某变电站电气二次部分设计毕业设计(论文)

1、河河 南南 工工 业业 职职 业业 技技 术术 学学 院院 henan polytechnic institute 毕毕业业设设计计（论论文文） 题题 目：目：某变电站电气二次部分设计某变电站电气二次部分设计 班班 级：级： 电力电力10021002班班 姓姓 名：名： 杨恩峰杨恩峰 指导教师：指导教师： 邵邵 红红 硕硕 摘摘 要要 随着经济高速发展，我国电网规模不断扩大，220kv 变电站数量的不断增 加，并且成为保障国内电力安全、平稳输送的重要部分。为了保证电网安全、 稳定运行，需要以信息化推动生产自动化和管理现代化，在 220kv 变电站的建 设和运行管理中，对变电站综合自动化程度的要

2、求增加，在此微机型继电保护 装置具有重要的作用和意义，微机型继电保护装置能够及时对变电站出现的故 障采取有效的处理方式。 变电站的继电保护和二次回路设计是变电站设计的重要组成部分。本次毕 业设计根据原始资料数据和一次部分提供的数据及供电系统图，对 220kv 变电 站一次部分进行相应的继电保护设计和二次回路初步设计。内容主要包括主变 压器的保护方案设计及整定计算，母线保护的配置与整定计算，断路器、隔离 开关的控制及其操作回路设计，电压互感器、电流互感器的配置与接线设计， 信号回路设计，避雷保护的设计。 关键词：继电保护装置，微机型，二次回路，互感器 abstractabstract along

3、 with the rapid economic development, china power grid continues to expand the scale of 220 kv substation rising number of, and become the domestic power security of security, stability of the important part of transport. in order to ensure secure and stable operation of the grid, need to promote pr

4、oduction information automation and management modernization, in 220 kv substation construction and operation management of substation integrated automation degree of demand increased, in this type of microcomputer relay protection device plays an important role and significance, the microcomputer r

5、elay protection device can type in substation failures to adopt effective treatment. transformer substation of relay protection and the second circuit design is an important part of the substation design. the graduation design according to the original data and a part to provide the data and power s

6、upply system diagram 110 kv substations is a part for the corresponding relay protection design and the secondary circuit preliminary design. content mainly includes the main transformer protection scheme design and setting calculation, the bus protection configuration and setting calculation, circu

7、it breakers, isolating switch control and its operating circuit design, voltage transformer, current transformer configuration and wiring design, signal circuit design. key words: relay protection device, the microcomputer type, the secondary circuit, transformer 1 1 引言引言 电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的

8、程度，是衡 量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。 党的十八大提出了全面完善建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲， 实现这个宏伟目标，需要强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要 优质高效的电力服务。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力 考核。通过对主接线的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路电流的 计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等 步骤、最终确定了 220kv 变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防 雷保护方案。通过本次毕业设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论 知识，掌握变电站电气部分和

9、防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学 的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与 本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使 我们更加熟悉电气主接线，电力系统的短路计算以及各种电力手册及其电力专 业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计 中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创 造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力。 目录目录 摘要摘要.2 2 abstractabstract.3 3 1 1 引言引言.4 4 2 2电气主接线的设计电气主接线的设计 2.12.1

10、电气主接线的概述电气主接线的概述.7 7 2.22.2 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求.7 7 2.32.3 电气主接线设计的原则电气主接线设计的原则.7 7 2.42.4 电气主接线的方案选择电气主接线的方案选择.7 7 3.3.主变压器的选择主变压器的选择 3.13.1 主变压器的选择原则主变压器的选择原则.8 8 3.3.2 2 主变压器台数的选择主变压器台数的选择.8 8 3.3.3 3 主变压器容量的选择主变压器容量的选择.8 8 4.4.电气部分短路计算电气部分短路计算 4.14.1 短路故障的危短路故障的危害害. .1010 4.24.2 短路电流计算的目的短路电流计算

11、的目的.1010 4.34.3 电流计算的内容电流计算的内容.1111 4.44.4 短路电流计算方法短路电流计算方法.1111 4.54.5 三相短路电流周期分量起始值的计算三相短路电流周期分量起始值的计算. .11.11 5.5.互感的选择互感的选择 5.15.1 电流互感器的电流互感器的选选择择.1515 5.25.2 电压互感器的选择电压互感器的选择.1919 6 6. .线路线路保保护护 6.6.1 1 输配电线保护输配电线保护. .2121 6.6.2 2 线路末端短路电流线路末端短路电流 .2222 6.6.3 3 线路保护整定线路保护整定 .2424 7 7. .变压器的保护变

