110KV配电工程二次系统.

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

毕 业 设 计 说 明 书

题目：常州某冶金厂110KV配电工程二次系统设计

二级学院： 电气与光电学院 专 业：电气工程及其自动化 班级： 12电Y2 学生姓名： 吉皓琨 学号： 12120808 指导教师： 邹一琴 职称： 副教授 评阅教师：

职称：

2016 年 5 月

摘要

摘要

随着国民经济水平持续增长，企业竞争日渐激烈，而企业变电所作为单位能否正常工作的重要保障，为满足用电需要，企业变电所的设计必须超前发展。对于大型企业来说，35kV已经满足不了企业用电要求，110kV变电所的设计越来越受企业关注。二次系统的主要功能是对变电所每个环节进行及时监测以及控制保护等，所以一个合理的设计是变电站二次系统和整个供电系统安全有效运行的主要保险。

本文以常州某冶金厂配电工程二次系统为设计对象，通过对二次系统中保护配置、测量回路、控制回路、信号回路等进行分析研究，选择主要二次设备，并开展各部分的设计。结合企业实际用电情况设计，达到对变电所的保护以及监测、控制。

本文对二次系统各部分设计展开详细论述，提出完整的设计方案，并进行总结。

关键词：二次系统；继电保护；二次回路

Abstract

Abstract

With the continuous growth of the national economy level, the enterprise competition is fierce day by day and enterprise substation as a unit can be an important guarantee for the normal work, in order to meet the needs of the electricity, the electric design enterprise must advance the development of. For large enterprises, 35kV has failed to meet the requirements of the enterprise, the design of 110kV substation is more and more concerned by the enterprise. The main function of the secondary system is the timely monitoring and control protection of substation each link, so a reasonable design is secondary system of substation and the power supply system for safe and effective operation of the main insurance.

The Changzhou a metallurgy factory Distribution Engineering secondary system as the design object, through analysis and research of the secondary system in protection configuration, measuring circuit, control circuit, signal circuit, the main secondary equipment selection and carry out various parts of the design. According to the actual situation of power supply, the protection and monitoring and control of substation are achieved.

In this paper, the quadratic system parts design is discussed in detail, put forward a complete design and summarized.

Key word: Secondary system; Relay protection; Secondary loop.

目录

目录

摘要 ABSTRACT

第1章 绪论..............................................................1

1.1 课题设计的来源与现状...............................................1 1.2 课题设计的背景与意义...............................................1 1.3 课题设计的内容与要求................................................1 1．4工程概况............................................................2 1.4.1工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量...........................2

1.4.2工厂自然条件...................................................3 1.5 本章小结............................................................3 第2章 主接线方案与短路电流计算..........................................4

2.1 主接线方案.........................................................4 2.2 短路电流计算.......................................................6 2.3 本章小结...........................................................12 第3章 保护配置方案设计.................................................13

3.1 电力线路的继电保护.................................................13 3.1.1 电力线路的常见故障和保护配置..................................13 3.1.2 线路保护整定计算..............................................13 3.2 电力变压器的继电保护...............................................15 3.2.1 电力变压器的保护配置..........................................15 3.2.2 变压器保护整定计算............................................16 3.3 本章小结...........................................................20 第4章 测量回路设计.....................................................21

4.1 电测量仪表的配置...................................................21

I

目录

4.2 电流互感器的选择...................................................23 4.3 电压互感器的选择...................................................24 4.4 绝缘监视回路.......................................................24 4.5 本章小结...........................................................25 第5章 控制回路设计.....................................................26

5.1 断路器控制回路设计.................................................26 5.2 进线控制回路设计...................................................26 5.3 本章小结...........................................................27 第6章 信号回路设计.....................................................28

6.1 中央事故信号回路设计...............................................28 6.2 中央预告信号回路设计...............................................28 6.3 进线信号回路设计...................................................29 6.4 主变信号回路设计...................................................29 6.5 本章小结...........................................................30 总结......................................................................31 致谢......................................................................32 参考文献..................................................................33 附录......................................................................34

II

第1章绪论

第1章 绪论

1.1课题设计的来源与现状

在工业日益发达的今天，国民经济水平持续增长，企业竞争越更加激烈，对于供电系统的要求逐渐提高。供配电系统是解决建筑物所需要电能供求和运输的系统，是电力系统的重要组成成分。为了满足企业对用电的需求，企业的变电所必须要超前发展，所以尤其需要做好变电所的设计规划，加强优化与升级。当前企业事业的变电所以35kV为主，但对一些大型企业来说，35kV变电所的供电能力已经达不到企业的用电要求，因此，如何设计110kV变电所以确保大型企业的正常运转引起越来越多的人的关注。本次课题为某冶金厂110kV配电工程二次系统设计，是结合社会生产实际，为了跟上企业的建设发展步伐，提出改造企业发电所，保证企业发展过程中的用电的可靠性，并提高企业的用电效率。

