非周期分量对短路电流的影响的系数考虑在内。当采用ＢＣＨ一２型差动继电器时，Ｋ印取１；Ｋｓｍ一一同型系数。如果差动保护两侧电流互感器具有相ＰＪ的型号，取Ｋ。＝０．５；型号不同时，取Ｋ跏＝１；∥——所允许的电流互感器最大相对误差。，＝０．１；△Ｕ——相对误差由改变变压器分接头引起的，取值为调压范围的一半；馘”——由平衡线圈的实际整定匝数与计算值不同所引起的相对误差，取０．０５；ｔ。一——发生外部故障的时候穿过变压器的最大短路电流的周期分量有效值。本设计中Ｌ‰。＝（１Ｘ０．５Ｘ０．１－ｔ－０．１－Ｉ－０．０５）ｘ１３．０３＝２．６１ｋＡＬ，，＝１．３×２．６１＝３．３９／ｃＡ１１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算③躲过电流互感器二次回路断线时差动回路的电流，即，删＝Ｋ。，Ｊ『胁ａｘ（５．４）Ｋｗｆ——可靠系数，一般取１．３；１工‘一——变压器的最大负荷电流。若负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流。本设计中。＂×等等翊８郧彳综上，按上述三个条件计算后，取其中最大值作为保护动作电流的整定值，因此取Ｊｏｅｌ＝３．３９ｋＡ（２）校验灵敏度Ｋ。＝鼍翌≥２１（５．５）式中１一ｍｍ——变压器内部故障时的最小短路电流。本设计中匕２等５寺观崩况竺×１０．３８满足灵敏度要求。５．１．３过电流保护过流保护作为内部故障的后备保护，是为了组织变压器外部短路，所以其在变压器上一般都会装设。为了方便过流保护对于单侧变压器的时候能让变压器两侧的断路器跳闸，应该把它安装在变压器的电源侧，这是为了防止内部故障或者差动保护不灵敏的时候∞３。（１）关于动作电流整定原则：①最大负荷电流且能躲过变压器为１１。ｏ．僦Ｉｘ．ｏｒ＝Ｋｋｒｒｅｅ！ｓ（５．６）Ｋ”，——安全系数，一般取１．２～１．３；Ｋ船——返回系数，一般取０．８５～０．９５；大连理工大学专业学位硕士学位论文１ｌｏａ．ｍａｘ一一变压器最大二次负荷电流值。当ｎ台变压器具有相同容量时，ｋｔ一２ｉｊ矗ｎ（‘。为变压器的二次额定电流值）。②按躲过降压变压器低压侧电动机起动时的最大自起动电流（－ｚ次ｆｆ）整定为ｋ印２匙”…５．１、式中Ｋ“——自起动系数，对６，～，ｔＯｋＶ电压级负荷，取１．５＂－－－２．５。选择以上诸ｋ‘叩中最大者作为变压器过电流保护的动作电流。在本设计中，通过计算可得ｋ一５五ｎ‰２西２×瓦ＳＮ＝２×靠－５．５ｌ么Ｉｘｏｐ－ＡＫ＝ｒｅｌＫｋ。＝惹×２．５×５．５，＝２１．０７彳③动作时限０．５－０．７是动作时限比由变压器供电的线路保护装置的最大时限大一时限阶段。（２）检验灵敏度按变压器低压母线故障时的最小短路电流二次值磴孟计算Ｋ。。＝挚逝≥２．０。ｒ印（５．８）本设计中Ｋｓｅ．＝丝Ｉ『（２），（２）■■×ｘ３．《矿可上２掣×１０．３８ｋ．Ａ／８０Ｕ／ｏｐ－１’ｕ’０１满足灵敏度要求。（１）零序电流保护①动作电流在零序电流Ｉ段按零序电流Ｉ段动作电流与相邻线路零序电流Ｉ段或ＩＩ段相配合整定，即Ｉｌｏ．ｏｐ２ＫｒｅｌＫ№聪等ｎ（５．９）５．１．４零序电流、零序过电压保护１ｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算式中Ｋｒｅｌ——安全系数，取１．２；Ｋ．ｍａｘ——零序电流分支系数，选取两者中较大的一个，１．出线零序电流保护Ｉ段保护区末端发生接地短路时２．流过本保护的零序电流与故障线路零序电流之比；ｒ，／１１～’ｏｐｍ——相邻线路零序电流Ｉ段或ＩＩ段的动作电流二次值。②ＩＩ段零序电流过电流继电器的动作电流配合ＩＩ段零序电流过电流继电器的动作电流应与相邻线路零序过电流保护的后备段，即如＝Ｋ。