12、压器的保护 7.17.1 变压器装设的保护变压器装设的保护 .2525 7.27.2 变压器保护的整定方法变压器保护的整定方法 .2626 7.37.3 变压器差动保护整定计算变压器差动保护整定计算 .2828 7.47.4 变压器最大运行方式下变压器最大运行方式下 1 11010k kv v 侧的短路电流侧的短路电流 .2828 7.57.5 纵差保护的整定计算纵差保护的整定计算 .3232 8.8.防雷及过电压保护装置设计防雷及过电压保护装置设计 8 8.1.1 避雷针避雷针.3535 8 8.2.2 避雷器避雷器.3636 结束语结束语 致谢致谢 参考文献参考文献 附录附录 a a 2

13、2 电气主接线的设计电气主接线的设计 2.12.1 电气主接线的概述 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能 的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重 要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布 置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线 的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较 后方可确定。 2.22.2 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵

14、活性和经济性三方 面。这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其 中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接 线的性能要求也不同的侧重。 2.32.3 电气主接线设计的原则电气主接线设计的原则 电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、 政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵 活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资， 就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、 经济、美观的原则。 2.42.4 电气主接线的电气主接线的方案方案 2.1 接线

15、方案 方案 220kv110kv 主变台 数 方案内桥接线单母线 分段 2 单母线分段接线优点：单母线用分段断路器进行分段，对重要用户尅有从 不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路 器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电； 3 变压器的选择变压器的选择 3.13.1 主变压器的选择原则主变压器的选择原则 主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确 定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5-10 年发展规划、输送 功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合 分析和合理选择。如果变压

16、器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大 占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得 过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需 要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设 备的投资。 3.2 主变压器台数的选择主变压器台数的选择 1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电 所以装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装 设三台主变压器的可能性。 3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器 的容量。 3.33.3 主变

17、压器容量的选择主变压器容量的选择 (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，适当考虑 到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相 结合。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有 重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过 负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所， 当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 (3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标 准化。主变压器型式和结构的选择 (1)相数 容量

18、为 300mw 及以下机组单元接线的变压器和 330kv 及以下电力系统中， 一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗 也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。 (2)绕组数与结构 电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁 结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。 在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于 3 台，以免由于增加 了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。 (3)绕组接线组别 变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接有星形“y”和三角形“d” 。

19、 在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制 3 次谐 波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是 y，d11 常规接线。 (4)调压方式 为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过 主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电 压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带 负荷切换，称为有载调压。 通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励 磁来实现调节电压，对于 220kv 及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变 化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。 (

20、5)冷却方式 电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、 强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。 主变压器采用两相接线，高压侧 220kv，低压侧 110kv，冷却方式采用强迫 油循环风冷却，额定容量为 25000kva，台数为 2 台。 4 4 电气部分短路计算电气部分短路计算 4.14.1 短路故障的危害短路故障的危害 供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常 超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果： (1)短路电流的热效应 巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易 造

21、成设备过热而损坏。 (2)短路电流的电动力效应 由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过 大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一 步扩大。 (3)短路系统电压下降 短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的 电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变 暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。 (4)不对称短路的磁效应 当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通 在邻近的电路内能感应出很大的电动势。 (5)短路时的停电事故 短路时会造成停电事故，给国民经济带

22、来损失。并且短路越靠近电源，停 电波及范围越大。 (6)破坏系统稳定造成系统瓦解 短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步， 破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。 4.24.2 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 (1)电主接线比选 短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短 路电流措施等提供依据。 (2)选择导体和电器 如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲 击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有 效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路

23、 器的遮断能力等。 (3)确定中性点接地方式 对于 35kv 、10kv 供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。 (4)选择继电保护装置和整定计算 在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计 算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况； 不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运 行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算 两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。 4.34.3 短路电流计算的内容短路电流计算的内容 (1)短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。 (2)短路时间的确