二次系统的设计与一次系统密切相关，二次系统是变电所测量、控制、监视的关键，二次系统的设计合理性关系到变电所能否安全稳定运作，为电力系统的运行保驾护航。

1.2课题设计的背景与意义

二次设备需要一次设备通过电压互感器和电流互感器连接获得电能，并且按照一定的规则连接起来以达到某种功能要求的电气回路称为二次回路。二次系统设计的主要内容包括对变电站设备的控制、操作、继电保护和自动装置、测量和信号电路和操作电源系统设计。

总结最近国内外经常出现的变电所问题很容易发现，导致这些系统问题的根本矛头往往出现在二次回路系统中，可能是二次回路在设计时已存在瑕疵，也可能是系统出现问题时，二次闭合电路却不能将其立刻切除造成的。很明显,一个正确的、有效的变电站二次系统设计无时无刻都在影响着电能供给。

1.3课题设计的内容与要求

本次设计以常州某冶金厂为对象开展二次设计，要求设计一个完整的、系统的、可投入建设的变电所设计方案。要求结合企业用电情况，分析工程特点，运用节能型设计理念开展设计，以满足社会发展、科技进步对企业变电所提出的更高要求，并绘制相关的电气图纸。主要内容有：

（1）保护配置方案设计需要完成整个变电所的保护配置，包括线路和变电器等重要电气设备；

（2）测量回路设计需要完成各类测量和计量仪表及互感器的选择； （3）控制回路设计需要完成断路器控制回路及进线控制回路的方案设计； （4）信号回路设计需要完成中央事故信号和预告信号回路设、进线信号回路设、主

1

第1章绪论

变信号回路等方案设计。

1.4工程概况

1.4.1工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量

表1-1 各车间与车间变电所的负荷计算表

车间（用电负荷）名称 备用1~2#线 水站 仓库 铸铁中频炉 铸铁工频炉 铸铁中频炉 铸铁木模 铸铁热加工1~2# 铸铁冷加工 热处理工频 热处理双频 热处理新车间1~2# 热处理整淬 热处理老车间 铸钢中频炉 铸钢动力变 铸钢电弧炉 备用3~4# 冷加工3~4#线 冷加工2#线 冷加工1#线 备用电源总柜 额定容量/KVA 2000 500 600 1500 2500 1500 1000 1500 1200 1000 2500 1500 2000 2000 1500 1200 3000 2000 2000 4500 3500 5000 需要系数K d 0.6 0.6 0.7 0.8 0.7 0.3 0.35 0.25 0.5 0.5 0.5 0.8 0.5 0.7 0.9 0.9 0.25 0.25 0.25 cos 0.8 1 0.8 0.35 0.8 0.6 0.6 0.5 0.7 0.7 0.7 0.85 0.7 0.8 0.87 0.87 0.5 0.5 0.5 表1-2 电力系统110kV短路数据 系统运行方式 系统最大运行方式 系统最小运行方式 100kV母线短路容量（MVA） 300 200 备注 电力系统可视为无限大容量 1.4.2工厂自然条件

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第1章绪论

年最高气温38℃，年平均气温23℃，年最低气温-1℃，年最热月平均最高气温33℃，年最热月平均气温31℃，年最热月地下0.8米处平均气温25℃，常年主导风向为东北风，覆冰厚度达到3mm，年雷暴天数20天。

工厂所在地平均海拔300米，底层大多是粘沙土，地下水位2米，土壤电阻率为

60cm。

1.5本章小结

本课题是以常州某冶金厂为供配电对象进行的配电工程的二次系统设计，设计的主要内容有保护配置设计、测量回路设计、控制回路设计、信号回路设计等，完成一个完整、系统的设计方案。

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第2章主接线方案与短路电流计算

第2章 主接线方案与短路电流计算

2.1主接线方案

1变压器的选择

选择主变压器时应考虑下列原则：

（1）应满足用电负荷对供电可靠性要求。当变电所存在三级负荷且用电量容量较小时，或者变电所只存有小量二级负荷且低压侧装有备用电源时，可采用一台变压器； （2）应满足供电可靠性上的负荷要求，在有大量一级或二级负荷的变电所，一年四季的负荷或白天晚上的负荷会有不同，而且有波动，或者有较大的三级负荷时，可以选择两台或者以上变压器；

（3）选择主变压器的台数时，充分考虑到以后的发展或者负荷的扩建；

综上根据工程概况可知，该变电所为110KV大型变电所，选用屋内式，设有2台的变压器，变压器的主要参数如下：

表2-1变压器参数

变压器型号 SZ11-20000/110 联结组标号 YNd11 损耗（kW） 空载 18.0 负载 88.4 额定容量 （kVA） 20000 额定电压（kV） 高压 110 空载电流（%） 0.42 低压 10.5 短路阻抗（%） 10.5 2主接线的选择