，瓦一Ⅶ１０１１州／１１１式中（５．１０）Ｋｒｅｌ——安全系数，取１．２；Ｋｂ．ｍ“——零序电流分支系数，选取两者中较大的一个，ｌ出线零序电流保护Ｉ段保护区末端发生接地短路时，２流过本保护的零序电流与故障线路零序电流之比；Ｉｌｌ／１１１～’ｏｐｗ——线路零序过电流保护后备段的二次动作电流值。③工作时间１１０ｋＶ变压器Ｉ段零序过电流保护以ｔｌ２％＋Ａｔ（％为该线路零序过电流保护Ｉ段或ＩＩ段的动作时间）断开母联或分段断路器；以乞２‘＋＆断开变压器各侧断路器。１１０ｋＶ变压器ＩＩ段零序过电流保护以‘４２‘１．ｍ“＋Ａｔ（ｔ１．一为该线路零序过电流保护后备段的动作时间）断开母联或分段断路器；以‘。２７·．一＋Ａｔ断开变压器各侧断路器。④校验灵敏度该保护的灵敏系数为ｋ：驻。ｍｏｐ（５．１１）式中３１０．ｍｍ——Ｉ段（或ＩＩ段）在被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流二次值；钿‘叩——Ｉ段（或ＩＩ段）零序过电流保护的动作电流。（２）零序过电压保护计算过电压保护的动作值按下式整定为大连理：【大学专业学位硕士学位论文Ｕｏ．。。＜Ｕｏ．印≤Ｕ。伽，（５．１２）ｕｏ·一——最大零序电压，这种电压出现在保护安装处，部分中性点接地的电网中发生单相接地时；ｕＯ．ｓａｒ——最低电压，出现情况为中性点直接接地系统在失去接地中性点又发生单相接地时的电压互感器开口三角绕组。因为一般的中性点直接接地系统都具有％∑／ｘ·∑≤３，通常取砜．印２１８０矿。５．１．５过负荷保护我们只需要过负荷保护作用于一个电流的继电器和一相电流，就可以把其作用于信号，因为变压器在此时是三相对称的。（１）过负荷保护电流定值相同的时间使得继电器作用于信号，不论装在哪一侧。动作于跳闸或断开负荷部分的动作电流按下式整定计算，即‘２笔厶Ⅳ式中Ｋ删——可靠系数，取１．０５；Ｋ”——返回系数，取０．８５；１州——保护安装侧的额定电流。本设计中，（５．１３）‘＝等‰＝篆×揣瑚４ＡＩ：—２０—４：３．４Ａ６０折算到二次侧为，由ＣＴ＝３００／５可得（２）过负荷保护时间定值定时限或反时限的过负荷保护的动作时间都应大于相间故障后备保护的最大动作时间阻１｜，还要配合变压器允许的过负荷时间。比过流保护的最大时限增大一个出。即ｆ＝‘＋Ａｔ＝０．５＋０．５＝ｌｓ５．１。６装置选型变压器保护选型原则：在实际使用中可根据电网实际的运行情况，非电量（气体）ｌ１０ｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算保护必须投跳的情况可以不予考虑，合理选择可靠的主保护运行方式。保护选型：本设计中变压器保护选用南瑞继保的ＲＣＳ一９７８系列。保护装置如图５．１所示。图５．１Ｆｉｇ．５．１ＲＣＳ－９７８型变压器保护装置ＲＣＳ一９７８ｔｙｐｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ该系列产品是南瑞继保公司新近推出的适用于综合自动化变电站的集保护、遥测、遥控、遥信于一体的保护、测控装置比别。（１）ＲＣＳ－９７８保护装置特征性能①该装置有着极高的动作速度和可靠性，这可以从其较高的采样率看出，并对故障全过程对所有的继电器的实时计算做了保证。②该装置在跳闸之前有着多项功能，比如保护ＣＰＵ，对输入量完成采集，对逻辑进行判断。其保护功能是和完整的，因为它自身有着起动元件。③我们可以从下列例子中看出该装置的报告处理能力：共６４次的动作报告可保存；共６４次用户记录可处理；８次的故障录波报告；共２５６次的ＳＯＥ变位记录。（２）装置的保护配置①差动速断保护。②比率差动保护。③其多项功能中包括过载闭锁有载调压、过负荷发信、零序过电压报警，还有过负荷起风冷等等。