24、定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算 短路电流的时间。 (3)短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小 短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其 计算条件，取决于计算短路电流的目的。 4.4 短路电流计算方法短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电 源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值 法。 1）标幺值法 标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基 准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系 统有多个电压等级的

25、网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气 参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。 2） 有名值法 有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于 1kv 以下低压供电系统短路电流的计算。 4.5 三相短路电流周期分量起始值的计算 短路电流计算的基准值 短路电流的计算通常采用近似标幺值计算。取110 b smw，各级基准电压 为平均额定电压。 三相短路电流周期分量起始值的计算步骤 (1)计算各元件参数标幺值，作出等值电路 前已选出了主变压器（三绕组） ，其阻抗电压百分， 计算每个绕组的短路电压百分数： 1(1 2)(3 1)(2 3) 11 (%)(23

26、 138)14 22 ssss vvvv 2(1 2)(2 3)(3 1) 11 (%)(238 13)9 22 ssss vvvv 3(2 3)(3 1)(1 2) 11 (%)(13823)1 22 ssss vvvv 取100 b smva, bav uu计算变压器各绕组的标么值 1 1 1 %10014100 0.0583 100240100240 s t v x 2 1 2 %1009100 0.0375 100240100240 s t v x 3 1 3 %1001100 0.0042 100240100240 s t v x 由于一期工程，只有两台主变运行。所以，只需考虑 2

27、台变压器。 2 变的参数与 1 变的参数一致。 做出等值电路图： （1）当（f-1）点（220kv 母线）发生短路时的计算 i f (f-1) e x 图 4-1 （f-1）点短路等值电路图 1 55.6 0.018 f e i x 100 55.655.614 33230 b av s ika u 22.55 1435.7 shim ik ika 1.521.52 1421.28 sh iika (2)当(f-2)点（110kv 母线）发生短路时的计算 (f-2) e x x x x x x x t2-1 t2-2 t1-1 t1-2 t e 图 4-2（f-2）点短路等值电路图 121 1

28、1 2 0.05830.00420.0541 tttt xxxx 12 / /0.0271 ttt xxx 1 0.0180.02710.0.0451 t xxx 1 22.17 e i x 100 22.1722.1711.13 33 115 b av s ika u 2.552.55 11.1328.38 sh iika 1.521.52 11.1317 sh iika (3)当（f-3）点（110kv）母线短路时的计算 e x x x x x x x t2-1 t2-3 t1-1 t1-3 t e (f-3) 图 4-3 （f-3）点短路等值电路图 121 11 3 0.05830.03

29、750.0958 tttt xxxx 12 / /0.0479 ttt xxx 1 0.0180.04790.0659 t xxx 1 15.17 f e i x 100 15.1715.1723.68 337337 b s ika 2.552.5523.6860.38 sh iika 1.521.5223.6836 sh iika 表 4.1 短路电流表 计算参数 短路点 短路电流有名值 ka 短路电流有效值 ka 冲击电流 ka 220kv1421.2835.7 110kv11.131728.38 5 5 互感器的选择互感器的选择 5.15.1 电流互感器的选择电流互感器的选择 电流互感器

30、的作用是将一次回路中的大电流转换为 1a 或 5a 的小电流以满 足继电保护自动装置和测量仪表的要求。 1）种类和型式的选择 电流互感器根据使用环境可分为室内式室外式,根据结构可分为瓷绝缘结 构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式单匝贯 穿式复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型 式。 2）一次回路额定电压的选择 一次回路额定电压 n u应满足： nns uu 3）一次额定电流的选择 为确保所供仪表的准确度，电流互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工 作电流接近。 1.nlo m ii 4)准确等级 先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对

31、准确等级的要求，并 按准确等级要求高的表计来选择。电流互感器的准确级应不小于二次侧所接仪 表的准确级。 5）二次负荷 22 () nnn sizva 式中， 22 () nnn sizva 2 222nn siz 6）动稳定校验 动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验,对于母 线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。由同一相的电流相互 作用产生的内部电动力校验。 essh ii 外部动稳定校验式： 2 0.5 0.173 alsh l fi a al f允许作用在电流互感器端部的最大机械力，由制造厂提供，n； l电流互感器出线端部至最近一个母线支持绝缘子之间的跨离

