【正文】 R A C T T h i s d e s i g n t a s k a i ms t o r e f l e c t o n t h e p r o f e s s i o n a l s u b j e c t s k n o w l e d g e , a t t h e s a me t i me t e s t t h e p r o f e s s i o n a l l e a r n i n g o u t c o me s . F i r s t o f a l l , a c c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t s o f g r a d u a t e d e s i g n , e s t a b l i s h a r a ti o n a l p o w e r s y s t e m, t h e g r a d u a t i o n d e s i g n w i t h t h e 1 0 K V p o w e r s u p p l y s y s t e m f o r e x a mp l e 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)分為 五 個(gè)章節(jié)，第 一 章 某鎮(zhèn) 10KV供電系統(tǒng) 分析主要是對(duì)負(fù)荷的分析， 再 選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)、容量，繞組的連接方式，最后是電氣主接線的確定；第 二 章是系統(tǒng)短路電流的計(jì)算，包括短路電流的概念、種類，短路 電流計(jì)算的目的，以及短路電流標(biāo)幺值計(jì)算法；第 三 章線路保護(hù)，包括線路保護(hù)原理分析、保護(hù)整定計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)， 繼電保護(hù)的作用，繼電保護(hù)的基本要求，繼電保護(hù)的基本原理， 本系統(tǒng)采用 雙 電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)，包括電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù) ，過電流保護(hù) ；第 四 章變壓器保護(hù)，主保護(hù)采用的是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 、過負(fù)荷 和瓦斯保護(hù)，后備保護(hù)是過電流保護(hù) ， 保護(hù)整定計(jì)算和靈敏性校 驗(yàn) 。 摘要 本次設(shè)計(jì)任務(wù)旨在體現(xiàn)對(duì)本專業(yè)各科知識(shí)的掌握程度，同時(shí)檢驗(yàn)本專業(yè)的學(xué)習(xí)成果。第 五 章 防雷保護(hù) ， 根據(jù)變電站示意圖 情況下 采用兩根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì) 并計(jì)算其保護(hù)范圍 使其 對(duì) 變電站 進(jìn)行保護(hù) . 關(guān)鍵詞： 短路電流 。 s e c o n d l y, a c c o r d i n g t o t h e g r a d u a t i o n d e s i g n o f t h e ma i n c o n t e n t s , t h e 1 0 K V e l e c t r i c p o w e r s y s t e m r e l a y p r o t e c ti o n c o n f i g u r a t i o n , a n d o n t h e b a s i s o f r e l a y p r o t e c t i o n c o n f i g u r a t i o n p r i n c i p l e , t h e c h o i c e o f p r o t e c t i o n s e t t i n g a n d s e n s i t i v i t y c a l i b r a t i o n , i d e n t i f i c a t i o n p r o t e c t i o n s c h e me . T h i s g r a d u a t i o n d e s i g n i s d i v i d e d i n t o f i v e c h a p t e r s , t h e f i r s t c h a p t e r o f a t o w n o f 1 0 K V p o w e r s u p p l y s y s t e m a n a l y s i s i s ma i n l y o n t h e a n a l y s i s o f l o a d , t h e ma i n t r a n s f o r me r n u mb e r , c a p a c i t y, w i n d i n g c o n n e c t i o n mo d e , f i n a l l y t h e ma i n e l e c t r i c a l w i r i n g 。 s e t t i n g c a l c u l a t i o n o f r e l a y p r o t e c t i o n 。二級(jí)負(fù)荷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)；還可能引起社會(huì)秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于 60％的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。 (2)一﹑二級(jí)負(fù)荷容量 : . + + + +1 500 + 165 0 + 176 0 + 160 0 0 .7 = 99 35 K V .AS ?? ? ? ? ? ? ?????