④非电量保护。大连理工大学专业学位硕士学位论文５．２１０ｋＶ线路整定计算本次设计１０ｋＶ线路保护采用以瞬时电流速断保护作为第一段保护，加速切除线路首端的故障；以定时限过流保护作为第三段，作为全线路和相邻下一级线路的后备保护。因为，瞬时电流速断保护是０ｓ时限动作，线路全长得不到保护；定时过流保护是０．５ｓ动作时限，可以保护线路全长，并可以作为相邻线路的远后备保护，所以本次设计选择瞬时电流速断保护和定时过流保护作为１０ｋＶ线路的保护瞳引。５．２．１无时限电流速断保护的整定计算（Ｉ段）（１）动作电流的整定原则①按躲过本线路末端故障整定，无时限电流速断保护时间仅为保护固有动作时间，０ｓ为整定时限。为了在外部发生短路的情况下，无时迅速切断限电流保护不发生，其动作电流应该满足躲过外部短路时的最大短路电流，即％１：Ｋｒｅｌ］Ｋ．一（５．１４）。Ｋ．ｍａｘ——本线路末端短路时最大短路电流；Ａ”，——可靠系数，取１．２～１．３。ｐ本设计中，取＾ｔｅｌ－１Ｊ艺＝Ｋ。，ｋ．一＝１．３×２１．４＝２７．８ｋＡ②按与相邻变压器保护配合整定。当相邻元件是变压器时，可以采取与变压器保护配合的方式整定以扩大保护范围。其中当变压器采用纵差动保护时％１＝Ｋ”，ｋ．一（５．１５）１世‘ｍａｘ——变压器低压侧母线短路时，流过本线路的最大短路电流；凡”ｆ——可靠系数，取１．３～１．４。本设计中，Ｋ”ｚ。１．４艺＝Ｋ。，ｋ．一＝１．４×２１．４＝２９．９６ｋＡ为保证灵敏度，整定动作电流为７．４ｋＡ。（２）校验灵敏度，Ｋ。。＝等产≥１．２１０ｐ（５．】６）１ｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算』髟一——最小运行方式下的系统，短路发生在被保护线路末端两相时，保护中流过的最小短路电流。本设计中，．竺×１０．３８Ｋ”２等≥乞ｒ“．２满足灵敏度要求。５。２．２定时限电流速断保护的整定计算（Ⅲ段）（１）动作电流的整定原则按照躲过线路可能流过的最大负荷电流整定计算鬈＝笔｝屯ｎ．一——通过保护的最大负荷电流；Ｋ耐——可靠系数，取１．１５～１．２５；Ｋ。——返回系数，取０．８５；Ｋｓ——负荷自起动系数，取２．－－５。本设计中Ｌ…一：１４Ｍ——Ｖ一／０．８：２８８．６８Ａｑ”’一一√；×ｌＯｋＶ一Ｉ：＝Ｋ旧ＫｓｓＩ协ｊ一一Ｌ１５ｘ２一ｘ２聱竺＝７８Ｌ４Ｋｒｅ￥Ｏ．８５（２）动作时限的整定原则按阶梯原则整定，即ｆ竺＝ｔ。戤＋Ａｔ式中７ｍ“——相邻元件过电流保护的最大延时。本设计中ｔ嚣＝ｌｓ（３）校验灵敏度㈣㈣（５．１８）大连理工大学专业学位硕士学位论文Ｋｓｅｎ＝等争≥１．２１０ｐ（５．７１９）本设计中Ｋｍ。芳≥上矿＞１．２竺×１０．３８ｋＡ’…‘满足灵敏度要求。５．２．３保护装置选型根据保护装置的工作性能，选用南瑞继保ＲＣＳ－９６１２Ａ型线路保护装置。保护装置如图５．２所示。图５．２Ｆｉｇ．５．２ＲＣＳ－９６１２Ａ型线路保护装置ＲＣＳ一９６１２Ａｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ（１）ＲＣＳ一９６１２Ａ保护装置性能特征①齐全的保护功能配置、动作快速、有着可靠的性能。②我们可以从下列例子中看出该装置的报告处理能力：共６４次的动作报告可保存；共６４次用户记录可处理；８次的故障录波报告；共２５６次的ＳＯＥ变位记录。（２）装置的保护配置①三段可经复压和方向闭锁的过流保护。②过负荷功能。③三相一次重合闸。④三段零序过流保护。各段都有着的时间定值和控制字以及相对的电流定值。是否经复压闭锁可ｌｌＯｋＹ变电站继电保护的配置及整定计算以由每段自己选择、是否经方向闭锁瞳引。５．３安全自动装置配置原则５．３．