32、，m； a相间距离，m； 0.5系数，表示电流互感器瓷套端部仅承受相邻绝缘子跨距上短路电动力 的一半。 若产品样本未标明出线端部的允许应力 al f，而给出特定相间距离 40acm和出线端部至相邻支持绝缘子的距离50lcm为基础的动稳定倍数 es k时，则其 动稳定的校验式为 121 2 esnsh k k kii 1 k当回路相间距离0.4am时， 1 1k ，当相间距离0.4am时 1 0.4 a k ； 2 k当电流互感器一次绕组出线端部至相邻支持绝缘子的距离0.5lm时 2 1k ，当0.5lm时 2 0.8k ，0.2lm时则 2 1.15k 。 当电流互感器为瓷绝缘母线式时，产品样

33、本一般给出电流互感器端部瓷帽 处的允许应力值，则其动稳定可按下式校验 2 0.17 alsh l fi a a相间距离； l母线相互作用段的计算长度， 12 ()/ 2lll,其中 1 l为电流互感器瓷 帽端至相邻支持绝缘子的距离，m， 2 l为电流互感器两端瓷帽的距离，m。 对于环氧树脂浇注的母线式电流互感器如2lm型，可不校验其动稳定。 7）热稳定校验 电流互感器的热稳定性一般用热稳定倍数 ts k表示，一般是 1s 时间内的热 稳定电流 ts i与其额定电流 2n i之比值。因此，电流互感器可根据下式校验热稳 定，即 22 1 () ntsi ikit ts k热稳定时间为 1s 时的电

34、流互感器的热稳定倍数； 2n i电流互感器一次侧的额定电流，a。 220kv 侧电流互感器的选择 变 220kv 侧 ct 的选择 一次回路电压：220 ng uukv 一次回路电流： 1. 661.33 nlo m iia 根据以上两项，初选220lcw 户外支持式电流互感器，其参数如下： 表 5.1 lcw-220（4300/5）技术参数 二次负荷 准确等级 10%倍 数 1s 热 稳定 动稳定 0. 5 13 电流 互感器 型号 额定 电流 a 级次 组合 准 确 级 次 二 次 负 荷 倍 数 电 流 倍 数 电 流 倍 数 lcw- 220 1200/5d/d0.51. 2 4-1.

35、23 0 -6 0 -60 动稳定校验： 1 2 i2120060101.81()35.7 nessh kkaika 满足动稳定要求。 热稳定校验： 2222 1 (i)(120060)5184()307.72(). ntsk kkasqkas 满足热稳定要求。 综上所述，所选220(4 300/5)lcw 满足要求。 220kv 母联 ct： 由于 220kv 母联与变高 220kv 侧的运行条件相应，故同样选用 lcw- 220（4300/5）型 ct。 110kv 侧的电流互感器的选择 主变中 110kv 的 ct 的选择： 一次回路电压：110 ng uukv 一次回路电流： 1. 1

36、322.66 nlo m iia 根据以上两项，初选 lb6110 户外油浸式电流互感器，其参数如下： 表 5.2 lb6-110 技术参数 二次负荷 准确等级 10%倍 数 1s 热 稳定 动稳定 1310 p 电流 互感器 型号 额定 电流 a 级次 组合 准确 级次 二 次 负 荷 倍 数 电 流 倍 数 电 流 倍 数 lcw- 110 2000/ 5 10p/10p /10p/0. 2s 0.2s 10p 1. 2 2. 4 50-1545-11 5 - 动稳定校验： 1 2 i11528.38 nessh kkaika 满足动稳定要求 热稳定校验： 2222 1 ()452025(

37、). 200.68(). ntsk ikkasqkas满足热稳定性要 求。综上所述，所选的电流互感器 lb6-110 满足动热稳定性要求。 110kv 母联 ct 的选择。 母联的工作条件与变中 110kv ct 应相同，所以同样选择 lb6-110 型 ct。 一次回路电压：35 ng uuka 一次回路电流： 1. 1433.62 nlo m iia 由此得，初选 lb635 户外油浸式电流互感器，其参数如下： 表 5.3 lb6-35 技术参数 准确级组合额定二次负荷参数 设备 额定电 流比 a 1s/2s0. 5 10p 1 10p 2 1s 热稳定 电流 ka 动稳定电 流峰值 ka