＝ 16 00 0. 7 16 00 0. 7 16 50 0. 6 17 40 0. 7 18 00 0. 6 .1 0 0 0 0 9 9 3 5 .S S KV A??? ? ?選 和冷卻方式 的選擇 參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。 無(wú)功功率補(bǔ)償 的 方法 提高功率因數(shù)進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償方法有： ① 提高自然功率因數(shù)。 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪康? 無(wú)功補(bǔ)償可以收到下列的效益： ① 提高用戶的功率因數(shù) ,從而提高電工設(shè)備的利用率 。 取 K P 3 0 K Q 3 0 ? ? ? ? 根據(jù)表 11 可算出： P 3 0 7755 .3kW 。 2(1)C C CS P Q??= 無(wú)功率補(bǔ)償后，功率因數(shù)為： 1 1(1)c o s = (1)CCP S?（ 1）=≈ ≥ 因此，符合本設(shè)計(jì)的要求 。 (3)主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下 ,做到經(jīng)濟(jì)合理 ,盡量減少占地面積 ,節(jié)省投資。 缺點(diǎn)： 造價(jià)高 ，因?yàn)樵黾右唤M母線和隔離開關(guān)增加了配電裝置構(gòu)架及其占地面積 。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的 10～ 15 倍。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都要對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護(hù)裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。 （ 4）單相短路（接地）。 （ 3）超瞬變短路電流有效值：用來作繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的短流量?；鶞?zhǔn)容量可采用電源容量或一固定容量，為了計(jì)算一致，通常采用 jS =100MVA 為基準(zhǔn)容量 ，基準(zhǔn)電壓一般采用短路點(diǎn)所在級(jí)的網(wǎng)路平均額定電壓，即 jU = pU 。因此，當(dāng)某一設(shè)備或線路之間發(fā)生短路故障時(shí)，在瞬間就會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的其他部分，為此要求切除故障設(shè)備或輸電線路必須很短，通常切除故障的時(shí)間是十分之幾秒到百分之幾秒，只有借助于裝設(shè)在每個(gè)電氣設(shè)備或線路上的自動(dòng)裝置，即繼電保護(hù)，才能實(shí)現(xiàn)。 (l)可靠性：是對(duì)繼電保護(hù)最基本的性能要求，它又可分為可信賴性和安全性 2 個(gè)方 面。選擇性除了決定于繼電保護(hù)裝置本身的性能外，還要求滿足從電源算起，愈靠近故障點(diǎn)，其繼電保護(hù)裝置的故障啟動(dòng)值愈小，動(dòng)作時(shí)間愈短；而對(duì)振蕩解列裝置，則要求當(dāng)電網(wǎng) 失去同步穩(wěn)定性時(shí)，其所動(dòng)作的斷路器斷開點(diǎn)，在解列后兩側(cè)電網(wǎng)可以各自安全地同步運(yùn)行，從而終止振蕩等。 (4)靈敏性：是指繼電保護(hù)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)定要求動(dòng)作的故障和異常狀態(tài)能夠可靠動(dòng)作的能力。 保護(hù)裝置的返回電流 /reI 大于 .maxssI ，引入可靠系數(shù) relK ，則 / . m a x . m a xre re l ss re l ss LI K I K K I?? 三段式 線路 過電流保護(hù)裝置 由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，所以不能作為線路的主保護(hù)，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護(hù)；略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能 保護(hù)線路的全長(zhǎng)，可作為本線路的主保護(hù)，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)；定時(shí)限過電流保護(hù)既可作為本級(jí)線路的后備保護(hù)（當(dāng) 動(dòng)作時(shí)限短時(shí)，也可作為主保護(hù)，而不再裝設(shè)略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù) ），還可以作為相臨下一級(jí)線路的后備保護(hù)，但切除故障的時(shí)限較長(zhǎng)。因在變壓器高壓側(cè)故障時(shí)，切除變壓器和切除線路的效果是一樣的。 通常在被保護(hù)線路較短時(shí)，第一段電流保護(hù)均采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)；第二段采用定時(shí)限過流保護(hù)作為后備保護(hù)。 因?yàn)檫@種保護(hù)的設(shè)置可以在相臨下一級(jí)線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，本級(jí)線路的定時(shí)限過流保護(hù)可以動(dòng)作，起到 遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用；如本級(jí)線路的主保護(hù)（瞬時(shí)電流速斷或略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)）拒動(dòng)時(shí)，則本級(jí)線路的定時(shí)限過電流保護(hù)可以動(dòng)作，以起到近后備的作用 。