１自动记录故障装置为了能够准确及时的找到整个电力系统中出现事故或者故障的地理位置，我们必须要借助保护装置和安全自动装置，这种故障录波器或其他类型的故障记录装置应该主要安装在主要发电厂，超过２２０ｋＶ及变电所和１ｌＯｋＶ重要变电所呤０Ｊ。在电力系统发生故障的时候，电网中装设的故障记录装置，必须能够快速起动，即便是系统振荡，也应该能够起动故障记录装置，具体记录什么参数应根据系统运行要求确定∞１。根据保护装置的工作性能，选用山东山大电力科技的ＷＤＧＬ—Ｖ型微机电力故障录波检测装置。ＷＤＧＬ－Ｖ型微机电力故障录波检测装置如图５．３所示。图５．３Ｆｉｇ．５．３ＷＤＧＬ－Ｖ型微机电力故障录波检测装置ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｆａｕｌｔｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅＷＤＧＬ—Ｖ（１）选用故障录波装置作用①正确评价继电保护和自动装置的工作；②了解系统故障时的运行状况；③正确分析事故原因及防范措施。（２）ＷＤＧＬ－Ｖ型故障录波装置的特点①统一的后台分析软件，在远方和本地工作站上使用相同的后台软件，方便使用。②强大的软件功能：具备实时监测、波形分析、故障分析及打印、文件检索、公式编辑器、阻抗轨迹。③两级嵌入式设计，录波存储单元可完成故障录波和存储功能，主控单元实现了故障录波数据的大容量转存和对外通讯功能，两者互不影响协调工作。大连理工大学专业学位硕士学位论文５．３．２备用电源自动投入装置根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范ＧＢ５００６２－９２》，当变电所内有两台所用变压器时应配置备用电源自动投入装置。根据保护装置的工作性能，选用南瑞继保ＲＣＳ－９６５１Ｃ备用电源自投保护测控装置。保护测控装置如图５．４所示。图５．４ＲＣＳ－９６５１Ｃ备用电源自投保护测控装置Ｆｉｇ．５．４ＲＣＳ－９６５１Ｃｓｔａｎｄ－ｂｙｐｏｗｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅ（１）对于自动投入装置的要求：①对于备用电源在电压、工作回路断开后才投入备用回路需要得到保证。②延迟动作都需要产生，只要是工作回路上的电压，不论因何原因消失时。③对于自动投入装置只动作一次做出保证。④保护加速动作应被使用，当备用电源自动投入装置动作后，假如投到故障上。（２）分段备自投的选型①原理说明：装置引入二段母线电压，用于有压、无压判别，同时对应各段母线各引入相应站用变低压侧一相线电压，以区分母线ＰＴ断线。装置引入１ＤＬ，２ＤＬ开关位置接点（ＴＷＪ），分段开关位置接点（ＴＷＪ），用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作。引入一个闭锁备自投输入接点陋９｜。②分段开关自投逻辑充电条件（包括“备自投允许”、“无压跳闸允许”）：１ＤＬ、２ＤＬ在合位，３ＤＬ在分位，Ｉ母、ＩＩ母均有压（Ｕｃｄ投入，可选），且无外部闭锁信号，则经整定延时完成充电。“各自投允许”的放电条件：ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算１）３ＤＬ在合位；２）手跳１ＤＬ或２ＤＬ，即ＫＫＪ闭锁备自投开入（３１３）为０；３）弹簧未储能，ＤＬ３的ＴＷ］异常；４）Ｉ母、ＩＩ母均无压（Ｕｃｄ投入）经１５ｓ放电；５）有外部闭锁信号（３１２开入）。“无压跳闸允许”的放电条件：１）３ＤＬ在合位；２）手跳１ＤＬ或２ＤＬ，即ＫＫＪ闭锁备自投开入（３１３）为０；３）ＤＬ３的ＴＷＪ异常；４）Ｉ母、ＩＩ母均无压（Ｕｃｄ投入）经１５ｓ放电；５）未投控制字“投入ＢＺＴ无压跳”。