【正文】 ............................................................... XLV 各種繼電器選型 .................................................................................. XLV 第 4 章 電力變壓器保護(hù)及主接線圖 ............................................................... XLVI 所有保護(hù)接線配置圖 .............................................................................. XLVI 變電所主接線圖 ...................................................................................... XLVI 結(jié) 論 ................................................................................................................... XLVIII 致 謝 ..................................................................................................................... XLIX 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... L 附錄 I ........................................................................................................................... LI 附錄 II ........................................................................................................................ LV 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒 論 繼電保護(hù) 綜述 對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。 繼電保護(hù)裝置組成 繼電保護(hù)裝置：就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)裝置的組成 : 繼電保護(hù)一般由三個(gè)部分組成 :測(cè)量部分、邏輯部分 和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如圖 11。 圖 11繼電保護(hù)裝置圖 繼電保護(hù)裝置基本任務(wù) （ 1） 發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。 （ 2） 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于信號(hào)，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引 起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。 （ 3） 繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 的可靠性。 繼電保護(hù)的基本原理 ： 繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。 故障后，工頻電氣量變化的主要特征及可以構(gòu)成的保護(hù) （ 1）電流增大，構(gòu)成電流保護(hù)。 （ 2）電壓降低，構(gòu)成低電壓保護(hù)。 （ 3）電流與電壓之間的相位角改變 ， 構(gòu)成功率方向保護(hù)。 （ 4）測(cè)量阻抗發(fā)生變化，構(gòu)成距離保護(hù)。 （ 5）故障時(shí)被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化 ，構(gòu)成差動(dòng)保護(hù) 。 （ 6）不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)相序分量，構(gòu)成零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和負(fù)序功率方向保護(hù) 。 電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)根據(jù)被保護(hù)對(duì)象不同，分為發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的繼電保護(hù)和輸電線路的繼電保護(hù)。前者是指發(fā)電機(jī)、變壓器、母線和電動(dòng)機(jī)等元件的繼電保護(hù)，簡(jiǎn)稱為元件保護(hù)；后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護(hù)，簡(jiǎn)稱線路保護(hù)。 按作用的不同繼電保護(hù)又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)。 主保護(hù)是 指被保護(hù)元件內(nèi)部發(fā)生的各種短路故障時(shí)，能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求的、有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備或線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，用以將故障切除的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備保護(hù)兩種。 遠(yuǎn)后備是指主保護(hù)或斷路器拒絕時(shí)，由相鄰元件的保護(hù)部分實(shí)現(xiàn)的后備； 近后備是指當(dāng)主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備，當(dāng)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 繼電保護(hù)裝置需有操作電源供給保護(hù)回路，斷路器跳、合閘及信號(hào)等二次回路。按操作電源性質(zhì)的不同，可以分為直流操作電源和交流 操作電源。通常在發(fā)電廠和變電所中繼電保護(hù)的操作電源是由蓄電池直流系統(tǒng)供電，因蓄電池是一種獨(dú)立電源，最大的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，但缺點(diǎn)是投資較大、維護(hù)麻煩。交流操作電源的優(yōu)點(diǎn)是投資少、維護(hù)簡(jiǎn)便，但缺點(diǎn)是可靠性差。因此，交流操作電源的繼電青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 保護(hù)適合于小型變電所使用。 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求 （ 1） 選擇性 選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，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(yùn)行。 當(dāng) d1 點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由故障線路上的保護(hù) P1 和 P2 動(dòng)作，將故障線路 WL1 切除，這時(shí)變電所 B 則仍可由非故障線路 WL2 繼續(xù)供電。當(dāng) d2 點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由線路的保護(hù) P6動(dòng)作，使斷路器 6QF跳閘，將故障線路 WL4切除，這時(shí)只有變電所 D停電。由此可見，繼電保護(hù)有選擇性的動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對(duì)用戶的供電。 圖 12保護(hù)裝置原理圖 考慮后備保護(hù)的問題。當(dāng)?shù)?d2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，距短路點(diǎn)最近的保護(hù) P6應(yīng)動(dòng)作切除故障，但由于某種原因，該處的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)，故障便不能消除，此時(shí)如其前面一條線路 (靠近電源測(cè) )的保護(hù) P5 動(dòng)作，故障也可消除。此時(shí)保護(hù) P5所起的作用就稱為相鄰元件的后備保護(hù)。同理保護(hù) P1 和 P3 又應(yīng)該作為保護(hù) P5的后備保護(hù)。 （ 2） 速動(dòng)性 速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度， 提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。 故障切除時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為～ ，最快的可達(dá) ～ ，一般斷路器的跳閘時(shí)間為 ～，最快的可達(dá) ～ 。 （ 3） 靈敏性 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。 （ 4） 可靠性 可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。所謂安 全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。所謂信賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。 以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。 繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。熔斷器就是最早的、最簡(jiǎn)單的過電流保護(hù)。 1890 年后出現(xiàn)了電磁型過電流繼電器。 1901 年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。 1908 年提出了電流差動(dòng)保護(hù)原理。 1910 年方向電流保護(hù)開始得到應(yīng)用， 1920年后距離保護(hù)裝置出現(xiàn)。在 1927年前后，出現(xiàn)了高頻保護(hù)裝置。 20世紀(jì) 70年代誕生了行波保護(hù)裝置。顯然，隨著光纖通信將在電力系統(tǒng)中的大量采用，利用光纖通道的繼電保護(hù)必將得到廣泛的應(yīng)用。 繼電保護(hù)裝置的元件、材料、保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝也發(fā)生了巨大的變革。經(jīng)歷了機(jī)電式保護(hù)裝置、靜態(tài)保護(hù)裝置和數(shù)字式保護(hù)裝置三個(gè)發(fā)展階段。 20世紀(jì) 50年代，隨著晶體管的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管保護(hù)裝置。 20世紀(jì) 70年代，晶體管保 護(hù)在我國(guó)被大量采用。隨著集成電路的發(fā)展，出現(xiàn)了體積更小、工作更可靠的集成電路保護(hù)。在 20世紀(jì) 70年代后期，便出現(xiàn)了性能比較完善的微機(jī)保護(hù)樣機(jī)并投入運(yùn)行。進(jìn)入 90 年代，微機(jī)保護(hù)已在我國(guó)大量應(yīng)用，主運(yùn)算器由 8位機(jī)、 16位機(jī)發(fā)展到目前的 32位機(jī)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理器件由 A/D轉(zhuǎn)換器、壓頻轉(zhuǎn)換器 (VFC)，發(fā)展到數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)。這種由計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成的繼電保護(hù)稱為數(shù)字式繼電保護(hù)。 這種保護(hù)可用相同的硬件實(shí)現(xiàn)不同原理的保護(hù)，使制造大為簡(jiǎn)化，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、批量化，硬件可靠性高；具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)、記憶和運(yùn)算功能 ，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 原理的保護(hù)，為新原理保護(hù)的發(fā)展提高了實(shí)現(xiàn)條件。除了實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能外，還可兼有故障錄波、故障測(cè)距、事件順序記錄和保護(hù)管理中心計(jì)算機(jī)及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信等功能，這對(duì)于保護(hù)的運(yùn)行管理、電網(wǎng)事故分析及事故后的處理等均有重要意義。另外它可以不斷地對(duì)本身的硬件和軟件自檢，發(fā)現(xiàn)裝置的異常情況并通知運(yùn)行維護(hù)中心。 由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與電力系統(tǒng)中的大量采用，微機(jī)硬件和軟件功能的空前強(qiáng)大并成為維護(hù)電力系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定運(yùn)行的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成單元。微機(jī)保護(hù)不僅要能實(shí)現(xiàn)被保護(hù)設(shè)備的切除、或自動(dòng)重合，還可作為自動(dòng)控 制系統(tǒng)的終端，接收調(diào)度命令實(shí)現(xiàn)跳、合閘等操作，以及故障診斷、穩(wěn)定預(yù)測(cè)、安全監(jiān)視、無功調(diào)節(jié)、負(fù)荷控制等功能。 此外，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)信息共享的優(yōu)越性，微機(jī)保護(hù)可以占有全系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息，應(yīng)用自適應(yīng)原理和人工智能方法使保護(hù)原理、性能和可靠性得到進(jìn)一步的發(fā)展和提高，使繼電保護(hù)技術(shù)沿著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自適應(yīng)和保護(hù)、測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信于一體的方向不斷發(fā)展。 本文的主要工作 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 ,我主要做了關(guān)于 35kV 變電站的繼電保護(hù) , 充分利用自己所學(xué)的知識(shí)，嚴(yán)格按照任務(wù)書的要求，圍繞所要設(shè)計(jì)的主接線圖的可靠 性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究，包括：負(fù)荷計(jì)算、主接線的選擇、短路電流計(jì)算、主變壓器繼電保護(hù)的配置以及線路繼電保護(hù)的計(jì)算與校驗(yàn)的研究等等。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 章 電力變壓器保護(hù)方案 短路電流及其計(jì)算 短路：是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 短路的原因 （ 1） 元件損壞 如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路 。 （ 2） 氣象條件惡化 如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作， 大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等 。 （ 3） 違規(guī)操作 如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘， 線路 或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加電壓 。 （ 4） 其他原因 如挖溝損傷電纜 ,鳥獸跨接在裸露的載流部分等 。 短路的危害后果 隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的危險(xiǎn)后果一般有以下幾個(gè)方面。 （ 1） 電動(dòng)力效應(yīng) 短路點(diǎn)附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。 （ 2） 發(fā)熱 短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 3） 故障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，可能燒 壞故障元件，也可能殃及周圍設(shè)備 。 （ 4）電壓大幅下降，對(duì)用戶影響很大 。 （ 5）如果短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而又持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。 （ 6）不對(duì)稱短路會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 短路計(jì)算的目的 （ 1）選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。 （ 2）繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定。 （ 3）電氣主接線方案的確定。 （ 4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響。 短路電流計(jì)算的方法 常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法。 以下是本設(shè)計(jì)的短路電流 計(jì)算。 （ 1） 15KM 200MV A 1） 最大運(yùn)行方式： 圖 21短路電流計(jì)算圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖22等效電路圖 取基準(zhǔn)值： Sd =100MV A ， U1c =37KV ， U2C = I1d = 13dcSU = 1003 37? KA= I2d = 23dcSU = 1003 ? KA= X*1 = docSS =100200 = X*2 =