第一組由 TA TA TA5 和差動(dòng)繼電器 KD1 組成，用以選擇Ⅰ母線上的故障。 當(dāng)母線Ⅰ上短路時(shí)，繼電器 KD1 和 KD3 中流入全部故障電流 。這樣就把故障母線Ⅰ從電力系統(tǒng)中切除。 ① 流入接地點(diǎn)短路電流為 3( 1 ) 3 1 0 1 03 1 8 6 12 4 .3 6 7 .4KOIA?????? 3( 1 . 1 ) 3 1 0 1 03 1 5 6 5 . 74 . 3 6 7 . 4 2KO ?????? ② 流過保護(hù) 2 的零序電流為 (1 ) 1 8 6 1 83 1 3 9 .18 8 4 1 5KOIA????? (1 .1 ) 1 5 6 5 .7 83 1 1 78 8 4 1 5KO ????? (2)Ⅱ段 母線短路時(shí) ?????? ?? 102921 XX ?????? 15920X ① 流入接地點(diǎn)短路電流 3( 1 )0 3 1 0 1 03 1 0 8 32 7 .4 1 2 .9KIA?????? 3( 1 .1 )0 3 1 0 1 03 9 0 3 . 67 . 4 1 2 . 9 2K ?????? ② 流過保護(hù) 1 短路電流 (1 )0 1 0 8 3 1 53 1 5 1 .8107KIA??? (1 .1 )0 9 0 3 .6 1 53 1 2 6 .6107K ??? ③ 保護(hù) 1 的Ⅰ段動(dòng)作值 1 1 ? ? ? ④ 保護(hù) 2 的Ⅰ段如不加方向元件，動(dòng)作值與保護(hù) 1 相同。因此，電力變壓器在運(yùn)行中，仍然有可能發(fā)生各種類型的故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。 變壓器的故障類型 變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。特別是大容量變壓器的損壞，對(duì)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。電力變壓器有別于發(fā)電機(jī)，它無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，是一種靜止的電氣設(shè)備 ，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。 試決定線路 MN 兩側(cè) 差動(dòng) 保護(hù)Ⅰ段的整定值及保護(hù)范圍。 KD3 動(dòng)作后使斷路器 QF5 跳閘。第三組由 TATA TA TA4 和差動(dòng)繼電器 KD3 組成一個(gè)完全的電流差動(dòng)保護(hù)。 一般情況下，雙母線同時(shí)運(yùn)行時(shí)，每組母線上連接的供電元件和受電元件的連接方式較為固定，應(yīng)此有可能裝設(shè)元件固定的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)。就是以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)作為第一段，以加速切除線路首端的故障，用作輔助保護(hù)；以略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)作為第二段，以保護(hù)線路的全長(zhǎng)，用作主保護(hù)；以定時(shí)限過電流保護(hù)作為第三段，以作為線路全長(zhǎng)和相臨下一級(jí)線路的后備保護(hù)。也就是說，其保護(hù)范圍可保護(hù)到線路全長(zhǎng)并延伸到變壓器高壓側(cè)。 對(duì)于第一段電流保護(hù)，究竟采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，還是采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，可由具體情況確定。當(dāng) K2 點(diǎn)故障切除后， 5 由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。繼電保護(hù)快速動(dòng)作可以減輕故障元件的損壞程度，提高線路故障后自動(dòng)重合閘的成功率，并特別有利于故障后的電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性。 (2)選擇性：是指在對(duì)電網(wǎng)影響可能最小的地方，實(shí)現(xiàn)斷路器的控制操作，以終止故障或電網(wǎng)事故的發(fā)展。 (2)當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況時(shí)，根據(jù)不正常運(yùn)行情況的種類和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件，繼電保護(hù)裝置則發(fā)出信號(hào)，以便使值班人員即時(shí)處理或由裝置經(jīng)行自動(dòng)調(diào)整。 等效電路圖（標(biāo)幺值法）如下圖 21 所示： 圖 21 等效電路圖（標(biāo)幺值法） 要把具體的斷路點(diǎn)說清楚 110KV進(jìn)線到 10KV母線 總電抗標(biāo)幺值 12( 1 ) 0 .2 0 .5 0 .7kX X X? ? ?? ? ? ? ? ?? 三相短路 電流周期分量有效值 ( 3 ) 11 ( 1 ) 0 . 5 2 4 8 0 . 7 50 . 7JK kII X? ? ?? ? ?? KA 其他三 項(xiàng) 短路電流 （穩(wěn)態(tài)電流 (3)I? ，沖擊電流 (3)shi ，第一個(gè)周期短路全電流 (3)shI ）