供配电系统的主接线是输送和分配电能的电路图，是通过发电厂或变电站中的一次设备按照规则要求连接起来的。它体现出了变压器，线路和断路器等电气设备的数量，并且指出连接变压器、线路以及与电力系统相连接的方式，及完成变电和输配电的工作的过程。主接线是供电系统接线的主要组成。可见正确地设计主接线对变电所选择电气设备，安排配电装置，进行保护和设计控制方式等均有不可分割的联系。

本设计的工厂中有一条110kV进线，且有两台变压器工作，即两条出线，所以高压侧选择单母线不分段接线。这种接线方式接线简洁明了，使用设备较少，经济性比较好，由于接线简单，操作人员发生错误的可能性就比较小。低压侧有两条电源进线，22条出线，连接着大量用电设备，所以低压侧选择单母线分段接线。这种高可靠性的接线方式，操作更灵活，当母线发生故障或进行检修时，可以让一部分重要设备不受影响。

主接线图如图2-1。

4

第2章主接线方案与短路电流计算

图2-1主接线方案图

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第2章主接线方案与短路电流计算

2.2短路电流计算

本设计采用型号为LJ-70，线路长5km的单回路高压架空线作为电源进线来供电，线间几何均距为1.25m，其电抗值为0.358/km。其中变压器1T中的参数为20000kVA，阻抗电压Uk%10.5。

1、单台变压器运行时，等效电路图如图2-2所示：

K1K210.3320.01430.525

图2-2短路计算等效电路图 （1）最大运行方式时：Soc.max300MVA

确定基准容量Sd100MVA，基准电压UdUav,两个电压等级的基准电压分别为

Ud1115kV,Ud26.3kV ,相应的基准电流为Id1,Id2,各元件的电抗标幺值如下：

系统S： X1*Sd1001 Soc3003*X0l1线路1WL： X2Sd1000.35850.014 22Ud1151*变压器1T： X3Uk%Sd10.51000.525 100SN10020①K1点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

1***XXX0.0140.347 12 k13K1点所在电压等级的基准电流：

Id1

K1点短路电流的各量：

Sd1000.50kA 3Ud13115*Ik1

112.88 *Xk10.3476

第2章主接线方案与短路电流计算

*Ik1Id1Ik10.502.881.44kA

ish.k12.55Ik12.551.443.67kA

Sk1Sd100288.18MVA *Xk0.3471②K2点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

1****XXXX0.0140.5250.872 123 k23K2点所在电压等级的基准电流：

Id2Sd1009.16kA 3Ud236.3K2点短路电流的各量：

*Ik2111.15 *Xk20.872*Ik2Id2Ik29.161.1510.53kA

ish.k21.84Ik21.8410.5319.38kA

Sk2Sd100114.68MVA*Xk0.8722

（2）最小运行方式时：Soc.min200MVA

确定基准容量Sd100MVA，基准电压UdUav,两个电压等级的基准电压分别为

Ud1115kV,Ud26.3kV ,相应的基准电流为Id1,Id2,则各元件的电抗标幺值如下：

*系统S： X1Sd1001 Soc2002*X0l1线路1WL： X2Sd1000.35850.014 22Ud1115*变压器1T： X3Uk%Sd10.51000.525 100SN10020①K1点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

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第2章主接线方案与短路电流计算

1

X*k1X*1X*220.0140.514 K1点所在电压等级的基准电流：

ISdd10010.50

3UkA d13115K1点短路电流的各量：

I*k11X*11.95 k10.514 II*k1d1Ik10.501.950.98kA

ish.k12.55Ik12.550.982.50kA

Sdk1S100194

X*514.55MVA k10.②K2点的三相短路电流和容量的计算

计算短路回路总阻抗标幺值：

X*X***1k21X2X320.0140.5151.029K2点所在电压等级的基准电流：

Id2Sd3U1009.16kA d236.3K2点短路电流的各量：

I*k21X*10.97 k21.029I*k2Id2Ik29.160.978.89kA

ish.k21.84Ik21.848.8916.36kA

SSd100k2X*97.18MVA k21.0292、两台变压器并联运行时，等效电路图如图2-3所示：

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第2章主接线方案与短路电流计算

K130.525K210.3320.01430.525图2-3 短路计算等效电路图

（1）最大运行方式时：Soc.max300MVA

确定基准容量Sd100MVA，基准电压UdUav,两个电压等级的基准电压分别为

Ud1115kV,Ud26.3kV ,相应的基准电流为Id1,Id2,则各元件的电抗标幺值如下：

系统S： X1*Sd1001 Soc3003*X0l1线路1WL： X2Sd1000.35850.014 22Ud1115*变压器1T，2T： X3Uk%Sd10.5100**0.525；X4X30.525 100SN10020①K1点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