38、 lb6 35 2000/50.5/10p1/10 p2 1. 6 1.61.240102 动稳定校验： 1 210260.38 nessh ikkaika 满足动稳定要求 热稳定校验： 22222 1 ()401600()908.4() ntsi ikkasitkas 满足热稳定要求 35kv 母联 ct 的选择： 由于 10kv 母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与 10kv 母线侧电流 互感器相同，所以同样选择户 lb6-35 户外油浸式电流互感器。 5.25.2 电压互感器的选择电压互感器的选择 电压互感器是把一次回路高电压呀转换为 100v 的电压,以满足继电保护 自动装置和测量

39、仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外， 还作为放电元件。 1）种类和型式选择 应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。620kv 屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器； 35kv110kv 配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220kv 级以上的配电 装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查 和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的 单相电压互感器。 2）额定电压和电流的选择 1 一次额定电压 1nns uu 2 二次额定电压：按下表进行选择 表 5.4 二次额定电压 绕组

40、二次绕组二次辅助绕组 高压侧接入 方式 接于线电压 上 接于相电压 上 用于中性点 直接接地系 统中心 用于中性点 不接地或经 消弧线圈接 地 二次额定电 压 100100/3100100/3 3 准确级 规程规定，用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度表，供所有计算 电费的电度表，其准确等级要求为 0.5 级，供运行监视估算电能的电度表，功 率表和电压继电器等，期准确等级要求一般为 1 级，在电压二次回路上，同一 回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求等级高的仪表，确定为电压 互感器工作的最高准确等级。 4 电压互感器的容量不小于二次侧负荷的容量 22 22 211 (cos )(s

41、in ) n ss sss 1 s仪表的视在功率，va； 仪表的功率因数角。 220kv 母线设备电压互感器的选择 型式：采用电容式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压： 12 220220 /3 nn ukvuv 准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为 0.5 级，查相关设计 手册，选择 pt 的型号：tyd220。 额定变比： 2200.1 / 0.1 33 kv 110kv 母线设备电压互感器的选择 型式：采用电容式式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压： 1 110 n ukv 2 110 3 n uv 准确等级：用户保护，测

42、量、计量用，其准确等级为 0.5 级。 选定 pt 的型号为：tyd110 额定变比为： 1100.1 / 0.1 33 kv 型式：采用树脂浇注绝缘结构 pt，用于同步、测量仪表和保护装置。 电压：额定一次电压： 12 100.1 nn ukvukv 准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为 0.5 级。 选定 pt 型号：jdjj35 额定变比为： 350.1 0.1 / 3 33 kv 6 6 线路保护线路保护 6.1 电力系统继电保护的作用电力系统继电保护的作用 电力系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态，员常见同时也 是员危险的故障是发生各种形式的短路。在发生短路时可能

43、产生以下的后果： （1）通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。 （2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损 坏或缩短它们的使用寿命。 （3）电力系统中部分地区的电压大大降低破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品质量。 （4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦 解。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。必须迅速而有选 择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故 障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之儿秒，实践证明只有在每个电气元 件上装设一种具有“继电特性”的自动装置才有可能满足这个要求。

44、 所谓继电保护装置，就是指能反映电力系统中电气元件发生故障 d6 不正常 运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： （1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件 免于继续遭到破坏，保证其他无故障部公迅速恢复正常运行。 （2）反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(例如有无 经常值班人员)。而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速 动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要 的动作和由于干扰而引起的误动作。 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。继电保护的装 设应符合可靠性与安全

45、性、选择性、速动形四个基本要求。设计应满足继电 保护和安全自动装置技术规程 （sdj683） ，但针对该区域变电站其自身的特 点，因此应根据电缆系统的特点制定合理的保护方案，力求做到可靠、简单、 经济并适当考虑电网的发展。 电路系统的电气设备和线路应有主保护和后备保护以及必要的辅助保护。 主保护能快速并有选择地切除被保护区域内的故障。 后备保护在主保护或短路器拒动时，切除故障。后备保护有分为近后 备保护和远后备保护两种形式： 远后备保护是指当主保护或断路器拒动作时，由相邻设备或线路的保护实 现后备。 近后备指当主保护拒动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备，当 断路器拒动作时由断路器失灵保