自投方式ｌ动作过程：方式１投入时若Ｉ母无压且Ｕｘｌ无压（均小于无压启动定值），ＩＩ母有压或者Ｕｘ２有压，同时”各自投允许”或者”无压跳闸允许”的充电完成则经Ｔｔｌ延时跳开１ＤＬ。确认１ＤＬ跳开后，若”备自投允许”充电完成，同时Ｉ母无压（均小于无压合闸定值）则经ＴｈＪ延时合上３ＤＬ∞１｜。自投方式２动作过程：方式２投入时若ＩＩ母无压且Ｕｘ２无压（均小于无压启动定值），Ｉ母有压或者Ｕｘｌ有压，同时”备自投允许”或者”无压跳闸允许”的充电完成则经Ｔｔ２延时跳开２ＤＬ确认２ＤＬ跳开后，若”各自投允许”充电完成，同时ＩＩ母无压（均小于无压合闸定值）则经Ｔｈ２延时合上３ＤＬ。自投方式３动作过程：方式３投入时若Ｉ母无压（均小于无压合闸定值），１ＤＬ跳开，ＩＩ母有压或者Ｕｘ２有压，同时“备自投允许”，则经Ｔｈ３延时合分段。自投方式４动作过程：方式４投入时若ＩＩ母无压（均小于无压合闸定值），２ＤＬ跳开，Ｉ母有压或者Ｕｘｌ有压，同时“备自投允许”，则经Ｔｈ４延时合分段。５．４本章小结本章主要是变电站继电保护设计，首先对变压器和ｌＯｋＶ侧线路应配置的保护进行了设计和整定计算，并对保护装置进行了选型；然后对自动重合装置、自动低频减载装置及故障记录装置等进行了配置原则分析。大连理工大学专业学位硕士学位论文结论本次设计根据最新电气设计规范，对１ｌＯｋＶ变电站主接线和继电保护的配置进行了设计。对主要的变电站主接线方案和主变压器的数量、容量以及接线方式和变压器保护的配置进行了确定，并绘出了主接线图。除此之外还确定了二次回路方案，在最大、最小方式下进行了短路电流计算，针对高低压设备和进出线，对继电保护保护装置进行了选型。下面对本文主要完成的工作进行总结：（１）完成该变电站１ｌＯｋＶ系统电气主接线的设计。确定变压器的容量和台数，并最终确定了主接线图的设计方案，依据方案绘出电气主接线图。然后，分别在最大运行方式和最小运行方式下进行了短路电流的计算，根据短路电流的计算结果，分别进行了变压器和线路两部分的整定计算，最终确定保护类型，并对变压器和线路的继电保护装置进行了选型。（２）１ｌＯｋＶ电网是单侧电源线路的中性点直接接地的系统，１ｌＯｋＶ进线分别从甲变电站和乙变电站两个变电站引进。其中，对接地短路装设三段式零序电流保护；对相间短路，设置三段式电流保护。同时，考虑在电源侧采用一般的三相重合闸，若三相重合闸运用了带前加速或者顺序重合闸的方法，可以对电流速断等瞬动保护的无选择动作进行补救。（３）ｌＯｋＶ出线为负荷侧，带１５回出线。对相间短路故障，选择用三段式电流保护进行配置，其中，远后备方式运用于后备保护。当灵敏性、速动性和选择性在使用三段式电流保护的时候不够好的时候，应该采用纵联差动保护以适应系统运行的需要。本次设计中选择将纵联差动保护作用于１ｌＯｋＶ侧。接地监视装置装设在变电站母线上，这样做就可以使其能动作于信号，就可以解决ｌＯｋＶ侧中性点非直接接地电力网中的单相接地故障，其中，动作于信号的保护是安装在线路上能选择性接收的接地保护。而保护的跳闸出口将会由保护装置的跳闸线圈来启动，这一情况会发生通常发生在流经保护装置的电流大于我们设定的整定值的时候，或者就是系统发生了振荡，产生了较大的突变电流，导致了保护的动作。我们通过跳闸来切除故障，以此来缩小故障范围，进而避免或减少人身和电网设备遭到威胁。而过负荷保护则应该安装到经常出现过负荷的电缆线路上。（４）对于变压器，装设纵差动保护，用以反应变压器绕组、套管及引出线相间短路；还有绕组匝间短路。纵联差动保护是变压器的主保护之一；电流保护装置应该安装在外部相间短路引起的变压器过流，其对跳闸动作的时候应该带有时限。