1***XXX0.0140.347 12 k13K1点所在电压等级的基准电流：

Id1

K1点短路电流的各量：

Sd1000.50kA 3Ud13115*Ik1

112.88 *Xk0.3471*Ik1Id1Ik10.502.881.44kA

ish.k12.55Ik12.551.443.67kA

Sk1Sd100288.18MVA *Xk0.34719

第2章主接线方案与短路电流计算

②K2点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

1*****XkXXX//X0.0140.525//0.5250.610 212343K2点所在电压等级的基准电流：

Id2Sd1009.16kA 3Ud236.3K2点短路电流的各量：

*Ik2111.64 *Xk20.610Ik211*Id2Ik9.161.647.51kA 222ish.k21.84Ik21.847.5113.82kA

Sk2Sd100163.93MVA *Xk0.6102（2）最小运行方式时：Soc.min200MVA

确定基准容量Sd100MVA，基准电压UdUav,两个电压等级的基准电压分别为

Ud1115kV,Ud26.3kV ,相应的基准电流为Id1,Id2,则各元件的电抗标幺值如下：

系统S： X1*Sd1000.5 Soc200*X0l1线路1WL： X2Sd1000.35850.014 22Ud1115*变压器1T，2T： X3Uk%Sd10.5100**0.525；X4X30.525 100SN10020①K1点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

***Xk1X1X20.50.0140.514

K1点所在电压等级的基准电流：

Id1Sd1000.50kA 3Ud13115

K1点短路电流的各量：

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第2章主接线方案与短路电流计算

*Ik1111.95 *Xk0.5141*Ik1Id1Ik10.501.950.98kA

ish.k12.55Ik12.550.982.50kA

Sk1Sd100194.55MVA *Xk0.5141②K2点的三相短路电流和容量的计算 计算短路回路总阻抗标幺值：

*****Xk2X1X2X3//X40.50.0140.525//0.5250.777

K2点所在电压等级的基准电流：

Id2Sd1009.16kA 3Ud236.3K2点短路电流的各量：

*Ik2111.29 *Xk0.7772Ik211*Id2Ik9.161.295.91kA 222ish.k21.84Ik21.845.9110.87kA

Sk2Sd100128.70MVA*Xk0.7772

表2-2短路电流计算汇总

运行 方式 短路电流 计算点 单独运行 *IK三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA IK 1.44 1.44 10.53 7.51 ish 3.67 3.67 19.38 13.82 SK 288.18 288.18 114.68 163.93 2.88 2.88 1.55 1.64 最大运行方式K1 并联运行 单独运行 K2 并联运行

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第2章主接线方案与短路电流计算

续表

运行 方式 短路电流 计算点 单独运行 *IK三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA IK 0.98 0.98 8.89 5.91 ish 2.50 2.50 16.36 10.87 SK 194.55 194.55 97.18 128.70 1.95 1.95 0.97 1.29 最大运行方式K1 并联运行 单独运行 K2 并联运行 2.3本章小结

本章介绍了一次部分的主接线方案，变压器的选型，并计算了短路电流的各量，为下面保护配置方案的设计提供了数据。

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第3章继电保护设计

第3章 继电保护设计

3.1电力线路的继电保护

3.1.1电力线路常见故障和保护配置

随着企业对电力需求的扩大，应该时刻注意电力线路的安全。本次设计的高压侧电力线路的电压等级为110kV，线路中常见的故障和异常运行状态主要有有相间短路、单相接地和过负荷。根据GB50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》的规定应采用电流保护，装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。

3~10kV中性点非有效接地单侧电源线路的相间短路保护装置应装设二段电流保护，第一段为瞬时电流速断保护，第二段为过电流保护，后备保护应采用远后备方式。35kV中性点非有效接地单侧电源线路的相间短路保护装置可采用一段或者两段电流速断或电压闭锁过电流保护做主保护，后备保护采用过电流保护。当过电流保护的时间小于0.5—0.7s且发生线路的相间短路时，可配备带时限的电流速断保护。对10KV中性点非有效接地系统中的单相接地短路，应装置单相接地保护。对于线路过负荷，应配置带时限的过电流保护，动作于信号，当危机设备安全时，可动作于跳闸。

本设计线路保护配置采用三段式电流保护，即定时限的过电流保护、带时限的电流速断保护和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸，作为相间保护。接线图如图3-1。