46、护实现后备。 辅助保护当需要另还切除线路故障或消除方向功率死区时可采用由电 流速断保护构成的辅助保护。 保护装置的装设原则： 1.当被保护元件发生短路或是破坏系统正常运行的情况，保护装置应动作 于跳闸，当发生不正常动作时，保护装置应动作于信号。 2.为保障系统非故障部分的正常供电，保护装置应以足够小的动作时限去 切除故障 3.系统故障时保护装置应有选择性地动作于跳闸，在必须加速时，可无选 择性地跳闸而由自动重合闸装置来纠正保护的无选择性动作。 4.满足要求上述第二条原则或用作后备保护时，保护装置容许带有一定的 时限切除故障。 5.保护装置所用的继电器越少越好，并使其接线简单可靠。 6.保护装置

47、电压回路断线时，如可能造成保护装置的误动作则应装设电压 回路断线监视或闭锁装置。 7.在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器。以利于运行人员分析 和统计保护的动作情况。 8.主保护装置除了完成主保护任务外，如有可能还应作为相邻元件的后备 保护。 9.当保护装置因动作原理不能起相邻元件的后备保护作用时，应在所有和 部分断路器上装设单独的后备保护。 10.为了起到相邻元件的后备保护的作用而使保护装置复杂化，或不能达到 完全的后备保护作用时，允许缩短后备范围。 11.在实际可能出现最不利的运行方式和故障类型下，保护装置应有足够的 灵敏系数； 对反应电气量上升的保护装置： 保护装置的动作参数 算值

48、短路故障参数的最小计保护范围内发生金属性 灵敏系数 对反应电气量下降的保护装置： 算值短路故障参数的最大计保护范围内发生金属性 保护装置的动作参数 灵敏系数 各种保护装置的灵敏系数应满足电力系统继电保护和安全自动装置技术 规程 （sdj83）的规定。 12.保护装置的灵敏性还应该与相邻设备或线路配合。 13.保护装置所用电流互感器在最不利的条件下其误差应小于 10%。 电力系统继电保护的基本任务 它的基本任务是： 1.当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅 速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力 系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本

49、身的损坏，降低对电力系统 安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定 性等)。 2.反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维 护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或 由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。 反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。 对继电保护的基本要求: 1.可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠 性是对继电保护装置性能的最根本的要求。 2.选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或 线路本身的保护或断路器拒动

50、时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器 失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内 有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵 敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。 3.灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置 应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。继电 保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常 的运行维护和管理来保证。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在 无继电保护的状态下运行。220kv 及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、 直流输入、输出

51、回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保 护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护 装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要求这套继电保护装置和断 路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。 4.速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性， 减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用 电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保 护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动 作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。 6.2 输配电线保护输配电线

52、保护 设计的线路保护应满足继电保护和全自动装置技术规程sdj6-83 等有 关专业技术规程的要求。 输电线路的主保护以动作时间上划分为全线瞬时动作及按阶梯时限特性动 作两类。当要求对线路全线任何地点的任何故障均能瞬时具有选择性切除时爱 用全线瞬时动作的保护作为主保护，例如各种反线路两侧电气量变化从而实现 全线有选择性动作的纵联差动保护。当电网允许线路一侧以保护第二段时限切 除故障时，也可采用具有阶梯时限特性的保护作为主保护，如距离保护，电流 保护等。送电线路的后备保护分为远后备和近后备两类，一般采用远后备。 6.3 线路保护整定线路保护整定 瞬时电流速断保护（段保护）： (3) .max 1.

53、2 26703204( ) oprelk ikia 校验： min 131337 14.44 20.423.2043 s op e lkm xi min 14.44 100%100%72.2% 20 l l (满足要求) 定时限过电流保护（段保护）： 3 .max 4.8 10 92.61( ) 30.95 cos30.95 0.9 35 l s p ia e .max 1.2 1.3 92.61170( ) 0.85 iii relss opl re kk iia k rel k可靠系数，取 1.2 est k自起动系数，取 1.3 re k返回系数，取 0.85 校验： ( 2) . m