同时，变压器——一型銮皇塑丝史堡塑堕堡重壁墼童盐篁还配有反应过负荷的过负荷保护和反应油面下降的瓦斯保护等。大连理工大学专业学位硕士学位论文参考文献［１］电力工业部西北电力设计院．电力工程电气设备手册电气一次部分［Ｍ］。北京：中国电力出版社，２００８．［２］能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册电气二次部分［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００７．［３］熊为群，陶然．继电保护自动装置及二次回路［Ｊ］．电力学报，２００９，４：１２４—１３６．［４］陈跃．电气工程专业毕业设计指南电力系统分册［Ｍ］．北京：中国水力水电出版社，２００３．［５］ＹｉｎｇＨｕａｉ，ＲｏｄｅｒｉｃｋＶ．ＮＭｅｌｎｉｋ，ＰａｕｌＴｈｏｇｅｒｓｅｎ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａ］ａｎａｌｙｓｉＳｏｆｐｈｅｎｏｍｅｎａｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２００７，２３（７）：７７９—７９５．ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈ［６］Ｍ．ＡＲＫＡＮ，Ｄ．ＫＯＳＴＩＣ—ＰＥＲＯＶＩＣ，Ｐ．Ｊ．ＵＮＳＷＯＲＴＨ．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇｉｎｔｅｒ—ｔｕｒｎｆａｕｌｔｓｆｏｒｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ［Ｊ］。ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈ。２００８，７５：５７—６６．［７］韩笑．电气工程专业毕业设计指南继电保护分册［Ｍ］．北京：中国水力水电出版社，２００８．［８］于永源，杨绮雯．电力系统分析［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．［９］姚春球．发电厂电气部分［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．［１０］刘介才．电力系统分析［Ｊ］．电力学报，２００６．７：６９—１６６．［１１］刘然，包兰宇，景志华．电力专业英语［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．［１２］刘振亚．智能电网技术［Ｍ］．中国电力出版社，２０１０．［１３３ＣＨＡＴＴＯＰＡＤＨＹＡＹＢ，ＳＡＣＨＤＥＶＭＳ，ＳＩＤＨＵ．Ａｎ０ｎ—ｌｉｎｅｒｅｌａｙｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｆｏｒａｄａｐｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇｌｉｎｅａｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００８，１７（１１）：１６５—１７１．［１４］ＳＯＣＷ，ＬＩＫＫ．ＴｉｍｅＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｙＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥＩｎｄ，２０１１，３６（５）：１２３５—１２４１．［１５］曾耿晖，刘玮．继电保护在线整定系统的探讨［Ｊ］．