QSYRQF-QF+信号+信号+信号+3KS+1KT-+++2KT-KM-1KS+2KSI>1KAI>2KAI>3KAI>4KAI>5KAI>6KAATA1CTA2

图3-1三段式电流保护接线图

3.1.2线路保护整定计算

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第3章继电保护设计

1过电流保护

电流互感器单相接地接线系数Kw1，微机保护表查得可靠系数Krel1.2，继电器的返回系数Kre0.9。

本变电站的最大总负荷为20000kVA，所以最大负荷电流为

II.max2Ic2200001103209.9A

所以选择电流互感器变比Ki300/5。 整定动作电流

IrelKwopKKI1.21.KAKI.max960209.94.7A rei0.整定动作电流为5A。 过电流保护一次测动作电流为

Iop1KiKI60op.KA15300A w整定动作时限

t1t2t1.50.52s

灵敏度校验

保护线路1WL的灵敏度，按线路1WL末端最小两相短路电流检验

I(2)K0.870.98103K.minsI2.81.3

op1300线路2WL的后备保护灵敏度，按线路2WL末端最小两相短路电流检验

KI(2)K.min0.875.91103sI17.11.2

op1300保护整定满足灵敏度要求。 2瞬时电流速断保护

动作电流整定

IKwop.KAKrelII(3)1.21K.max144028.8A i60整定动作电流为29A。

瞬时速断电流保护一次测动作电流为

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第3章继电保护设计

Iop1Ki60Iop.KA291740A Kw1灵敏度校验

(2)IK0.875.91103.minKs3.02

Iop11740保护整定满足灵敏度要求。 3时限电流速断保护

动作电流整定

Iop.KAKrelKw1.211.27510Iop1(ioc)3A Ki6060整定动作电流为3A。

Iop1Ki60Iop.KA3180A Kw1整定动作时限t=0.5s。 灵敏度校验

(2)IK0.87980Ks.min4.71.2

Iop1180保护整定满足灵敏度要求。

3.2电力变压器的继电保护

3.2.1电力变压器的保护配置

电力变压器是供电系统中的重要组成设备，它的安全运行是电力系统工作可靠性的必要准则。变压器容量的大小及电压的高低都对供电系统有影响，根据容量及电压大小来进行相应的继电保护。

对于高压侧为35KV电压等级及以上的工厂总降压变电所主变来说，应配置过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；但是若单台运行的变压器容量为10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量为6300KV·A及以上时，则要求配置纵联差动保护来取代电流速断保护。

变压器的气体继电器保护又称为瓦斯保护，装设在变压器油箱与油枕之间的连通管上，是保护变压器内部的装置。气体保护使用的是绝缘油和其他绝缘材料受热分解产生气体变化使继电器动作。

所以本设计的主变保护需配置过电流保护、电流速断保护及气体保护，必要时要求装

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第3章继电保护设计

设差动保护来取代电流速断保护。

3.2.2变压器保护整定计算

1过电流保护

110kVQS信号++QFYR-QFKSKM+-KT+-I>1KAI>2KAACTA1TA2TQSQF

图3-2变压器过电流保护接线图

动作电流整定

Iop.KAKrelKwK(1.5~3)I1.21200001N24.7AreKi0.9601103整定动作电流为5A。 过电流保护一次测动作电流

IKiop1KI60op.KA5300A w1动作时限整定t0.5s

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第3章继电保护设计

灵敏度校验

(2)IKKs.minIop11310.58890211531.351.3

300保护整定满足灵敏度要求。 2电流速断保护

动作电流整定

Iop.KAKrelKw(3)1.2110.5IK.max1053019.2A Ki60115整定动作电流为20A。 保护一次测动作电流为

Iop1Ki60Iop.KA201200A Kw1灵敏度校验

(2)IK0.87980Ks.min0.71.5

Iop11200保护整定不满足灵敏度要求，则采用差动保护代替电流速断保护。 3差动保护

本次设计采用BCH-2型差动继电器完成差动保护，能够有效消除电流不平衡引起的异常。继电器中平衡线圈用于差动保护两侧电流互感器的二次电流所引起的不平衡电流；短路线圈用来消除励磁线圈带来的影响。保护接线采用三相三继电器接线方式，接线图如图3-3所示。

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第3章继电保护设计

110kV信号+1QF1YR-1QF++KM1KSI1'TA1I''1-信号I>T2KA+KI''''KAI1I212KSTA2I''22QF2YR-2QFK1图3-3变压器差动保护接线图