54、i n 2312. 5 13. 6 170 k seni i i op i k i 1.5 (符合要求) 7 7 变压器的保护变压器的保护 7.1 变压器装设保的护变压器装设保的护 变压器装设的保护种类 因变压器的故障和不正常运行状态等一系列问题，故变压器一般装设下列 继电保护装置： 变压器油箱内部故障和油面下降的瓦斯保护。容量为 800kva 及以上的油浸 式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时， 保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量的瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变 压器各电源侧断路器。容量为 400kva 及以上的车间内油浸式变压器，也应装设 瓦斯保护。 1.瓦

55、斯保护整定： (1) 一般气体继电器气体容积整定范围为 250-300 立方厘米，变压器容积 在 1000kva 以上时，一般正常整定为 250 立方厘米，气体容积整定值是利用调 节重锤的位置来改变的。 (2) 重瓦斯保护油流速度的整定 重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为 0.6-1.5m/s，再整定流速均以导油 管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。 根据运行经验管中油流速整定为 0.6-1.5m/s 时，保护反映内部故障是相当 灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管 中油流速度约为 0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作， 故对本站的

56、主变的瓦斯保护可将油流速度整定在 1m/s 左右。 2.纵联差动保护 ：反映变压器绕组和引出线相间短路及绕组匝间短路的纵 联差动保护或电流速断保护。 (1) 容量为 6300kva 以下的变压器，可装设电流速断保护作为变压器相间 短路保护的主保护。 (2) 容量为 6300kva 以上的变压器，应装设纵联差动保护作为变压器的主 保护而以过电流保护作为其后备保护。 (3) 后备保护。 过电流保护，用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑短路时可能出现 的过负荷。 复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护。 负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，用于 6300kva 及以上的 升压变压

57、器。 当选择以上保护灵敏性、选择性不能满足要求时，可选择阻抗保护作后备 保护。 3.接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。110kv 及以上中 性直接接地电网中，如果变压器中性点接地运行，应装设反映外部接地短路的 变压器零序电流保护。 4.过负荷保护。反映变压器过负荷的过负荷保护。 7.2 变压器保护的整定方法变压器保护的整定方法 变压器电流速断保护 对于 2000-10000kva 及以下较小容量的变压器，可采用电流速断保护作变 压器的主保护。电流速断保护装设在变压器的电源侧，当电网为中性点不直接 接地系统时，电流速断保护按两相式接线；否则按三相式接线。为了提高保护 对变压器高压侧

58、因出线接地故障的灵敏系数，可采用两相三继电器式接线。 变压器纵联差动保护 变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、 接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过， 且这些不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大。因此，减小或消除不平衡 电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。 规程中规定：对于 6.3kva 及以上厂用工作变和并行运行的变压器 10mva 及 以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护，对于高压侧电 压为 330kv 及以上变压器，可装设双重的纵联差动保护。 纵联差动保护应符合下列要求： 1.应能躲过励磁

59、涌流和外部短路产生的不平衡电流； 2.应在变压器过励磁时不误动作； 3.差动保护范围应包括变压器套管及引出线，如不能包括引出线时，应采 取快速切除故障的辅助措施。 变压器纵差保护与发电机纵差保护一样也可以采用比率制动或标记制动方 式达到外部短路不误动和内部短路灵敏动作的目的。但变压器的纵差保护需考 虑以下问题： 1.变压器各侧额定电压和额定电流各不相同。因此，各测电流互感器的型 号、变比各不相同，所以各测电流的相位可能不一致，这样使外部短路时不平 衡电流增大，所以变压器的纵差保护的最大制动系数比发电机的最大灵敏度相 对较低。 2.变压器高压绕组常有调压分接头，有的甚至还要求带负荷调压，使变压

60、器的纵差保护已调整的二次电流又被破坏，不平衡电流增大，这使变压器纵差 保护的最小动作电流和制动系数都要相对增大。 3.对于定子绕组的匝间短路，发电机纵差保护完全无作用。变压器绕组各 侧的匝间短路，通过变压器的铁心耦合，改变了各测电流的大小和相位，使变 压器的纵差保护对匝间短路有作用（匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生 端口短路） 。 4.无论变压器绕组还是发电机定子绕组开路故障，纵差保护均不能动作。 变压器依靠瓦斯或压力保护来反应。变压器因为励磁电流存在，增大纵差保护 的不平衡电流特别是在变压器空载投入时，励磁电流急剧增加至数十倍的额度 电流，如不特别考虑将会造成纵差保护误动作。 变压器后备