继电器，２００４，（７）：３８—４２．［１６］罗栋梁．新型配电网继电保护的研究［Ｄ］，江苏：河海大学，２００７．［１７］ＴＨＯＲＰＪ．Ｓ．ＴｈｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｎＡｄａｐｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＰａｒｉＳ：ＣＩＧＲＥ，２０１０．［１８］丁蕾，瑶春菊．高压电缆自适应继电保护方案的研究［Ｊ］．继电器，２０１０，（２）＂４３－４７．［１９］王赛一，王成山．继电保护整定算法及其在电网规划中的应用［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，２（２）：５２．［２０］ＧＢ／Ｔ５００６３—２００８，电力装置的电测量仪表装置设计规范［Ｓ］．北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，２００８．［２１］云庆夏．智能电网电力技术的研究［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００５．［２２］ＬＩＫＫ，Ｉ，ＡＩＬＬ，ＤＡＶＩＤｏｎＡＫ．Ｓｔａｎｄ—ａｌｏｎｅｉｎｔｅｌ１ｉｇｅｎｔｄｉｇｉｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｒｅｌａｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，２００５，１５（１）：１３７—１４３．［２３］刘万顺．电力系统故障分析［Ｍ］．北京：电力工业出版社，２００１．［２４］王冠岩．电力系统原件保护原理［Ｍ］．北京：水利电力出版社，２００４．一５５．ｌｌＯｋＶ变电站继电保护的配置及整定计算［２５１董传军．１ｌＯｋＶ变电站的设计与规划［Ｄ１．江西：江西理工大学，２０１０．［２６］韩英义．哈尔滨上坞无人值班变电所电气系统设计与研究［Ｄ］．黑龙江：东北林业大学，２００５．［２７］张振．变电所设计中常见问题分析［Ｊ］．公用设计工程，２００７，４（１）：４１—４３．［２８］ＧＢ／Ｔ５００６２—２００８，电力装置的继电保护和自动装置设计规范［Ｓ］．北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，２００８．［２９］刘然．电力系统英语阅读［Ｊ］．北京：中国电力出版社，２００６．［３０］Ｍ．Ｓ．ＳＡＣＪＤＥＶ，Ｐ．ＤＨＡＫＡＬ，Ｔ．Ｓ．ＳＩＤ删．ＡｕｔｏｍａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｏｆＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＳｗｉｔｃｈｉｎｇＳｙｅｙｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＩｎｄｕｓｔｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＭａｇａｚｉｎｅ，２０１０，１２（１）：３６９—３７１．［３１３ＫＡＳＺＴＥＮＮＹ，ＢＯＧＤＡＮ，ＫＥＺＵＮＯＶＩＣ．Ｄｉｇｉｔａｌｒｅｌａｙｓｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｐｏｗｅｒ，ＩＥＥＥ，２００９，１１：３９—４５．－５６．火连理一１：大学专业学位硕十学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：作者签名：导师签名：