1）电流平衡调整系数计算

IS1N3U200001N3110105.0A

31055181.9/5A 则高压侧电流互感器变比为200/5

I200002NS3U2N310.51099.7A

则低压侧电流互感器变比为1200/5 高压侧二次回路额定电流为

I3105N2.1404.55A 低压侧二次回路额定电流为

IN2.21099.7/2404.58A

2）低压侧一次侧动作电流

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（（

第3章继电保护设计

按躲过励磁涌流

Iop1KrelK2NT1.31099.71429.6A

按躲过最大不平衡电流

U%(3)Iop1Krel(0.1Kbafc)IK.max1.3(0.10.050.05)75101952.6A

100按躲过电流互感器二次回路断线

Iop1KrelI1.max1.31639.142130.9A

所以动作电流为2130.9A。 （3）确定线圈接法和匝数

低压侧继电器的动作电流为

Iop.KDKw1Iop12130.98.9A Ki240差动线圈计算匝数为

Wd.cAW0606.7 Iop.KA8.9所以选择实际的匝数为6匝，其中差动线圈匝数Wd=4匝，平衡线圈匝数为2匝。 （4）确定高压侧平衡线圈的匝数

Wba2.cWd.opIN2.24.58Wd642.03 IN2.14.55则选择线圈匝数Wba2.op=2匝。 （5）计算相对计算误差

fcWba2.cWba2.opWba2.cWd2.0320.0040.05

2.035无需重新计算动作电流。 （6）选用C1-C2抽头。 （7）灵敏度校验

IKD3IKi(2)K.min33980236.75A 40Iop.KDIKDIop.KDAW06010A Wd.op636.75/103.682

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Ks

第3章继电保护设计

保护整定满足灵敏度要求。

3.3本章小结

继电保护是保护电力线路及变压器的回路，是变电所二次设计必不可少的回路，本章介绍了线路及变压器的保护进行了分析，并根据不同条件进行整定。

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第4章测量回路设计

第4章 测量回路设计

4.1电测量仪表的配置

为了准确计量用电量，以及监测交直流系统安全状况，需要在电力系统中装设仪表进行电测量。根据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计技术规范》的规定，测量仪表的配置需要能正确反应电气设备以及系统的运行状态。线路及变压器一次测和二次侧都需要装设交流电流表（PA），电压表（PV），有功功率表（PW），无功功率表（PR），有功电能表（PJ）及无功电能表（PJR）来完成相应的测量。测量仪表的配置需要能正确反应电气设备以及系统的运行状态。

供电系统中一次系统的运行状态和所消耗掉的电能必须要反映出来才能确保供电系统安全、牢靠、优质和经济合理地运行，所以该课题需要配置电气测量仪表。电气测量仪表的功能是在工程中进行测量、记录运行中的各种元件参数。配置了这些仪表，便可以对系统设备的运行状态进行精确地监测。变压器有损耗经常可以造成误差，所以必须在电源进线处（即10KV侧）进行计量。经资料查找，《电工测量仪表装置设计技术规程》明确规定了对常测仪表和电能计量表等的技术要求和配置方式。本工程在电源进线上应配置用于计费的有功电度表和无功电度表，为了解负荷电流，进线上还应装置电流表，经初步计算量程应选择150A，精确度为0.2级的电流表，距离控制断路器是重要的电气设备,在几十米到数百米后中央控制室,如发电机、变压器、超过35千伏线路等控制。

110kV电力线路需要装设电流表（PA）、有功功率表（PW）、无功功率表（PR），母线上需装设电压表（PV），用于线路上的交流仪表的精确度应不低于2.5级。线路电流表根据装设的电流互感器采集电流信号，根据一定的缩小比例选取电流表量程；电压表根据装设的电压互感器采集电压信号，根据一定的缩小比例选取电压表量程。

4LHaA4414LHbB441交流采样4LHcC441N441 图4-1交流采样电流回路

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第4章测量回路设计

5LHaA4515LHbB451234678101121DNB3461DNB785LHcC451N451101DNB111212A710j1JH1DNBB710j11C710j55N710j991313 图4-2线路计量回路

3LHaA4311D211n1191n1201D24A43241D641N141N241D93LHbB4311D221n1211n1221D25B43241D741N341N441D103LHcC4311D231n1231n1241D26C43241D841N541N641D11N431iPACS-5711N43241D（公共柜）电能质量监测仪图4-3线路电流测量回路

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第4章测量回路设计

A7101D11Q31Q31n101B7101D21n102C7101D31Q31n103N7001D41n103iPACS-5711（公共柜）41Q-141Q-341Q-541n14电能质量监测仪

图4-4线路电压测量回路

根据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计技术规范》的规定，高压侧35kV及以上、低压侧1200V及以上的主变压器，需测量交流电流、有功功率和无功功率。本设计采用的是三绕组变压器，需要测量两侧。所以在变压器一次侧和二次侧都应装设电流表、有功功率表和无功功率表。有功功率表应采用1.0级，无功功率表采用2.0级。

4LHaA4414LHb2342341DNB4LHcC441N4411011121011121DNB1JH

图4-5变压器计量回路

4.2电流互感器的选择

针对不同的设备对保护、测量及控制的要求，配置的电流互感器也有所不同。变压器的每个三相都需要装设电流互感器；110kV及以上的线路属于大电流接地系统，发生单相接地时需跳闸，也要配置电流互感器。

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第4章测量回路设计

本设计进线选用三相式电流互感器，3个二次线圈分别用作交采、测量、保护，交采用精确度选用0.2级，测量用精确度选用0.5级，保护用精确度选用5P/2.0级。

主变压器也选用三相式电流互感器，变压器一次测4个二次线圈分别用作差动保护、高压后备保护、测量和计量。差动保护和高压后备保护用精确度选用5P/2.0级，测量用精确度选用0.5级，计量用精确度选用0.2级。变压器二次测4个二次线圈分别用作差动保护、低压后备保护、测量和计量。差动保护和低压后备保护用精确度选用5P/2.0级，测量用精确度选用0.5级，计量用精确度选用0.2级。

线路的最大负荷电流为：

IL.max2Ic2200003110209.9A

所以线路上选择电流互感器的变比为300/5。

I1NS3U1N200003110105.0A

3105181.9/5A 5所以变压器一次侧选择电流互感器变比为200/5。

I2NS3U2N20000310.51099.7A

所以变压器二次侧选择电流互感器变比为1200/5。

4.3电压互感器的选择

电压互感器的工作原理是将需要测量的电路中并联接入一次绕组，测量电路中的电压又与一次绕组中的电压有关。一般情况下，电压互感器在正常运行时，它的二次回路相当是开路。如果电压互感器二次绕组在工作时，它的电压基本都在额定电压左右波动，而二次回路中会存在短路现象，这样一定会引起短路电流。

本设计计量柜内的电压互感器采用V，V接法，用于计量和保护；互感器柜内的电压互感器采用Y0，Y0接法，用于测量和交流采集。计量用精确度选用0.5级，测量用精确度选用1.0级，保护用精确度选用3级。

4.4绝缘监视回路

直流系统中当一点发生接地时，必须尽早除去接地状态，否则一旦两点都接地时，就会引起二次回路的误动作。

正常状态下母线的两极都不接地，当正极或负极接地，其对地绝缘电阻减小，电桥就会失去平衡。当下降到一定值的时候，继电器就会动作，常开触点闭合发出信号。

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第4章测量回路设计

+1FU1R1SAⅡⅠ131SAⅡⅠ751SAⅡⅠ13141SAⅡⅠ15142SA+M-143R1SAⅡⅠ9113FU2R1SAⅡⅠ24KE2SA+M-9112SA+M-652SA+M-58-直流母线熔断器电位器及电阻绝缘监视选择开关信号继电器及电压表1V2SA+M-21母线电压表及选择开关2V1WFS+WSKSEHL母线电压表2WFS信号小母线光字牌直流母线接地

图5-1绝缘监视装置原理接线图

4.5本章小结

测量回路是为了对电力系统进行测量，需要装设电测量仪表，本章对测量回路进行了设计，并设计了绝缘监视回路。

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第5章控制回路设计

第5章 控制回路设计

系统中操作断路器要经过电气回路的控制来完成的，操作屏上安置了各种控制开关以便完成跳闸、合闸的命令，所以要通过控制电缆将控制开关与操作机构之间连接起来的实现。高压断路器控制回路主要由控制机构、中间传送机构、操动机构等构成。远程控制和就地控制是根据变电站对电气设备的控制距离的不同分类的。远程控制断路器是重要的电气设备，它可以控制发电机、变压器、线路等,在经过远程距离后在中央控制室里集中。

5.1断路器控制回路设计

高压断路器控制回路主要指控制高压断路器的防跳、合分闸回路自保持、遥合遥跳以及手合手跳的回路。

(+)WF+WC1FU1KTDTPTSAPCCCD8101215137KTL3HR2RKTL1QF1YRHGKTL21RQF1KMKTL1KTLU-WC1FU控制电源小母线熔断器自动合闸合闸回手动合闸路手动跳闸灯光信号自动跳闸闪光信号自动合闸闪光信号手动合闸灯光信号手动跳闸跳闸回自动跳闸路防跳闸KSYOSA4FUSAPCCCD17QF1-WO-WS故障跳闸KM2合闸线圈回路事故跳闸音响信号启动回路5119141664R2K3K+WOWAS3FU3RKM1TDTPT1PCCCDTDTPT319

图5-1 电磁操动机构断路器控制

WC-控制小母线 WF-闪光信号小母线 WO-合闸小母线 WAS-事故音响小母线 HG-绿色信号灯 HR-红色信号灯 KTL-防跳继电器 KS-信号继电器 KM-合闸接触器

YO-合闸线圈 YR－跳闸线圈 SA－控制开关

防跳继电器的装设是为了防止断路器出现的跳跃现象，防跳继电器中包含电流启动线圈和电压自保持线圈两个线圈。

5.2进线控制回路

对110kV进线的控制就是对一次侧断路器进行分、合闸控制。110kV线路在企业供配

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第5章控制回路设计

电系统中起着输送分配电能的作用，一般采用远方控制。本设计采用远方控制。

TBJVTBVTBJV 图5-2进线控制防跳回路

1合闸2341D681n4101D69遥合遥跳遥跳YTJ跳闸13141KK11121n4101D721D73手跳KKJ合后位置手合遥合YHJ5遥控61TLP11D361n410图5-3进线控制遥合遥跳和手合手跳回路

5.3本章小结

本章对控制回路进行了设计，分为断路器控制回路和进线控制回路。

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第6章信号回路设计

第6章 信号回路设计

变电所的进线、出线、变压器以及母线的保护以及监控装置进行动作后，都需要通过信号系统发出信号提示工作人员。信号回路包括中央事故信号回路、预告信号回路、进线信号回路、主变信号回路等。

6.1中央事故信号回路设计

中央事故信号指的是断路器发生跳闸之后，装置发出的音响信号的回路，采用蜂鸣器。方便提醒工作人员。

本设计采用的中央复归重复动作的事故信号回路，接线图如图6-1所示。其中的信号装置一次侧与二极管2VD和电容C并联，作为抗干扰用；二次侧与二极管1VD并联，起到单向旁路作用。当TA的一次电流突然减小时，二次侧感应反向电流流经1VD而旁路，不能流过干簧继电器KR线圈。

+WS1FUC2VDK11RWAS-WS2FU小母线熔断器事故音响信号启动回路22R1SA2SA1010191SA2SA17171QF2QF3TA111621981SB1VDKRR实验按钮冲击继电器KM7156KM1152913102SBKT事故音响解除回路KRKM2HB蜂鸣器KTKM314K事故音响解除时间继电器熔断器监视继电器

图6-1中央事故信号回路

6.2中央预告信号回路

电力系统中发生异常工作时，使用电铃发出音响信号提醒工作人员来检查并排除故障。常采用电铃以及灯光或光字牌显示。

中央复归重复动作的预告信号回路的电路结构和事故信号回路的结构基本相似。接线图如图6-2所示。

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第6章信号回路设计

+WS1WFST-WSK1C2VD预告音响信号启动回路实验按钮2FU小母线熔断器SAOT1FU1352WFS1315791124614168101272SBKM11VDKRKM冲击继电器31SBRTA11168152913K1015KRKM2预告音响解除回路HB蜂鸣器熔断器监视继电器1WFS1HL1K2HL2WFS(+)WF+WS3FU1K2KHW-WS4FU光字牌灯光信号2K

图6-2中央预告信号回路

6.3进线信号回路

在变电站设计中，工作人员必须掌握整个系统的所有工作状态，所以要配备一些信号装置，这样可以很容易判断出断路器是合闸位置还是分闸位置，隔离开关在闭合位置还是在断开位置等。当出现事故及不正常状况时，灯光及告警信号可以帮助值班人员认识迅速分析到事故原因，方便做出正确快速的处理。回路如图6-3所示。

iPACS-5774F1S1S88015XD615218028035XD625225XD63523

图6-3进线信号回路

6.4主变信号回路

电力变压器是供电系统中的重要组成设备，工作人员必须实时掌握变压器的工作状

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第6章信号回路设计

态。一旦变压器出现故障过着异常状态的时候，才能作出正确快速的处理。回路如图6-4所示。

iPACS-57748068078088098108118128138148158168178185XD485085XD495095XD505105XD515115XD525125XD535135XD545145XD555155XD565165XD575175XD585185XD595195XD60520

图6-4主变信号回路

6.5本章小结

本章对信号回路的设计进行了介绍，工作人员通过信号回路发出的信号来判断线路即变压器的工作状态是否完好。

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总结

总结

经过几个月的努力，常州某冶金厂110kV配电工程二次系统设计终于即将落下帷幕。这次设计过程中，在老师和同学的教导和帮助下，许多问题最终都解决了。从刚开始对课题的懵懂到各项过程都比较精通有了质的飞跃，从中受益匪浅。

本次设计的主要内容包括保护配置和二次回路的设计，具体内容有线路及变压器的保护配置、测量回路、控制回路和信号回路的设计，并且完成图纸的绘图工作。

总的来说，在艰难的完成了毕业设计的过程中，我学到了很多。首先就是让我学会了怎么查找资料。虽然有老师的指导，很多的内容还得自己去摸索，去查资料。其次就是磨练人的耐心。毕业设计是一个漫长的过程，需要耐住性子做下去，不能中途就放弃。这一路走来，老师都耐心地指导，细心地检查，正是有了老师的帮助，我才能完整的完成这次毕业设计。

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致谢

致谢

感谢在论文资料的收集、整理的这段日子里，学校的一些老师和同学提出的宝贵意见和建议。

首先，我要感谢我的指导老师邹一琴老师。对于这篇论文的完成，我的指导老师给予了十分多的帮助，特别是在供配电等方面有着丰厚的设计经验。做设计的过程很艰辛，但是在老师的悉心帮助以及尽心指导和严格的要求下，我完成这次设计。每当我遇到难题，我都会向老师寻求帮助，然后教导我。

本次毕业设计涉及到了许多所学到的专业课程，与此同时，我也通过毕业设计学到了许多课本上涉及不到的知识。在这几个月毕业设计的过程中，我不断地查阅相关的资料，理解相关的内容，从而反馈到我的毕业设计中去。这一次次的经历都是我今后学习乃至工作的财富。通过这次毕业设计，我锻炼了自己的动手能力，磨砺了自己的耐心。

最后，感谢论文评阅以及答辩的老师，感谢你们对我四年大学成果的检验与认定，为我大学四年生活画上一个圆满的句号。

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参考文献

参考文献

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附录

附录

1.图YJC-1 主接线方案图 2.图YJC-2 保护配置方案图

3.图YJC-3 110kV进线及主变计量测量二次回路 4.图YJC-4 110kV进线及主变控制二次回路

5.图YJC-5 110kV进线及主变信号二次回路1（1#主变） 6.图YJC-5 110kV进线及主变信号二次回路2（2#主变）

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